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Die Erfindung betrifft eine elektrische Kontaktbeschichtung für ein elektrisch leitendes Substrat, bevorzugt ein Substrat aus Kupfer, einer Kupferbasislegierung oder eines verkupferten Substrats, insbesondere für eine Hochtemperaturanwendung in einem Elektro- oder Hybridkraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein elektrisches oder elektromechanisches Kontaktelement für eine Hochtemperaturanwendung, insbesondere für den Hochspannungs- oder Kraftfahrzeugbereich. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen elektrischen, elektronischen und/oder elektrooptischen Verbinder, insbesondere einen Steckverbinder oder eine Verbindungseinrichtung für Hochtemperaturanwendungen, insbesondere im Hochspannung- und/oder Hochstrombereich. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Verwendung von Kupfer oder einer Kupfer aufweisenden Schicht für eine Beschichtung, insbesondere eine elektrische Kontaktbeschichtung, bevorzugt für Hochtemperaturanwendungen.
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In der Elektrotechnik und der Elektronik sind eine große Anzahl von elektrischen Buchsen- und/oder Pin- bzw. Stiftverbindern – im Folgenden als elektrische (Steck-)Verbinder, Gegen-(steck-)verbinder oder (Gegen-)Verbindungseinrichtungen bezeichnet – bekannt, die dazu dienen, elektrische Ströme, Spannungen und/oder Signale mit einer größtmöglichen Bandbreite von Strömen, Spannungen, Frequenzen und/oder Datenraten zu übertragen. Insbesondere im Kraftfahrzeugbereich und im Hochspannungs- bzw. Hochstrombereich müssen solche Verbinder in warmen, ggf. heißen, verunreinigten, feuchten und/oder chemisch aggressiven Umgebungen kurzfristig und/oder dauerhaft eine einwandfreie Übertragung von elektrischer Leistung, Signalen und/oder Daten gewährleisten. Aufgrund einer großen Bandbreite von Anwendungen für solche Verbinder ist eine große Anzahl von speziell ausgestalteten Buchsen- und/oder Stiftverbindern bekannt.
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Solche elektrischen Verbinder bzw. deren Gehäuse können an einer elektrischen Leitung, einem Kabel, einem Kabelbaum oder einer elektrischen Einrichtung, wie z. B. an/in einem Gehäuse oder an/auf einer Leiterplatte eines elektrischen bzw. elektronischen Geräts verbaut sein; in letzterem Fall wird meist von einer (Gegen-)Verbindungseinrichtung gesprochen. Befindet sich ein Verbinder an einer Leitung bzw. einem Kabel, so spricht man meist von einem fliegenden (Steck-)Verbinder bzw. einem Stecker oder einer Kupplung, befindet er sich an/in einer elektrischen/elektronischen Einrichtung, so spricht man meist von einem Einbaustecker oder einer (Einbau-)Buchse. Ferner wird ein Gegenverbinder oft auch als Steckeraufnahme bezeichnet, vor allem dann, wenn der Gegenverbinder einen Stützkragen aufweist, welcher eine robustere Verbindung zwischen dem Steckverbinder und dem Gegenverbinder, also der Steckeraufnahme, gewährleisten soll. Im Bereich der Hochspannungs- und Hochstromtechnik ist im Bereich der betreffenden Verbindungen meist von Kabelgarnituren und Kabelsteckteilen die Rede.
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So werden, z. B. für eine elektrische Ladestation und/oder eine elektrische Leistungs-Weiterkontaktierung in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug, Verbinder bzw. Kupplungen benötigt, welche Akkumulatoren mit elektrischem Strom versorgen. So werden beispielsweise elektrische Verbinder für Versorgungseinheiten, wie z. B. eine Wallbox in einer Garage, an einem Carport oder einem Wandbereich, oder Stromtankstellen für Elektro- und Hybridfahrzeuge benötigt, mittels welchen die Akkumulatoren des Kraftfahrzeugs mit Strom betankt werden können. Hierfür muss der im Bereich seiner Kontaktelemente ggf. mechanisch belastbare elektrische Verbinder wiederum dauerhaft und sicher gesteckt werden können und bei erhöhten Temperaturen eine einwandfreie Übertragung des elektrischen Ladestroms und anderer elektrischer oder elektronischer Signale für eine Steuerung des Ladevorgangs des oder der Akkumulatoren gewährleisten.
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Eine Übertragung von Daten spielt ferner eine immer wichtigere Rolle, wobei hohe Anforderungen an die Datenübertragung ein entscheidender Bestandteil nahezu eines jeden Industriezweigs sind, wie z. B. der Computer- oder der Automobilindustrie. Hier werden neben elektrischen Verbindern breite Produktpaletten von elektrooptischen Verbindern benötigt, welche hohe Datenübertragungsraten auch bei höheren und hohen Temperaturen sicherstellen sollen. So werden z. B. in einem Kraftfahrzeug Entertainment- und Infotainmentinformationen elektrisch und ggf. auch über einen optischen Bus ausgetauscht. Für diese und auch andere elektrische und/oder optische Datenübertragungs-Technologien werden Verbinder bzw. Verbindungseinrichtungen benötigt, die die elektrischen und/oder optoelektronischen Komponenten elektrisch und/oder optisch dauerhaft sicher miteinander koppeln bzw. verbinden.
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Eine hohe Dauerhaltbarkeit bei erhöhten Temperaturen wird auch für Kabelzubehör für elektrische Spannungen oberhalb von 1 kV gefordert. So ist bei Kabelverbindungen oder Kabelgarnituren, welche insbesondere nicht SF6 gasisoliert sind, darauf zu achten, dass sich deren elektrische Kontaktierungsbereiche in ihren elektrischen Eigenschaften mit der Zeit nicht oder nur geringfügig ändern, wobei effektive und über die Jahre dauerhaft sichere elektrische Verbindungen zwischen den beteiligten Verbindungseinrichtungen eingerichtet werden sollen. Elektrische Kabelgarnituren für Mittel- und Hochspannungsanwendungen, wie beispielsweise geschirmte (Winkel-)Stecker und Adapter-(steck-)verbinder, weisen innerhalb eines Garniturkörpers meist eine als ein Gewinde- oder ein Kontaktstift ausgebildete elektrische Kontakteinrichtung auf, welche in elektrischem und mechanischen Kontakt mit einem Leiteranschluss eines Hochspannungskabels steht.
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Für einen guten elektrischen Übergang zwischen einem Verbinder und einem dazu komplementären Gegenverbinder weisen der Verbinder und/oder der Gegenverbinder oft beschichtete Kontaktelemente auf. Eine solche Kontaktbeschichtung ist außen wegen einer hervorragenden elektrischen Leitfähigkeit meist aus Silber und weist darunter liegend eine Nickelschicht auf. Bei höheren oder hohen Temperaturen, welche 180–200°C übersteigen können, neigen die Kontaktbeschichtungen solcher Kontaktelemente nach einer gewissen Zeit zum Delaminieren. Dies erfolgt aufgrund einer Diffusion von Luft-Sauerstoff durch die Silberschicht hindurch zur Nickelschicht, wobei die Nickelschicht oxidiert wird, was zum Delaminieren, d. h. einem Ablösen, der Silberschicht von der Nickelschicht führt. Dies kann bei gängigen Schichtdicken für Verbinder von Elektro- oder Hybridkraftfahrzeuge z. B. bei Temperaturen von ca. 180°C schon nach 200h der Fall sein.
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Die
US 2009/0017327 A1 offenbart ein Stanzgitter zum elektrischen Kontaktieren eines integrierten Schaltkreises und ein elektromechanisches Kontaktelement für Punktkontaktierungen aus Kupfer. Um eine Korrosion des Kupfers zu vermeiden, weisen das Stanzgitter und das Kontaktelement jeweils eine äußere Korrosionsschutzschicht aus Zinn auf, wobei zum Verhindern einer gegenseitigen Diffusion zwischen dem Substrat aus Kupfer und der Zinnschicht eine Sperrschicht aus Nickel vorgesehen ist. Um beim Stanzgitter einer Whiskerbildung des Zinns vorzubeugen, ist zwischen dem Substrat aus Kupfer und der Zinnschicht eine Schicht aus Silber vorgesehen. Um beim Kontaktelement einer Reibkorrosion vorzubeugen, ist auf der Nickelsperrschicht eine Opferschicht aus Kupfer und auf dieser eine Oxidschicht vorgesehen, die aus Silberoxid bestehen kann.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte elektrische Kontaktbeschichtung, ein verbessertes elektrisches oder elektromechanisches Kontaktelement und somit auch einen verbesserten elektrischen, elektronischen und/oder elektrooptischen Verbinder für Hochtemperaturanwendungen, insbesondere im Hochspannungs- und/oder im Hochstrombereich u. a. für Elektro- oder Hybridkraftfahrzeuge, anzugeben. Hierbei soll ein Delaminieren einer elektrischen Kontaktbeschichtung dauerhaft auch bei hohen oder höheren Temperaturen von wenigstens 150 bis über 200°C wirksam verhindert sein. Hierbei soll die Kontaktbeschichtung einfach, schnell und kostengünstig auf dem Kontaktelement des Verbinders vorsehbar sein. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Verwendung von Kupfer oder einer Kupfer aufweisenden Schicht für eine Beschichtung, insbesondere eine elektrische Beschichtung, für Hochtemperaturanwendungen anzugeben.
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Die Aufgabe der Erfindung wird mittels einer elektrischen Kontaktbeschichtung für ein elektrisch leitendes Substrat insbesondere für eine Hochtemperaturanwendung in einem Elektro- oder Hybridkraftfahrzeug, gemäß Anspruch 1; mittels eines elektrischen oder elektromechanischen Kontaktelements für eine Hochtemperaturanwendung, gemäß Anspruch 7; mittels eines elektrischen, elektronischen und/oder elektrooptischen Verbinders, insbesondere eines Steckverbinders oder einer Verbindungseinrichtung im Hochspannung- und/oder Hochstrombereich, gemäß Anspruch 9; und durch eine Verwendung von Kupfer oder einer Kupfer aufweisenden Schicht für eine Beschichtung, insbesondere eine elektrische Kontaktbeschichtung, gemäß Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen, zusätzliche Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung.
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Die erfindungsgemäße elektrische Kontaktbeschichtung bzw. das erfindungsgemäße Verbundmaterial weist eine auf ein Substrat aufbringbare Schichtanordnung auf, die wenigstens zwei Schichten umfasst, wobei die eine Schicht ein Übergangsmetall und die andere Schicht ein Edelmetall aufweist. Zwischen den beiden Schichten der Schichtanordnung ist eine dritte Schicht, eine so genannte Zwischenschicht, vorgesehen, welche erfindungsgemäß Kupfer aufweist. Hierbei ist eine der beiden Schichten bevorzugt eine für ein Kontaktelement eines Gegenverbinders zugängliche elektrisch kontaktierbare Außenschicht. – Das erfindungsgemäße elektrische oder elektromechanische Kontaktelement umfasst eine Außenschicht und eine Innenschicht, wobei die Außenschicht ein Edelmetall und die Innenschicht ein Übergangsmetall aufweist. Gemäß der Erfindung ist zwischen der Außenschicht und der Innenschicht dieser Schichtanordnung eine Zwischenschicht vorgesehen, welche Kupfer aufweist.
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Der erfindungsgemäße elektrische, elektronische und/oder elektrooptische Verbinder weist eine auf einem Substrat des Verbinders vorgesehene erfindungsgemäße elektrische Kontaktbeschichtung und/oder ein erfindungsgemäßes elektrisches oder elektromechanisches Kontaktelement auf. Der Verbinder kann dabei als ein Buchsen-, Stift- oder Hybridverbinder z. B. für Steckverbindungen im Kraftfahrzeugbereich, oder als eine Kabelgarnitur oder ein Kabelsteckteil für Mittel- und/oder Hochspannungskabel bzw. -leitungen ausgebildet sein. Ferner kann der Verbinder als elektrisches oder elektromechanisches Kontaktelement als ein Pad, ein Tab oder wenigstens ein Abschnitt einer Leiterbahn einer Leiterplatte ausgebildet sein. – Bei der erfindungsgemäßen Verwendung von Kupfer oder einer Kupfer aufweisenden Schicht wird dieses bzw. diese als direkter Untergrund bzw. eine direkte Unterschicht für eine Schicht, insbesondere eine Außenschicht, verwendet, welche ein Edelmetall aufweist bzw. eine Edelmetallschicht ist.
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Gemäß der Erfindung ist die Übergangsmetallschicht als eine Sperrschicht, die Edelmetallschicht als eine elektrische Kontaktierungsschicht und/oder die Zwischenschicht als eine Antidiffusionsschicht ausgebildet. Hierbei ist die Übergangsmetallschicht eine Innenschicht und die Edelmetallschicht eine Außenschicht der elektrische Kontaktbeschichtung. Das Übergangsmetall weist bevorzugt Nickel auf, kann jedoch auch Kobalt, Eisen, Mangan, Chrom und/oder Molybdän bzw. eine Legierung davon aufweisen. Das Edelmetall weist bevorzugt Silber auf, kann jedoch auch Gold und/oder ein Platinoid aufweisen. D. h. gemäß der Erfindung weist die Innenschicht insbesondere Nickel oder eine Nickelbasislegierung und die Außenschicht insbesondere Silber oder eine Silberbasislegierung auf.
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Gemäß der Erfindung hindert die Kupferschicht die Diffusion von Luft-Sauerstoff bis hin zur bevorzugt Nickel aufweisenden Innenschicht, wobei die intermetallischen Eigenschaften der elektrischen Kontaktbeschichtung verbessert sind. Hierdurch ist gemäß der Erfindung ein Delaminieren der Kontaktbeschichtung dauerhaft auch bei hohen oder höheren Temperaturen von wenigstens 150 bis 200°C wirksam verhindert. D. h. auch, dass bei Einsatz der Erfindung in einem Steckverbinder die Abziehkräfte des Steckverbinders dauerhaft im Wesentlichen konstant bleiben, da diese durch ein Delaminieren der Kontaktbeschichtung nicht vergrößert werden. Bei Einsatz eines Schmierstoffs können dadurch die Steck-/Ziehkräfte dauerhaft für einen bestimmten Bereich eingestellt werden. Ferner ist die zusätzliche Schicht der Kontaktbeschichtung einfach, schnell und kostengünstig auf der Innenschicht und zeitlich vor der Außenschicht auf einem Kontaktelement eines Verbinders vorsehbar.
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Gemäß der Erfindung kann die Zwischenschicht unmittelbar an der Außenschicht und/oder unmittelbar an der Innenschicht der Kontaktbeschichtung anliegen und steht damit, ggf. jeweils, in galvanischer Verbindung. Ferner kann gemäß der Erfindung die Schichtanordnung der elektrischen Kontaktbeschichtung eine vierte Schicht aufweisen, die zwischen dem Substrat und der Innenschicht angeordnet ist. Hierbei ist die vierte Schicht insbesondere als eine Basis- oder Haftschicht ausgebildet, die bevorzugt Kupfer oder eine Kupferbasislegierung aufweist. D. h. ferner, dass die Schichtanordnung, abgesehen von der ggf. vorhandenen Basisschicht, bevorzugt genau drei Schichten umfasst. Hierbei ist gemäß der Erfindung ein überwiegender Gewichts- oder Volumenanteil der Außenschicht ein Edelmetall. Ein vorwiegender Gewichts- oder Volumenanteil der Innenschicht ist dabei ein Übergangmetall, insbesondere Nickel, und ein überwiegender Gewichts- oder Volumenanteil der Basisschicht und/oder der Zwischenschicht ist Kupfer.
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In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist die Zwischenschicht und/oder die Basisschicht ein Kupfer-Flash oder ein Kupfer-Strike. Das Substrat selbst kann dabei Kupfer oder eine Kupferbasislegierung aufweisen oder ein verkupfertes Substrat sein. Aber auch andere Materialien, insbesondere elektrisch leitfähige Materialien, kommen für das Substrat in Frage. Das Substrat selbst kann dabei in Alleinstellung einer Kontaktierung dienen oder selbst wiederum auf/an einem Untergrund, wie z. B. einem Bauteil vorgesehen sein. Gemäß der Erfindung ist die Schichtanordnung flächig und/oder selektiv auf das Substrat aufbringbar. Insbesondere ist die Schichtanordnung an/in einem elektrischen Kontaktierungsbereich des elektrischen Kontaktelements oder des elektrischen Verbinders vorsehbar. Hierbei ist das Substrat wenigstens ein Bereich des Kontaktelements oder des Verbinders.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In den beiden stark abstrahierten und nicht maßstabsgetreuen Figuren der Zeichnung zeigen:
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1 in einer geschnittenen Seitenansicht eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktbeschichtung auf einem elektrisch leitenden Substrat eines elektrischen, elektronischen und/oder elektrooptischen Verbinders; und
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2 in einer zur 1 analogen Ansicht eine zweite Ausführungsform der Erfindung, wobei das Substrat mit der erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktbeschichtung an/auf einem elektrischen oder elektronischen Bauteil vorgesehen ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend zunächst allgemein anhand eines elektrischen, elektronischen und/oder elektrooptischen Verbinders 1 näher erläutert, wobei die Zeichnung entsprechend schematisch gehalten ist. Der Verbinder 1 kann dabei als ein Steckverbinder 1 oder eine Verbindungseinrichtung 1 bevorzugt für eine Hochvolt-/Hochspannungs-/Hochstrom-(Steck-)Verbindung ausgebildet sein. Hierbei kann der Verbinder 1 als ein Buchsen- 1, Stift- 1 oder Hybridverbinder 1 für Steckverbindungen im Kraftfahrzeugbereich, insbesondere für Elektro- oder Hybridkraftfahrzeuge, im Elektrotechnikbereich und/oder im Bereich für Mittel- bzw. Hochspannungskabel, oder beispielsweise als ein Pad 1, ein Tab 1 oder ein Abschnitt einer Leiterbahn 1 einer Leiterplatte 50 (siehe 2) oder als ein Stanzgitter 1 ausgebildet sein.
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Ein solcher Verbinder 1 ist z. B. als Buchsen- 1 und/oder Pin- 1 bzw. Stiftverbinder 1, als (fliegende) Kupplung 1, als (Einbau-)Stecker 1, als (Einbau-)Buchse 1, als Buchsen- 1 und/oder Steckeraufnahme 1, als Header 1, als Interface 1, als Kontakteinsatz 1, als Kontaktträger 1, als Kabelgarnitur 1, als Kabelsteckteil 1, als Basisverbinder/-stecker 1, als Koppelverbinder/-stecker 1, als Muffe 1, als Kabelanschlussstecker 1, als (geschirmter) (Winkel-)Stecker 1, als Adapter-(steck-)verbinder 1, als (Kabel-)Endverschluss 1 etc. ausgebildet.
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Hierbei weist der Verbinder 1 ein elektrisches oder elektromechanisches Kontaktelement 2 auf. Das Kontaktelement 2 dient dabei einer Power- und/oder einer Signal-Kontaktierung, wobei das Kontaktelement 2 z. B.: als (Hochstrom-/Hochspannungs-)Kontakteinrichtung 2, als Buchsenkontakteinrichtung 2, als Stiftkontakteinrichtung 2, als Anschluss 2, als Anschlusspin 2, als Pad 2, als Tab 2, als Leiterbahn 2, als Gitter 2, als Leistungs-/Powerkontakt 2, als Signal/Datenkontakt 2, als Gewindestift 2, als Kontaktstift 2, als Crimpkontakt 2, als Hermaphrodit 2, als Messerkontakt 2, als Gabelkontakt 2, als Schneidklemmkontakt 2, als Federkontakt 2, als Federklemmeinrichtung 2, als Steckhülse 2, als Flachsteckhülse 2, als Steckzunge 2, als Steckpin 2, als Leiter 2, als Flachleiter 2, als elektromagnetische Schirmung 2 etc. ausgebildet sein kann.
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Wenigstens in einem elektrischen Kontaktierungsbereich 5 des Kontaktelements 2 bzw. des Verbinders 1 weist das Kontaktelement 2 eine erfindungsgemäße elektrische Kontaktbeschichtung 10 auf einem Substrat 20 auf, welches wiederum auf einem Untergrund 50 (siehe 2) angeordnet sein kann. Der Kontaktierungsbereich 5 ist auf seiner äußeren elektrischen Kontaktoberfläche 132 von einem Kontaktelement eines Gegenverbinders elektrisch kontaktierbar.
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Hierbei kann der Untergrund 50 ein elektrisches bzw. elektronisches Bauteil 50, eine Leiterplatte 50 bzw. Platine 50, eine Leiterkarte 50 etc sein. Es ist natürlich möglich, das Substrat 20 als letzten Träger der Kontaktbeschichtung 10 (siehe 1) anzuwenden. Dies ist insbesondere bei herkömmlichen Buchsen- 2, und Stiftkontakteinrichtungen 2 der Fall. Hierbei kann das Substrat 20 selbst wiederum einen Schichtaufbau besitzen.
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Das Substrat 20 ist bevorzugt aus einem elektrisch leitenden Material, wie beispielsweise Kupfer, insbesondere OF-/OFHC-Kupfer (OF: oxygen-free, OFHC: oxygen-free high conductive). Statt Kupfer ist natürlich auch ein anderes elektrisch leitendes Material, insbesondere ein Metall oder eine Metalllegierung, anwendbar, wobei in einem solchen Fall bevorzugt eine Basisschicht 100 zur Anwendung kommt. D. h. in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kommt als unterste Schicht 100 der Kontaktbeschichtung 10 eine bevorzugt als Haftschicht 100 oder Basisschicht 100 ausgebildete Schicht 100 zur Anwendung, welche insbesondere Kupfer oder eine Kupferbasislegierung aufweist. Bevorzugt ist hierbei ein Kupfer-Flash oder ein Kupfer-Strike.
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Die erfindungsgemäße Schichtanordnung 10 der elektrischen Kontaktbeschichtung 10 besitzt, abgesehen von der Basisschicht 100, bevorzugt genau drei Schichten 110, 120, 130, nämlich eine Innenschicht 110, eine Zwischenschicht 120 und eine Außenschicht 130. Hierbei ist die Innenschicht 110 als eine Sperrschicht 110, eine Zwischenschicht 110 bzw. eine Übergangsmetallschicht 110 ausgebildet. Die Zwischenschicht 120 ist eine als Antidiffusionsschicht 120 bzw. als Sperrschicht 120 ausgebildete Unterschicht für die Außenschicht 130 der Schichtanordnung 10. Schließlich ist die Außenschicht 130 als elektrische Kontaktierungsschicht 130 bzw. als Edelmetallschicht 130 ausgebildet.
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Die Innenschicht 110 weist bevorzugt Nickel oder eine Nickelbasislegierung auf, kann aber auch z. B. Kobalt, Eisen, Mangan, Chrom, Molybdän bzw. eine dadurch basierte Legierung aufweisen. Die Zwischenschicht 120 weist Kupfer oder eine Kupferbasislegierung auf und ist wiederum insbesondere als ein Kupfer-Flash oder ein Kupfer-Strike ausgebildet. Die Außenschicht 130 weist bevorzugt metallisches Silber oder eine metallische Silberbasislegierung auf, kann aber auch z. B. metallisches Gold oder ein metallisches Platinoid aufweisen. Ferner kann die Außenschicht 130 eine metallische Palladium-Nickel-Gold-Schicht, insbesondere eine Palladium-Nickel-Flash-Gold-Beschichtung sein.
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Hierbei soll unter einer Metalloxidschicht, insbesondere einer Edelmetalloxidschicht, keine Schicht verstanden werden, welche das betreffende Metall aufweist; eine solche Schicht weist lediglich das in seinen Eigenschaften stark unterschiedliche Metalloxid auf. D. h. beispielsweise, dass Silberoxid ein eigener Stoff ist, so wie Silber auch, mithin weist Silberoxid kein atomares Silber auf.
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Die Erfindung ist natürlich nicht auf obige Beispiele von Verbindern 1 oder Kontaktelemente 2 beschränkt, sondern ist überall dort einsetzbar, wo Beschichtungen, insbesondere Kontaktbeschichtungen zum Delaminieren neigen, was insbesondere bei erhöhten Temperaturen, also bei Temperaturen von über 20–80°C der Fall sein kann. Hierbei kann dann statt einer herkömmlichen Beschichtung die erfindungsgemäße Beschichtung vorgesehen werden bzw. zwischen einer Edelmetall-Nickel-Schichtfolge, die erfindungsgemäße Kupferschicht vorgesehen werden.
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Die Basisschicht 100, die Innenschicht 110, die Zwischenschicht 120 und/oder die Außenschicht 130 können beispielsweise mittels Elektroplattieren galvanisch abgeschieden werden. Sie können ferner aufgedampft, aufgesputtert oder durch epitaktisches Wachstum vorgesehen werden. Bevorzugte Verfahren, neben der Galvanotechnik, sind eine chemische Gasphasenabscheidung (CVD: chemical vapour deposition), eine physikalische Gasphasenabscheidung (PVD: physical vapour deposition), eine plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD: plasma-enhanced chemical vapour deposition, PACVD: plasma-assisted chemical vapour deposition), eine metallische Spritzbeschichtung (metal spraying), eine stromlose Abscheidung, wie eine Eintauchplattierung, oder eine chemische Abscheidung.
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Die Schichtdicken der Basisschicht 100, der Innenschicht 110, der Zwischenschicht 120 und/oder der Außenschicht 130 können generell je nach einem Anwendungsbereich in einem Bereich von 0,01µm bis über 200µm liegen. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Basisschicht 100 und die Zwischenschicht 120 als vergleichsweise dünne Schichten 100, 120 ausgebildet sind, wobei diese bevorzugt als ein Kupfer-Flash oder ein Kupfer-Strike ausgebildet sein können. Hier betragen dann die Schichtdicken bevorzugt 0,05–2µm, insbesondere 0,2–1µm. Es ist natürlich möglich, insbesondere die als Sperr- bzw. Antidiffusionsschicht 120 ausgebildete Kupferschicht 120 ggf. mittels anderer Verfahren aufzubringen, wobei die Schichtdicken bevorzugt in einem Bereich von 3–20µm, insbesondere 2–15µm und bevorzugt bei 1–10µm liegen.
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In der Anwendung der Erfindung auf ein elektromechanisches Kontaktelement, wie beispielsweise einen Hochspannung- und/oder Hochstromverbinder 1 für Elektro- oder Hybridfahrzeuge, besitzt die bevorzugt überwiegend aus Silber bestehende Außenschicht 130 eine Schichtdicke von 2–15µm, insbesondere 1–10µm, bevorzugt von 0,5–5µm und insbesondere bevorzugt von 0,8–2,5µm. Hierbei kann die Silberschicht 130 aus Reinsilber glänzend oder aus Hartsilber bestehen. Beim Einsatz von Gold als Außenschicht 130 ist eine Schichtdicke von 0,7–0,9µm ± 0,1µm bevorzugt. Die als Sperrschicht 110 ausgebildete Innenschicht 110 hat dabei bevorzugt eine Schichtdicke von 0,02– 5µm, insbesondere 0,05–2µm. Andere Schichtdicken, je nach einer Anforderung an den bzw. die betreffenden elektrischen Kontaktierungsbereiche 5 des bzw. der elektrischen oder elektromechanischen Kontaktelemente 2 des Verbinders 1 sind natürlich anwendbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2009/0017327 A1 [0008]
