Edel und beständig
Projekt des Monats November 2020
Edelmetalle, allen voran Silber und Gold, werden vor allem als Schmuck und Kapitalanlage genutzt. Auch für elektrotechnische Bauteile ist der Einsatz von Edelmetallen aufgrund der guten Leitfähigkeit und den zuverlässigen Kontakteigenschaften sehr wertvoll. Im vorliegenden Beitrag wird die Verbindung einer goldbeschichteten Lagerschale mit einer flexiblen Stromübertragung betrachtet.
Gold ist für technische Anwendungen vor allem deshalb interessant, weil es unter atmosphärischen Bedingungen keine Oxidschicht bildet und daher keine Veränderungen im Aussehen und der elektrischen Kontaktierung entsteht. Bei den meisten Metallen bildet sich eine elektrisch, nichtleitende Oxidschicht und daher sind Goldoberflächen, in denen elektronische Schaltungen arbeiten, so interessant.
Aus Kostengründen wurde bei der Lagerschale, welche aus Kupfer gefertigt wurde, eine hauchdünne Goldschicht bei gleichzeitiger Gewährleistung der Anforderungen in Form von Korrosions- und Oxidationsschutz sowie elektrische Kontaktierung und Verschleissbeständigkeit, aufgebracht.
Vor allem Gold mit Kupfer ist gut mischbar, so dass auch bei Raumtemperatur an der Grenzfläche zwischen Kupfer und Gold die Metalle ineinander diffundieren. Dabei gehen jedoch die Eigenschaften Korrosionsschutz und die positiven Eigenschaften des Kontaktwiderstands teilweise verloren. Um dem entgegenzuwirken, wird als Diffusionssperre im allgemeinen Nickel oder auch eine Palladium-Nickel-Schicht eingesetzt. Beim Schweissen ist jedoch zu berücksichtigen, dass diese Diffusionssperre intermetallische Phasen beim Aufschmelzen der Fügezone hervorrufen kann. Durch eine fertigungstechnische Raffinesse ist es uns gelungen die technisch zu erfüllenden Eigenschaften zu erhalten.
Das Elektronenstrahlschweissen trägt entscheidend dazu bei, einerseits die positiven Eigenschaften der Edelmetalle auszunutzen und andererseits durch deren effizienten Einsatz die Kosten geringzuhalten.
