| Dokumentenidentifikation |
DE10125289B4 07.04.2005 |
| Titel |
Verfahren zum Herstellen einer abriebfesten, galvanischen Schicht auf Teilen |
| Anmelder |
Siemens AG, 80333 München, DE |
| Erfinder |
Michelsen-Mohammadein, Ursula, Dipl.-Ing., 13505 Berlin, DE; Schneider, Manuela, 13595 Berlin, DE |
| DE-Anmeldedatum |
15.05.2001 |
| DE-Aktenzeichen |
10125289 |
| Offenlegungstag |
28.11.2002 |
| Veröffentlichungstag der Patenterteilung |
07.04.2005 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
07.04.2005 |
| IPC-Hauptklasse |
C25D 15/00
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer
abriebfesten, galvanischen Schicht.
Ein solches Verfahren ist in der US-Patentschrift 3,762,882 beschrieben.
Bei diesem bekannten Verfahren werden Diamant-Partikel mit einem durchschnittlichen
Durchmesser zwischen 10 nm und 30000 nm verwendet, um eine abriebfeste Edelmetallschicht
zu erzeugen. Dazu werden bei dem bekannten Verfahren die Diamant-Partikel nach mehreren
Tränkungs- und Spülvorgängen getrocknet, einer konzentrierten Lösung eines Metallsalzes
oder einer Säure des Bades hinzugefügt, mit dem das galvanische Aufbringen der Edelmetallschicht
erfolgen soll und schließlich mit der konzentrierten Lösung in das Bad selbst eingebracht;
alternativ können die getrockneten Diamanten-Partikel auch direkt dem Bad hinzugefügt
werden.
Aus der EP 748 883 A1
ist ein Verfahren bekannt, demgemäß Nanopartikel als Pulver in ein edelmetallhaltiges
galvanisches Bad eingebracht werden, wobei durch ständiges Rühren eine gleichmäßige
Verteilung der Nanopartikel in Form einer stabilen Suspension hergestellt wird.
Werden in dem galvanischen Bad Teile galvanisch beschichtet, so werden die dispergierten
Nanopartikel in der entstehenden galvanischen Schicht eingelagert.
Aus dem Berichtsband Ulmer Gespräch, 22 (2000), Seiten 71–83
ist ein Aufsatz „verbesserte tribologische Eigenschaften durch Nanodispersionsschichte"
bekannt, in dem angegeben wird, dass Nanopartikel in einer wässrigen Tensidlösung
vorbehandelt werden können, wobei nach einer Trocknung ein Dispergieren des so behandelten
Pulvers in einem Edelmetallelektrolyten einfacher durchzuführen ist, da die auf
den Nanopartikeln aufgetrocknete Tensidschicht eine Agglomeration der Nanopartikel
im Edelmetallelektrolyten verhindert.
Weiterhin ist es aus den Abstracts zu den japanischen Patentanmeldungen
01031997 A und 01031996 A bekannt, eine Agglomeration von dispergierten Teilchen
in einem Elektrolyt zu verhindern, indem dieses mit einer Ultraschallschwingung
beaufschlagt wird. Hierzu kann ein Schallwellengenerator auf dem Boden eines Elektrolytgefäßes
angeordnet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen
einer abriebfesten, galvanischen Schicht auf Teilen vorzuschlagen, mit dem sich
eine besonders abriebfeste Edelmetallschicht erzeugen lässt.
Zur Lösung dieser Aufgabe umfasst das eingangs genannte Verfahren
folgende Schritte:
- – Dispergieren von Nano-Dispersanten in Form von Diamantpartikeln mit
einer Korngröße von 2 bis 8 nm oder Metalloxid-, Siliziumcarbid- oder Titannitrid-Partikeln
mit einer Korngröße von 10 bis 1000 nm in Wasser unter Bildung einer Nano-Dispersanten-Suspension,
- – Einbringen der Nano-Dispersanten-Suspension in einen Edelmetallelektrolyten,
- – Dispergieren der Nano-Dispersanten-Suspension mit dem Edelmetallelektrolyten,
- – galvanische Abscheidung einer Edelmetallschicht mit eingelagerten Nano-Dispersanten
unter ständigem Inbewegunghalten des Edelmetallelektrolyten mit den Nano-Dispersanten.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Erzeugen einer
Edelmetallschicht mit guter Abriebfestigkeit wesentlich dadurch bestimmt ist, dass
die Nano-Dispersanten fein verteilt in dem Bad vorhanden sind, was voraussetzt,
dass die Nano-Dispersanten nicht Cluster in dem galvanischen Bad bilden. Dies ist
in vorteilhafter Weise gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch sichergestellt,
dass die Nano-Dispersanten in Wasser unter Gewinnung einer Suspension dispergiert
werden und diese Suspension in den Edelmetallelektrolyten gegeben wird, wo ein weiteres
Dispergieren vorgenommen wird; auch bei der galvanischen Herstellung der Edelmetallschicht
selbst erfolgt ein ständiges Inbewegunghalten des Edelmetallelektrolyten.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich besonders gute Schichten
aus Edelmetall in Bezug auf Abriebfestigkeit herstellen, wenn Diamant-Partikel mit
einer Korngröße von 4 nm verwendet werden. Bei der Verwendung von Metalloxid-, Siliziumcarbid-
oder Titannitrid-Partikel mit einer Korngröße von 10 bis 50 nm ist die Abriebfestigkeit
besonders groß.
Die Nano-Dispersanten-Suspension kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
in unterschiedlicher Weise hergestellt werden. Als besonders vorteilhaft hat es
sich erwiesen, wenn die Nano-Dispersanten in Wasser mit Ultraschall zum Gewinnen
der Nano-Dispersanten-Suspension beaufschlagt werden. Dabei sollte die Beaufschlagung
vorteilhafterweise mindestens eine halbe Stunde erfolgen.
Als vorteilhaft hat es sich ferner herausgestellt, wenn die Nano-Dispersanten-Suspension
mit einem Hochgeschwindigkeits-Dispergiergerät hergestellt wird, wobei sich wiederum
als besonders vorteilhaft erwiesen hat, wenn das Hochgeschwindigkeits-Dispergiergerät
mit mindestens 10000 U/min für mindestens 15 min eingesetzt wird.
Hinsichtlich des weiteren Dispergierens ergeben sich besonders gute
Arbeitsergebnisse dann, wenn dieses etwa eine halbe Stunde lang vorgenommen wird.
Nach Durchführung des Beschichtungsverfahrens weist die Edelmetallschicht
Metalloxid-, Siliziumcarbid- oder Titannitrid-Partikel mit einer Korngröße von 10
bis 1000 nm auf.
Ein so hinsichtlich seiner Edelmetallschicht ausgestattetes Teil eignet
sich besonders gut als Kontaktstück eines elektrischen Schalters, vorzugsweise eines
Leistungsschalters.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sind im folgenden zwei Ausführungsbeispiele
für Bäder dargestellt, mit denen das erfindungsgemäße Verfahren praktiziert werden
kann.
Beispiel 1:
- 30 g/l Ag als KAg(CN)2
- 60 g/l KCN
- 5 g/l K2CO3
- 1–10 g/l Nano-Diamant-Partikel (Korngröße 4–8 nm)
- 5 ml/l Glanzzusatz
- 5 ml/l Netzmittel
Beispiel 2:
- 8 g/l Au als KAu(CN)2
- Citronensäure, K-Salz als Leitsalz
- 1–20 g/l Na-Aluminiumoxid-Partikel (Korngröße 32 nm)
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| Anspruch[de] |
- Verfahren zum Herstellen einer abriebfesten, galvanischen Schicht auf
Teilen, durch
– Dispergieren von Nano-Dispersanten in Form von Diamantpartikeln mit einer
Korngröße von 2 bis 8 nm oder Metalloxid-, Siliziumcarbid- oder Titannitrid-Parikeln
mit einer Korngröße von 10 bis 1000 nm in Wasser unter Bildung einer Nano-Dispersanten-Suspension,
– Einbringen der Nano-Dispersanten-Suspension in einen Edelmetallelektrolyten,
– Dispergieren der Nano-Dispersanten-Suspension mit dem Edelmetallelektrolyten,
– galvanische Abscheidung einer Edelmetallschicht mit eingelagerten Nano-Dispersanten
unter ständigem Inbewegunghalten des Edelmetallelektrolyten mit den Nano-Dispersanten.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
– Diamantpartikel mit einer Korngröße von 4 nm verwendet werden.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
– Metalloxid-, Siliziumcarbid- oder Titannitrid-Partikel mit einer Korngröße
von 10 bis 50 nm verwendet werden.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass
– die Nano-Dispersanten in Wasser mit Ultraschall zum Gewinnen der Nano-Dispersanten-Suspension
beaufschlagt werden.
- Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
– die Beaufschlagung mit Ultraschall für mindestens eine halbe Stunde erfolgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass
– die Nano-Dispersanten-Suspension mit einem Hochgeschwindigkeits-Dispergiergerät
hergestellt wird.
- Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
– das Hochgeschwindigkeits-Dispergiergerät mit 10000 U/min mindestens für
15 min eingesetzt wird.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass
– das weitere Dispergieren etwa eine Stunde lang vorgenommen wird.
Es folgt kein Blatt Zeichnungen
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