DE2062906A1 - Verfahren zur selbsthaftenden Beschichtung eines Trägers - Google Patents

Description

• Verfahren zur selbsthaftenden Beschichtung eines Trägers eines Trägers Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selbsthaftenden Beschichtung eines Trägers, insbesondere für Werkstoffe zur Herstellung elektrischer Schaltkontakte.
• Die selbsthaftende Beschichtung eines Trägers, insbesondere bei der Fertigung von Ausgangsmaterial zur Herstellung elektrischer Schaltkontakte, ist, von galvanischen oder anderweitigen Verfahren abgesehen, als sogenanntes Plattieren seit langem bekannt. Dieses Plattieren eignet sich jedoch mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand nur für eine relativ dicke Beschichtung, weil es mit abnehmender Schichtdicke immer zeitraubender, kostspieliger und technisch schwieriger beherrschbar wird, das die Plattierung bewirkende Druck walzensystem ausreichend exakt hinsichtlich der Rotationsgeschwindigkeit, Oberflächenglätte und dergleichen zu betreiben. Als weiterer Nachteil zeigt sich, daß die nur durch ein sogenanntes Kaltverschweißen der beiden miteinander plattierten Werkstoffe erzeugte Selbsthaftung nicht immer zufriedenstellend ist, insbesondere weil die Kaltverschweissung in starkem Maße von einer möglichst oxydfreien Oberflächenbeschaffenheit abhängt. Außerdem scheidet das Plattieren überhaupt aus, wenn ein Kontaktwerkstoff hergestellt werden soll, bei dem zwecks weitestgehender Eliminierung einer schädlichen Klebeneigung in einer bereits vorgeschlagenen Weise ein Träger aus mechanisch weichem Kontaktwerkstoff so beschichtet werden soll, daß im Endzustand Partikeln eines mechanisch harten Werkstoffes inselförmig separiert in den Träger eingebettet sind. Schließlich ist das bisher bekannte Plattieren im wesentlichen auf die Verwendung von Metallen beschränkt, weil dort die notwendige Selbsthaftung des Beschichtungswerkstoffes durch Kaltverschweißung eintritt, während bei dem im vorhergehenden zitierten Ausführungsbeispiel eines modernen Kontaktwerkstoffes die eingebetteten harten Partikeln durchaus aus einem elektrisch nicht leitenden, d.h. nicht metallischen Werkstoff sein können.
• Diesem Stand der Technik gegenüber offenbart die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur selbsthaftenden Beschichtung eines Trägers, insbesondere im Rahmen der Herstellung elektrischer Schaltkontakte der eingangs genannten Art, bei welchem Verfahren erstens keinerlei Abhängigkeit von der elektrischen Leitfähigkeit der beiden Werkstoffe besteht, zweitens eine bis auf verstreute Einzelpartikeln reduzierte Dosierung der Beschichtung möglich ist, drittens eine Selbsthaftung des Beschichtungswerkstoffes erzielt wird, welche diejenige von Kaltverschweißung beim bekannten Plattieren möglichst übertrifft oder zumindest erreicht und viertens insbesondere bei Dünnschichten eine Wirtschaftlichkeit des Verfahrens gewährleistet wird, welche beim bisher bekannten Plattieren nicht möglich ist.
• Erreicht wird dies gemäß der Erfindung dadurch, daß der Beschichtungswerkstoff in pulverförmiger Aufbereitung auf dem Träger mittels eines in seinem Beschichtungsbereich wirksamen elektrischen Feldes dosiert abgelagert und anschließend unter mechanischem Druck mit dem Träger mechanisch fest verbunden wird.
• Von diesen Verfahrensmaßnahmen sorgt erstens die pulverförmige Aufbereitung dafür, daß der Beschichtungswerkstoff dem Träger fein dosiert zugeführt werden kann. Die dosierte Ablagerung des Beschichtungswerkstoffes auf dem Träger mittels des elektrischen Feldes macht es andererseits möglich, sowohl elektrisch nicht leitende als auch nur teilweise oder sogar überhaupt nicht leitende Werkstoffe zu verwenden, so daß in einer bereits erwähnten Art beispielsweise eine Goldfolie, aus der später einzelne Kontaktstücke hergestellt werden sollen, durch aus anstelle mit einem Kontaktwerkstoff auch mit einem elektrisch nicht leitenden Material, beispielsweise mit harten Korund-Partikeln beschichtet werden kann. Im elektrischen Feld erfolgt nämlich eine von der elektrischen Leitfähigkeit des pulverförmigen Beschichtungswerkstoffes bzw. des Trägers selbst völlig unabhängige elektrostatische Ausrichtung und Ablagerung, gegebenenfalls in einem elektrischen Wechselfeld sogar unter Ausnützung von wechselnden Auf- bzw. Entlade effekten. Schließlich wird durch die vorgesehene mechanisch feste Verbindung des Beschichtungswerkstoffes unter Druck ein Eindringen des Beschichtungswerkstoffes in das Gefüge des Trägers erreicht, durch das infolge einer gewissen verbleibenden Elastizität zwischen den einzelnen Partikeln und einer ausreichenden Eindringtiefe des Beschichtungswerkstoffes in die Oberfläche des Trägers eine innige mechanische Verbindung und damit eine gute Selbsthaftung gewährleistet wird.
• Eine Fortbildung der Erfindung sieht vor, daß die Ablagerung des Beschichtungswerkstoffes auf dem Träger mittels eines inhomogenen elektrischen Feldes durchgeführt wird. Durch eine solche Inhomogenität wird eine gewisse Aufwirbelung des Beschichtungswerkstoffes erzielt, die deswegen wünschenswert ist, weil hierbei eine weitestgehend gleichmäßige Verteilung und Dosierung des Beschichtungswerkstoffes möglich ist.
• Eine im vorerwähnten Sinne wünschenswerte Aufwirbelung und gleichmäßige Verteilung des Beschichtungswerkstoffes wird außerdem wesentlich gefördert, wenn gemäß- einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Ablagerung des Beschichtungswerk stoffes auf dem Träger mittels eines elektrischen Wechselfeldesvorzugsweise mit einer Peldstärke in der Größenordnung von etwa 2 KV»mmS einer Frequenz von etwa 50 Hz durchgeführt wird.
• Durch das Wechselfeld, dessen Prequenz zweckmäßigerweise auf die in öffentlichen Netzwerken vorhandene Frequenz von 50 Hz abgestimmt ist, wird zusätzlich zu den auch in einem Gleichspannungsfeld auftretenden Effekten noch eine gewisse wechselnde Umpolung auf der Basis elektrostatischer Kopplungen der einzelnen Partikeln erreicht, die das Aufwirbeln und den gleichmäßigen Niederschlag des Beschichtungswerkstoffes auf dem Träger fördert.
• Wird ein elektrisch leitender Träger verwendet, so kann gemäß einer Fortbildung der Erfindung der Aufbau des elektrischen Feldes unter unmittelbarer Verwendung des metallischen Trägers als eine der Feldelektroden durchgeführt werden. Auf diese Weise wird eine zusätzliche Elektrode eingespart und außerdem die Ablagerung des Beschichtungswerkstoffes auf dem als ein Pol des. elektrischen Feldes wirksamen Träger begünstigt.
• Eine Dosierung der Beschichtung kann in der Weise erreicht werden, daß die Dosierung des Beschichtungswerkstoffes mittels einer an sich kontinuierlichen, in ihrer Gesamtgröße jedoch veränderbaren Relativbewegung zwischen dem Träger und den Elektroden des elektrischen Feldes bzw. einer den Beschichtungswerkstoff aus einem Vorratsbehälter in die Nähe des elektrischen Feldes transportierenden Fördereinrichtung und/oder mittels Anderung der Amplitude der Spannung des elektrischen Feldes bedarfsweise variierbar durchgeführt wird. Diese vielfältigen Möglichkeiten, die Ablagerung des Besdhichtungswerk stoffes auf dem Träger zu beeinflussen, gestatten eine Dosierung in weiten Grenzen und dabei dennoch praktisch stufenlos.
• Soll der Träger nur auf einerSeite beschichtet werden, so sieht hierfür eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß der Träger vor der mechanisch festen Verbindung mit dem Beschichtungswerkstoff mittels eines Abstreiforgans einseitig von Beschichtungswerkstoff und anderen mechanischen Verunreinigungen befreit wird.
• Die mechanisch feste Verbindung de s des Beschichtungswerkstoffes mit dem Träger kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mittels Passage des Trägers zwischen zumindest einem unter veränderbarem Preßdruck rotierenden Mangelwalzenpaar durchgeführt werdel.Nach einem anderen Ausführungsbeispiel kann die mechanisch feste Verbindung des Beschichtungswerkstoffes mit dem Träger auch mittels Passage des Trägers zwischen einem unter veränderbarem Druck intermittierend gegeneinander gepreßten Druckplattenpaar durchgeführt werden. Es ist dabei eine Ermessensfrage, welcher Verfahrensweise der Vorzug zu geben ist, weil der eine Verfahrensgang den Vorteil einer kontinuierlichen Pressung, der andere hingegen den Vorteil einer über eine relativ große Oberfläche hinweg wirksamen Pressung aufweist.
• Wie schon an anderer Stelle kurz erwähnt wurde, läßt sich das Verfahren mit Erfolg auch dann anwenden, wenn gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Träger und ein Beschichtungswerkstoff verwendet werden, von denen bedarfsweise entweder beide oder wechselweise nur ein Teil aus elektrisch leitendem oder nicht leitendem Werkstoff bestehen. Die großen Vorteile dieser Möglichkeiten liegen auf der Hand, wenn man an die universellen Kombinationsmöglichkeiten bezüglich der miteinander zu verbindenden Werkstoffkomponenten, insbesondere im Rahmen der Herstellung von Ausgangswerkstoffen für elektrische Schaltkontakte mit spezifischen Eigenschaften denkt.
• Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das Verfahren mit einem Träger aus einer Goldfolie sowie mit einem Beschichtungswerkstoff vorzugsweise aus Molybdän-Pulver in der Größenordnung von etwa 3/u in solcher Dosierung des Molybdän-Pulvers durchgeführt werden, daß der Beschichtungswerkstoff nach seiner mechanisch festen Verbindung mit dem Träger als Partikeln inselförmig separiert in das Gold eingebettet ist. Dieses Beispiel eignet sich speziell zur Herstellung von Schaltkontakten, bei denen die bekannte Neigung von einerseits elektrisch vorteilhaft niederohmigen, andererseits jedoch mechanisch weichen Kontaktwerkstoffen, wie beispielsweise Silber, Gold u.ä. zum sogenannten Kleben, d.h. zum Kaltverschweißen eliminiert wird.
• Außerdem zeigt dieses Ausführungsbeispiel die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders deutlich, weil hierbei, wie schon an anderer Stelle zitiert wurde, der Beschichtungswerkstoff auch aus einem elektrisch nicht leitenden, dafür aber mechanisch sehr harten Werkstoff bestehen kann.
• Schließlich sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß der Träger nach der Verbindung des Beschichtungswerkstoffes mit dem Träger getempert wird. Durch diesen Verfahrensschritt wird die Selbsthaftung des Beschichtungswerkstoffes erhöht, weil beim Tempern der Werkstoff des Tragers in vorhandene Hohlräume zwischen den einzelnen Partikeln des Beschichtungswerkstoffes eindringt und hierdurch eine innige mechanische Verbindung gefördert wird.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung mehr erläutert. Hierzu zeigen Fig.1 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, in schematischer Darstellung von oben; Fig. ? die Anordnung nach Figur 1 bei seitlicher Ansicht.
• In den Figuren 1 und 2 ist mit 1 der Teil eines in Pfeilrichtung W kontinuierlich wandernden bandförmigen Trägers bezeichnet, dessen Transport durch nicht gezeichnete Mittel, beispielsweise durch Antriebswalzen o.dgl. erfolgt. Dieses Trägerband, welches an sich aus einem beliebigen Werkstoff sein kann, soll im Beispielsfalle aus einer Gold folie bestehen und einseitig mit einem Beschichtungswerkstoff, beispielsweise mit Molybdän beschichtet werden. Hierzu ist ein Vorratsbehälter 2 vorgesehen, der mit feinkörnig pulversisiertem Beschichtungswerkstoff 3, d.h. im Ausführungsbeispiel mit Molybdän-Pulver mit etwas 3/u.Kornröße gefüllt ist. In diesen Vorratsbehälter 2 greift ein Förderband 4 mit angerauhter Oberfläche ein, welches über Walzen 5 und 6 unterhalb des Trägerbandes 1 mit einstellbarer Geschwindigkeit kontinuierlich angetrieben wird und dabei auf seiner angerauhten Oberfläche Beschichtungswerkstoff 3 transportiert, dessen-Menge im wesentlichen von der Transportgeschwindigkeit und der Eintauchtiefe des Förderbandes 4 in den Vorratsbehälter 2 abhängt. Sowohl das Trägerband 1 als auch das mit Beschichtungswerkstoff 3 bestückte Pörderband 4 durchlaufen ein elektrisches Wechselfeld mit relativ hoher Feldstärke in der Größenordnung von etwa2 + und einer üblichen Netzfrequenz von 50 Hz, welches Feld zwischen einer Elektrode 7 und einer aus zwei kammartigen Teilen 8 und 9 bestehenden Gegenelektrode herrscht. In diesem elektrischen Wechselfeld wird, insbesondere verstärkt durch eine mittels der kammartigen Ausbildung der Gegenelektrode bewirkten Inhomogenität des Feldes eine Aufwirbelung des auf dem Förderband 4 transportierten Beschichtunaswerkstoffes 3 hervorgerufen, als deren Endeffekt sich ein entsprechender Niederschlag von Beschichtungswerkstoff 3 auf dem Trägerband 1 ergibt. Dabei ist die Schichthöhe und die Dichte des Niederschlages von Molybdän-Pulver auf dem Trägerband außer von der schon erwähnten Transportgeschwindigkeit und der Eintauchtiefe des Förderbandes 4 in den Vorratsbehälter 2 außerdem auch von der an die genannten Elektroden angelegten Feldspannung und, soweit man aus wirtschaftlichen Erwägungen heraus eine solche Variation in Erwägung zieht, in gewissem Umfange auch von der Frequenz abhängig, so daß man eine gute Einstellmöglichkeit bezüglich der Dosierung des Beschichtungswerkstoffes 3 auf dem Trägerband 1 hat. Mit 10 ist eine rotierende Bürste bezeichnet, welche etwa vorhandenen Beschichtungswerkstoff 3 und sonstige mechanische Verunreinigungen auf der Unterseite des Trägerband des 1 entfernt. Mit 11 und 12 schließlich sind zwei Druckwalzen bezeichnet, zwischen denen das beschichtete Trägerband 1 hindurchläuft, wobei der Beschichtungswerkstoff 3 zumindest teilweise in die Oberfläche des Trägerbandes 1 eingewalzt wird.
• Es liegt im Rahmen der Erfindung, das Verfahren mit einer Vorrichtung durchzuführen, welche von der in der Zeichnung nur rein schematisch angedeuteten prinzipiellen Anordnung abweicht. So kann beispielsweise, sofern ein Trägerband 1 aus metallischem Werkstoff, beispielsweise aus einem Trägerwerkstoff ur Herstellung von elektrischen Schaltkontakten verwendet wird, die Elektrode 7 eingespart und an deren Stelle das Trägerband 1 selbst unmittelbar als Elektrode ausgenützt werden, indem es- über eine umlaufende Walze, metallische Bürste, Schleifkohle o.dgl. direkt galvanisch mit der Spannungsquelle für den Aufbau des eleXtrischen Feldes verbunden wird. Andererseits können anstelle des gezeigten Druckwalzenpaares 11 und 12 auch zwei planparallele Druckplatten Verwendung finden, welche in periodisch wiederkehrenden Zeitintervallen gegeneinander gepreßt werden.
• 11 Patentansprüche 2 Figuren

Claims (1)

1. Patentansprche Verfahren zur selbsthaftenden Beschichtung eines Trägers, insbesondere für Werkstoffe zur Heratellung elektrischer B6halfkontakte, dadurch gekennzeichnet, daß der Besohichtungswerkstoff (3) in pulverförmiger Aufbereitung auf dem Träger (1) mittels eine in seinem Beschichtungsbereich wirksamen elektrischen feldes (7, 8, 9) dosiert abgelagert und anschließend unter mechanischem Druck mit dem Träger (1) mechanisch fest verbunden wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablagerung des Beschichtungswerkstoffea (3) auf dem Träger (1) mittels eines inhomogenen elektrischen Feldes (7,8,9) durchgeführt wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren unter Verwendung eines den Niederschlag des Beschichtungswerkstoffes (3) auf dem Trägerband (1) bewirkenden elektrischen Wechselfeldes (7,8,9), vorzugsweise mit einer Feldstärke in der Größenordnung von etwa 2 KV/cm mit einer Frequenz von etwa 50 Hz durchgeführt wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, unter Verwendung eines elektrisch leitenden Trägerbandes, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren unter unmittelbarer Verwendung des Trägerbandes (1) als eine der Elektroden (7) des elektrischen Peldes durchgeführt wird.

   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn- -zeichnet, daß das Verfahren hinsichtlich der Dosierung des Beschichtungswerkstoffes (3) mittels einer an sich kontinuierliahen, in ihrer Gesamtgrdße jedoch veränderbaren Relativbewegung zwischen dem Träger (1) und den Elektroden (7,8,9) des elektrischen Feldes bzw. einer den Benchichtungawerkstoff (3) aus einem Vorratsbehälter (2) in die Nähe des elektrischen feldes (7,6,9) transportierenden Prdereinrichtung (4) und/oder mittels Änderung der Amplitude der Feldspannung an den Elektroden (7,8,9) bedarfsweise variierbar durchgeführt wird.

   6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) vor der mechanisch festern Verbindung mit dem Beschichtungswerkstoff (3) mittels eines Abstreifqrg,ans t 1Q) einseitig von Beschichtungswerkstoff und anderen mech-anischen Verunreinigungen befreit wird* Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanisch feste Verbindung des Be-Bchichtungswerkstoffes (3) mit dem Träger (1) mittels Passage des Trägers (1) zwischen zumindest einem unter veranderbarem Preßdruck rotierenden Mangelwalzenpaar (11, 12) durchgeführt wird.

   8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanisch feste Verbindung des Beschichtungswerkstoffes (3) mit dem Träger (1) mittels Passage des Trägers (1) zwischen einem unter veränderbarem Druck intermittierend gegeneinander gepreßten Druckplattenpaar durchgeführt wird.

   9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung des Verfahrens ein Träger (1) und ein Beschichtungswerkstoff (3) verwendet werden, von denen bedarfsweise entweder beide oder wech--selweise nur ein Teil aus elektrisch leitendem oder nicht leitendem Werkstoff bestehen.

   10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren mit einem Träger (1) aus einer Goldfolie sowie mit einem Beschichtungswerkstoff (3) vorzugsweise aus Molybdän-Pulver in der Größenordnung von etwa 3/u in solcher Dosierung des Molybdän-Pulvers durchgeführt wird, daß der Beschichtungswerkstoff (3) nach seiner mechanisch festen Verbindung mit dem Träger (1) als Partikeln inselförmig separiert in das Gold eingebettet ist.

   11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) nach der Verbindung des Beschichtungswerkstoffes (5) mit dem Träger getempert wird.

   L e e r s e i t e