Welche Beschichtungsmöglichkeiten gibt es für Hochspannungssteckverbinder?

Für die Beschichtung von Anschlüssen gibt es viele Möglichkeiten, die im Allgemeinen in vier Kategorien unterteilt werden: Edelmetalle, Inertmetalle, Legierungen und Dispersionen. Die ersten drei Kategorien sind bereits etabliert und werden genutzt, während die Dezentralisierung gerade erst im Entstehen begriffen ist, um den Bedarf an Hochleistungskonnektivität beim Laden von Elektrofahrzeugen und ähnlichen Anwendungen zu decken. Wir beginnen mit einem kurzen Überblick über grundlegende Konzepte von Galvaniksystemen, beschreiben dann die Eigenschaften von Edelmetallen, Inertmetallen und Legierungen und schließen mit einem kurzen Überblick über die potenziellen Vorteile von Dispersionen.

Bei Beschichtungssystemen handelt es sich typischerweise um mehrschichtige Strukturen, bei denen die oberste Schicht eine relativ dünne Beschichtung sein kann. In Verbraucherprodukten sind häufig inerte Metalloberflächen wie Zinn zu finden. Industrielle, militärische, medizinische und andere Hochleistungsanwendungen greifen häufig auf Edelmetalle zurück. Als Legierungen werden häufig Edelmetalle verwendet. Beispielsweise ist reines Gold für viele Anwendungen zu weich, während mit Kobalt, Nickel oder Eisen legiertes Gold, sogenanntes „Hartgold“, für eine höhere Haltbarkeit verwendet wird (Abbildung 1). Zur Erhöhung der Härte können auch andere Edelmetalle wie Silber als Legierungen verwendet werden.

Edelmetalle

Gold ist auch bei niedrigen Spannungen gut leitfähig. Im Vergleich zu anderen Optionen weist es eine hervorragende Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit auf. Es ist ideal für den Einsatz in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit oder häufigen Hitzezyklen.

Silber eignet sich gut für Hochleistungsanwendungen. Es ist günstiger als Gold und eignet sich gut für größere Hochstromkontakte.

Palladium verfügt über eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit und ist korrosionsbeständig. Es ist härter als Gold oder Silber und daher eine gute Wahl für Anwendungen, die eine höhere Haltbarkeit erfordern.

Rhodium ist härter als Palladium und beständig gegen Korrosion und Säuren. Es ist ideal für Anwendungen, die eine gute Verschleißfestigkeit und hohe Härte erfordern.

inertes Metall

Zinn ist ungiftig und daher für einige medizinische Anwendungen geeignet. Dies ist kostengünstig und eignet sich für Anwendungen, die eine geringe Anzahl von Steckzyklen erfordern.

Nickel ist sehr hart, langlebig und korrosionsbeständig. Seine Kombination aus Haltbarkeit und hoher Leitfähigkeit macht es für Anwendungen mit hoher Beanspruchung geeignet.

Kupfer ist eines der leitfähigsten Metalle, benötigt jedoch eine Schutzschicht, um Korrosion zu verhindern. Es wird häufig als Grundlage für eine spätere Metallisierung verwendet.

Metalllegierung

Weißbronze ist eine nichtmagnetische Legierung aus Kupfer, Zinn und Zink, die leitfähiger als Nickel ist. Es ist ideal für viele medizinische und HF-Steckverbinder.

Palladium-Nickel-Legierung ist korrosionsbeständig und weist einen geringen Kontaktwiderstand auf. Es ist gut lötbar und übersteht eine große Anzahl von Steckzyklen. Eine Palladium-Nickel-Beschichtung lässt oft Gold aufblitzen.

Die chemische Vernickelung kann sowohl auf leitenden als auch auf nicht leitenden Oberflächen angewendet werden. Die chemische Vernickelung enthält bis zu 14 % Phosphor. Je höher der Phosphorgehalt, desto größer ist die Korrosionsbeständigkeit, allerdings nimmt die Härte ab.

Die Nickel-Phosphor-Legierung weist eine hohe Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf. Sie sind gut schweißbar, haben jedoch eine geringere elektrische Leitfähigkeit als andere Legierungen.

Silbergraphitdispersion

Silber-Graphit-Dispersionen wurden für den Einsatz in Kontakten in Hochleistungsanwendungen wie Ladegeräten für Elektrofahrzeuge entwickelt. Es vereint die Eigenschaften von Feinsilber und Hartsilber. Die feine Silbermatrix sorgt für eine hohe Leitfähigkeit und der Graphit erhöht die Verschleißfestigkeit und unterstützt eine hohe Zyklenlebensdauer. Die gleichmäßige und zufällige Verteilung der Graphitpartikel ist einer der Schlüssel zu einer hohen Haltbarkeit (Abbildung 2).

Zusammenfassen

Es steht eine breite Palette an Beschichtungsoptionen zur Verfügung, um unterschiedliche Leitfähigkeitsniveaus, Umweltbeständigkeit, Haltbarkeit und andere Anwendungsanforderungen zu unterstützen. Mit der Entwicklung von Graphitdispersionsbeschichtungsmaterialien erweitert sich die traditionelle Auswahl zwischen Edelmetallen, Inertmetallen und verschiedenen Legierungen.