Schichtsysteme - elektrochemische Korrosionmethoden optimiert

(openPR) Schwäbisch Gmünd, 31. Januar 2017 - U m i c o r e Electroplàting bietet ausgewählten Kunden seit Mitte 2016 neue Schichtfolgen für korrosionsbeständige Kontaktsysteme an, siehe http://www.openpr.de/news/927426.html.

Diese Schichtsysteme wurden inzwischen stetig weiterentwickelt und auch in Details optimiert.

Zur Verfügung stehen nun einige neue Schichtsysteme, welche durch elektrochemische Korrosionmethoden optimiert wurden. Dabei wurde die Korrosionsbeständigkeit in einer einprozentigen bis einnormalen Alkalimetallchloridlösung (z.B. NaCl) bestimmt. Dies kann z.B. nach den Methoden in DIN 50918 geschehen.

Hier wird das Elektrodenpotential auf einen vorgegebenen Sollwert konstant gehalten und der sich jeweilig einstellende Summenstrom abgelesen. Quelle: Degussa Edelmetalltaschenbuch 1995

Die Zeitdauer bis zum Einsetzen erster Korrosionserscheinungen wurde bei den nachfolgenden Ergebnissen ins Verhältnis gesetzt und gruppiert. Es werden also ausschließlich relative Korrosionsbeständigkeiten angegeben.

Als Bezugsgröße für die relative Korrosionsbeständigkeit dient eine Reihe von Schichtkombinationen, welche unter den angewandten anodischen Korrosionsbedingungen in einer Chloridlösung auf etwa 100 Zeiteinheiten (oder Prozent) bis zum Auftreten erster Korrosionserscheinungen definiert bzw. normiert wurden. Alle Schichtfolgen beginnen dabei mit dem Kupfer auf dem Basismaterial. Die Goldschichten sind nachfolgend als Au bezeichnet, können aber sowohl aus Feingold, als auch aus anderen porenarmen Goldlegierungsschichten, z.B. AuCo, AuNi, AuFe, AuIn, AuAg, etc. bestehen. Bevorzugt werden dabei üblicherweise schnellabscheidende AuCo-Elektrolyte mit schwach saurem pH-Wert. Dünnere Goldschichten kleiner 0,3 µm sind dabei optional und dienen hauptsächlich zur einfachen Erzielung einer guten Haftfestigkeit der nachfolgenden Schicht.
Die eingesetzten Platingruppenmetalllegierungsschichten sind in einem weiten Bereich unterschiedlicher Legierungszusammensetzungen einsetzbar:
RhRu1-20, z.B. RhRu5, RhRu3, RhRu15
RhIr0.2-40, z.B. RhIr5, RhIr10, RhIr20, RhIr35
RhPt2-95, z.B. RhPt30, RhPt50, RhPt75
RhPd1-70, z.B. RhPd2, RhPd15, RhPd50

Um Kosten zu senken, können die Platingruppenmetall-Zwischenschichten teilweise bis komplett durch Reinsilberschichten und Silberlegierungen, insbesondere Hartsilberschichten (z.B. Ag-Sb, Ag-Pd, Ag-W, etc.) ersetzt werden. Die Ergebnisse der Korrosionsuntersuchung bleiben dabei auf einem sehr hohen Niveau erhalten – siehe Beispiele.

Die relative Korrosionsbeständigkeiten „K-REL“ in der nachfolgenden Übersichten ist in Zeiteinheiten (oder Prozent) angegeben. Die Zeitdauer bis zum Auftreten der ersten Korrosionserscheinungen wurde dabei zu 100 Einheiten (Prozent) für die Bezugskombination festgesetzt und die anderen Ergebnisse in Relation dazu bestimmt.

Schichtkombination [K-REL (Zeiteinheiten)]

2 µm Cu / 2 µm Ni / 1,2 µm Au / 1,0 µm Pd / 0,1 µm Au / 1 µm RhRu [70]
2 µm Cu / 2 µm Ni / 1,2 µm Au / 1,0 µm Pd / 0,1 µm Au / 2 µm RhRu [100]
2 µm Cu / 2 µm Ni / 1,2 µm Au / 1,0 µm Pd / 0,1 µm Au / 3 µm RhRu [150]

2 µm Cu / 2 µm Ni / 0,8 µm Au / 1,0 µm Pd / 0,1 µm Au / 0,5 µm Rh / 0,1 µm Au / 1 µm RhRu [100]
2 µm Cu / 2 µm Ni / 1,2 µm Au / 1,0 µm Pd / 0,1 µm Au / 2 µm RhRu / 0,1 µm Au / 1 µm RhIr [150]
2 µm Cu / 2 µm Ni / 1,2 µm Au / 1,5 µm Pd / 0,1 µm Au / 2 µm RhRu / 0,1 µm Au / 1 µm RhPt [200]
2 µm Cu / 2 µm Ni / 1,2 µm Au / 1,5 µm Pd / 0,1 µm Au / 0,5 µm RhRu / 0,1 µm Au / 1 µm RhPd [130]

2 µm Cu / 2 µm Ni / 1,2 µm Au / 1 µm Rh / 0,1 µm Au / 1 µm RhRu [10]
2 µm Cu / 2 µm Ni / 1,2 µm Au / 1 µm Rh / 0,1 µm Au / 2 µm RhRu [100]
2 µm Cu / 2 µm Ni / 1,2 µm Au / 2 µm RhRu / 0,1 µm Au / 1 µm Rh [110]
2 µm Cu / 2 µm Ni / 1,2 µm Au / 2 µm RhRu / 0,1 µm Au / 1 µm RhPd [80]

2 µm Cu / 2 µm Ni / 0,8 µm Au [=1]
2 µm Cu / 2 µm Ni / 0,8 µm PdNi / 0,2 µm Au [=1]
2 µm Cu / 2 µm Ni / 0,8 µm Au / 1 µm RhRu5 [< 5]
2 µm Cu / 2 µm Ni / 0,8 µm Au / 2 µm RhRu5 [< 10]
2 µm Cu / 2 µm Ni / 0,8 µm Au / 1 µm Pt [< 5]
2 µm Cu / 2 µm Ni / 0,8 µm Au / 2 µm Pt [< 5]
2 µm Cu / 2 µm Ni / 0,8 µm Au / 1 µm Rh [< 10]
2 µm Cu / 2 µm Ni / 0,8 µm Au / 2 µm RhIr10 [< 5]
2 µm Cu / 2 µm Ni / 0,8 µm Au / 1 µm RhPt30 [< 10]
2 µm Cu / 2 µm Ni / 0,8 µm Au / 1 µm RhPt75 [10]

2 µm Cu / 2 µm Ni / 1,2 µm Au / 1,5 µm Pd 453 / 0,1 µm AuCo / 3 µm RhRu [270]
2 µm Cu / 2 µm Ni / 1,2 µm Au / 1,5 µm Pd 453 / 0,1 µm AuCo / 1 µm RhIr [50]
2 µm Cu / 2 µm NiP / 1,2 µm Au / 1,5 µm Pd 453 / 0,1 µm AuCo / 3 µm Rh [270]

2 µm Cu / 2 µm Ni / 0,75 µm Pd / 0,2 µm Au / 2,5 µm Ag / 0,1 µm Au / 0,5 µm Rh [200]
2 µm Cu / 2 µm Ni / 0,75 µm Pd / 0,1 µm Au / 2,5 µm Ag / 0,2 µm Au / 0,5 µm RhRu [190]
2 µm Cu / 2 µm Ni / 0,75 µm Pd / 0,2 µm Au / 2,5 µm Ag / 0,1 µm Au / 0,5 µm RhIr [170]
2 µm Cu / 2 µm Ni / 0,75 µm Pd / 0,2 µm Au / 2,5 µm Ag / 0,2 µm Au / 0,5 µm PtRh [200]
2 µm Cu / 2 µm Ni / 0,75 µm Pd / 0,2 µm Au / 2,5 µm Ag / 0,2 µm Au / 0,5 µm RhPd [170]

2 µm Cu / 0,75 µm Pd / 0,2 µm Au / 2,5 µm Ag / 0,2 µm Au / 0,5 µm Rh [190]
2 µm Cu / 0,75 µm Pd / 0,2 µm Au / 2,5 µm AgSb / 0,2 µm Au / 0,5 µm RhRu [200]
2 µm Cu / 0,75 µm Pd / 0,2 µm Au / 2,5 µm Ag / 0,2 µm Au / 0,5 µm RhIr [170]
2 µm Cu / 0,75 µm Pd / 0,2 µm Au / 2,5 µm AgPd / 0,2 µm Au / 0,5 µm PtRh [220]
2 µm Cu / 0,75 µm Pd / 0,2 µm Au / 2,5 µm Ag / 0,2 µm Au / 0,5 µm RhPd [170]

2 µm Cu / 20 µm Ag / 0,2 µm Au / 1 µm Rh [200]
2 µm Cu / 20 µm Ag / 0,2 µm Au / 1 µm RhRu [200]
2 µm Cu / 20 µm Ag / 0,2 µm Au / 1 µm RhIr [170]
2 µm Cu / 20 µm Ag / 0,2 µm Au / 1 µm PtRh [210]
2 µm Cu / 20 µm Ag / 0,2 µm Au / 0,5 µm RhPd [160]

2 µm Cu / 2 µm NiP / 10 µm Ag / 0,2 µm Au / 0,5 µm Rh [160]
2 µm Cu / 2 µm NiP / 10 µm Ag / 0,2 µm Au / 0,5 µm RhRu [150]
2 µm Cu / 2 µm Ni / 10 µm Ag / 0,2 µm Au / 0,5 µm RhIr [170]
2 µm Cu / 2 µm NiP / 10 µm Ag / 0,2 µm Au / 0,5 µm PtRh [120]
2 µm Cu / 2 µm NiP / 10 µm Ag / 0,2 µm Au / 0,5 µm RhPd [130]


Zur Erzielung der Gesamtschichtdicke kann bevorzugt auch eine Mehrfachabscheidung der gleichen Schicht mit kurzen Unterbrechungen und gegebenenfalls Spülschritten dienen. Dies erleichtert die Entfernung von anhaftenden Gasblasen, welche bei der Abscheidung auftreten können. Je nach Prozesskonfiguration sind dabei auch andere Methoden einsetzbar: z.B. Abscheidung unter Vibration, Anströmung, Stromunterbrechung, anodische Oxidation zur Verringerung des Wasserstoffs.
Die Schichten werden aus den erfolgreichen Elektrolytserien ARGUNA, AURUNA, RHODUNA, PALLUNA, NiRUNA, PLATUNA, NiPhos abgeschieden. Es werden dabei Einzelmetalle und/oder Legierungen aufeinanderfolgend erzeugt.
Beispiele für die eingesetzten Elektrolyte zur Abscheidung der oben genannten Schichten sind PALLUNA® 453, RHODUNA® DB, RHODUNA®-Alloy 1, ARGUNA® 630, ARGUNA® ET, ARGUNA®-Alloy 1, PLATUNA® R1, PLATUNA®-Alloy 1, NiPhos® 965, AURUNA® 8100, NiRUNA® ® 6450.