具有金涂層的接觸元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)如權(quán)利要求1中所要求的電接觸元件的方法和如權(quán)利要求6中所要求的通過(guò)所述方法生產(chǎn)的接觸元件。
[0002]這種類型的接觸元件經(jīng)常使用于插入式連接器的絕緣元件中。電導(dǎo)體、例如通過(guò)所謂的壓接技術(shù)電連接到接觸元件。接觸元件可以配置為針式接觸件或插座接觸件的形式。配備有這樣的接觸元件的插入式連接器經(jīng)常使用在汽車行業(yè)中并且因此處于特定的成本壓力下。
【背景技術(shù)】
[0003]由于含鎘的鹽和溶液被列為對(duì)健康有害和危險(xiǎn)，并且部分地列為有毒，這樣的涂層在多年前已被列為不符合RoHS要求。
[0004]如果在涂覆方法中使用的金合金浴是無(wú)鎘的，則所生產(chǎn)的頂層的硬度和耐磨損性通常較低。
[0005]接觸元件的基體材料經(jīng)常由有色金屬合金構(gòu)成。有色金屬合金例如是銅或銅合金或鋼。
[0006]在電鍍涂覆方法的情況下，基體材料也被稱為基底?；捉?jīng)常由包括金、銀和具有小于1.0 %，通常小于0.5 %的合金元素的合金、例如金-鈷或金-鎳的電鍍層覆蓋。雖然在現(xiàn)有技術(shù)中使用的這些層具有所需的導(dǎo)電性，但它們的缺點(diǎn)在于其非常柔軟和磨損迅速。
[0007]EP I 260 609 A1、US 2005/0196634 Al和US 5 858 557分別公開(kāi)了覆蓋有金或金合金層的基底。其中提出的用于生產(chǎn)這樣的金或金合金層的方法要么太貴，要么生產(chǎn)耐磨性過(guò)低的層。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提出一種用于生產(chǎn)電接觸元件的方法，其是成本有效的以及環(huán)境友好的，盡管如此還提供機(jī)械和熱穩(wěn)定的以及在高插拔循環(huán)情況下還具有良好的耐磨性的接觸元件。
[0009]該目的通過(guò)權(quán)利要求1的特征部分來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0010]本發(fā)明的有利實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中給出。
【具體實(shí)施方式】
[0011]根據(jù)本發(fā)明的接觸元件的基體或基體材料由金屬基底構(gòu)成。
[0012]該金屬基底有利地是銅或銅合金或鋼。這些材料已被證明是特別適用于以下方法。
[0013]基底首先進(jìn)行去污。去污可以通過(guò)冷和/或熱和/或電解工藝(方法步驟a)實(shí)現(xiàn)。
[0014]然后，將基底的去污表面活化(方法步驟b)。活化可任選在鎳沖擊浴(Nickel-Strike-Bad)、在含氟化物的活化溶液中或在無(wú)氟化物的活化溶液中實(shí)現(xiàn)(方法步驟b1、bi1、biii)。
[0015]在下面的工作步驟中，在活化的表面上電鍍沉積中間層(方法步驟c)。這優(yōu)選為鎳層、鎳合金層或銅合金層(方法步驟c1、ci1、ciii)。
[0016]然后可以將金合金層電解沉積于中間層上(方法步驟d)。
[0017]該方法的主要優(yōu)點(diǎn)在于，根據(jù)本發(fā)明的硬質(zhì)金合金非常堅(jiān)硬、熱穩(wěn)定和抑制粘附。它還表現(xiàn)出很好的磨損性能、即低磨損值、以及同時(shí)表現(xiàn)出有利摩擦的行為、即低摩擦系數(shù)，這導(dǎo)致低的插拔力。
[0018]接觸元件的涂層性能、例如耐磨損性(使用壽命磨損)通過(guò)所謂的插拔循環(huán)測(cè)試來(lái)評(píng)定，其中，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)DIN-EN-60512_9_3和DIN-EN-60603-2進(jìn)行接觸電阻測(cè)量。
[0019]已經(jīng)令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，不僅根據(jù)本發(fā)明的涂層滿足接觸元件的電氣和機(jī)械性能的要求，而且由于耐磨損性的增加，相比可比的市售接觸元件，接觸件的使用壽命增加。
[0020]相比低合金的金-鈷或金-鎳涂層，根據(jù)本發(fā)明的涂層具有相對(duì)高的硬度。硬度在250HV和450HV之間，但優(yōu)選在300HV和400HV之間。HV表示根據(jù)已知的維氏硬度試驗(yàn)的硬度值。
[0021]在這里提出的涂層可以優(yōu)選通過(guò)電沉積和特別是通過(guò)連續(xù)電流或脈沖電流的方法而容易并且成本有效地沉積。在這里已被證明0.3和0.6A/dm2之間的電流密度是特別有利的。
[0022]金合金層優(yōu)選由電解液在55和80°C(攝氏度)之間、但特別優(yōu)選在60°和75°C之間的溫度下沉積。此處的沉積速率在每分鐘0.2和0.6微米(微米)之間，但優(yōu)選在每分鐘0.3?
0.4微米之間。
[0023]金合金層的電解沉積(方法步驟d)有利地在水性金浴中進(jìn)行，該金浴所具有的組分為:4-6g/L(克每升)的金、50-60g/L的銅、0.5_1.0g/L的銦、22_30g/L的氰化鉀，pH值9.5-1lo
[0024]當(dāng)層厚度在0:05μηι和3μηι之間、優(yōu)選在0.Ιμ??至I.0μηι之間時(shí)，產(chǎn)生非常良好的耐磨性和耐磨損性。
[0025]該基底優(yōu)選僅部分涂覆有金合金。局部涂層可以容易地通過(guò)上述的涂覆方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣可以節(jié)省材料。局部涂層通常以此方式實(shí)現(xiàn):至少形成所謂的接觸面的表面區(qū)域被涂覆。
[0026]如上面已經(jīng)概述的，電接觸元件、諸如接觸針或接觸彈簧例如可以通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的硬質(zhì)金涂層在電氣工業(yè)中得到有效地保護(hù)而防止磨耗或磨損。在涂層中的差異可以由插拔循環(huán)來(lái)量化。因此，在電子元器件的測(cè)試過(guò)程中可以避免功能中斷。在這方面，硬質(zhì)金涂層的選擇在此方面也可以確保良好的電接觸。
[0027]可以通過(guò)在接觸元件的頂層中的金的比例對(duì)電導(dǎo)率進(jìn)行調(diào)整。對(duì)各種應(yīng)用可以對(duì)涂層的導(dǎo)電性進(jìn)行優(yōu)化。如果金含量?jī)?yōu)選在50 %和98 %之間、但特別優(yōu)選在65 %和80 %之間，則可以提供特別廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0028]這種類型的接觸元件具有在0.6和0.75mΩ(毫歐姆)之間的接觸電阻。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于生產(chǎn)電接觸元件的方法，該接觸元件的基體由經(jīng)歷以所列順序執(zhí)行的下列方法步驟的金屬基底形成: a.所述基底的冷和/或熱和/或電解去污； b.所述基底的表面活化: .1.在鎳沖擊浴中進(jìn)行，或 ?.在含氟化物的活化溶液中進(jìn)行，或 m.在無(wú)氟化物的活化溶液中進(jìn)行； C.中間層的電鍍沉積: .1.涂覆的所述中間層為電鍍沉積的鎳層，或 ?.鎳合金層，或 ii1.銅合金層； d.以連續(xù)和/或脈沖電流的方法電解沉積金合金層，其中，電流密度在0.3和0.6A/dm2之間。2.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的用于生產(chǎn)電接觸元件的方法，其特征在于，在存在電解液的情況下，進(jìn)行所述金合金層的沉積，除了金之外，該電解液還包括至少另一組分、如銅和/或鎳和/或鈷和/或銀和/或鉑和/或鈀和/或銦和/或銠和/或銥和/或釕和/或硼和/或碳和/或硅和/或磷和/或砷和/或鐵和/或鋅。3.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的用于生產(chǎn)電接觸元件的方法，其特征在于，在所述金合金層中，元素金和銅具有至少90 %的比例。4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的用于生產(chǎn)電接觸元件的方法，其特征在于，所述硬質(zhì)金合金包含50至98重量％的金、0.5-40重量％的銅和O至20%的其它合金成分。5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的用于生產(chǎn)電接觸元件的方法，其特征在于，金合金層的所述電解沉積(方法步驟d)在水性金浴中進(jìn)行，所述金浴所具有組分:4-6g/L的金、50-60g/L 的銅、0.5-1.0g/L 的銦、22-30g/L 的氰化鉀，pH 值 9.5-11。6.一種電接觸元件，其由根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法制造。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電接觸元件，其特征在于，所述基底由銅或銅合金或鋼構(gòu)成。8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電接觸元件，其特征在于，所述金合金層的層厚度在0.05μm和3μηι之間，優(yōu)選在0.Ιμπι和1.Ομπι之間。9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中的任一項(xiàng)所述的電接觸元件，其特征在于，所述金合金層具有250HV到450HV之間、優(yōu)選從300HV到400HV之間的硬度。10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中的任一項(xiàng)所述的電接觸元件，其特征在于，所述基底僅僅部分設(shè)置有金合金層。11.根據(jù)權(quán)利要求6至1中的任一項(xiàng)所述的電接觸元件，其特征在于，所述接觸元件的接觸電阻在0.6和0.75m Ω之間。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)電接觸元件的方法，該接觸元件的基體由經(jīng)歷以所列順序執(zhí)行的下列方法步驟的金屬基體形成：a.基體的冷和/或熱和/或電解去污；b.活化基體的表面：ⅰ在鎳沖擊浴中進(jìn)行，或ⅱ在含氟化物的活化溶液中進(jìn)行，或ⅲ在無(wú)氟化物的活化溶液中進(jìn)行；c.電鍍沉積中間層：ⅰ所施加的中間層為電鍍沉積的鎳層，或ⅱ鎳合金層，或ⅲ銅合金層，被施加為中間層；d.以連續(xù)和/或脈沖電流的方法將電解沉積金合金層，其中，電流密度為0.3和0.6安培/分米2之間。
【IPC分類】C25D5/12, C25D5/34, C25D3/58, H01R43/16, H01R13/03
【公開(kāi)號(hào)】CN105518186
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480047653
【發(fā)明人】F·布羅德, A·馬約若維奇
【申請(qǐng)人】哈廷股份兩合公司
【公開(kāi)日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2014年7月4日
【公告號(hào)】DE102013109400A1, EP3039173A1, US20160168741, WO2015027982A1