WO2015154807A1 - Metallisches bauteil und herstellungsverfahren für ein metallisches bauteil - Google Patents

Metallisches bauteil und herstellungsverfahren für ein metallisches bauteil Download PDF

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WO2015154807A1
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contact layer
metallic
polyorganosiloxane
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PCT/EP2014/057259
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Daniel BECHSTEIN
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Kromberg & Schubert Gmbh
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    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
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    • C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/02—Soldered or welded connections
    • H01R4/023—Soldered or welded connections between cables or wires and terminals
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    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/58—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
    • H01R4/62—Connections between conductors of different materials; Connections between or with aluminium or steel-core aluminium conductors
    • H01R4/625—Soldered or welded connections

Definitions

  • the invention relates to a metallic component, wherein at least a portion of a surface of the component comprises a contact layer consisting of a nickel-phosphorus alloy (also referred to as "NiP").
  • NiP nickel-phosphorus alloy
  • the invention further relates to a connection between such a metallic component and a second metallic component.
  • the invention further relates to a method for producing a first metallic component and to a method for producing a connection between a first metallic component and a second metallic component.
  • the cable ends are garnished with copper or other metal cable lugs that allow attachment of the cable.
  • the cable ends are exposed to extreme loads, in particular temperature changes, vibration stresses and moisture.
  • the invention is based on the object to provide an improved metallic component and an improved connection between existing in particular different metals components and corresponding manufacturing method.
  • a phosphorus content of the consisting of the nickel-phosphorus alloy contact layer between about 8 percent by mass and about 14.5 mass percent, in particular between about 9 percent by mass and about 13 percent by mass.
  • the contact layer according to the invention has a relatively low galvanic potential, whereby corrosion effects in compounds containing metallic components are reduced. Furthermore, the contact layer according to the invention makes it possible to produce a durable, moisture-proof connection between the metallic component having the contact layer and an insulation which may be applied to the metallic component.
  • the component has a base body consisting of a copper alloy.
  • the main body particularly preferably consists of CuFe 2 P material, that is to say a copper-iron alloy, which may contain relatively small amounts of zinc and phosphorus.
  • the CuFe2P material has a mass fraction of iron of about 2.1% to about 2.6%, a mass fraction of zinc of about 0.05% to 0.2%, a mass fraction of phosphorus of about 0.015% to about 0 , 15%, with the remainder of the mass being copper. Investigations by the Applicant According to this material selection results in a particularly good weldability of the metallic component, so that particularly reliable cohesive connections can be made by means of friction welding or ultrasonic welding.
  • the contact layer of NiP according to the invention can be applied particularly well to said copper-iron alloy, for example by electroplating.
  • the backing has a tensile strength of between about 280 Newton per square millimeter (N / mm2) and about 400 N / mm2, more preferably between about 300 N / mm2 and about 360 N / mm2.
  • N / mm2 Newton per square millimeter
  • the tensile strength results in a particularly advantageous configuration, which is characterized by an extremely good weldability. Examinations by the applicant result in a reliable cracking of the metallic component during an ultrasonic welding process is avoided.
  • a layer thickness of the contact layer is between about 0.5 micrometers ( ⁇ m) and about 10 ⁇ m, in particular between about 1.5 ⁇ m and about 3.0 ⁇ m.
  • an insulating material layer is arranged on at least one surface region of the component and / or on at least one surface region of the contact layer.
  • the insulating layer is sprayed on and / or crosslinked by the action of heat.
  • the insulating layer has at least one polyorganosiloxane (LSR, Liquid Silicone Rubber).
  • LSR Liquid Silicone Rubber
  • the entire insulating layer consists of a polyorganosiloxane.
  • a connection between a first metallic component and a second metallic component is provided, wherein the first metallic component is designed according to the invention, and wherein a connection region of the second component is connected in a materially bonded manner to a connection region of the first component.
  • the cohesive connection can be produced, for example, by means of friction welding, in particular by means of ultrasonic welding, wherein the advantageous weldability of the contact layer according to the invention is utilized.
  • connection region contains the contact layer at least in sections.
  • connection region for the cohesive connection is selected such that the contact layer of the nickel-phosphorus alloy according to the invention lies at least in sections between the surfaces of the connection partners (first and second metallic component).
  • the contact layer according to the invention extends over the entire connection region of the integral connection.
  • the second component is surrounded at least in regions with a cladding layer, wherein the cladding layer preferably comprises a polyorganosiloxane (eg HTV silicone, high-temperature-crosslinking silicone).
  • the cladding layer is formed from such a polyorganosiloxane (eg HTV silicone).
  • the second metallic component may be an electrical conductor of an electrical cable, and the jacket layer may be, for example, an electrical insulation of the electrical conductor of the cable.
  • the second metallic component comprises aluminum or an aluminum alloy.
  • an insulating material layer is arranged on at least one surface region of the first component and / or on at least one surface region of the contact layer and / or on at least one surface region of the second component and / or on one or the cladding layer of the second component is, wherein the insulating layer preferably comprises at least one polyorganosiloxane (eg LSR, Liquid Silicone Rubber), in particular consists of a polyorganosiloxane.
  • polyorganosiloxane eg LSR, Liquid Silicone Rubber
  • an insulating material layer adheres particularly well to, for example, the contact layer according to the invention, so that sufficient adhesive strength is provided between the metallic component and the insulating material layer for the entire service life of the metallic component.
  • a comparably good adhesive strength likewise results between the insulating material layer according to the invention and the surface region of the first component or the second component or the cladding layer of the second component, in particular if, according to one embodiment, this cladding layer consists of a polyorganosiloxane, for example HTV silicone.
  • the second metallic component has a plurality of finely stranded conductors (stranded wire), wherein preferably at least a portion of the plurality of finely stranded conductors of the second metallic component are adhesively bonded to the connection region of the second metal component by means of friction welding, in particular ultrasonic welding first component is connected.
  • Figure 1 shows schematically a side view of a metallic
  • FIG. 2 schematically shows a cross section of a metallic component according to a further embodiment
  • connection 3 shows a schematic side view of a connection
  • FIG. 4 schematically shows a partial cross section of a connection between a first and a second metallic component according to a further embodiment
  • FIG. 5 schematically shows a plan view of a connection according to a further embodiment
  • FIG. 6 schematically shows a side view of the connection according to FIG. 5,
  • FIG. 7 schematically shows a cross section along the axis A-A from FIG. 5,
  • Figure 8 schematically shows a cross section along the axis B-B of Figure 5
  • FIGS. 9a-9d schematically each show a simplified flow diagram of an embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 1 schematically shows a side view of a metallic component 100 according to an embodiment.
  • the component 100 has a main body 100 'which, according to a preferred embodiment, comprises CuFe 2 P material, in particular consisting of CuFe 2 P material.
  • At least a region B1 of a surface 102 of the component 100 comprises a nickel-phosphorus alloy contact layer 110, wherein a phosphorus content of the contact layer is between about 8 mass% and about 14.5 mass%, more preferably between about 9 mass% and about 13 mass% ,
  • a layer thickness d of the contact layer 110 is preferably between about 0.5 microns and about 10 microns, more preferably between about 1.5 microns and about 3.0 microns.
  • the contact layer 110 is applied to the surface 102 of the metallic component 100 by a galvanic process.
  • the representation u.a. of the elements 100 ', 110 in the figures is not to scale for the sake of clarity.
  • the contact layer 110 or its surface 112 advantageously makes it possible to produce a fatigue-bonded connection with another metallic or non-metallic component, e.g. with polyorganosiloxane-based insulating materials.
  • FIG. 2 schematically shows a cross-section of a metallic component 100a according to a further embodiment.
  • the configuration 100a according to FIG. 2 corresponds essentially to the configuration according to FIG. 1 with regard to the components 100 ', 110.
  • an insulating material layer 120 is applied on a region B3 of the surface 112 of the contact layer 110 and on a surface region B2 of the main body 100'.
  • the insulating layer 120 comprises at least one polyorganosiloxane, eg. Liquid Silicone Rubber (LSR, "liquid silicone”). Particularly preferably, the entire insulating layer 120 consists of a polyorganosiloxane.
  • LSR Liquid Silicone Rubber
  • the insulating layer 120 may for example be sprayed on and crosslinked by heating in a conventional manner. In one embodiment, before the application of the insulating material layer 120, an optional cleaning of the surfaces 112, 102 and / or a surface activation, in particular by means of a, preferably isolated, atmospheric plasma, can take place.
  • FIG. 3 schematically shows a side view of a connection 1000 according to the invention between a first metallic component 100 b and a second metallic component 200.
  • the first metallic component 100b in turn has a main body 100 ', which according to a preferred embodiment may consist of CuFe2P material.
  • a contact layer 110 made of NiP is arranged, for example by means of electroplating.
  • a second metallic component 200 is integrally connected in its connecting region 210 to the first metallic component 100b or the contact layer 110 arranged thereon, the cohesive connection extending along the region B4 of the contact layer 110 according to the invention.
  • the cohesive connection can be produced, for example, by means of friction welding, in particular ultrasonic welding.
  • the second metallic component 200 may, for example, be a component made of aluminum or an aluminum alloy. Likewise, it is conceivable that the second metallic component 200 has a multiplicity of finely stranded or very fine-wire conductors (stranded wire).
  • the energy for the welding operation is supplied by an ultrasonic sonotrode (not shown), which in Fig. 3 is e.g. can be pressed from above onto the second metallic component 200.
  • FIG. 4 shows a connection 1000a according to a further embodiment in a partial cross section.
  • an insulating layer 120a, 120b of polyorganosiloxane is provided around the connection region B4 between the metallic components 100b, 200.
  • a first section 120a of the insulating material layer extends along a surface region B5 of the contact layer 110 and along the surface regions B6, B7 of the second metallic component 200.
  • a second section 120b of the insulating layer extends along a surface region B8 of the second metallic component 200, as shown in FIG and a surface area B9 of the first metallic component 100b or its contact layer 110.
  • Investigations by the Applicant according to the invention 1000a results in a particularly good adhesion of the insulating layer 120a, 120b on the corresponding surface areas of the first and second metallic component, in particular on the surface 112 of the contact layer 110 according to the invention.
  • This is particularly advantageous sufficient adhesive strength the insulating layer 120a, 120b achieved over the entire life of the connection 1000a. Due to the good adhesive strength, the penetration of moisture into the contact region B4 between the two metallic components 100B, 200 can particularly preferably be avoided, which reduces the risk of galvanic corrosion.
  • the insulating layer 120a, 120b may for example be sprayed on and crosslinked by heating. Before the application of the insulating material layer 120a, 120b, an optional cleaning of the surfaces 112, 102 and / or a surface activation, in particular by means of a preferably isolated atmospheric plasma, can take place, whereby the adhesive properties are further improved.
  • FIG. 5 shows schematically a plan view of a connection 1000b according to another embodiment
  • Figure 6 shows a corresponding side view.
  • the first metallic component 100c is in this case designed as a cable lug and is preferably made of a copper alloy, in particular CuFe2P
  • the second metallic component 200a is an electrical conductor of a cable 2000.
  • the second metallic component 200a is preferably made of aluminum or an aluminum alloy, and may in particular also comprise fine-stranded or stranded conductors (stranded wire).
  • the cable lug 100c as described above with reference to the embodiments according to FIGS. 1 to 4, has a contact layer 110 (FIG. 1) made of a nickel-phosphorus alloy.
  • the contact layer 110 is not shown in FIG. 5 for reasons of clarity.
  • a layer thickness d (FIG. 1) of the contact layer is presently e.g. between about 0.5 ⁇ m and about 10 ⁇ m, in particular between about 1.5 ⁇ m and about 3.0 ⁇ m.
  • the cable 2000 has an electrically insulating jacket 202, e.g. is a polyorganosiloxane (e.g., HTV silicone).
  • the metallic components 100c, 200a are via a welded connection, preferably made by ultrasonic welding
  • the weld is comprised of an insulating layer 120c (e.g., LSR) which preferably also partially encloses the jacket 202 of the cable 2000 and the cable lug 100c, thereby protecting the weld from moisture.
  • LSR insulating layer 120c
  • Figure 7 shows schematically a cross-section along the axis A-A of Figure 5, and Figure 8 shows schematically a cross-section along the axis B-B of Figure 5.
  • the connecting portion 210 of the second metallic member 200a and the sheath 120c e.g. consisting of 2k-LSR (two-component liquid silicone), which protects the connection region 210 from external influences.
  • connection 1000b can be produced, for example, as follows, cf. also the flow chart of Figure 9d.
  • step 400 the cable lug 100c is provided.
  • step 410 a contact layer 110 (FIG. 1) is applied to at least one surface area of the cable lug, in particular by electroplating.
  • step 210 FIG. 7
  • removal of the silicone sheath 202 exposes the aluminum conductor 200a.
  • the connection between the cable lug 100c and the aluminum cable 2000 or its conductor 200a is preferably carried out by ultrasonic welding, cf. Step 420 of Fig. 9d.
  • the silicone sheath 202 of the cable 2000 is optionally first cleaned in step 425 using pulp and / or isopropanol (or other suitable solvent). Subsequently, also optionally, in step 427, a surface activation of the cable 2000 (conductor 200a and / or jacket 202) in the connection region 210 and / or the cable lug 100c in an isolated atmosphere plasma.
  • connection region 210 is overmolded with polyorganosiloxane (eg 2k-LSR, liquid silicone, 2 components), which is then heated at a temperature of about 160 ° C (degrees Celsius) to about 210 ° C, in particular at a temperature of about 170 ° C to about 210 ° C, is crosslinked, cf. Step 432.
  • polyorganosiloxane eg 2k-LSR, liquid silicone, 2 components
  • FIG. 9a schematically shows a flowchart of an embodiment of the production method according to the invention for a metallic component 100.
  • a base body 100 ' (FIG. 1) is provided, for example a base body 100' made of CuFe2P material.
  • the main body 100 ' may be a cable lug or the like.
  • a subsequent step 310 (FIG. 9a)
  • at least one region of a surface 102 (FIG. 1) of the main body 100 ' is coated with a contact layer 110 consisting of a nickel-phosphorus alloy.
  • the entire or almost the entire surface of the main body 100 ' can also be coated with the contact layer 110.
  • a cohesive connection can be established between the first metallic component 100 and a second metallic component 200 (FIG. 3).
  • FIG. 9b schematically shows a flow chart of a further embodiment of the invention.
  • the steps 300, 310 correspond to the variant of the invention according to FIG. 9a.
  • a further step 330 which involves the application of an insulating material layer 120, 120a, 120b, 120c.
  • the insulating material layer can be applied in particular to at least one of the following surface regions in step 330: at least one surface region B2, B5, B9 (see FIGS. 2, 4) of the first component 100 and / or at least one surface region B3, B5 (see Fig. 2, Fig. 4) of the contact layer 110th
  • step 330 may provide for spattering and / or crosslinking while heating the insulating layer 120, 120a, 120b, 120c.
  • FIG. 9 c shows a simplified flow chart of a further embodiment of the method according to the invention. Steps 300 to 310 correspond to the configuration according to FIG. 9a. Referring to Figure 9c, step 320 is followed by a step 330 'in which an insulating layer 120, 120a, 120b, 120c, particularly comprising or consisting of a polyorganosiloxane, is placed on the compound obtained by the preceding step 320 as described above has been.
  • the insulating material layer may be applied to at least one of the following surface areas in step 330: at least one surface area B2, B5, B9 (see FIGS. 2, 4) of the first component 100 and / or at least one surface area B3 B5 (see Fig. 2, Fig. 4) of the contact layer 110 and / or on at least one surface region B6, B7, B8 (see Fig. 4) of the second component 200 and / or on a or the cladding layer 202 ( see FIG. 5) of the second component 200.
  • the different steps of the abovementioned variants of the production or connection method according to the invention can also be carried out at least partially in parallel or, if appropriate, in a different order.
  • the principle according to the invention proposes metallic components or connections of metallic components, wherein advantageously a contact layer or surface 110 is provided which has both the weldability, e.g. by means of friction welding, in particular ultrasonic welding, optimally ensured, as well as having a low galvanic potential, as well as ensuring a sufficient bond life between the components (for example between cable lug 100c, insulation 202 of the aluminum cable 2000 and layer 120c).
  • components 100, 100a, 100b, 100c provided with the contact layer 110 according to the invention can advantageously also be stored for extended periods (weeks to months) without further pretreatment or sealing under a protective atmosphere (corrosion protection), without their suitability for production cohesive connections, in particular by means of friction welding, lost.
  • the joints 1000, 1000a, 1000b obtained according to the invention are still very well suited, even after welding, to become coated with an additional seal (insulating layer 120, 120a, 120b, 120c), e.g. of silicone (e.g., LSR) to permanently connect, particularly bond, the joint 210 ( Figures 4, 7) ("welding knot").
  • a coating of e.g. Cable lugs 100c with NiP 110 ( Figure 1) and an insulation of the aluminum cable 2000 with silicone rubber 120c is optimally suitable.
  • the contact layer 110 has a phosphorus content of greater than about 8.5 percent by mass to 9 percent by mass, which ensures good weldability, even over longer storage times, as well as adhesion of the silicone (LSR).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein metallisches Bauteil (100), wobei mindestens ein Bereich einer Oberfläche (102) des Bauteils (100) eine aus einer Nickel-Phosphor Legierung bestehende Kontaktschicht (110) aufweist, wobei ein Phosphorgehalt der Kontaktschicht (110) zwischen etwa 8 Massenprozent und etwa 14,5 Massenprozent beträgt, insbesondere zwischen etwa 9 Massenprozent und etwa 13 Massenprozent.

Description

Metallisches Bauteil und Herstellungsverfahren für ein metallisches Bauteil
Die Erfindung betrifft ein metallisches Bauteil, wobei mindestens ein Bereich einer Oberfläche des Bauteils eine aus einer Nickel-Phosphor-Legierung (auch als "NiP" bezeichnet) bestehende Kontaktschicht aufweist. Die Erfindung betrifft ferner eine Verbindung zwischen einem derartigen metallischen Bauteil und einem zweiten metallischen Bauteil.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Herstellen eines ersten metallischen Bauteils sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen einem ersten metallischen Bauteil und einem zweiten metallischen Bauteil.
Aus Gründen der Kostenreduzierung und Gewichtseinsparung werden vermehrt aus Aluminium bestehende Kabel im Fahrzeugbau eingesetzt. Üblicherweise sind die Kabelenden mit aus Kupfer oder anderen Metallen bestehenden Kabelschuhen garniert, die eine Befestigung der Kabel ermöglichen. Beispielsweise im Kraftfahrzeug sind derartige Kabel extremen Belastungen ausgesetzt, wie insbesondere Temperaturwechseln, Schwingungsbeanspruchungen und Feuchtigkeitseinflüssen.
Wird der Zutritt von Feuchtigkeit zu der üblicherweise durch Schweißen hergestellten Verbindung zwischen den genannten Bauteilen zugelassen, dann ist eine rasche Korrosion des Aluminiums zu befürchten, die die Festigkeit des Kabels und damit die Betriebssicherheit des gesamten Bordnetzes nachteilig beeinflusst.
Zwar wurde schon versucht, die Verbindungsstelle zwischen den Bauteilen mittels Schrumpfschlauch und/oder Schrumpfschlauch-Butylstreifendichtungen bzw. durch eine Umspritzung mit Polymeren feuchtigkeitsfest abzudichten. Diese bekannten Dichtsysteme können jedoch den für den Einsatz in der Praxis geforderten Temperaturbereich zwischen etwa -40°C und etwa + 230°C nicht abdecken und versagen daher. Abträglich für eine gute Dichtwirkung sind auch die sehr unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der eingesetzten Werkstoffe.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes metallisches Bauteil sowie eine verbesserte Verbindung zwischen aus insbesondere unterschiedlichen Metallen bestehenden Bauteilen sowie entsprechende Herstellungsverfahren bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird bei dem metallischen Bauteil der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Phosphorgehalt der aus der Nickel-Phosphor-Legierung bestehenden Kontaktschicht zwischen etwa 8 Massenprozent und etwa 14,5 Massenprozent beträgt, insbesondere zwischen etwa 9 Massenprozent und etwa 13 Massenprozent.
Untersuchungen der Anmelderin zufolge ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Auswahl für den Phosphorgehalt der Kontaktschicht eine optimale Eignung zur Herstellung von stoffschlüssigen Verbindungen, insbesondere Schweißverbindungen, mit anderen metallischen Bauteilen. Darüber hinaus besitzt die erfindungsgemäße Kontaktschicht ein verhältnismäßig geringes galvanisches Potential, wodurch Korrosionseffekte bei metallischen Bauteilen enthaltenden Verbindungen reduziert werden. Ferner ermöglicht die erfindungsgemäße Kontaktschicht die Herstellung einer dauerfesten, feuchtigkeitsdichten Verbindung zwischen dem die Kontaktschicht aufweisenden metallischen Bauteil und einer ggf. auf das metallische Bauteil aufzubringenden Isolation.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Bauteil einen aus einer Kupferlegierung bestehenden Grundkörper aufweist. Besonders bevorzugt besteht der Grundkörper einer Ausführungsform zufolge aus CuFe2P-Material, also einer Kupfer-Eisen-Legierung, die verhältnismäßig geringe Anteile an Zink und Phosphor enthalten kann. Insbesondere weist das CuFe2P-Material einen Massenanteil an Eisen von etwa 2,1% bis etwa 2,6% auf, einen Massenanteil Zink von etwa 0,05% bis 0,2%, einen Massenanteil von Phosphor von etwa 0,015% bis etwa 0,15%, wobei der restliche Massenanteil aus Kupfer besteht. Untersuchungen der Anmelderin zufolge ergibt sich durch diese Materialauswahl eine besonders gute Schweißbarkeit des metallischen Bauteils, sodass besonders zuverlässige stoffschlüssige Verbindungen mittels Reibschweißen bzw. Ultraschallschweißen hergestellt werden können. Auch kann die erfindungsgemäße Kontaktschicht aus NiP besonders gut auf die genannte Kupfer-Eisen-Legierung aufgetragen werden, beispielsweise durch galvanisches Beschichten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Grundkörper eine Zugfestigkeit zwischen etwa 280 Newton pro Quadratmillimeter (N/mm²) und etwa 400 N/mm² aufweist, insbesondere zwischen etwa 300 N/mm² und etwa 360 N/mm². Insbesondere bei der Kombination der Ausbildung des Grundkörpers aus CuFe2P-Material mit den vorstehend genannten Werten für die Zugfestigkeit ergibt sich eine besonders zweckmäßige Konfiguration, welche sich durch eine außerordentlich gute Schweißbarkeit auszeichnet. Untersuchungen der Anmelderin zu Folge wird dadurch zuverlässig ein Reißen des metallischen Bauteils während eines Ultraschallschweißprozesses vermieden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt eine Schichtdicke der Kontaktschicht zwischen etwa 0,5 Mikrometer (µm) und etwa 10 µm, insbesondere zwischen etwa 1,5 µm und etwa 3,0 µm.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Isolierstoffschicht auf mindestens einem Oberflächenbereich des Bauteils und/oder auf mindestens einem Oberflächenbereich der Kontaktschicht angeordnet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Isolierstoffschicht aufgespritzt und/oder durch Hitzeeinwirkung vernetzt.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Isolierstoffschicht mindestens ein Polyorganosiloxan auf (LSR, Liquid Silicone Rubber). Besonders bevorzugt besteht die gesamte Isolierstoffschicht aus einem Polyorganosiloxan.
Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Verbindung zwischen einem ersten metallischen Bauteil und einem zweiten metallischen Bauteil vorgesehen, wobei das erste metallische Bauteil erfindungsgemäß ausgebildet ist, und wobei ein Verbindungsbereich des zweiten Bauteils stoffschlüssig mit einem Verbindungsbereich des ersten Bauteils verbunden ist. Die stoffschlüssige Verbindung kann bspw. mittels Reibschweißen, insbesondere mittels Ultraschallschweißen, hergestellt werden, wobei die vorteilhafte Schweißbarkeit der erfindungsgemäßen Kontaktschicht ausgenutzt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Verbindungsbereich zumindest abschnittsweise die Kontaktschicht. Mit anderen Worten wird der Verbindungsbereich für die stoffschlüssige Verbindung so gewählt, dass zwischen den Oberflächen der Verbindungspartner (erstes und zweites metallisches Bauteil) mindestens abschnittsweise die erfindungsgemäße Kontaktschicht aus der Nickel-Phosphor-Legierung liegt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die erfindungsgemäße Kontaktschicht über den gesamten Verbindungsbereich der stoffschlüssigen Verbindung.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das zweite Bauteil zumindest bereichsweise mit einer Mantelschicht umgeben ist, wobei die Mantelschicht vorzugsweise ein Polyorganosiloxan (bspw. HTV Silikon, Hoch-Temperatur-vernetzendes Silikon) aufweist. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Mantelschicht aus einem derartigen Polyorganosiloxan (bspw. HTV Silikon) gebildet. Bspw. kann es sich einer Ausführungsform zufolge bei dem zweiten metallischen Bauteil um einen elektrischen Leiter eines elektrischen Kabels handeln, und bei der Mantelschicht kann es sich bspw. um eine elektrische Isolation des elektrischen Leiters des Kabels handeln.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das zweite metallische Bauteil Aluminium oder eine Aluminiumlegierung auf.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Isolierstoffschicht auf mindestens einem Oberflächenbereich des ersten Bauteils und/oder auf mindestens einem Oberflächenbereich der Kontaktschicht und/oder auf mindestens einem Oberflächenbereich des zweiten Bauteils und/oder auf einer bzw. der Mantelschicht des zweiten Bauteils angeordnet ist, wobei die Isolierstoffschicht vorzugsweise mindestens ein Polyorganosiloxan (z.B. LSR, Liquid Silicone Rubber) aufweist, insbesondere aus einem Polyorganosiloxan besteht.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass eine derartige Isolierstoffschicht besonders gut auf bspw. der erfindungsgemäßen Kontaktschicht haftet, sodass für die gesamte Lebensdauer des metallischen Bauteils eine ausreichende Haftfestigkeit zwischen dem metallischen Bauteil und der Isolierstoffschicht gegeben ist. Auf diese Weise kann bspw. vorteilhaft das Eindringen von Feuchtigkeit zwischen die Isolierstoffschicht und die erfindungsgemäße Kontaktschicht verhindert werden. Eine vergleichbar gute Haftfestigkeit ergibt sich ebenfalls zwischen der erfindungsgemäßen Isolierstoffschicht und dem Oberflächenbereich des ersten Bauteils bzw. des zweiten Bauteils bzw. der Mantelschicht des zweiten Bauteils, insbesondere wenn diese Mantelschicht einer Ausführungsform zufolge aus einem Polyorganosiloxan, bspw. HTV Silikon, besteht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das zweite metallische Bauteil eine Vielzahl von feindrähtigen bzw. feinstdrähtigen Leitern (Litze) auf, wobei vorzugsweise wenigstens ein Teil der Vielzahl von feindrähtigen bzw. feinstdrähtigen Leitern des zweiten metallischen Bauteils mittels Reibschweißen, insbesondere Ultraschallschweißen, stoffschlüssig mit dem Verbindungsbereich des ersten Bauteils verbunden ist.
Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines ersten metallischen Bauteils gemäß Patentanspruch 13 angegeben. Als eine weitere Lösung der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Verbindung gemäß Patentanspruch 14 angegeben.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehungen sowie unabhängig von ihrer Formulierung beziehungsweise Darstellung in der Beschreibung beziehungsweise in der Zeichnung.
In der Zeichnung zeigt:
Figur 1 schematisch eine Seitenansicht eines metallischen
Bauteils gemäß einer Ausführungsform,
Figur 2 schematisch einen Querschnitt eines metallischen Bauteils gemäß einer weiteren Ausführungsform,
Figur 3 schematisch eine Seitenansicht einer Verbindung
zwischen einem ersten und einem zweiten metallischen
Bauteil gemäß einer Ausführungsform,
Figur 4 schematisch einen teilweisen Querschnitt einer Verbindung zwischen einem ersten und einem zweiten metallischen Bauteil gemäß einer weiteren Ausführungsform,
Figur 5 schematisch eine Draufsicht auf eine Verbindung gemäß einer weiteren Ausführungsform,
Figur 6 schematisch eine Seitenansicht der Verbindung gemäß Figur 5,
Figur 7 schematisch einen Querschnitt entlang der Achse A-A aus Figur 5,
Figur 8 schematisch einen Querschnitt entlang der Achse B-B aus Figur 5, und
Figur 9a-9d schematisch jeweils ein vereinfachtes Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Figur 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines metallischen Bauteils 100 gemäß einer Ausführungsform. Das Bauteil 100 weist einen Grundkörper 100' auf, der einer bevorzugten Ausführungsform zufolge CuFe2P-Material aufweist, insbesondere aus CuFe2P-Material besteht.
Mindestens ein Bereich B1 einer Oberfläche 102 des Bauteils 100 weist eine aus einer Nickel-Phosphor-Legierung bestehende Kontaktschicht 110 auf, wobei ein Phosphorgehalt der Kontaktschicht zwischen etwa 8 Massenprozent und etwa 14,5 Massenprozent beträgt, insbesondere zwischen etwa 9 Massenprozent und etwa 13 Massenprozent.
Eine Schichtdicke d der Kontaktschicht 110 beträgt bevorzugt zwischen etwa 0,5 Mikrometer und etwa 10 Mikrometer, insbesondere zwischen etwa 1,5 Mikrometer und etwa 3,0 Mikrometer. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Kontaktschicht 110 durch ein galvanisches Verfahren auf die Oberfläche 102 des metallischen Bauteils 100 aufgetragen. Die Darstellung u.a. der Elemente 100', 110 in den Figuren ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht maßstabsgetreu.
Die Kontaktschicht 110 bzw. ihre Oberfläche 112 ermöglicht vorteilhaft die Herstellung einer dauerfesten stoffschlüssigen Verbindung mit einem anderen metallischen oder nichtmetallischen Bauteil, z.B. mit Isolierstoffen auf Polyorganosiloxanbasis.
Figur 2 zeigt schematisch einen Querschnitt eines metallischen Bauteils 100a gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die Konfiguration 100a gemäß Figur 2 entspricht hinsichtlich der Komponenten 100', 110 im Wesentlichen der Konfiguration gemäß Figur 1. Zusätzlich ist eine Isolierstoffschicht 120 auf einem Bereich B3 der Oberfläche 112 der Kontaktschicht 110 und auf einem Oberflächenbereich B2 des Grundkörpers 100' aufgetragen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Isolierstoffschicht 120 mindestens ein Polyorganosiloxan, bspw. Liquid Silicone Rubber (LSR, "Flüssigsilikon") auf. Besonders bevorzugt besteht die gesamte Isolierstoffschicht 120 aus einem Polyorganosiloxan. Die Isolierstoffschicht 120 kann beispielsweise aufgespritzt und durch Erhitzen in an sich bekannter Weise vernetzt werden. Bei einer Ausführungsform kann vor dem Aufbringen der Isolierstoffschicht 120 optional eine Reinigung der Oberflächen 112, 102 und/oder eine Oberflächenaktivierung, insbesondere mittels eines, vorzugsweise isolierten, Atmosphärenplasmas, erfolgen.
Figur 3 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Verbindung 1000 zwischen einem ersten metallischen Bauteil 100b und einem zweiten metallischen Bauteil 200.
Das erste metallische Bauteil 100b weist wiederum einen Grundkörper 100' auf, der einer bevorzugten Ausführungsform zufolge aus CuFe2P-Material bestehen kann. Auf der Oberfläche 102 des Grundkörpers 100' ist eine Kontaktschicht 110 aus NiP angeordnet, bspw. mittels galvanischem Auftragen.
Ein zweites metallisches Bauteil 200 ist in seinem Verbindungsbereich 210 stoffschlüssig mit dem ersten metallischen Bauteil 100b bzw. der darauf angeordneten Kontaktschicht 110 verbunden, wobei sich die stoffschlüssige Verbindung entlang des Bereichs B4 der erfindungsgemäßen Kontaktschicht 110 erstreckt. Die stoffschlüssige Verbindung kann bspw. mittels Reibschweißen, insbesondere Ultraschallschweißen, hergestellt werden.
Bei dem zweiten metallischen Bauteil 200 kann es sich bspw. um ein Bauteil aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung handeln. Ebenso ist es denkbar, dass das zweite metallische Bauteil 200 eine Vielzahl von feindrähtigen bzw. feinstdrähtigen Leitern (Litze) aufweist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Energie für den Schweißvorgang durch eine Ultraschallsonotrode (nicht gezeigt) zugeführt, welche in Fig. 3 z.B. von oben auf das zweite metallische Bauteil 200 gepresst werden kann.
Figur 4 zeigt eine Verbindung 1000a gemäß einer weiteren Ausführungsform in einem teilweisen Querschnitt. Zusätzlich zu der in Figur 3 abgebildeten Konfiguration ist bei der in Figur 4 abgebildeten Erfindungsvariante eine Isolierstoffschicht 120a, 120b aus Polyorganosiloxan um den Verbindungsbereich B4 zwischen den metallischen Bauteilen 100b, 200 vorgesehen. Ein erster Abschnitt 120a der Isolierstoffschicht erstreckt sich entlang eines Oberflächenbereichs B5 der Kontaktschicht 110 sowie entlang der Oberflächenbereiche B6, B7 des zweiten metallischen Bauteils 200. Ein zweiter Abschnitt 120b der Isolierstoffschicht erstreckt sich wie aus Figur 4 ersichtlich entlang eines Oberflächenbereichs B8 des zweiten metallischen Bauteils 200 sowie eines Oberflächenbereichs B9 des ersten metallischen Bauteils 100b bzw. seiner Kontaktschicht 110.
Untersuchungen der Anmelderin zufolge ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Konfiguration 1000a eine besonders gute Haftung der Isolierstoffschicht 120a, 120b auf den entsprechenden Oberflächenbereichen des ersten bzw. zweiten metallischen Bauteils, insbesondere auch auf der Oberfläche 112 der erfindungsgemäßen Kontaktschicht 110. Dadurch wird besonders vorteilhaft eine ausreichende Haftfestigkeit der Isolierstoffschicht 120a, 120b über die gesamte Lebensdauer der Verbindung 1000a erzielt. Besonders bevorzugt kann durch die gute Haftfestigkeit ein Eindringen von Feuchtigkeit in den Kontaktbereich B4 zwischen den beiden metallischen Bauteilen 100B, 200 vermieden werden, wodurch das Risiko von galvanisch bedingter Korrosion reduziert wird.
Die Isolierstoffschicht 120a, 120b kann beispielsweise aufgespritzt und durch Erhitzen vernetzt werden. Vor dem Aufbringen der Isolierstoffschicht 120a, 120b kann optional eine Reinigung der Oberflächen 112, 102 und/oder eine Oberflächenaktivierung, insbesondere mittels eines vorzugsweise isolierten Atmosphärenplasmas, erfolgen, wodurch die Hafteigenschaften weiter verbessert werden.
Figur 5 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine Verbindung 1000b gemäß einer weiteren Ausführungsform, und Figur 6 zeigt eine entsprechende Seitenansicht. Das erste metallische Bauteil 100c ist hierbei als Kabelschuh ausgebildet und besteht vorzugsweise aus einer Kupferlegierung, insbesondere CuFe2P, während das zweite metallische Bauteil 200a ein elektrischer Leiter eines Kabels 2000 ist. Das zweite metallische Bauteil 200a besteht vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, und kann insbesondere auch fein- bzw. feinstdrähtige Leiter (Litze) umfassen. Auch der Kabelschuh 100c weist, wie vorstehend unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen gemäß Fig. 1 bis 4 beschrieben, eine Kontaktschicht 110 (Fig. 1) aus einer Nickel-Phosphor-Legierung auf. Die Kontaktschicht 110 ist in Figur 5 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt.
Eine Schichtdicke d (Fig. 1) der Kontaktschicht beträgt vorliegend z.B. zwischen etwa 0,5 µm und etwa 10 µm, insbesondere zwischen etwa 1,5 µm und etwa 3,0 µm.
Das Kabel 2000 weist eine elektrisch isolierenden Mantel 202 auf, der z.B. aus einem Polyorganosiloxan (z.B. HTV Silikon) besteht. Die metallischen Bauteile 100c, 200a (Kabelschuh und z.B. Aluminiumlitze) sind über eine vorzugsweise durch Ultraschallschweißen hergestellte Schweißverbindung
miteinander verbunden. Die Schweißstelle ist von einer Isolierstoffschicht 120c (z.B. aus LSR) umfasst, die vorzugsweise streckenweise auch den Mantel 202 des Kabels 2000 und den Kabelschuh 100c umschließt und auf diese Weise die Schweißstelle vor Feuchtigkeit schützt.
Figur 7 zeigt schematisch einen Querschnitt entlang der Achse A-A aus Figur 5, und Figur 8 schematisch einen Querschnitt entlang der Achse B-B aus Figur 5. Aus Figur 7 ist deutlich der Verbindungsbereich 210 des zweiten metallischen Bauteils 200a und die Umhüllung 120c, z.B. bestehend aus 2k-LSR (zwei-Komponenten Flüssigsilikon) ersichtlich, die den Verbindungsbereich 210 vor äußeren Einflüssen schützt.
Die Verbindung 1000b gemäß Fig. 5 bis 8 kann beispielsweise wie folgt hergestellt werden, vgl. auch das Flussdiagramm aus Figur 9d. In Schritt 400 wird der Kabelschuh 100c bereitgestellt. In Schritt 410 wird eine Kontaktschicht 110 (Fig. 1) auf mindestens einen Oberflächenbereich des Kabelschuhs aufgebracht, insbesondere durch galvanisches Auftragen. In dem Verbindungsbereich 210 (Fig. 7) wird durch Entfernung des Silikonmantels 202 der aus Aluminium bestehende Leiter 200a freigelegt. Die Verbindung zwischen dem Kabelschuh 100c und dem Aluminiumkabel 2000 bzw. seinem Leiter 200a erfolgt vorzugsweise durch Ultraschallschweißen, vgl. Schritt 420 aus Fig. 9d. Der Silikonmantel 202 des Kabels 2000 wird in Schritt 425 optional zunächst mittels Zellstoff und/oder Isopropanol (oder einem sonstigen geeignete Lösungsmittel) gereinigt. Anschließend erfolgt, ebenfalls optional, in Schritt 427 eine Oberflächenaktivierung des Kabels 2000 (Leiter 200a und/oder Mantel 202) in dem Verbindungsbereich 210 und/oder des Kabelschuhs 100c in einem isolierten Atmosphärenplasma. Anschließend wird in Schritt 430 der Verbindungsbereich 210 mit Polyorganosiloxan (z.B. 2k-LSR, Flüssigsilikon, 2 Komponenten) umspritzt, das anschließend bei einer Temperatur von etwa 160°C (Grad Celsius) bis etwa 210°C, insbesondere bei einer Temperatur von etwa 170°C bis etwa 210°C, vernetzt wird, vgl. Schritt 432.
Nachfolgende Untersuchungen der Verbindungsstelle haben gezeigt, dass das aufgebrachte 2k-Silikon (LSR) 120c sich mit dem 1k-Silikon (HTV) des Kabelmantels 202 verbunden hat und vorteilhaft eine dauerfeste feuchtigkeitsdichte Verbindung eingegangen ist. Auch zwischen der NiP-Schicht 110 des Kabelschuhs 100c und dem aufgebrachten 2k-Silikon 120c wurde
nach Vernetzung eine außerordentlich feste feuchtigkeitsundurchlässige Verbindung festgestellt.
Figur 9a zeigt schematisch ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für ein metallisches Bauteil 100. In einem ersten Schritt 300 wird ein Grundkörper 100' (Figur 1) bereitgestellt, bspw. ein Grundkörper 100' aus CuFe2P-Material. Beispielsweise kann es sich bei dem Grundkörper 100' um einen Kabelschuh oder dergleichen handeln. In einem darauffolgenden Schritt 310 (Figur 9a), wird mindestens ein Bereich einer Oberfläche 102 (Fig. 1), der Grundkörpers 100' mit einer aus einer Nickel-Phosphor-Legierung bestehenden Kontaktschicht 110 beschichtet. Bei einer Ausführungsform kann auch die gesamte oder nahezu die gesamte Oberfläche des Grundkörpers 100' mit der Kontaktschicht 110 beschichtet werden. Optional kann in einem nachfolgenden Schritt 320 eine stoffschlüssige Verbindung hergestellt werden zwischen dem ersten metallischen Bauteil 100 und einem zweiten metallischen Bauteil 200 (Figur 3).
Figur 9b zeigt schematisch ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die Schritte 300, 310 entsprechen der Erfindungsvariante gemäß Figur 9a. Daran schließt sich ein weiterer Schritt 330 an, der das Aufbringen einer Isolierstoffschicht 120, 120a, 120b, 120c zum Gegenstand hat. Die Isolierstoffschicht kann in dem Schritt 330 insbesondere auf mindestens einen der folgenden Oberflächenbereiche aufgebracht werden: auf mindestens einen Oberflächenbereich B2, B5, B9 (vgl. Fig. 2, Fig. 4) des ersten Bauteils 100 und/oder auf mindestens einen Oberflächenbereich B3, B5 (vgl. Fig. 2, Fig. 4) der Kontaktschicht 110.
Bei einer Ausführungsform kann der Schritt 330 (Fig. 9b) ein Aufspritzen und/oder ein Vernetzen unter Erhitzen der Isolierstoffschicht 120, 120a, 120b, 120c vorsehen.
Figur 9c zeigt ein vereinfachtes Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Schritte 300 bis 310 entsprechen der Konfiguration gemäß Figur 9a. Gemäß Figur 9c folgt auf den Schritt 320 ein Schritt 330', bei dem eine Isolierstoffschicht 120, 120a, 120b, 120c, insbesondere umfassend ein oder bestehend aus einem Polyorganosiloxan, auf der Verbindung angeordnet wird, die durch den vorangehenden Schritt 320 wie vorstehend beschrieben erhalten worden ist.
Die Isolierstoffschicht kann in dem Schritt 330' insbesondere auf mindestens einen der folgenden Oberflächenbereiche aufgebracht werden: auf mindestens einen Oberflächenbereich B2, B5, B9 (vgl. Fig. 2, Fig. 4) des ersten Bauteils 100 und/oder auf mindestens einen Oberflächenbereich B3, B5 (vgl. Fig. 2, Fig. 4) der Kontaktschicht 110 und/oder auf mindestens einen Oberflächenbereich B6, B7, B8 (vgl. Fig. 4) des zweiten Bauteils 200 und/oder auf einer bzw. der Mantelschicht 202 (vgl. Fig. 5) des zweiten Bauteils 200.
Generell können die unterschiedlichen Schritte der vorstehend genannten Varianten des erfindungsgemäßen Herstellungs- bzw. Verbindungsverfahrens auch zumindest teilweise parallel bzw. ggf. in abweichender Reihenfolge ausgeführt werden.
Umfangreiche Praxistests haben erwiesen, dass die erfindungsgemäß ausgestaltete Verbindung 1000, 1000a, 1000b Temperaturwechselbeanspruchungen in einem Temperaturbereich zwischen etwa -40°C und + 190 °C, bei starker
mechanischer Schwingungsbelastung und hoher Feuchtigkeit über lange Zeit standhält. Selbst wenn die Verbindung über viele Stunden einer Dauertemperatur von etwa 180 °C und Temperaturspitzen bis etwa 230 °C ausgesetzt wurde, konnte kein Ausfall der Verbindung festgestellt werden. Es ist daher zu erwarten, dass bei Einsatz der erfindungsgemäß ausgestalteten Verbindung die Betriebssicherheit weiter deutlich verbessert werden kann.
Das erfindungsgemäße Prinzip schlägt metallische Bauteile bzw. Verbindungen von metallischen Bauteilen vor, wobei vorteilhaft eine Kontaktschicht bzw. Oberfläche 110 vorgesehen ist, die sowohl die Schweißbarkeit z.B. mittels Reibschweißen, insbesondere Ultraschallschweißen, optimal gewährleistet, als auch ein geringes galvanisches Potential besitzt, sowie eine für die Lebensdauer ausreichende Haftfestigkeit zwischen den Bauteilen (z.B. zwischen Kabelschuh 100c, Isolation 202 des Aluminiumkabels 2000 und Schicht 120c) gewährleistet.
Untersuchungen der Anmelderin zufolge können mit der erfindungsgemäßen Kontaktschicht 110 versehene Bauteile 100, 100a, 100b, 100c vorteilhaft auch über längere Zeit (Wochen bis Monate) ohne weitere Vorbehandlung oder Versiegelung unter Schutzatmosphäre (Korrosionsschutz) gelagert werden, ohne dass deren gute Eignung für die Herstellung stoffschlüssiger Verbindungen, insbesondere mittels Reibschweißen, verlorengeht. Ferner sind die erfindungsgemäß erhaltenen Verbindungen 1000, 1000a, 1000b auch nach dem Schweißen noch sehr gut geeignet, um sich mit einer zusätzlichen Abdichtung (Isolierstoffschicht 120, 120a, 120b, 120c), z.B. aus Silikon (z.B. LSR) um die Verbindungsstelle 210 (Fig. 4, 7) ("Schweissknoten") herum dauerhaft zu verbinden, insbesondere zu verkleben.
Untersuchungen der Anmelderin haben ferner ergeben, dass gemäß einer Ausführungsform (Fig. 5) eine Beschichtung von z.B. Kabelschuhen 100c mit NiP 110 (Fig. 1) und eine Isolation des Aluminiumkabels 2000 mit Silikonkautschuk 120c optimal geeignet ist. Besonders vorteilhaft ist hierbei, wenn die Kontaktschicht 110 einen Phosphoranteil von größer etwa 8,5 Massenprozent bis 9 Massenprozent besitzt, wodurch eine gute Schweißbarkeit, auch über längere Lagerzeiten, sowie eine Haftung des Silikons (LSR) gewährleistet wird.

Claims (15)

  1. Metallisches Bauteil (100), wobei mindestens ein Bereich einer Oberfläche (102) des Bauteils (100) eine aus einer Nickel-Phosphor Legierung bestehende Kontaktschicht (110) aufweist, wobei ein Phosphorgehalt der Kontaktschicht (110) zwischen etwa 8 Massenprozent und etwa 14,5 Massenprozent beträgt, insbesondere zwischen etwa 9 Massenprozent und etwa 13 Massenprozent.
  2. Bauteil (100) nach Anspruch 1, wobei das Bauteil (100) einen aus einer Kupferlegierung bestehenden Grundkörper (100') aufweist, wobei der Grundkörper (100') insbesondere aus CuFe2P-Material besteht.
  3. Bauteil (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (100') eine Zugfestigkeit zwischen etwa 280 Newton/Quadratmillimeter und etwa 400 Newton/Quadratmillimeter aufweist, insbesondere zwischen etwa 300 Newton/Quadratmillimeter und etwa 360 Newton/Quadratmillimeter.
  4. Bauteil (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Schichtdicke (d) der Kontaktschicht (110) zwischen etwa 0,5 Mikrometer und etwa 10 µm beträgt, insbesondere zwischen etwa 1,5 Mikrometer und etwa 3,0 Mikrometer.
  5. Bauteil (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Isolierstoffschicht (120) auf mindestens einem Oberflächenbereich (B2) des Bauteils (100) und/oder auf mindestens einem Oberflächenbereich (B3) der Kontaktschicht (110) angeordnet ist.
  6. Bauteil (100) nach Anspruch 5, wobei die Isolierstoffschicht (120) aufgespritzt und/oder durch Hitzeeinwirkung vernetzt ist.
  7. Bauteil (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 6, wobei die Isolierstoffschicht (120) mindestens ein Polyorganosiloxan aufweist, insbesondere aus einem Polyorganosiloxan besteht.
  8. Verbindung (1000; 1000a; 1000b) zwischen einem ersten metallischen Bauteil (100), wobei das erste metallische Bauteil (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist, und einem zweiten metallischen Bauteil (200), wobei ein Verbindungsbereich (210) des zweiten Bauteils (200) stoffschlüssig mit einem Verbindungsbereich (B4) des ersten Bauteils (100) verbunden ist.
  9. Verbindung (1000) nach Anspruch 8, wobei der Verbindungsbereich (B4) zumindest abschnittsweise die Kontaktschicht (110) enthält.
  10. Verbindung (1000) nach einem der Ansprüche 8 bis 9, wobei das zweite Bauteil (200) zumindest bereichsweise mit einer Mantelschicht (202) umgeben ist, wobei die Mantelschicht (202) vorzugsweise ein Polyorganosiloxan (HTV Silikon) aufweist, insbesondere aus einem Polyorganosiloxan (HTV Silikon) gebildet ist.
  11. Verbindung (1000) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei eine Isolierstoffschicht (120a, 120b; 120c)
    a. auf mindestens einem Oberflächenbereich (B2, B5, B9) des ersten Bauteils (100) und/oder
    b. auf mindestens einem Oberflächenbereich (B3, B5) der Kontaktschicht (110) und/oder
    c. auf mindestens einem Oberflächenbereich (B6, B7, B8) des zweiten Bauteils (200) und/oder
    d. auf einer bzw. der Mantelschicht (202) des zweiten Bauteils (200)
    angeordnet ist, wobei die Isolierstoffschicht (120a, 120b; 120c) vorzugsweise mindestens ein Polyorganosiloxan aufweist, insbesondere aus einem Polyorganosiloxan besteht.
  12. Verbindung (1000) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei das zweite metallische Bauteil (200) eine Vielzahl von feindrähtigen bzw. feinstdrähtigen Leitern (Litze) aufweist, und wobei vorzugsweise wenigstens ein Teil der Vielzahl von feindrähtigen bzw. feinstdrähtigen Leitern des zweiten metallische Bauteils (200) mittels Reibschweißen, insbesondere Ultraschallschweißen, stoffschlüssig mit dem Verbindungsbereich (B4) des ersten Bauteils (100) verbunden ist.
  13. Verfahren zum Herstellen eines ersten metallischen Bauteils (100), umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen (300) eines Grundkörpers (100'), Beschichten (310) mindestens eines Bereiches einer Oberfläche (102) des Grundkörpers (100') mit einer aus einer Nickel-Phosphor Legierung bestehenden Kontaktschicht (110), wobei ein Phosphorgehalt der Kontaktschicht (110) zwischen etwa 8 Massenprozent und etwa 14,5 Massenprozent beträgt, insbesondere zwischen etwa 9 Massenprozent und etwa 13 Massenprozent, wobei der Schritt des Beschichtens (310) vorzugsweise durch galvanisches Auftragen erfolgt.
  14. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung (1000; 1000a; 1000b) zwischen einem ersten metallischen Bauteil (100) und einem zweiten metallischen Bauteil (200), wobei das erste metallische Bauteil (100) durch ein Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch erhalten wird, umfassend folgende Schritte: stoffschlüssiges Verbinden (320) eines Verbindungsbereiches (210) des zweiten Bauteils (200) mit einem Verbindungsbereich (B4) des ersten Bauteils (100), insbesondere mittels Reibschweißen, vorzugsweise Ultraschallschweißen.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei eine Isolierstoffschicht (120a, 120b; 120c)
    a. auf mindestens einem Oberflächenbereich (B2, B5, B9) des ersten Bauteils (100) und/oder
    b. auf mindestens einem Oberflächenbereich (B3, B5) der Kontaktschicht (110) und/oder
    c. auf mindestens einem Oberflächenbereich (B6, B7, B8) des zweiten Bauteils (200) und/oder
    d. auf einer bzw. der Mantelschicht (202) des zweiten Bauteils (200)
    angeordnet (330; 330') wird, wobei die Isolierstoffschicht (120a, 120b; 120c) vorzugsweise mindestens ein Polyorganosiloxan aufweist, insbesondere aus einem Polyorganosiloxan besteht.
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