Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum selektiven Auftragen, eines Edelmetalles wie Gold, auf bestimmte, gewählte Stellen eines Metallkörpers, insbesondere auf Kontaktteile eines elektrischen Stromkreises, wobei diese Körper durch einen Elektrolyt des Bedeckungsmateriales hindurchgeführt werden.
Die Edelmetalle bieten besondere Vorteile in der Elektronika. Insbesondere Gold wird vielfach verwendet für Kontaktsysteme wegen seiner chemischen Beständigkeit und seines niedrigen Kontaktwiderstandes. Insbesondere auf elektrolytischem Wege können sehr reine (mehr als 23 Kt), harte Goldschichten abgeschieden werden, welche neben den erwähnten günstigen Eigenschaften eine ausgezeichnete Verschleissfestigkeit besitzen. In dieser Weise können Kontakte aus nicht Edelmetallen mit einer wirksamen Schicht aus Edelmetall versehen werden.
Meistens ist nur ein bestimmter Teil eines Kontaktes funktionell. Man könnte sich somit begnügen nur diesen Teil mit Gold zu bedecken. Die geringen Abmessungen führen jedoch dazu, dass eine selektive Behandlung von getrennten Produkten schwierig und wenig lohnend ist.
In der Technik besteht die Tendenz, die Kontakte, welche meistens aus flachen Metallbändern hergestellt werden, nach dem Stanzen im Metallband zu belassen, da dies die spätere automatische Verarbeitung der Produkte erleichtert.
Die zunehmende Frage nach Kontakten mit Goldschichten und der steigende Goldpreis hat die Entwicklung der selektiven Vergoldungssysteme gefördert.
Es sind schon Verfahren zum Anbringen von linienförmigen Metallpatronen auf Bänder aus nicht Edelmetall bekannt. Aus solchen Bändern können Kontakte hergestellt werden die bei richtiger Behandlung das Gold auf die gewählten Kontaktstellen tragen. Der Nachteil der Verwendung solcher Bänder ist, dass die aufgebrachten Deckschichten eine ungenügende Duktibilität besitzen, um der anschliessenden Verformung zu widerstehen. Die Verschleissfestigkeit der Kontakte wird dadurch zu gering, während überdies die nach der Herstellung entstehenden Schnittkanten unbedeckt bleiben, so dass die Kontaktfläche korrodieren kann.
Bei mehreren bekannten Verfahren werden die zu behandelnden Gegenstände nur soweit in den Elektrolyten getaucht, als dies für die Bildung einer funktionellen Goldschicht erforderlich ist. Im weiteren ist es bekannt, einen gerichteten Strahl von Elektrolyt auf den zu behandelnden Gegenstand zu spritzen, wobei der Gegenstand als Kathode und die Spritzdüse als Anode dient.
Alle diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, dass komplexe Vorrichtungen erforderlich sind und die Selektivität gering ist, so dass viel Edelmetall verloren geht. Luft ist nämlich als Begrenzung einer Flüssigkeitsfläche ungeeignet, weil alle Flüssigkeiten infolge der kapillaren Wirkung die Neigung haben zu kriechen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren welches die erwähnten Nachteile nicht besitzt und mit dem somit schon geformten Produkte genau selektiv vergoldet werden kann.
Die Erfindung besteht darin, dass die Körper kontinuierlich duch eine den Elektrolyt enthaltende Rinne aus Isoliermaterial befördert werden, welche Rinne isolierende Teile oder Flüssigkeit enthält, nahezu fortwährend in Berührung sind bzw. ist mit den nicht oder anders zu bedeckenden Teilen der Körper.
Die frei zu lassenden Teile der Körper können auf diese Weise genau bestimmt werden. In machen Fällen wird es nicht zu vermeiden sein, dass die freizulassenden Teile eine äusserst dünne Schicht erhalten, was aber eher als Vorteil zu bewerten ist, weil in dieser Weise das Äussere des zu bedeckenden Gegenstandes eine gleichmässigere Farbe erhält.
Die Anode kann auch über die ganze Länge der Rinne aus durchgehenden leitenden Streifen bestehen, welche an beiden Seiten gegen die nach innen geneigten Seiten der Rinne angeordnet sind, wodurch eine günstigere Stromverteilung im Elektrolyt auftritt. Bei einer Ausführungsform bestehen die isolierenden Teile aus flachen Streifen, welche beiderseits der Rinne in dem Elektrolyt angeordnet sind und zwischen denen die zu beschichtenden Körper durchgeführt werden.
Bei einer anderen günstigen Ausführungsform ist der Isolator eine nicht elektrisch leitende Flüssigkeit, welche eine scharfe Begrenzung mit dem Elektrolyt bildet und vorzugsweise ein höheres spezifisches Gewicht hat als diese.
Goldelektrolyten sind wässrige Lösungen mit einem spezifischen Gewicht das selten mehr als 1,1 - 1,2 beträgt und können mit bestimmten nicht leitenden organischen Flüssigkeiten mit höherem spezifischen Gewicht ein wirksames System mit zwei Schichten bilden, wobei die zu behandelnden Gegenstände mit dem Abschnitt, der nicht vergoldet werden muss, in die organische Flüssigkeit gebracht werden, während der zu vergoldende Abschnitt in den Elektrolyten oberhalb der Grenzschicht hinausragt. Als geeignete Flüssigkeiten kommen unter anderem Perchloraethylen, Trichloraethylen, Trichlor-trifluoroaethan, 1-1-1 Trichloräthan in Betracht.
Obschon das Verfahren auch angewendet werden kann für einzelne, voneinander getrennte Gegenstände, welche über eine Füllvorrichtung automatisch in dazu geeignete Schablonen gesetzt werden, welche Schablonen dann auf dem richtigen Pegel in das Zweiphasensystem angeordnet werden, ohne dass eine Einklemmung der Gegenstände erforderlich ist, weil diese nicht zu hängen brauchen, ist die am meisten geeignete Ausführungsform das im folgenden beschriebene automatische Behandlungsverfahren.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
Die Figur 1 A, B und C der Zeichnung zeigt einige typische Produkte mit einer Andeutung der funktionellen Stellen und die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung.
Die Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens.
Figur 4 ist ein Teil der Vorrichtung nach Figur 3 gemäss Schnitt IV-IV.
Die Figur 5 stellt eine geänderte Ausführungsform dar.
In der Vorrichtung nach der Figur 3 werden die an einem Verbindungsstreifen 9 hängenden, zu vergoldenden Gegenstände 11 in der vertikalen Stellung durchgeführt, und zwar mit dem Verbindungsstreifen 9 nach unten. Dieses System ermöglicht eine Fürhungsunterstützung Führungsunterstützung endlosen Bandes ohne Gefahr auf Verhängen, wie sie beim Durchführen in umgekehrter Stellung bestehen würde.
Über einer Abwickelhaspel 1 und einer Vorbehandlungsvorrichtung 2 werden die Produkte in der Vorrichtung 3 der eigentlichen selektiven Elektrolyse unterworfen worauf anschliessend in der Vorrichtung 4, eine Nachbehandlung, meistens aus Spülen und Trocknen bestehend, stattfindet. Darauf folgt ein Aufwickeln auf der Haspel 5. In der Vorbehano- lungsvorrichtung können ausser einer Entfettung und einer Desoxydierung auch andere Bearbeitungen stattfinden. beispielsweise eine äusserst dünne Vergoldung für die Gleichmässigkeit der Farbe, oder eine vollständige Vernickelung.
Bei der Vorrichtung wie sie in Figur 3 dargestellt ist, ist eine rinnenförmige Schablone 6 vorhanden (siehe auch Figur 5), mit einer trogförmigen Öffnung 7. In dieser Öffnung 7 ist eine Rille 8 ausgespart für die am meisten vorkommenden Verbindungsstreifen.
An den Seitenwänden des Troges oder der Rinne 7 befin den sich Anoden 10, welche derartig angeordnet und ausgebildet sind, dass ein zu starkes Auftragen an bestimmten Punkten der Gegenstände vermieden werden kann. Der Trog 7 wird mittels einer nicht dargestellten Pumpe und eines Vorratsbehälters über Kanäle 12 mit der nicht leitenden Flüssigkeit 13 gefüllt,. Diese Flüssigkeit 13 fliesst über die Kanäle 14 in den Behälter 15 mit der Pegel-Einstellmöglichkeit Einstellmöglichkeit 16. Über das Rohr 17 fliesst die Flüssigkeit zum erwähnten Vorratsbehälter zurück. Durch Verstellung des Rohres 16 kann man den Pegel der Flüssigkeit in dem Behälter 15 und dadurch im Troge 7 nach Bedarf einstellen. Von einem zweiten, ebenfalls nicht dargestellten Behälter wird mittels einer Pumpe Elektrolyt 23 über eine Leitung 18 zum Verteilrohr 19 transportiert.
Der Elektrolyt 23 füllt den Trog 7 über die Flüssigkeit, bis diese über die Öffnung 20 in den Behälter 21 fliesst, aus44dem die nicht leitenden Flüssikeit zum Vorratsbehälter zurüfkfliesst.
Die zu behandelnden Produkte 11 werden ausserhalb der eigentlichen Vorrichtung mittels eines Schleifenkontaktes mit dem negativen Pol einer Gleichstromquelle verbunden, wobei der postive Pol an die Anoden 10 angeschlossen ist.
In dieser Weise entsteht über dem Elektrolyt 23 ein geschlossener Stromkreis und das Metall wird nahezu ausschliesslich auf die gewünschten Flächen abgeschieden.
Die Schablone 6 besitzt am Anfang und am Ende eine Öffnung für das Durchlassen des endlosen Bandes mit den Produkten 11. Es ist klar dass durch diese Öffnung auch eine gewisse Menge Elektrolyt und organsiche Flüssigkeit entwichen wird. Die entwichene Flüssigkeit der Eingangs- und Ausgangsöffnung werden zusammen einenm Trennungsbehälter zugeführt, von wo der Elektrolyt abgelassen wird zum Vorratsbehälter des Elektrolytes und die Flüssigkeit zum Vorratsbehälter für diese. Diese Teile sind der Einfachheit halber nicht in der Abbildung dargestellt.
Eine einfachere Vorrichtung ist in Figur 5 dargestellt. Sie ist geeignet für Produkte 11 welche so geringe Abmessungen haben, dass sie leicht zwischen zwei dünne, biegsame Strefen 25 durchgezogen werden können. Diese Streifen 25 sind aus elektrisch isolierendem Material und können perforiert sein, um eine erwünschte Durchströmung der Flüssigkeit zu erhalten. Hierbei kann als Forderung die Erhaltung einer vollständigen, dünnen Vergoldung neben einer schweren, stellenweise selektiven Vergoldung gestellt werden.
Bei der Ausführung nach Figur 5 wird keine organische Flüssigkeit verwendet. Die trogförmige Kammer 7 ist hier durch die nicht leitenden Streifen 25, agbedeckt, welche auf auswechselbaren Abstandshälter 24 aus Kunstoff ruhen, welche eine Höhen-Einstellung ermöglichen, so dass der oberhalb der Streifen 25 hervorragnennden Teil des Gegenstandes 11 in der Länge geändert werden kann. Die Anoden 10 können nach Bedarf in das Elektrolyt 23 angeordnet werden.
Bei der Elektrolyse wird mehr als 90% des Stromes für die Auftragung des Metalles auf die dazu bestimmten Stellen des Gegenstandes 11 verwendet werden, weil die übrigen Teile der Produkte sich zwar in dem Elektrolyt 23 befinden, aber in einem Teil der Kammer 7, die elektrisch von den übrigen Teilen, nach Wunsch völlig oder teilweise mittels Perforation in Streifen 25, getrennt ist.
The invention relates to a method and a device for the selective application of a noble metal such as gold to certain, selected points of a metal body, in particular to contact parts of an electrical circuit, these bodies being passed through an electrolyte of the covering material.
The precious metals offer special advantages in electronics. Gold in particular is widely used for contact systems because of its chemical resistance and its low contact resistance. Particularly by electrolytic means, very pure (more than 23 Kt), hard gold layers can be deposited which, in addition to the favorable properties mentioned, have excellent wear resistance. In this way, contacts made of non-precious metals can be provided with an effective layer of precious metal.
Usually only a certain part of a contact is functional. One could therefore be content to cover only this part with gold. However, the small dimensions mean that selective treatment of separate products is difficult and not very profitable.
In technology there is a tendency to leave the contacts, which are mostly made from flat metal strips, in the metal strip after punching, as this facilitates the subsequent automatic processing of the products.
The increasing question of contacts with gold layers and the rising price of gold have encouraged the development of selective gold systems.
Methods are already known for attaching linear metal cartridges to strips made of non-precious metal. Such strips can be used to make contacts which, if handled correctly, will carry the gold to the selected contact points. The disadvantage of using such tapes is that the applied cover layers have insufficient ductility to withstand the subsequent deformation. As a result, the wear resistance of the contacts becomes too low, while the cut edges that arise after production remain uncovered, so that the contact surface can corrode.
In several known methods, the objects to be treated are only so far immersed in the electrolyte as is necessary for the formation of a functional gold layer. It is also known to spray a directed jet of electrolyte onto the object to be treated, the object serving as a cathode and the spray nozzle as an anode.
However, all of these methods have the disadvantage that complex devices are required and the selectivity is low, so that a lot of precious metal is lost. Air is unsuitable for delimiting a liquid surface because all liquids have a tendency to creep due to the capillary effect.
The invention relates to a method which does not have the disadvantages mentioned and with which products that have already been formed can be precisely and selectively gold-plated.
The invention consists in that the bodies are conveyed continuously through a channel made of insulating material containing the electrolyte, which channel contains insulating parts or liquid, are almost continuously in contact or are in contact with the parts of the body which are not to be covered or otherwise.
The parts of the body to be released can be precisely determined in this way. In some cases it is unavoidable that the parts to be left exposed receive an extremely thin layer, which is to be assessed as an advantage, because in this way the exterior of the object to be covered receives a more even color.
The anode can also consist of continuous conductive strips over the entire length of the channel, which are arranged on both sides against the inwardly inclined sides of the channel, whereby a more favorable current distribution occurs in the electrolyte. In one embodiment, the insulating parts consist of flat strips which are arranged on both sides of the channel in the electrolyte and between which the bodies to be coated are passed.
In another favorable embodiment, the insulator is a non-electrically conductive liquid which forms a sharp boundary with the electrolyte and preferably has a higher specific weight than this.
Gold electrolytes are aqueous solutions with a specific gravity that is rarely more than 1.1 - 1.2 and can form an effective system with two layers with certain non-conductive organic liquids with a higher specific gravity, the objects to be treated with the section that does not have to be gold-plated, are brought into the organic liquid, while the section to be gold-plated protrudes into the electrolyte above the boundary layer. Suitable liquids include perchlorethylene, trichlorethylene, trichlorotrifluoroethane, 1-1-1 trichloroethane.
Although the method can also be used for individual, separate objects, which are automatically placed in templates suitable for this purpose via a filling device, which templates are then arranged at the correct level in the two-phase system without the objects having to be jammed because this need not hang, the most suitable embodiment is the automatic treatment method described below.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawings.
Figure 1 A, B and C of the drawing shows some typical products with an indication of the functional locations and Figure 2 shows a schematic representation of a device.
FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a device for carrying out the method.
FIG. 4 is part of the device according to FIG. 3 according to section IV-IV.
FIG. 5 shows a modified embodiment.
In the device according to FIG. 3, the objects 11 to be gold-plated hanging on a connecting strip 9 are passed through in the vertical position, with the connecting strip 9 facing downwards. This system enables guiding support of the endless belt without the risk of entanglement, as would exist if it were guided through in the reverse position.
Via a decoiler 1 and a pretreatment device 2, the products are subjected to the actual selective electrolysis in the device 3, whereupon an after-treatment, mostly consisting of rinsing and drying, takes place in the device 4. This is followed by winding on the reel 5. In addition to degreasing and deoxidizing, other processing operations can also take place in the pretreatment device. for example an extremely thin gold plating for the evenness of the color, or a complete nickel plating.
In the device as shown in FIG. 3, there is a channel-shaped template 6 (see also FIG. 5) with a trough-shaped opening 7. In this opening 7 a groove 8 is cut out for the most common connecting strips.
On the side walls of the trough or the channel 7 there are anodes 10 which are arranged and designed in such a way that excessive application at certain points on the objects can be avoided. The trough 7 is filled with the non-conductive liquid 13 via channels 12 by means of a pump (not shown) and a storage container. This liquid 13 flows through the channels 14 into the container 15 with the level adjustment facility. The liquid flows back through the pipe 17 to the aforementioned storage container. By adjusting the tube 16, the level of the liquid in the container 15 and thereby in the trough 7 can be adjusted as required. From a second container, also not shown, electrolyte 23 is transported via a line 18 to the distribution pipe 19 by means of a pump.
The electrolyte 23 fills the trough 7 with the liquid until it flows through the opening 20 into the container 21, from which the non-conductive liquid flows back to the storage container.
The products 11 to be treated are connected outside the actual device by means of a loop contact to the negative pole of a direct current source, the positive pole being connected to the anodes 10.
In this way, a closed circuit is created above the electrolyte 23 and the metal is deposited almost exclusively on the desired surfaces.
The template 6 has an opening at the beginning and at the end for the passage of the endless belt with the products 11. It is clear that a certain amount of electrolyte and organic liquid is also escaped through this opening. The escaped liquid from the inlet and outlet openings are fed together to a separation tank, from where the electrolyte is drained to the storage tank of the electrolyte and the liquid to the storage tank for this. These parts are not shown in the illustration for the sake of simplicity.
A simpler device is shown in FIG. It is suitable for products 11 which have such small dimensions that they can easily be pulled through between two thin, flexible strips 25. These strips 25 are made of electrically insulating material and can be perforated in order to obtain a desired throughflow of the liquid. The requirement here is to maintain complete, thin gold plating alongside heavy, locally selective gold plating.
In the embodiment according to FIG. 5, no organic liquid is used. The trough-shaped chamber 7 is covered here by the non-conductive strips 25, which rest on replaceable spacers 24 made of plastic, which allow height adjustment so that the part of the object 11 protruding above the strips 25 can be changed in length. The anodes 10 can be placed in the electrolyte 23 as required.
In electrolysis, more than 90% of the current is used for the application of the metal to the designated points of the object 11, because the remaining parts of the products are indeed in the electrolyte 23, but in a part of the chamber 7, the electrical is separated from the remaining parts, wholly or partially by means of perforations in strips 25, as desired.