Ein derartiger elektrischer Kontakt ist aus der Praxis be- kannt und kommt beispielsweise im Automotive-Bereich zum Einsatz.

Ein solcher elektrischer Kontakt umfaßt ein metallisches Substrat, das üblicherweise aus einer Legierung auf Kupfer- basis, wie CuSn4-Bronze, CuNiSi oder dergleichen, besteht und auf dem eine Kontaktschicht aus Zinn angeordnet ist.

Die Kontaktschicht kann eine feuerverzinnte oder galvanisch abgeschiedene Schicht sein, die eine Dicke von wenigen Mik-

rometern aufweist. An der Grenzfläche zu dem Substrat bil- det sich bei Einsatz einer Zinnkontaktschicht durch Diffu- sion eine Zwischenschicht aus, die aus intermetallischen Verbindungen, wie CuSn4, Cu5Sn6, besteht. Die Zwischen- schicht ist härter als die Kontaktschicht und kann tempera- turbedingt wachsen.

Zinn bzw. eine Zinnlegierung zeichnet sich durch eine hohe Duktilität sowie durch eine gute elektrische Leitfähigkeit aus. Zinnlegierungen bzw. -schichten haben jedoch den Nach- teil, daß sie aufgrund ihrer geringen Härte und des daraus resultierenden geringen Verschleißwiderstandes bei häufigen Steckvorgängen oder durch fahrzeug-bzw. motorbedingte Vib- rationen zu Durchrieb neigen, was zu verstärkter Oxidation, der sogenannten Reibkorrosion, führt. Der Durchrieb und/oder die Reibkorrosion können wiederum zu einem Ausfall einer dem betreffenden Kontakt zugeordneten, elektrischen Komponente eines Kraftfahrzeuges, beispielsweise eines Sen- sors, eines Steuergeräts oder dergleichen, führen.

Bei derartigen Zinn-bzw. Zinnlegierungsschichten ist es weiter nachteilig, daß die Steckkräfte für viele Anwen- dungsfälle zu hoch sind, da diese Kontaktschichten eine ho- he Adhäsionsneigung sowie eine hohe plastische Verformbar- keit aufweisen.

Des weiteren ist aus der Praxis eine auf Zinn-Basis herge- stellte, auch Thermozinn genannte Kontaktschicht eines e- lektrischen Kontakts bekannt, die vollständig aus interme- tallischen Phasen besteht und durch Warmauslagerung herge- stellt wird. Es hat sich jedoch gezeigt, dass Thermozinn

nur eine beschränkte Einsetzbarkeit aufweist, was sich ins- besondere auf der Grundlage chemischer Tests und Abrasions- tests ermitteln läßt.

Ferner werden bisher bei elektrischen Kontakten als Kon- taktschicht auch häufig AuCo-Legierungen mit Unternicke- lung, Silber-Schichten mit Unterkupferung oder Unternicke- lung oder auch Goldschichten eingesetzt.

Insbesondere Oberflächen bzw. Kontaktschichten auf der Ba- sis von Silber, aber auch von Zinn, neigen zur Kaltver- schweißung aufgrund von Adhäsion und sind in Selbstpaarun- gen durch hohe Reibwerte gekennzeichnet.

Auch bei bisher bei elektrischen Kontakten eingesetzten Silber-oder Goldschichten kann es bei einem Schichtdurch- rieb oder aufgrund von Abplatzern der Schicht zu oxidativen Verschleißvorgängen des Substrats oder auch einer als Haft- schicht dienenden Zwischenschicht, die häufig aus Kupfer o- der Nickel besteht, kommen.

Vorteile der Erfindung Der elektrische Kontakt nach der Erfindung, mit einem me- tallischen Substrat, auf dem eine Kontaktschicht aufge- bracht ist, welche mit einer Gefügestrukturierung ausgebil- det ist, hat den Vorteil eines optimierten tribologischen Verhaltens, da dieses durch die Gefügestrukturierung ein- stellbar ist. Insbesondere ist es möglich, durch eine ge- eignete Gefügestrukturierung der Kontaktschicht einen e-

lektrischen Kontakt mit reduzierten Reibwerten und einem erhöhten Verschleißwiderstand herzustellen.

Wie üblich, weist die Kontaktschicht des elektrischen Kon- taktes nach der Erfindung eine Schichtdicke zwischen 1 um und 6 um auf. Die Gefügestrukturierung liegt dann bevorzugt in dem Bereich zwischen 1 nm und 1 um, so daß es sich um eine sogenannte Nanostrukturierung handelt.

Das Substrat des elektrischen Kontaktes nach der Erfindung kann ein üblicherweise bei Steckverbindungen im Automotive- Bereich eingesetztes Substrat, beispielsweise eine Legie- rung auf Kupferbasis, wie CuSn4-Bronze, CuNiSi oder der- gleichen, sein. Alternativ könnte auch ein Substrat aus ei- ner Legierung auf Nickelbasis eingesetzt werden.

Nach einer speziellen Ausführungsform des elektrischen Kon- taktes nach der Erfindung ist die Gefügestrukturierung der- art ausgebildet, daß Teilchen einer Größe zwischen 1 nm und 1 um in einer Matrix der Kontaktschicht verteilt bzw. dispergiert sind. Damit liegt eine sogenannte Festkörper- dispersion oder auch Nanodispersion vor. Die Nanodispersion läßt sich nach einem galvanischen Verfahren herstellen. Die Teilchen können in kristalliner oder amorpher Form in der kristallinen oder amorphen Matrix dispergiert sein.

Die Teilchengröße der in der Matrix dispergierten Teilchen, deren Anteil an der Matrix vorzugsweise zwischen 1 Vol.-% und 50 Vol. -% beträgt, liegt vorteilhaft in dem Bereich zwischen 20 nm und 200 nm. Derartige Teilchengrößen erwei- ßen sich hinsichtlich der elektrischen und mechanischen Ei-

genschaften als ideal bei Kontaktschichten einer Dicke zwi- schen 1 um und 6 um.

Durch das Einbringen der Nanodispersion in die Matrix der Kontaktschicht kann die Lebensdauer, speziell die Steckzyk- lenzahl und/oder der Reibkorrosionswiderstand des elektri- schen Kontaktes erhöht werden.

So läßt sich durch Einbringen von Teilchen, deren Härte hö- her als diejenige der Matrix ist, die Festigkeit und Härte der Kontaktschicht steigern. Derartige Teilchen sind z. B. aus A1203 gebildet, die in einer Matrix aus beispielsweise Zinn oder Silber dispergiert sind. Alternativ können auch Teilchen eingesetzt werden, die aus Yttriumoxid, Zirkon- oxid, Titanaluminide, Titannitride, Ruthenium-Legie- rungsphasen und/oder dergleichen bestehen. Das Einbringen elektrisch leitender Phasen wie Titannitride oder Rutheni- um-Legierungsphasen als in der Matrix dispergierte Teilchen hat den Vorteil, daß die elektrischen Eigenschaften der Kontaktschicht nicht gestört werden.

Die in der Matrix, insbesondere einer Silbermatrix, disper- gierten Teilchen können aber auch von einem Festschmier- stoff gebildet sein. Ein derartiger Festschmierstoff be- steht beispielsweise aus Graphit oder auch aus MoS2 und führt zu einer Verringerung der Reib-/Steckkräfte, die zum Verbinden des elektrischen Kontakts mit einem Gegenkontakt aufgebracht werden müssen.

Bei einer alternativen Ausführungsform des elektrischen Kontaktes nach der Erfindung sind die dispergierten Teil- chen Mikro-Ölkapseln.

Die Mikroölkapseln, die mikroskopisch kleine Schmierstoff- kapseln darstellen und bei einem galvanischen Prozeß in die Matrix eingebracht werden können, enthalten vorzugsweise einen tribologisch wirksamen Schmierstoff mit Antioxidan- tien und/oder antiadhäsiven Additiven und sind beispiels- weise von einer Polymerhaut begrenzt. Die Antioxidantien und antiadhäsiven Additive werden bei einem derartigen Kon- takt dort freigesetzt, wo die höchsten Oberflächenbeanspru- chungen bei einem Steckvorgang oder bei Mikrobewegungen aufgrund von Schüttelbeanspruchungen vorliegen. Die die Öl- kapseln begrenzenden Polymerhäute schmelzen bei einer kurz- zeitigen Wärmeeinwirkung, die beispielsweise bei einer Er- höhung der Temperatur auf etwa 100 °C bis 200 °C vorliegt, auf.

Eine homogene Verteilung der Mikro-Ölkapseln in der Matrix kann durch sogenanntes Ultraschallaufwirbeln oder auch durch andere geeignete strömungstechnische Maßnahmen er- reicht werden.

Alternativ kann das Einbringen der Ölkapseln bzw. Ölkavitä- ten durch Aufschmelzen einer feuerverzinnten Oberfläche in einem Ölbad oder nach einem galvanischen Verfahren erfol- gen. In diesem Fall weisen die Ölkapseln keine Polymerhäute auf.

Die in die Matrix eingebrachten Mikro-Ölkapseln stellen in dem Gefüge kohlenstoffhaltige Inseln dar und bewirken eine Optimierung der Reib-/Steckkräfte, eine Verlängerung der Schichtlebensdauer sowie eine Erhöhung des Reibkorrosions- widerstands.

Als Matrix für die Mikro-Ölkapseln kann bei einer vorteil- haften Ausführung der Erfindung insbesondere Zinn oder Sil- ber dienen.

Bei einer weiteren Ausführungsform des elektrischen Kon- takts nach der Erfindung ist die Gefügestrukturierung aus einem Multilayer-Schichtsystem gebildet, das aus aufeinan- derfolgenden Schichten mit wechselndem Chemismus besteht.

Auch durch ein derartiges Multilayer-Schichtsystem können die Reibwerte der Kontaktschicht reduziert werden und deren Verschleißwiderstand erhöht werden.

Beispielsweise handelt es sich bei dem Multilayer- Schichtsystem um eine Kontaktschicht, die auf der Basis von Gold oder von Silber hergestellt ist, wie beispielsweise ein Gold/Kobalt-Schichtsystem oder auch ein Silber/Indium- Schichtsystem. Die einzelnen Schichten des Multilayer- Schichtsystems bestehen jeweils aus einer Legierung aus beispielsweise diesen Elementen, wobei der Anteil der ein- zelnen Elemente von Schicht zu Schicht differiert. Denkbar ist es aber auch, ein Gold/Silber-Schichtsystem als Kon- taktschicht auszuwählen, wobei sich der Gold-bzw. Silber- anteil von Schicht zu Schicht des Schichtsystems ändert.

Beispielsweise handelt es sich um eine ABABA...-Schicht- folge.

Zur Verbesserung der Kontaktierung zwischen dem elektri- schen Kontakt und dessen Gegenkontakt kann die Kontakt- schicht zumindest bereichsweise eine Edelmetall-Deckschicht aufweisen. Die Edelmetall-Deckschicht weist bevorzugt eine Dicke zwischen 0, 1 um und 0,3 um auf und stellt damit eine sogenannte"Flash"-Schicht dar. Als Edelmetalle für die "Flash"-Schicht eignen sich insbesondere Ruthenium, Gold, Platin und/oder Palladium.

Die Herstellung der Kontaktschicht des elektrischen Kon- takts nach der Erfindung erfolgt bevorzugt nach galvani- schen Verfahren.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen des Ge- genstandes nach der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Zeichnung Vier Ausführungsbeispiele des elektrischen Kontakts nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform ei- nes elektrischen Kontakts ; Figur 2 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform eines elektrischen Kontakts ; Figur 3 einen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform eines elektrischen Kontakts ; und

Figur 4 einen Schnitt durch eine vierte Ausführungsform eines elektrischen Kontakts.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Figur 1 ist schematisch eine Oberfläche eines elektri- schen Kontaktes 10 dargestellt, der ein Kontakt eines Steckverbinders ist, der bei einem Automobil zum Einsatz kommt.

Der elektrische Kontakt 10 umfaßt ein Substrat 11, das aus einer Legierung auf Kupferbasis, wie CuSn4, CuNi2Si oder dergleichen, hergestellt ist. Die Dicke des Substrats 11 beträgt zwischen 0,1 mm und 0,5 mm.

Auf dem Substrat 11 ist eine Kontaktschicht 12 angeordnet, die nach einem galvanischen Verfahren aufgebracht ist. Die Kontaktschicht 12 hat eine Schichtdicke zwischen etwa 1 um und 3 um und weist eine aus Zinn bestehende Matrix 13 auf.

In der Matrix 13 sind aus Aluminiumoxid Al203 bestehende, harte Teilchen 14 verteilt bzw. "dispergiert", die eine Teilchengröße zwischen 20 nm und 200 nm aufweisen. Die Kon- taktschicht 12 stellt mithin eine Festkörper-Nanodispersion dar.

In Figur 2 ist prinzipmäßig ein elektrischer Kontakt 20 dargestellt, der ebenfalls ein Kontakt eines Steckverbin- ders ist, der zum Einsatz bei einem Automobil ausgelegt ist.

Entsprechend dem elektrischen Kontakt nach Figur 1 umfaßt der elektrische Kontakt 20 ein Substrat 11, das aus einer Legierung auf Kupferbasis hergestellt ist.

Das Substrat 11 des elektrischen Kontakts 20 ist mit einer Kontaktschicht 22 versehen, die eine Matrix 23 aus Silber aufweist. In der Silbermatrix 23 sind Graphit-Teilchen 24, sogenannte Graphit-Flakes, homogen verteilt. Die Graphit- Flakes 24 dienen als Festschmierstoff und haben eine Teil- chengröße zwischen 1 um und 1 nm. Die Graphit-Flakes können in Plättchenform vorliegen und ein Längen/Dicken-Verhältnis von etwa 2 bis 50 aufweisen und/oder auch jede andere be- liebige Form, beispielsweise eine globulare Form, aufwei- sen.

In Figur 3 ist eine elektrischer Kontakt 30 dargestellt, der ebenfalls ein Kontakt eines Steckverbinders ist, der zum Einsatz bei einem Automobil ausgelegt ist.

Entsprechend dem elektrischen Kontakt nach Figur 1 umfaßt der elektrische Kontakt 30 ein Substrat 11, das aus einer Legierung auf Kupferbasis hergestellt ist. Jedoch ist das Substrat 11 des elektrischen Kontakts 30 hier mit einer Kontaktschicht 32 versehen, die eine Matrix 33 aus Silber aufweist, in der Ölkapseln 34 verteilt bzw. dispergiert sind. Der Durchmesser der Ölkapseln 34 ist kleiner als 1 um, liegt mithin im Sub-um-Bereich. Die Ölkapseln enthalten einen tribologisch wirksamen Schmierstoff mit Antioxidan- tien und antiadhäsiven Additiven sowie eine Polymerhaut, welche bereits bei kurzzeitiger Wärmebeanspruchung auf- schmilzt. Durch die Schmierstoffkapseln 34 lassen sich die

Reib-/Steckkräfte, die bei Verbindung des elektrischen Kon- takts 20 mit einem Gegenkontakt auftreten, reduzieren.

In Figur 4 ist ein elektrischer Kontakt 40 dargestellt, der ebenfalls ein Kontakt eines Steckverbinders ist, der bei einem Automobil zum Einsatz kommt.

Bei dem elektrischen Kontakt 40 ist auf einem Substrat 11, welches den Substraten der Ausführungsbeispiele nach den Figuren 1 bis 3 entspricht und mithin aus einer Legierung auf Kupferbasis besteht, ein Multilayer-Schichtsystem 42 angeordnet, das aus einer Vielzahl von Schichten besteht, deren Dicke im Nanometerbereich liegt. Die einzelnen Schichten unterscheiden sich durch ihren Chemismus und stellen jeweils eine Silber/Indium-Legierung dar, wobei sich der Silber-bzw. Indiumanteil von Schicht zu Schicht ändert. Das Schichtsystem 42 hat hier eine A-B-A-B...- Schichtfolge, wobei A und B jeweils für eine Silber/Indium- Legierung mit einer bestimmten Zusammensetzung stehen.

An der Oberseite der Kontaktschicht 42 ist bei dieser Aus- führung eine als Deckschicht ausgebildete, sogenannte "Flash"-Schicht 43 aus Ruthenium oder Gold angeordnet. Die Deckschicht 43 weist vorliegend eine Dicke von etwa 0,1 um auf.