DE19503901A1 - Verfahren und Vorrichtung zum partiellen Beschichten von hohlzylindrischen Teilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum partiellen galvanischen Beschichten der Außen- und Innenflächen ein- oder beidseitig offener hohlzylinderförmiger Teile mit Metallen oder Metallegierungen, insbesondere von Buchsen zur Anwendung in der Elektrotechnik und Elektronik, durch Inberührungbringen der gurtartig auf einem Träger befestigten, aufrechtstehenden und kathodisch geschalteten Teile mit der zu beschichtenden Seite mit einem Elektrolyten auf einem saugfähigen, elektrisch nichtleitenden Elektrolytträger, der mit einer Anode in Verbindung steht. Außerdem betrifft sie eine entsprechende Vorrichtung zum partiellen galvanischen Beschichten hohlzylinderförmiger Teile.

Die partielle elektrochemische Beschichtung von Buchsen und anderen Hohlkörpern für die Elektrotechnik und Elektronik erfolgt bisher in Galvanisiertrommeln oder Vibrationsgefäßen, wo sie galvanisch vollständig vergoldet werden. Das Gold hat die Aufgabe eine dauerhaft zuverlässige hohe elektrische Leitfähigkeit zu gewährleisten, zum anderen dient es als sogenannte Löthilfe für die spätere Weiterverarbeitung in elektronischen Bauteilen. Das Hauptproblem der beschriebenen Fertigungsmethode liegt darin, daß die als Schüttgut behandelten Teile auch an den Stellen beschichtet werden, wo das Gold keine Funktion erfüllen muß. Neben dem dadurch entstehenden unnötigen Goldverbrauch erfüllen dünne Goldschichten an der Lötseite ihre Aufgabe als Löthilfe nicht in dem Maße, wie beispielsweise Zinn oder Zinn/Blei- Überzüge, zumal diese aus Kostengründen nicht so dünn wie Goldschichten aufgebracht werden müssen.

Aus der EP-PS O 044 990 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum partiellen galvanischen Beschichten von Stiften und Zungen für elektrische Kontakte bekannt, indem die Teile gurtartig auf einer Transportkette aus einzelnen Halteelementen befestigt und partiell in den Elektrolyten eingetaucht werden. Bei zylinderförmigen Hohlteilen, besonders wenn sie einseitig geschlossen sind, ist dieses Verfahren nicht anwendbar, da der Elektrolyt nicht ausreichend Zeit hat in die Hohlräume einzudringen und so vor allem die Innenbeschichtung fehlerhaft ausfällt.

Erschwerend kommt hinzu, daß durch einen sogenannten "Sacklocheffekt" eingeschlossene Luft das Eindringen des Elektrolyten in das Innere behindert. Dadurch wird die Prozeßsicherheit nicht gewährleistet. Dieser Nachteil tritt sowohl bei der Behandlung in Bandgalvanisieranlagen auf, als auch bei Werkstücken auf Gestellen, beispielsweise bei eingetauchten Magazinen.

In der DE-PS 37 30 740 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur partiellen galvanischen Beschichtung von Kontaktstiften und Kontaktkämmen beschrieben, indem man diese Teile kontinuierlich an einem mit einem Elektrolyten getränkten, mit eine Anode verbundenen Elektrolytträger vorbeiführt, der vorzugsweise aus einem Kunststoff- Fasergewebe besteht. Mit diesem Verfahren und dieser Vorrichtung sind allerdings nicht die Innenflächen von hohlzylinderförmigen Teilen beschichtbar. Das gilt auch für eine Vorrichtung nach der DE-PS 38 39 223, wo die Teile ebenfalls an einem Elektrolytträger entlanggeführt werden.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum partiellen galvanischen Beschichten der Außen- und Innenflächen ein- oder beidseitig offener hohlzylinderförmiger Teile mit Metallen oder Metallegierungen durch Inberührungbringen der gurtartig auf einem Träger befestigten, aufrechtstehenden und kathodisch geschalteten Teile mit der zu beschichtenden Seite mit einem Elektrolyten auf einem saugfähigen, elektrisch nichtleitenden Elektrolytträger zu entwickeln, mit dem die partielle Beschichtung auch der Innenflächen bis zu einer vorbestimmten Höhe schnell und zuverlässig erreicht werden kann. Außerdem sollte eine entsprechende Vorrichtung entwickelt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Teile auf den elastisch verformbaren Elektrolytträger aufgedrückt werden, daß dem Elektrolytträger fortwährend Elektrolyt zu- und abgeführt wird, und daß die Teile schrittweise auf dem Elektrolytträger weiterbewegt werden, wobei der Druck und die Elektrolytzuführung so bemessen werden, daß an der Andrückstelle eine mit Elektrolyt gefüllte Einbuchtung im Elektrolytträger entsteht, die eine Benetzung des Elektrolyten mit den Teilen bis zur vorbestimmten Höhe gewährleistet.

Vorzugsweise wird der Elektrolytträger in Schwingungen im Bereich des Ultraschalls oder der elektrischen Niederfrequenz versetzt.

Beim Aufdrücken der hohlzylinderförmigen Teile mit der zu beschichtenden Seite auf den Elektrolytträger, der aus einem saugfähigen, elastisch verformbaren Material besteht, bildet sich eine Einbuchtung aus, die sich mit dem Elektrolyten füllt, wenn die Elektrolytzu- und -abführung so geregelt wird, daß stets genügend Elektrolyt im Elektrolytträger vorhanden ist. Durch die Kapillarwirkung innerhalb des hohlzylinderförmigen Teiles, das normalerweise einen Innendurchmesser von weniger als 2,5 mm aufweist, und die Kapillarwirkung zwischen Außenfläche des Teiles und der Innenfläche der Einbuchtung kann die Steighöhe des Elektrolyten erhöht werden. Durch Variation des Aufpreßdrucks und der Elektrolytmenge im
Elektrolytträger kann die Elektrolytbenetzung bis zu einer vorbestimmten Höhe an den Teilen erreicht werden. Dabei ist es in vielen Fällen nicht unbedingt notwendig, daß die Beschichtung innen und außen gleich hoch ist. Durch die schrittweise Fortbewegung der Teile wird erreicht, daß stets frischer Elektrolyt zur Verfügung steht und damit eine gleichmäßig dicke Beschichtung erzielbar ist.

Vorzugsweise scheidet man auf diese Weise Gold und Goldlegierungen ab.

Zur Durchführung dieses Verfahrens verwendet man vorteilhafterweise eine Vorrichtung, bestehend aus einem mit einer Anode verbundenen bandförmigen Elektrolytträger aus einem saugfähigen, elektrisch nichtleitendem Material, der über ein Verteilungssystem mit einem Elektrolyten getränkt werden kann, und einem kathodisch geschalteten Träger, auf dem die Teile gurtartig befestigt sind. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Elektrolytträgers elastisch verformbar ist und eine gute Speicherfähigkeit für den Elektrolyten besitzt.

Vorzugsweise besteht der Elektrolytträger aus filzartig vernetzten natürlichen oder künstlichen Fasern.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die mit den zu beschichtenden Teilen in Berührung kommende Oberfläche des Elektrolytträgers mit aufrechtstehenden Fasern oder Noppen versehen ist. Diese beispielsweise 1,5 bis 2 mm langen Noppen oder Fasern dringen in die Hohlräume der Teile ein und verdrängen ein entsprechendes Luftvolumen, so daß der Elektrolyt leichter in das Innere der Teile eindringen kann. Diese Ausgestaltung des Elektrolytträgers ist besonders dann erforderlich, wenn die hohlzylinderförmigen Teile einseitig geschlossen sind.

Die Abbildung zeigt schematisch eine beispielhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Sie zeigt die auf einem Träger (1) aufgegurteten hohlzylinderförmigen Teile (2), die auf einem Elektrolytträger (3) aufgedrückt werden. Der Elektrolytträger (3) besteht aus einem Kunstfaserfilz und ist mit Noppen (4) versehen. Beim Aufdrücken der Teile (2) auf dem Elektrolytträger (3) bilden sich Einbuchtungen aus, die sich mit dem Elektrolyten (5) füllen, der die Teile (2) innen und außen benetzt. Der Elektrolytträger (3) ist mit einem Ultraschallerzeuger (6) und einer Anode (7) aus platiniertem Titan verbunden. Die Elektrolytzu- und -abführung erfolgt über ein Verteilersystem (8).

Folgendes Beispiel soll das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutern:
Einseitig geschlossene Kontaktbuchsen von 12 mm Länge, 1,5 mm Außenmesser und 0,8 mm Innendurchmesser sollen etwa 1,5 mm hoch innen und außen vergoldet werden. Dazu werden die Buchsen gemäß Abbildung auf einen Träger aufgegurtet und auf einen mit Borsten versehenen Elektrolytträger aus Kunststoff aufgedrückt. Das saure Goldbad (pH = 4,4) enthielt 2 g/l Gold. Bei 50°C wurde mit einer Stromdichte von 1 A/dm² und 2,6 V Spannung gearbeitet. Nach 5 Minuten erhält man eine Schichtdicke von etwa 1,5 µm Gold, wobei der Hub- und Senkvorgang der Buchsen oder des
Elektrolytträgers einen Rhythmus von 5 Sekunden besitzt.

Claims (5)

1. Verfahren zum partiellen galvanischen Beschichten der Außen- und Innenflächen ein- oder beidseitig offener hohlzylinderförmiger Teile mit Metallen oder Metallegierungen, insbesondere von Buchsen zur Anwendung in der Elektrotechnik und Elektronik, durch Inberührungbringen der gurtartig auf einem Träger befestigten, aufrechtstehenden und kathodisch geschalteten Teile mit der zu beschichtenden Seite mit einem Elektrolyten auf einem saugfähigen, elektrisch nichtleitenden Elektrolytträger, der mit einer Anode in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile auf den elastisch verformbaren Elektrolytträger aufgedrückt werden, daß dem Elektrolytträger fortwährend Elektrolyt zu- und abgeführt wird, und daß die Teile schrittweise auf dem Elektrolytträger bewegt werden, wobei der Druck und die Elektrolytzuführung so bemessen werden, daß an der Andrückstelle eine mit Elektrolyt gefüllte Einbuchtung im Elektrolytträger entsteht, die eine Benetzung des Elektrolyten mit den Teilen bis zur vorbestimmten Höhe gewährleistet.

2. Verfahren zum partiellen galvanischen Beschichten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolytträger in Schwingungen im Bereich des Ultraschalls oder der elektrischen Niederfrequenz versetzt wird.

3. Vorrichtung zum partiellen galvanischen Beschichten der Außen- und Innenflächen ein- oder beidseitig offener hohlzylindrischer Teile nach Anspruch 1 oder 2, bestehend aus einem mit einer Anode verbundenen, bandförmigen Elektrolytträger aus einem saugfähigen, elektrisch nichtleitendem Material, der über ein Verteilungssystem mit einem Elektrolyten getränkt wird, und einem kathodisch geschalteten Träger, auf dem die Teile gurtartig befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Elektrolytträgers (3) elastisch verformbar ist und eine gute Speicherfähigkeit für den Elektrolyten (5) besitzt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolytträger (3) aus filzartig vernetzten natürlichen oder künstlichen Fasern besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den zu beschichtenden Teilen (2) in Berührung kommende Oberfläche des Elektrolytträgers (3) mit aufrechtstehenden Fasern oder Noppen (4) versehen ist.