DE102006032124B3 - Elektrisch leitendes Gehäuseteil für elektrische Steckverbinder - Google Patents

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Abstract

Bei einem elektrisch leitenden Gehäuseteil (11, 12, 13) für elektrische Steckverbinder, aus einem mit einem Oberflächenschichtaufbau versehenen Grundkörper (16, 17, 18) aus Aluminium oder einer Aluminiumverbindung sind als Schichtaufbau nacheinander ein Haftvermittler in Form von chemischem Nickel und darauf eine Korrosionsschutzschicht sowie danach eine metallische Passivierungsschicht vorgesehen. Um bei einem derartigen Gehäuseteil den Einsatz schädlicher Metalle und deren Verbindungen zu vermeiden und dennoch eine ausreichende Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass die Korrosionsschutzschicht durch eine Zink-Kobalt-Eisen-Verbindung gebildet ist, dass die Passivierungsschicht eine Verbindung aus dreiwertigem Chrom ist und dass als Außenschicht eine Versiegelungsschicht aus einer anorganischen silikathaltigen Verbindung aufgebracht ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisch leitendes Bauelement, insbesondere Gehäuseteil, für elektrische Steckverbinder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Bei bisher bekannten elektrisch leitenden Gehäuseteilen für elektrische Steckverbinder wird als Korrosionsschutzschicht Kadmium und als Passivierungsschicht eine Verbindung mit sechswertigem Chrom (Cr6+) verwendet. Ein derartiger Schichtaufbau gewährleistet einerseits die erforderliche Leitfähigkeit, damit das Gehäuseteil beispielsweise als elektrische Abschirmung dienen kann, und außerdem eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen. Nachteilig an derartigen Gehäuseteilen beziehungsweise deren Schichtaufbau ist, dass Kadmium hochgiftig ist und Verbindungen aus bzw. mit sechswertigem Chrom als krebserregend gelten.
  • Aus den vorgenannten Gründen ist deshalb beschlossen worden, derartige schädliche Substanzen aus der Herstellung von elektrischen und elektronischen Bauelementen zu verbannen. Es wird deshalb zum 1. Juli 2006 eine europäische Richtlinie (RoHs) in Kraft treten, wonach, von Ausnahmen abgesehen, im elektrischen und elektronischen Ausrüstungsbereich schädliche Metalle, wie Blei, Kadmium, sechswertiges Chrom und dergleichen zu vermeiden sind.
  • Aus der DE 10 2005 040 425 A1 ist ein Steckverbinder bekannt, an dessen Oberflächen kadmiumhaltige Stoffe vermieden sind und der eine elektrisch leitfähige Beschichtung aus mehrschichtig aufgebrachtem Nickel aufweist, um Resistenz gegenüber Salzsprühnebel bei elektrisch guter Leitfähigkeit zu erreichen.
  • Aus der EP 0 524 894 A2 ist ferner ein elektrisches Verbinderteil bekannt, über dessen metallischer Oberfläche aus beispielsweise Aluminium eine Schicht aus chemisch inertem organischem Material aus beispielsweise einem Trockenschmiermittel aufgebracht ist, um in Kombination eine Langzeit-Korrosionsbeständigkeit und eine einfache Herstellbarkeit zu erreichen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein elektrisch leitendes Bauelement, insbesondere Gehäuseteil für elektrische Steckverbinder, der eingangs genannten Art zu schaffen, das die vorgenannten Metalle und deren Verbindungen vermeidet und das dennoch eine ausreichende Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit besitzt.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem elektrisch leitenden Bauelement, insbesondere Gehäuseteil für elektrische Steckverbinder, der genannten Art die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.
  • Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist erreicht, dass entsprechend der RoHs-Richtlinie die schädlichen Metalle vermieden und durch unschädliche Metalle ersetzt sind, wobei dennoch eine im Wesentlichen gleich große Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit der Bauelemente erhalten bleibt. Des weiteren ist aufgrund der Schichtfolge eine bessere Temperaturbeständigkeit erreicht. Die letzte der Schichten, nämlich die Versiegelungsschicht gewährleistet darüber hinaus neben der gewünschten Abriebfestigkeit auch vorteilhafte Gleiteigenschaften und vermeidet mögliche Kratzer in der Oberfläche beim Zusammenstecken und Auseinanderziehen eines Steckverbinders.
  • Mit den Merkmalen nach Anspruch 2 ist in vorteilhafter Weise erreicht, dass zum einen die Passivierung dieser Schicht durch die nachfolgende dreiwertige Chromverbindung möglich ist und dass zum anderen gewährleistet ist, dass mit der Passivierungsschicht die gewünschte schwarz erscheinende Oberfläche des Bauelements erreicht ist.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen eines oder mehrerer der Ansprüche 3 bis 7.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles beschrieben.
  • Die Zeichnung zeigt in einer einzigen Figur als elektrisch leitendes Bauelement in perspektivischer Darstellung drei Gehäuseteile eines elektrischen Steckverbinders.
  • Der in der Zeichnung nur teilweise dargestellte Steckverbinder besitzt hier drei Gehäuseteile 11, 12 bzw. 13, von denen das eine Gehäuseteil 11 in nicht dargestellter Weise eine Vielzahl von Steckerbuchsen und das andere Gehäuseteil 12 in ebenfalls nicht dargestellter Weise eine Vielzahl von in die Steckerbuchsen des einen Gehäuseteils 11 steckend passenden Steckerstiften beinhaltet. Das dritte Gehäuseteil 17 besitzt die Form einer Überwurfmutter, die hier in einer Bajonettverbindung über dem einen Gehäuseteil 11 das andere Gehäuseteil 12 eingesteckt im einen Gehäuseteil 11 hält. Das zweite Gehäuseteil 12 besitzt im Bereich um die Steckerstifte einen Kontaktkranz 15 mit federnden Kontaktfahnen zur elektrisch leitenden Verbindung des zweiten Gehäuseteils 12 im ersten Gehäuseteil 11. Die entsprechenden, mit den Steckerbuchsen und Steckerstiften verbundenen elektrischen Kabel und deren nach außen abdichtenden Halterung sind nicht dargestellt.
  • Sowohl das erste Gehäuseteil sowie das zweite Gehäuseteil 12 ohne Kontaktkranz 15 als auch das dritte Gehäuseteil 13 sind aus Materialien hergestellt, die nicht nur eine mechanische Festigkeit sondern auch eine für die Abschirmung der Steckerkontaktverbindungen ausreichende Leitfähigkeit und eine gegenüber Umwelteinflüssen im robusten Außenbetrieb entsprechende Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Dies wird aufgrund der in Kraft tretenden bzw. getretenen europäischen Richtlinie RoHs gemäß der Erfindung mit metallischen Materialien erreicht, die mit dieser Richtlinie konform sind, also für den Menschen unschädlich beziehungsweise harmlos sind.
  • Sämtliche Gehäuseteile 11, 12 und 13 sind in gleicher Weise aufgebaut. Die Gehäuseteile 11, 12, 13 besitzen einen ihre geometrische Form besitzenden Grundkörper 16, 17 bzw. 18, der jeweils aus Aluminium oder einer geeigneten Aluminiumlegierung als Druckgussteil hergestellt ist.
  • Der Grundkörper 16, 17, 18 wird dann einer chemischen Vernickelung vorzugsweise auf kadmium- und bleifreier Basis unterzogen und ist so mit Chemisch Nickel als Haftvermittler mit einer Schichtdicke im Bereich von 5 bis 8 μm überzogen.
  • Die darauffolgende Schicht mit einer Schichtdicke im Bereich von 5 bis 13 μm besteht aus einer Zink-Kobalt(ZnCo)-Verbindung als hochalkalischer Elektrolyt und bildet damit eine Korrosionsschutzschicht. Dabei besitzt die Zink-Kobalt-Eisen-Verbindung metallisches Kobalt/Eisen in einem Anteil im Bereich von 0,7 bis 1 %. Dieser prozentuale Anteil an Kobalt/Eisen dient sowohl zum Erreichen der nachfolgenden Passivierung durch eine weitere Schicht als auch zum Erreichen der bevorzugten schwarzen Außenfarbe für die Gehäuseteile 11, 12 und 13. Des weiteren ist ein entsprechender Beitrag zum Korrosionsschutz gegeben.
  • Über der Zink-Kobalt-Eisen-Schicht ist eine Passivierungsschicht aus einer Chrom-III-Verbindung vorgesehen. Die Schicht aus dieser silberfreien auf der 3-wertigen Chromverbindung basierenden Schwarzpassivierung besitzt eine Dicke im Bereich von 0,5 bis 1 μm.
  • Um diesem Schichtaufbau eine entsprechende und gewünschte Abriebfestigkeit sowie Gleiteigenschaften beim Ineinanderstecken und Auseinanderziehen beziehungsweise Zusammen- und Auseinanderschrauben der Gehäuseteile 11 und 12 bzw. 13 zu verleihen, ist als äußerste Schicht des bisher beschriebenen Schichtaufbaus eine Versiegelungsschicht in der Größenordnung von 0,01 bis 0,02 μm Dicke vorgesehen. Diese Versiegelungsschicht besteht aus einer anorganischen silikathaltigen Verbindung.
  • Wie erwähnt, ist damit im Endfinish den Gehäuseteilen 11, 12 und 13 eine dunkle, praktisch schwarze Außenfarbe gegeben.
  • Mechanische Lebensdauertests ergaben ausreichende mechanische Beständigkeit sowie gleichbleibende elektrische Abschirmfähigkeiten. Korrosionstests durch Besprühen der betreffenden Bauelemente mit einer Salzlösung haben keine die elektrischen und mechanischen Eigenschaften nachteilig beeinflussenden Faktoren ergeben.

Claims (7)

  1. Elektrisch leitendes Bauelement, insbesondere Gehäuseteil (11, 12, 13) für elektrische Steckverbinder (10), aus einem mit einem Oberflächenschichtaufbau versehenen Grundkörper (16, 17, 18), der aus Aluminium oder einer Aluminiumverbindung besteht, wobei als Schichtaufbau nacheinander ein Haftvermittler in Form von chemischem Nickel und darauf eine Korrosionsschutzschicht sowie danach eine metallische Passivierungsschicht vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsschutzschicht durch eine Zink-Kobalt-Eisen-Verbindung gebildet ist, dass die Passivierungsschicht eine Verbindung aus dreiwertigem Chrom ist und dass als Außenschicht eine Versiegelungsschicht aus einer anorganischen silikathaltigen Verbindung aufgebracht ist.
  2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zink-Kobalt-Eisen-Verbindung einen Anteil an Kobalt/Eisen im Bereich von 0,7 % bis 1 % aufweist.
  3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zink-Kobalt-Eisen-Verbindung mit einer Schichtdicke im Bereich von 5 μm bis 13 μm aufgebracht ist.
  4. Bauelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die den Haftvermittler beinhaltende Schicht eine Dicke im Bereich von 5 μm bis 8 μm aufweist.
  5. Bauelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine silberfreie, auf einer Chrom-III-Verbindung basierende Schwarzpassivierung vorgesehen ist.
  6. Bauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Passivierungsschicht eine Dicke im Bereich von 0,5 μm bis 1 μm aufweist.
  7. Bauelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die silikathaltige Versiegelungsschicht eine Dicke von 0,01 μm bis 0,02 μm besitzt.
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