Verfahren zur Herstellung von Zinn-Graphit- oder Zinn/Blei-Graphit-Schichten und Bad zum galvanischen Abscheiden derartiger Dispersionsüberzüge

Abstract

 Zur Herstellung von Zinn-Graphit-bzw. Zinn/Blei-Schichten ist es bekannt, eine Zinn-bzw. Zinn/Blei-Schicht galvanisch abzuscheiden und Graphit in die Grenzfläche mechanisch einzubringen. Gemäß der Erfindung wird in einem einzigen Arbeitsgang die Zinn-Graphit-bzw. Zinn/Blei-Graphit-Schicht galvanisch erzeugt, wobei mit einem Galvanisierbad auf stark saurer Basis, in dem Graphitpulver mittels eines säurebeständigen Netzmittels dispergiert ist, und bei Temperaturen ≦ 35 °C gearbeitet wird. Beim zugehörigen galvanischen Bad hat die Lösung einen pH-Wert ≦ 2 und enthält ein säurebeständiges
Netzmittel für Graphit

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Zinn-Graphit-oder ZinnlBlei-Graphit-Schichten, bei dem wenigstens die Zinn-Schicht galvanisch abgeschieden wird. Daneben bezieht sich die Erfindung auch auf ein Bad zum galvanischen Abscheiden derartiger Dispersionsüberzüge aus einer wässrigen Lösung von Zinn-II-und gegebenenfalls Blei-II-Salzen.

[0002] Für den Einsatz von mehrpoligen Steckkontaktleisten werden bisher vorwiegend edelmetallüberzogene Kontaktstifte bzw. -messer und Kontaktbuchsen verwendet, die ausschließlich galvanisch aufgebracht werden. Es ist bekannt zur Standzeitverfängerungen dabei Graphiteinlagerungen in die Edetmetallüberzüge vorzusehen: Beispielsweise aus der DE-PS 25 43 082 ist ein cyanidischer Silberefektrolyt und ein Verfahren zur galvanischen Abscheidung von Silber-Graphit-Dispersionsüberzügen und seine Anwendung für Kontakte bekannt, bei denen der Graphit als Festschmierstoff dient

[0003] Seit einiger Zeit ist man bemüht; für die oben angegebenen Kontakte die Edefmetallschichten durch Zinn-bzw. Zin/Blei-Schichten zu ersetzen. Zinn-Schichten können durch Feuerverzinnung oder ebenfalls mittels galvanischer Bäder aufgebracht werden. Aus der DE-OS 24 13 402 sind gleitfähige Zinn-Schichten für elektrische Gleitkontakte an Steckelementen bekannt, bei denen die insbesondere galvanisch aufgebrachten Zinn-oder auch Zinn/Blei-Schichten im Kugelpolierverfahren unter Zugabe von die Gleitung förderlichen Stoffen, wie Graphitpuder, im Grenzbereich der Oberfläche inkorperiert und gleichzeitig kalt verfestigt werden.

[0004] Beim Stand der Technik erfolgt der Einbau des Graphits in die Zinnschicht also nur mechanisch in die Grenzfläche bis zu etwa 0,5 um Tiefe, wozu ein separater Arbeitsgang erforderlich ist Dabei ist die Form der zu behandelnden Teile von Bedeutung, wobei eine optimale Verteilung auf allen Grenzflächen des Kontaktes nicht erreicht werden kann.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein verbessertes Verfahren zum Aufbringen von Schichten auf Zinn-Graphit-bzw. Zinn/Blei-Graphit-Basis und die zugehörigen Mittel anzugeben.

[0006] Gemäß der Erfindung ist die Aufgabe dadurch gelöst daß die Zinn-Graphit-oder Zinn/Blei-Graphit-Schicht als Dispersionsüberzug in einem einzigen Arbeitsgang galvanisch erzeugt wird, wobei mit einem Galvanisierbad auf stark saurer Basis, in dem Graphitpulver mittels eines säurebeständigen Netzmittes dispergiert ist, und bei Temperaturen ≦ 35 °G gearbeitet wird. Dabei erfolgt die galvanische Abscheidung des Zinn-Graphit-Überzuges vorteilhafterweise bei Stromdichten von 1 bis 15 A/dm².

[0007] Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Bad zum galvanischen Abscheiden von Zinn-Graphit-Dispersionsüberzügen aus einer wässrigen Lösung von Zinn-II-und gegebenenfalls Blei-Il-Salzen verwendet bei der die Lösung einen pH-Wert ≦ 2 hat und ein säurebeständiges Netzmittel enthält Vorteilhafterweise ist das Netzmittel eine organische Substanz, die nicht oder nur wenig zur Schaumbildung neigt Solche Netzmittel können eine oder mehrere der Substanzen aus der Gruppe Phenol und Dibutylanilin, Gelatine und Kresol, Kresol-Sulfonsäure und 2-Methyl-Pentylsulfat, Dibutyl-Natriumnapthalinsulfonat oder Natriumlaurylsulfat und Natriumxantogenat sein. Dabei hat das im Netzmittel dispergierte Graphitpulver vorzugsweise eine Komgrößenverteilung < 1 bis 5 um, d.h. 70 % der Graphitteilchen sind kleiner als 1µ.

[0008] Im Rahmen der Erfindung wurden geeignete Netzmittel gefunden, die in der Lage sind, die feinen Graphitkömer zu dispergieren und gleichzeitig deren Einbau in die galvanisch abgeschiedenen Zinn-bzw. Zinn/Blei-Schichten in hinreichendem Maße zu garantieren. Die mit den angegebenen Netzmitteln versetzten galvanischen Bäder werden vorzugsweise bei Raumtemperatur oder bei Temperaiuren ≦ 35 °C eingesetzt

[0009] Aus der DE-PS 26 34 128 war zwar bereits ein Bad und ein Verfahren zum galvanischen Abscheiden von Nickel-Graphit-Dispersionsüberzügen aus einer wässrigen Lösung von Nickelsulfamat bekannt, das auf saurer Basis arbeitet und ein für saure Nickelbäder geeignetes Netzmittel enthält Allerdings liegen bei Nickel andere Voraussetzungen wie beim Zinn vor. Bislang wurde davon ausgegangen, daß Schichten auf Zinn-Graphit-Basis galvanisch nicht herstellbar sind.

[0010] Aufgrund der Erfindung läßt sich bei galvanisch abgeschiedene Zinn-und Zinn/Blei-Schichten, die auch einen geringen Antimongehalt aufweisen können, welcher die Härte des Überzuges erhöht die Abriebbeständigkeit erheblich verbessern. Dabei wird die notwendige Steckkraft trotz hohen Kontaktdruckes vermindert Es konnte im einzelnen nachgewiesen werden, daß bei den galvanisch hergestellten Dispersionsüberzügen aus Zinn-Graphit-bzw. Zinn/Bfei-Graphit die Abriebbeständigkeit um das 10 bis 25-fache gegenüber den bisher bekannten Zinn-bzw. Zinn/Blei-Schichten erhöht ist

[0011] Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen:

Bei den einzelnen Beispielen werden die metallischen Kontakte zunächst einer in der Galvanotechnik üblichen Vorbehandlung unterzogen und anschließend in einem der Elektrolyten der nachfolgend angegebenen Zusammensetzung mit einem Zinn-Graphit-bzw. Zinn/Blei-Graphit-Dispersionsüberzug beschichtet

Beispiel 1

[0012] 

[0013] Die abgeschiedene Zinnschicht enthielt 1,6 Gew.-% Graphit. Die Abriebbeständigkeit stieg um das 10-fache.

Beispiel II

[0014] 

[0015] Die abgeschiedene Schicht enthielt 2 Gew.-% Graphit. Die Abriebbeständigkeit stieg um das 18-fache.

Beispiel III

[0016] 

[0017] Die abgeschiedene Zinnschicht enthielt 1,8 Gew.-% C. Die Abriebbeständigkeit gegenüber einer reinen Zinnschicht wurde um das 2-fache erhöht.

BEISPIEL IV

[0018] 

[0019] Die abgeschiedene Zinn/Blei-Schicht (90/10) enthielt 1,8 Gew.-% Graphit und 1 Gew.-% Antimon. Die Abriebbeständigkeit gegenüber reinen Zinn/Blei-Schichten ist um das 25-fache gesteigert

Beispiel V

[0020] 

[0021] Die abgeschiedene Zinn/Blei-Schicht(60/40) enthielt 1 Gew.-% Graphit und 1 Gew.% Antimon. Die Abriebbeständigkeit steigt um das 10-fache gegenüber einer reinen ZinnBlei-Schicht

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Zinn-Graphit oder Zinn/Blei-Graphit-Schichten, bei dem wenigstens die Zinn- Schicht galvanisch abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zinn-Graphit oder Zinn/Blei-Graphit-Schicht als Dispersionsüberzug in einem einzigen Arbeitsgang galvanisch erzeugt wird, wobei mit einem Galvanisierbad auf stark saurer Basis, in dem Graphitpulver mittels eines säurebeständigen Netzmittels dispergiert ist, und bei Temperaturen ≦ 35 °C gearbeitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanische Abscheidung des Zinn-Graphit-oder Zinn/Blei-Graphit-Überzuges bei Stromdichten von 1 bis 15 A/dm² erfolgt.

3. Bad zum galvanischen Abscheiden von Zinn-Graphit-Dispersionsüberzügen aus einer wässrigen Lösung von Zinn-II-und gegebenenfalls Blei-II-Salzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung einen pH-Wert ≦ 2 hat und ein säurebeständiges Netzmittel für Graphit enthält.

₄. Bad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzmittel eine organische Substanz ist, die nicht oder nur wenig zur Schaumbildung neigt.

5. Bad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzmittel eine oder mehrere der Substanzen aus der Gruppe

Phenol und Dibutylanilin,

Gelatine und Kresol,

Kresol-Sulfonsäure und 2-Methyl-Pentylsulfat,

Dibutyl-Natriumnaphtalinsulfonat oder

Natriumlaurylsulfat und Natriumxantogenat

sind.

6. Bad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Graphitpulver eine Korngrößenverteilung < ₁ -5 um hat.

₇. Bad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zinn-II-Salz Zinnsulfat Zinnfluorborat, Zinnmethansulfonat oder Zinnmethacrylsulfonat ist.

8. Bad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Blei-II-Salz Bleimethacrylsulfonat oder Bleimethansulfonat ist.

9. Bad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Antimonsalz, beispielsweise Kalium-Antimon-III-Oxidtartrat vorhanden ist.

10. Bad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die saure Lösung Schwefelsäure, Borflußsäure, Methansulfonsäure oder Methacrylsulfonsäure enthält.

11. Galvanisches Bad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es Zinnsulfat entsprechend 26 g Sn/l, 140 g/l Schwefelsäure, 5 g/l Phenol, 1 g/l Dibutylanilin und 100 g/l Graphit enthält.

12. Bad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es Zinnfluorborat entsprechend 66 g Sn/l, 120 g/I Borflußsäure, 20 g/l Borsäure, 4 g/l Gelatine, 6 g/l Kresol, und 100 g/l Graphit enthält.

13. Bad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es Zinn-II-Methansulfonat entsprechend 70 g Sn/l, 300 g/l Methansulfonsäure, 6 g/l Kresol-Sulfonsäure, 8 g/l 2-Methyl-Pentylsulfat, und 100 g/I Graphit enthält.

14. Bad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es Zinn-II-Methacrylsulfonat entsprechend 70 g Sn/l, Blei-II-Methacrylsulfonat entsprechend 6 g Pb/l, 110 g/l Methacrylsulfonsäure, 3 g/l Kalium-Antimon-III-Oxidtartrat, 0,5- g/l Dibutyl-Natriumnaphtalinsulfonat und 100 g/l Graphit enthält.

15. Galvanisches Bad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es Zinn-II-Methansulfonat entsprechend 9 g Sn/l, Blei-II-Methansulfonat entsprechend 4,5 g Pb/l, 250 g/l Methansulfonsäure, 0,5 g/l Natriumlaurylsulfat, 0,1 g/l Natriumxanthogenat und 60 g/l Graphit enthält.