CN105247112A - 电接触元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有连接部分(5)的电接触元件(1)，该连接部分由铜片(21)形成并且具有涂层(23)，其中该涂层(23)包括：包含至少60重量％锡的第一层(25，39)，和布置在第一层(25)和铜片(21)之间的第二层(27)，并且该第二层包含有含铜合金，其中该含铜合金包含40重量％～80重量％的铜和20重量％～60重量％的锌，并且铜和锌总计至少90重量％。

Description

电接触元件
本发明涉及一种具有包含至少两层并且含锡的涂层的电接触元件和制造所述接触元件的方法。
鉴于气候保护的关系，特别重要的是减少温室气体如二氧化碳的排放。因此，汽车工业力求开发出相对低油耗的汽车从而以这种方式来减少二氧化碳的排放并且促进气候保护。
一种减少燃料消耗并因此减少碳排放的方法是基于汽车重量的减少。为了实现重量减轻，尽可能寻找较轻的材料来代替重量相对较重的材料，这样汽车部件可以由重量轻的材料制造。
按照这种构思，尝试通过重量轻的材料代替电缆中常用的导电材料铜来降低车辆配线的重量。一种可用的导电材料是铝，铝原则上是适合代替铜线的，铝作为轻金属具有低密度并且因此具有低的自重。
然而，当使用铝作为导电材料与通常由铜制造的电接触元件结合时，缺点是在有电解质例如盐水和空气氧参与的情况下铜和铝之间的接触点会发生腐蚀过程。这些腐蚀过程特别是在铜和铝直接接触的情况下发生，因为根据电化学顺序铜和铝的标准电势(标准电位)之间的差异相当大，并且因此对于腐蚀反应具有高的驱动力。经过电化学腐蚀，相对于铜作为次贵金属的铝的量减少，在导电材料和接触元件之间接触点的导电性显著降低，并且因此铝导电材料与铜制造的电接触元件结合使用时需要提供可靠的腐蚀保护。
因此，本发明基于以下目的，即提供一种能够用于与含铝导电材料结合并且提供可靠的保护防止腐蚀的电接触元件。
通过具有权利要求1的特征的电接触元件来达成上述目的。
根据本发明的接触元件包含连接部分，该连接部分由铜片形成并且具有涂层，该涂层包含含有锡的第一层。此外，该涂层包含布置在第一层和铜片之间的第二层。第二层包含至少一种金属或者至少一种金属合金，其中该金属或金属合金选自由含铜合金、镍、含镍合金、钯、含钯合金及上述金属和金属合金的任意组合组成的组。
本发明基于使连接部分的电化学电位接近铝的电位(按照电化学顺序该电化学电位较低)的基本思想，其通过接触元件的铜片连接部分的涂层而实现，所述接触元件设置来与含铝导体材料接触。这样，铜和铝的电位之间的差值大致得到补偿，并且因此降低了腐蚀的驱动力使其不再处于临界范围。特别地，在具有锡的涂层中含有电化学顺序位于铜和铝之间的元素的情况下实现了这种腐蚀保护。
特别地，通过含有电化学顺序位于铜和铝之间的锡的第一层获得腐蚀保护功能。
相比之下，第二层提供阻挡功能。由于在含锡的第一层和该连接部分的铜片之间布置第二层，阻止了在含锡的第一层和铜片之间通过扩散导致的金属原子的交换。在没有这种阻挡层的情况下，在车辆使用期限内，锡从第一层扩散进入铜片并且在第一层中形成空穴或气孔的风险将会增加。这种空穴和/或裂纹的形成将促进电解液渗入该层体系中并且加速不希望的腐蚀。为了避免这样，在含有锡的第一层和连接部分的铜片之间设置第二层，它至少包含一种金属或至少一种金属合金，其选自由含铜合金、镍、含镍合金、钯、含钯合金及上述金属和金属合金的任意组合组成的组。
全面地考虑，本发明的接触元件在接触元件和含铝导体材料之间的接触点处具有出色的抗腐蚀防护，与此同时借由涂层的最佳导电性具有最小的接触电阻，确保与导体材料有持久的最佳接触。
根据本发明的接触元件通常适合于接触含铝导线。更优选地，该接触元件可以用于汽车制造，因为这样含铝导线可以用于替代含铜导线，从而降低车辆重量并且因此节约燃料和实现减少二氧化碳排放。
在所附权利要求、说明书和附图中公开了本发明的有利的实施方式。
该电接触元件的连接部分是设置来容纳例如电缆的输电线的导体材料的区域。这可通过例如卷曲与该导电材料的连接部而进行。
电接触元件的至少连接部分由铜片形成。然而，其他部分并且特别是整个接触元件可以是由铜片形成的。例如，接触元件可以是冲压/弯曲的零部件。
为了能够起到腐蚀防护的作用，在所有情况下在电接触元件的连接部分涂覆涂层。然而，在接触元件的其他区域也可以存在该涂层，其中原则上可以设想该涂层完全覆盖接触元件的表面。然而，优选该涂层仅仅限制在接触元件的连接部分，而接触元件的其他区域、特别是预期用于接触互补的接触元件的区域(例如插头或插座部分)没有涂层，以确保接触元件之间的最佳的电连接。
下面将详述本发明的有利实施方式。
当第二层厚度优选0.1μm～5μm、更优选0.5μm～5μm、更优选0.5μm～3μm、更优选0.7μm～2.5μm、最优选0.8μm～2.2μm时，在阻挡功能方面能得到令人满意的结果。
此外，第二层可以包含有含铜合金。特别是第二层可以由含铜合金组成。
例如，相对于100重量％的含铜合金，含铜合金可以包含35重量％～97重量％的铜，优选40重量％～90重量％的铜，更优选45重量％～80重量％的铜，并且更优选50重量％～65重量％的铜，从而在阻挡功能方面取得好的结果。
此外，含铜合金可以包含在电化学顺序中处在铜和铝之间的金属。这样，第二层也为接近铝的电位和降低接触元件的铜片和含铝导体材料之间的电势差提供帮助从而降低腐蚀反应的驱动力。例如，含铜合金可以包含锡和/或锌。因此，例如青铜合金和黄铜合金可以用作含铜合金。青铜合金还可以可选地包含额外的锌，同时反之黄铜合金可以可选地包含锡。
为了形成有效的扩散阻挡层并达到良好的腐蚀保护，第二层可以包含含有锡和锌的含铜合金或者由其组成。
上述含有铜、锡和锌的合金优选包含35重量％～75重量％的铜、15重量％～45重量％的锡和5重量％～50重量％的锌，更优选40重量％～70重量％的铜、20重量％～40重量％的锡和10重量％～30重量％的锌，更优选45重量％～65重量％的铜、25重量％～35重量％的锡和10重量％～30重量％的锌，最优选48重量％～60重量％的铜、27重量％～33重量％的锡和12重量％～20重量％的锌，分别相对于100重量％含铜合金计。相对于100重量％的含铜合金，优选铜、锡和锌总计为至少90重量％。补足至100重量％含铜合金的其余合金成分可以是例如镍、钯、磷、铝、铁、钴、锰、钨、金、银和/或铅和/或例如不可避免的杂质。
根据另一个实施方式，第二层可以包含含有铜、锡和锌的合金或者由其组成，所述合金优选包含35重量％～75重量％的铜、15重量％～45重量％的锡和5重量％～50重量％的锌，更优选40重量％～70重量％的铜、20重量％～40重量％的锡和10重量％～30重量％的锌，更优选45重量％～65重量％的铜、25重量％～35重量％的锡和10重量％～30重量％的锌，最优选48重量％～60重量％的铜、27重量％～33重量％的锡和12重量％～20重量％的锌，分别相对于100重量％含铜合金计；其中，相对于100重量％的含铜合金，优选铜、锡和锌总计为至少95重量％。补足至100重量％含铜合金的其余合金成分可以是常用于含铜合金中的合金组分，例如可以是上述段落列出的元素和/或不可避免的杂质。
根据另一个实施方式，第二层可以包含含有铜、锡和锌的合金或者由其组成，所述合金优选包含35重量％～75重量％的铜、15重量％～45重量％的锡和5重量％～50重量％的锌，更优选40重量％～70重量％的铜、20重量％～40重量％的锡和10重量％～30重量％的锌，更优选45重量％～65重量％的铜、25重量％～35重量％的锡和10重量％～30重量％的锌，最优选48重量％～60重量％的铜、27重量％～33重量％的锡和12重量％～20重量％的锌，分别相对于100重量％含铜合金计；其中，相对于100重量％含铜合金，优选铜、锡和锌总计为至少98重量％。补足至100重量％含铜合金的其余合金成分可以是常用于含铜合金中的合金组分，例如可以是上述段落列出的元素和/或不可避免的杂质。
当第二层包含含有铜和锌的合金或由这种合金组成时，还可以获得有效的扩散阻挡和良好的腐蚀防护。
上述含有铜和锌的合金优选包含40重量％～80重量％的铜和20重量％～60重量％的锌，更优选50重量％～75重量％的铜和25重量％～50重量％的锌，更优选55重量％～70重量％的铜和30重量％～45重量％的锌，最优选57重量％～68重量％的铜和32重量％～43重量％的锌，分别相对于100重量％含铜合金计。因此，相对于100重量％的含铜合金，优选铜和锌总计为至少90重量％。补足至100重量％含铜合金的其余合金成分可以是例如镍、钯、磷、铝、铁、钴、锰、钨、金、银、锡和/或铅，和/或例如不可避免的杂质。
根据另一个实施方式，第二层可以包含含有铜和锌的合金或者由其组成，该合金优选具有40重量％～80重量％的铜和20重量％～60重量％的锌，更优选50重量％～75重量％的铜和25重量％～50重量％的锌，更更优选55重量％～70重量％的铜和30重量％～45重量％的锌，最优选57重量％～68重量％的铜和32重量％～43重量％的锌，分别相对于100重量％含铜合金计；其中，相对于100重量％含铜合金，优选铜和锌总计为至少95重量％。补足至100重量％含铜合金的其余合金成分可以是常用于含铜合金中的合金组分，例如可以是上述段落列出的元素和/或不可避免的杂质。
根据另一个实施方式，第二层可以包含含有铜和锌的合金或者由其组成，该合金优选具有40重量％～80重量％的铜和20重量％～60重量％的锌，更优选50重量％～75重量％的铜和25重量％～50重量％的锌，更更优选55重量％～70重量％的铜和30重量％～45重量％的锌，最优选57重量％～68重量％的铜和32重量％～43重量％的锌，分别相对于100重量％含铜合金计；其中，相对于100重量％含铜合金，优选铜和锌总计为至少98重量％。补足至100重量％含铜合金的其余合金成分可以是常用于含铜合金中的合金组分，例如可以是上述段落列出的元素和/或不可避免的杂质。
根据另一个实施方式，第二层可以包含镍或含镍合金，并且特别优选由镍或镍合金组成。当第二层包含镍或含镍合金或者由含镍合金组成时，相对于100重量％含镍合金，镍含量优选为至少80重量％，更优选至少90重量％，更优选至少95重量％，并且最优选至少98重量％。补足至100重量％镍或者100重量％含镍合金的其余部分可以是常用于含镍合金的合金成分，例如铜、钯、铂、铝、钴、锰、硅、铬、铁、锌、钼、钨、镁和/或钛。
此外，作为另一选择，第二层可以包含钯或含钯合金或者特别是由其组成，其中，相对于100重量％含钯合金，钯含量优选为至少80重量％的钯，更优选至少90重量％的钯，更更优选至少95重量％钯，并且最优选至少98重量％的钯。补足至100重量％钯或者100重量％含钯合金的其余部分可以是常用于含钯合金的合金成分，例如铜、镍、铂、银和/或金，和/或不可避免的杂质。
根据另一个实施方式，涂层的第一层是外层，设计该外层用以与导体材料直接接触。此外，优选第一层直接临接第二层，例如第一层优选紧接在第二层之上。
根据另一个实施方式，相对于100重量％的第一层，特别是当第一层包含至少60重量％的锡时能达到良好的抗腐蚀防护。相对于100重量％的第一层，优选第一层包含至少70重量％的锡，更优选至少80重量％的锡且最优选至少90重量％的锡。特别地，第一层可以是高纯锡层，例如包含至少95重量％的锡或者至少98重量％的锡。
除此之外，第一层可以包含锌，通过加入锌使得第一层的电位进一步接近含铝导体材料的电位，按照电化学顺序锌具有比锡更低的标准电位但比铝更高的标准电位，并且因此降低作为腐蚀驱动力的电位差。例如，相对于100重量％的第一层，第一层可以包含0重量％～40重量％的锌，优选2重量％～30重量％的锌，更优选5重量％～25重量％的锌，并且最优选10重量％～20重量％的锌。当第一层同时含有锡和锌时，相对于100重量％的第二层，锡和锌的总量优选为90重量％，更优选95重量％，最优选98重量％。补足至100重量％第二层的其余部分一般是用于锡和/或锌合金的组分和/或不可避免的杂质。
此外为了在汽车正常使用期内获得有效的腐蚀防护，例如，第一层的厚度优选为1μm～15μm，更优选为2μm～10μm，更更优选为3μm～7μm，最优选为4-6μm，并且特别地，第二层的厚度为0.1μm～5μm，优选为0.5μm～5μm，更优选为0.5μm～3μm，更更优选为0.7μm～2.5μm，最优选为0.8μm～2.2μm。
根据另一个实施方式，涂层还可以包括第三层，第三层布置在第二层和铜片之间并且包含锡。例如，存在上述第三层，当制造电接触元件时，铜片用作原材料，通过热镀锡涂覆锡层。如果有第三层，例如就热镀锡铜片而言，该第三层被视作涂层的一部分并不是铜片的一部分。
在存在第三层的情况下，相对于100重量％第三层，其优选包括至少80重量％的锡，更优选至少90重量％的锡，更更优选至少95重量％的锡，并且最优选至少98重量％的锡。最优选地，第三层由锡组成。
第三层的厚度可以为0.01μm～5μm，优选0.5μm～3.5μm，并且更优选1μm～2μm。
根据另一个优选的实施方式，第三层直接临接于第二层和/或接触元件的铜片。如果没有设置第三层，第二层可以直接涂敷在接触元件的铜片上并且与它临接。
此外，涂层可以包含第四层，第四层布置在第一层的背对第二层和铜片的一个侧面上并且包含锌。上述第四层可以形成作为外层。此外，第四层可以直接临接第一层。上述涂层的结构，其中不仅设置原始的第一层和第二层还设置了第四层，第四层作为外层并且直接临近第一层，本身已经可以充当腐蚀防护层。然而，优选上述层结构用作涂层制造的中间产品，其中通过至少部分地熔合(例如通过热处理)原始的第一层和第四层，形成同时包含锡和锌的经改性的第一层。特别地，可以在上述熔合中形成含锡和锌的合金。
如果除了第一层和第二层外还设置了第四层，相对于100重量％第四层，第四层优选包括至少80重量％的锌，更优选至少90重量％的锌，更更优选至少95重量％的锌，并且最优选至少98重量％的锌。最优选地，第四层还可以由锌组成。
第四层的厚度可以为0.1μm～3μm，优选0.2μm～2μm，更优选0.5μm～1.5μm并且最优选0.7μm～1.3μm。
在热处理和涂覆第四层之前，通过选择涂覆的原始第一层的锡和锌的含量和厚度，可以调整改性的第一层中的锡含量和锌含量，所述改性的第一层通过借助热处理至少部分熔合原始的第一层和第四层而形成。
根据一个实施方式上述涂覆的层彼此可以直接临接。然而，在各个层之间也可能存在包含一种或多种金属间相的区域。上述金属间相区域可以包含来自于各个层的临近这些区域的金属并且可以由例如在涂层长期储存期间或者特别是通过热处理形成的扩散过程所引起。例如，可以在第一层和第二层之间和/或第二层和第三层之间和/或第三层和铜片之间和/或第四层和第一层之间设置金属间相区域。不想用理论加以限制，据假定上述金属间相区域加强了阻挡功能以阻止层之间的扩散过程并且因此延长了涂层的寿命。所述金属间相区域的厚度分别可以是0.01μm～3μm，优选0.1μm～2μm，更优选0.25μm～1.5μm并且最优选0.5μm～1μm。
涂层的总厚度可以是1μm～25μm，优选2μm～20μm，更优选3μm～15μm并且最优选4μm～10μm，特别是与上述单个层的厚度无关。由此，直接临接于铜片的可能存在的金属间相区域的厚度计入涂层的总厚度。
本发明的另一个目的是提供一种制造电接触元件、特别是根据前述之一类型的电接触元件的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供基板，该基板可选地为热镀锡铜片，
-在该基板上涂覆第二层，其中第二层包含至少一种金属或者至少一种金属合金，其中金属或金属合金选自由含铜合金、镍、钯和上述金属和金属合金的任意组合组成的组，和
-在第二层的背对基板的侧面上涂覆包含锡的第一层。
其上涂覆有各层的基板的形状并未特别限制。例如，基板可以已经具有接触元件的最终形状。另外，例如基板可以是仅仅在涂覆之后通过成型步骤如冲压和/或弯曲形成接触元件的最终形状。
如上所述，当接触电接触元件时，为了不干涉导电性，优选仅仅在设置作为连接部分的基板的区域涂覆涂层。然而，也可以在基板的其他区域涂覆涂层，特别是在整个基板上。
下面说明用于制造接触元件的方法的有利实施方式。
除了第一层和第二层，可以可选地涂覆如上所述的第三层和/或第四层。优选，第一层、第二层、可选的第三层和/或第四层经涂覆以实现各层相对于彼此的上述设置方式。因此，优选涂覆的层彼此直接相邻，并且优选第三层直接临接接触元件的铜片。
第一层和第二层优选包含如上所述的组成，特别是就各个金属或金属合金和它们在第一层和第二层中使用的浓度而言。同样，可选的第三层和/或第四层优选包含如上所述的组成，特别是就各个金属和它们的浓度而言。还优选，第一层、第二层、可选的第三层和/或第四层具有按照上文所述的对于各个层的范围的厚度。此外，所得涂层的总厚度优选在上述范围内。
涂覆涂层的方法没有特别限制。例如，至少一层可以通过选自由电化学技术、气相涂布、溅射、浸涂、喷涂以及上述方法的任意组合组成的组的一种方法进行涂覆。
如果通过电化学技术或电镀(即，从金属盐水溶液中电解沉积金属层)来涂覆第一层、第二层和可选的第四层，在例如腐蚀防护和涂层耐用性方面可以获得良好的结果。电化学过程可以包含通常用于电化学技术中的其它处理步骤，如脱脂、漂洗和/或去除表面氧化物。
如果设置有第三层，优选通过浸镀方式进行涂覆。因此，可以例如通过在熔融锡镀液中浸渍来对基板进行热镀锡。如上所述，由于使用市售的由热镀锡铜片制造的基板，其中已经提供了第三层。作为另一选择，可以省略第三层并且在基板的铜片上直接涂覆第二层。
根据该方法的另一个改进方式，在向基板涂覆各层之后，可以进行热处理以帮助在上述层之间形成金属间相区域。同样，也如上所述，可以通过热处理在第一层和第四层之间熔合形成改性的第一层。在借助热处理使得第一层和第四层如此熔合时，可以特别是形成含锡和锌的合金。
实施热处理的温度范围是50℃-350℃，优选为80℃-300℃，更优选200℃-280℃，更更优选220℃-270℃，并且最优选230℃-250℃。因此，优选在热处理之后保持该温度1秒-48小时，更优选3秒-12小时，更更优选5秒-5分钟，并且最优选5秒-2分钟。更优选地，在200-280℃温度范围内保持5秒-5分钟以进行热处理。最优选地，在220-270℃温度范围内保持5秒-2分钟以进行热处理。
如果根据上述任一种方法制造电接触元件需要将基板成形，成形步骤和涂覆涂层的步骤的顺序不受特别限定。例如，该方法可以包括冲压铜带并弯曲成接触元件的基板的步骤，其中在冲压步骤和弯曲步骤之间或者在弯曲步骤之后涂覆至少一个涂层。还可以在弯曲步骤之后或之前、涂覆各层之后进行热处理。
此外，本发明的一个目的是可根据上述方法之一获得的电接触元件。
本发明将仅参考附图以示例性的方式参考可能的实施方式加以说明，其中：
图1是在连接电线之前的按照本发明的电接触元件的一个实施方式的立体图；
图2是与电线连接的图1所示接触元件的立体图；
图3示意性地示出了按照第一个实施方式的具有涂层的电接触元件的连接部分；
图4示意性地示出了按照第一个实施方式并随后进行热处理的具有涂层的电接触元件的连接部分；
图5示意性地示出了按照第二个实施方式的具有涂层的电接触元件的连接部分；
图6示意性地示出了按照第二个实施方式并随后进行热处理的具有涂层的电接触元件的连接部分；
图7示意性地示出了按照第三个实施方式的具有涂层的电接触元件的连接部分；
图8示意性地示出了按照第三个实施方式并随后进行热处理的具有涂层的电接触元件的连接部分。
图1和2显示了电接触元件1，其包含用于接触互补接触元件的接触部3和用于接触电线15的连接部分5。连接部分5依次分为具有卷曲翼9的卷曲部7和具有支撑翼13的支撑部11，这些提供来固定电线15。为了这个目的，卷曲部7的卷曲翼9依电线15的经剥离出的导体材料17而卷曲，同时支撑部11的支撑翼13依电线15的绝缘体19而卷曲(图2)。
连接部分5由铜片21形成并且设有涂层23。
根据图3示意性所示的第一个实施方式，涂层23包含具有经热镀锡涂覆至铜片21的表面的具有锡的第三层29。在第三层的背对铜片21的表面上，布置有电化学涂覆的由包含铜、锡和锌的青铜合金制成的第二层27。
另外，第二层27还可以由包含铜和锌的黄铜合金制成。此外，在第二层27的背对铜片21的表面上，电化学涂覆具有锡的第一层25，其形成用于接触导体材料17的外层(图2)。
如图4所示，在层25、27和29之间可以有随时间推移自发形成的或者通过热处理特别制造的金属间相的附加区域31、33和35。在此情形中，第一金属间相区域31位于第一层25和第二层27之间，第二金属间相区域33位于第二层27和第三层29之间，以及第三金属间相区域35位于第三层29和铜片21之间。
图5示出了第二个实施方式的包含四层的涂层23。首先，热镀锡涂覆的具有锡的第三层29直接布置在铜片21的表面上，在该第三层背对铜片21的表面上立即经电化学涂覆具有镍的第二层27。在第二层27的背对铜片21的表面上，电化学涂覆第一层25。此外，在第一层25的背对铜片21的表面上电化学涂覆具有锌的第四层37以形成外层。
图6示出了第二个实施方式在经热处理后的状态。由于热处理，原来存在的具有锡的第一层25和具有锌的第四层37已经熔合形成同时包含锡和锌的改性的第一层39。仍存在具有镍的第二层27和具有锡的第三层29。此外，热处理后在第三层29和铜片21之间存在金属间相区域35。
图7示出了第三个实施方式的涂层23，其不含有通过热镀锡涂覆的具有锡的第三层29。更确切而言，直接在铜片21的表面电化学涂覆具有含有铜、锡和锌的青铜合金的第二层27。接着在第二层27的背对铜片21的表面电化学涂覆具有锡的第一层25。此外，在第一层25的背对铜片21的表面上，电化学涂覆具有锌的第四层37作为外层。
图8示出了第三个实施方式经热处理后的状态。由于该热处理，原来存在的具有锡的第一层25和具有锌的第四层37已经熔合形成同时包含锡和锌的改进性的第一层39。此外还设置有具有青铜合金的第二层27，处在改性的第一层39和第二层27之间的金属间相区域31以及处在第二层27和铜片21之间的另一个金属间相区域41。
下面描述接触元件1的上述实施方式的制造：
第一实施方式(图3)
对于包含铜片21冲压的具有热镀锡(第三层29)的预成形体的铜带，通过弯曲可以将铜带形成为电接触元件1，铜带在电化学处理前首先经过预处理。为了该目的，预成形体的形成连接部分5的各部依次经过热脱脂、漂洗、电解脱脂、漂洗、清除表面氧化物和再次漂洗。然后在如此预处理过的热镀锡预成形体的连接部分5上通过电镀而电化学涂覆青铜合金作为第二层27，其中电镀条件为：在60℃进行4分钟，电流密度1A/dm2，含水镀液具有铜离子浓度14g/L、锡离子浓度20g/L和锌离子浓度4g/L(例如使用Enthone公司的WJ-SP)。这样，获得的具有青铜合金的第二层27具有50重量％～55重量％铜、28重量％～32重量％锡和15重量％～19重量％锌的组成并且厚度为1μm。
作为另一选择，可以在预处理过的热镀锡预成形体的连接部分5上通过电镀电化学涂覆由黄铜合金制成的第二层27以代替具有青铜合金的第二层27，其中电镀条件为：在50℃进行8分钟，电流密度0.5A/dm2，含水镀液具有铜离子浓度18g/L和锌离子浓度21g/L(例如使用Enthone公司的TRIUMPF10)。这样，获得厚度为1μm的具有青铜合金的第二层27。
接着，在第二层27上通过电镀电化学涂覆具有锡的第一层25之前，包含第二层27的预成形体的各部经过漂洗、清除表面氧化物和再次漂洗。实践中，镀锡在室温进行11分钟，且在电流密度为1A/dm2时和具有锡离子浓度80g/L的含水镀液中进行(例如使用Enthone公司的STANNOSTARTMHMM2LF，一种非氟硼酸盐无光泽锡电解质)。因此获得厚度为5μm的具有锡的第一层25。
镀锡之后，再次漂洗预成形体并在40℃干燥3分钟。为完成电接触元件1，通过冲压从铜带上分离预成形体并且通过弯曲形成它最终的形状。
由此获得的接触元件1能够通过卷曲与电线15连接。
可选地，接触元件1可以预先经过热处理，在热处理中接触元件1在2分钟内加热到240℃并且在这个温度保持1分钟，然后再次冷却到室温。由于该热处理，具体地在具有锡的第一层25和具有青铜或黄铜的第二层27之间、第二层27和热镀锡(第三层29)之间、以及在热镀锡29和铜片21之间形成金属间相区域31、33和35(图4)。
第二实施方式(图5)
对于包含铜片21冲压的具有热镀锡(第三层29)的预成形体的铜带，通过弯曲可以将铜带形成为电接触元件1，铜带在电化学处理前首先经过预处理。为了该目的，预成形体的形成连接部分5的各部依次经过热脱脂、漂洗、电解脱脂、漂洗、清除表面氧化物和再次漂洗。然后在如此预处理过的热镀锡预成形体的连接部分5上通过电镀电化学涂覆镍作为第二层27，其中电镀条件为：在60℃进行7分钟，电流密度1A/dm2，含水镀液具有镍离子浓度113g/L(例如使用Enthone公司的LECTRO-NICTM10-03HSX)。这样，获得厚度为1μm具有镍的第二层27。
接着，在第二层27上通过电镀电化学涂覆具有锡的第一层25之前，包含第二层27的预成形体的各部经过漂洗、清除表面氧化物和再次漂洗。实践中，镀锡在室温进行11分钟，且在电流密度1A/dm2时和具有锡离子浓度80g/L的含水镀液中进行(例如使用Enthone公司的STANNOSTARTMHMM2LF，一种非氟硼酸盐无光泽锡电解质)。由此获得厚度为5μm的具有锡的第一层25。
镀锡之后，包含第一层25的预成形体的各部经过漂洗、清除表面氧化物和再次漂洗，然后在第一层25上通过电镀电化学涂覆具有锌的第四层37。实践中，镀锌在室温进行3分钟，且在电流密度1.5A/dm2时和具有锌离子浓度160g/L的含水镀液中进行(例如使用Enthone公司的ENTHOBRITE酸性锌电解质)。由此获得厚度为1μm的具有锌的第四层37。
镀锌之后，再次漂洗预成形体并在40℃干燥3分钟。为完成电接触元件1，通过冲压从铜带上分离预成形体并且通过弯曲形成它最终的形状。
可选地，接触元件1可以预先经过热处理，在热处理中接触元件1在2分钟内加热到240℃并且在这个温度保持1分钟，然后再次冷却到室温。由于该热处理，初始的第一层25和初始的第四层37熔合形成改性的第一层39，并且具体地在热镀锡(第三层29)和铜片21之间形成金属间相区域35(图6)。
第三实施方式(图7)
对于包含铜片21冲压的不具有热镀锡的预成形体的铜带，通过弯曲可以将铜带形成为电接触元件1，铜带在电化学处理前首先经过预处理。为了该目的，预成形体的形成连接部分5的各部依次经过热脱脂、漂洗、电解脱脂、漂洗、清除表面氧化物和再次漂洗。然后在如此预处理过的预成形体的连接部分5的铜片21上通过电镀电化学涂覆青铜合金作为第二层27，其中电镀条件为：在60℃进行4分钟，电流密度1A/dm2，含水镀液具有铜离子浓度14g/L、锡离子浓度20g/L和锌离子浓度4g/L(例如使用Enthone公司的WJ-SP)。这样，获得的具有青铜合金的第二层27具有50重量％～55重量％铜、28重量％～32重量％锡和15重量％～19重量％锌的组成并且厚度为1μm。
接着，在第二层27上通过电镀电化学涂覆具有锡的第一层25之前，包含第二层27的预成形体的各部经过漂洗、清除表面氧化物和再次漂洗。实践中，镀锡在室温进行11分钟，且在电流密度1A/dm2时和具有锡离子浓度80g/L的含水镀液中进行(例如使用Enthone公司的STANNOSTARTMHMM2LF，一种非氟硼酸盐无光泽锡电解质)。由此获得厚度为5μm的具有锡的第一层25。
镀锡之后，包含第一层25的预成形体的各部经过漂洗、清除表面氧化物和再次漂洗，然后在第一层25上通过电镀电化学涂覆具有锌的第四层37。实践中，镀锌在室温进行3分钟，且在电流密度1.5A/dm2时和具有锌离子浓度160g/L的含水镀液中进行(例如使用Enthone公司的ENTHOBRITE酸性锌电解质)。由此获得厚度为1μm的具有锌的第四层37。
镀锌之后，再次漂洗预成形体并在40℃干燥3分钟。为完成电接触元件1，通过冲压从铜带上分离预成形体并且通过弯曲形成它最终的形状。
可选地，接触元件1在与电线15通过卷曲而连接前可以预先经过热处理，在热处理中接触元件1在2分钟内加热到240℃并且在这个温度保持1分钟，然后再次冷却到室温。由于该热处理，初始的第一层25和初始的第四层37熔合形成改性的第一层39，并且具体地在改性的第一层39和第二层27之间以及第二层27和铜片21之间形成金属间相区域31和41(图8)。
附图标记列表
1接触元件
3接触部
5连接部分
7卷曲部
9卷曲翼
11支撑部
13支撑翼
15电线
17导体材料
19绝缘体
21铜片
23涂层
25第一层
27第二层
29第三层
31金属间相区域
33金属间相区域
35金属间相区域
37第四层
39改性的第一层
41金属间相区域

Claims (10)

1.一种电接触元件(1)，其具有连接部分(5)，该连接部分由铜片(21)形成并且包含涂层(23)，其中该涂层(23)包括：
-包含至少60重量％锡的第一层(25，39)，和
-布置在第一层(25)和铜片(21)之间的第二层(27)，并且该第二层包含有含铜合金，其中该含铜合金包含40重量％～80重量％的铜和20重量％～60重量％的锌，并且铜和锌总计至少90重量％。
2.如权利要求1所述的接触元件(1)，其特征在于第二层(27)的厚度为0.5μm～5μm。
3.如权利要求1或2所述的接触元件(1)，其特征在于第二层(27)由所述含铜合金组成。
4.如前述权利要求中任一项所述的接触元件(1)，其特征在于第一层的厚度为1μm～15μm。
5.如前述权利要求中任一项所述的接触元件，其特征在于第一层(25，39)包含0重量％～40重量％的锌。
6.如前述权利要求中任一项所述的接触元件(1)，其特征在于所述涂层包含布置在第二层(27)和铜片(21)之间的第三层(29)，并且所述第三层包含锡。
7.如前述权利要求中任一项所述的接触元件(1)，其特征在于所述涂层包含布置在第一层(25)的背对第二层(27)的侧面上的第四层(37)，并且所述第四层包含锌。
8.一种制造具有涂层(23)的电接触元件(19)、特别是前述权利要求中至少一项所述的电接触元件的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供基板，该基板可选地为热镀锡铜片(21)，
-在该基板上涂覆第二层(27)，其中该第二层(27)包含有含铜合金，其中该含铜合金包含40重量％～80重量％的铜和20重量％～60重量％的锌，并且铜和锌总计至少90重量％，并且
-在第二层(27)的背对基板的侧面上涂覆包含至少60重量％锡的第一层(25)。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于在涂覆各层(25，27，37)之后进行热处理。
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于各层(25，27，37)各自通过选自以下方法组成的组的方法来涂覆：电化学技术、气相涂布、溅射、浸涂、喷涂以及上述方法的任意组合。
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