CYANIDE GOLD-BATHS AND PROCESS FOR THE GALVANIC DEPOSITION OF GOLD-DISPERSION COATINGS THAT CONTAIN SOLID LUBRICANT, AND ITS APPLICATION

Abstract: 1. Cyanide alkaline and acid gold baths containing brightening additions, for the electrodeposition of gold dispersion coatings which contain solid lubricants, characterised in that they contain 10-200 g/l of a solid lubricant of a particle size =< 0.1-5 mu m and 1-30 g/l of at least one isoalkyl sulphate which is soluble in acid and alkaline aqueous gold baths.

Description: Cyanidische Goldbäder und Verfahren zur galvanischen Abscheidung von Feststoffschmiermittel-haltigen Gold-Dispersionsüberzügen und seine Anwendung Die Erfindung betrifft cyanidische, Glanzzusätze enthaltende, alkalische und saure Goldbäder zur galvanischen Abscheidung von Feststoffschmiermittel enthaltenden Gold-Dispersionsüberzügen. Mechanisch beanspruchte Kontaktteile, z.B. an Steckverbindern oder Relais werden vielfach vergoldet, um die an sie gestellten Anforderungen hinsichtlich Korrosionsbeständigkeit und Verschleissfestigkeit zu erfüllen. Galvanische Goldbäder bzw. alkalische Goldbäder bestehend aus Kaliumgoldcyanid (K pAu(CN)20, Kaliumcyanid (KCN), Dinatriumphosphat (Na2HP04) unter Zusatz von Kaliumsilbercyanid, Kg(CN)2 als Glanzzusatz oder saure Gold-Kobaltbäder, beste end beispielsweise aus Kaliumgoldcyanid, Kobaltsulfat (CoSO4. 7H2o), Kaliumcitrat und Citronensäure, wobei das Kobaltsalz als Glanzzusatz wirkt, sind bekannt. Bei sauren Goldbädern können an Stelle von Citronensäure auch andere organische Säuren, und zwar aliphatische Carbonsäuren oder Oxycarbonsäuren bzw. deren Alkalisalze wie Weinsäure, Essigsäure oder Malonsäure als Puffer- bzw. Leitsalze verwendet werden. Aus solchen Bädern abgeschiedene Goldschichten und auch sogenannte Hartgoldüberzüge sind aber für Kontaktteile noch nicht hinreichend verschleissbeständig. Ein Auftragen von Gold in höheren Schichtdicken scheidet meist aus Kostengründen aus. Andererseits sind Golduberzüge fUr manche technische Zwecke unerlässlich, beispielsweise für Kontakte der Schwachstromtechnik. Iwlan hat so versucht, die Verschleissbeständigkeit von Goldüberzügen durch Mitabscheidung von anderen Metallen, beispielsweise Kobalt oder Nickel (LegierungsUberzüge) zu verbessern. Es ist bekannt, dass der Verschleiss von mechanisch, z.B. durch Reibung beanspruchten Oberflächenschichten durch Graphit herabgesetzt werden kann. Aus einem von Löffler, D., in Galvanotechnik (65) 1974, Nr. 5, S.360, ver öffentlichten Aufsatz sind graphithaltige Nickel- und Eisenüberze bekannt. Diese Nickel- bzw. Eisendispersionsüberzüge sind galvanisch erzeugte 4etallüberzüge, die ekne nichtmetallische Phase in Seiner, möglichst gleichmässiger Verteilung, hier Graphit, enthalten und aus sauren Bädern abgeschieden werden. Auch für galvanisch abgeschiedene Silberschichten ist bekannt, dass durch Graphiteinlagerung die Abriebbeständigkeit erhöht werden kann.(DE-PS 25 43 082). Aufgabe der Erfindung ist es, unter Verwendung von konventionellen Goldbädern Uberzüge mit erhöhter Verschleiss- beständigkeit (verbessertem Abriebverhalten) und hoher Korrosionsbeständigkeit auf galvanischem Wege zu erreichen. Die Schichten sollen für mechanisch stark beanspruchte Kontaktteile z.B. an Steckverbindern und Relais auch bei Schwachstrom einsetzbar sein. Diese Aufgabe wird gelöst mit alkalischen oder sauren Glanzzusätze enthaltenden Goldbädern, die erfindungsgemäss 10-200 g/l eines feinkörnigen Feststoffschmiermittels und 1-30 g/l, vorzugsweise 5-15 g/l, mindestens eines in sauren und alkalischen wässrigen Goldbädern löslichen Isoalkylsulfats enthalten. Ein Zusatz von 50-150 g/l an feinkörnigem Feststoffschmiermittel hat sich als besonders günstig erwiesen. Aus erfindungsgemässen Goldbädern auf galvanischem Wege erhaltene Feststoffschmiermittel-hattige Uberzüge sind gleichmässig, blank, glatt und porenfrei. Bei Kontakten ist der Verschleiss gegenüber herkömmlichen Kontakten stark herabgesetzt und damit ihre Lebensdauer und Qualität verbessert bei wesentlicher Goldeinsparung. Das Feststoffschmiermittel, beispielsweise Graphit, liegt im Gold-Graphit-Dispevsionsüberzug in ausserordentlich feiner und gleichmässiger Verteilung vor. Der Graphitgehalt der Ueberzüge kann je nach Verwendungszweck 0,1-5 Gew.5u' betragen. Solche Gold-Graphit-Dispersions überzüge zeigten gegenüber reinen Goldschichten eine wesentlich erhöhte Verschleissbeständigkeit bei stark vermonderter Klebneigung. Die hervorragende Verschleissbeständigkeit von Goldüberzügen bei Verwendung von Graphit als Feststoffschmiermittel geht aus Verschleissversuchen hervor. Die Reibungszahl *) von Gold/Graphibschichten für verschiedene Reibpartner beträgt in der Regel < - 0,25,im Vergleich dazu liegt sie bei Reingold jedoch um 1,5, zum Teil sogar darüber. Sie beträgt also mindestens das 6fache. Dauerschaltversuche an Relais, die mit Gold bzw. Gold/Graphitkontakten ausgerüstet waren, ergaben, dass die Klebneigung von Goldschichten durch Graphiteinbau sehr stark vermindert werden kann. Geeignete Feststoffschmiermittel sind z.B. Sulfide und Selenide von Molybdän, Wolfram, Niob und Tantal. Die Korngrösse ist t 0,1-5 m. *)Unter Reibungszahl ij versteht man bei Reibversuchen (hin- und hergehende Relativbewegung einer zu prüfen den Oberfläche, z.B. Gold/Graphit, und eines Reib partners, z.B. eines Kontaktniets aus Silber/Palladium) das Verhältnis von Abzugskraft FR und Normalkraft FN (Belastung).- R N Besonders geeignete Isoalkylsulfate entsprechen der allgemeinen Formel EMI4.1 worin R1 ein gesättigter aliphatischer Kohlenwasserstoffrest (allgemeine Formel CnH2n) mit 3-20 C-Atomen, vörzugsweise 5-12 C-Atomen und R2 ein gesättigter aliphatischer Kohlenwasserstoffrest (allgemeine Formel CnH2n+1) mit 0 C-Atomen, vorzugsweise 1-4 C-Atomen sein kann. Re bedeutet ein Alkalimetall, vorzugsweise Natrium. Geeignete Isoalkylsulfate sind z.B. 2-Methyl-pentylsulfat C5H10(CH3)OSO3Na 2-Äthyl-hexylsulfat C6H12(C2H5)OSO3Na 2-Äthyl-heptylsulfat C7H14(C2H5)OSO3Na 2-Propyl-laurylsulfat C12H24(C3H7)OSO3Na Zur Herstellung von Feststoffschmiermittel-haltigen Gold-Dispersionsüberzügen gemäss der Erfindung werden konventionelle Glanzmittel enthaltende alkalische oder saure Goldbäder mit 10-200 g/l, vorzugsweise 50-150 g/l, eines feinkörnigen Feststoffschmiermittels und 1-30 g/l, vorzugsweise 5-15 g/l, mindestens eines in sauren und alkalischen, wässrigen Goldbädern löslichen Isoalkylsulfats versetzt und bei einer Temperatur von 20-700C und einer Stromdichte von 0,2-40 A/dm2 unter starker Badbewegung betrieben. Die aus einem Bad gemäss der Erfindung erhaltenen Feststoffschmiermittel-haltigen Gold-Dispersions Ueberzüge können nach entsprechender Vorbehandlung in der Regel über Nickelschichten auf beliebigen Grundmetallen abgeschieden werden. Bevorzugte Grundmetalle sind Kupfer und Kupferlegierungen. Goldüberzuge gemäss der Erfindung finden viel als Kontakt schichten Verwendung. Sie können z.B. für Relaiskontakte an Steckverbindern, Schleifringkontakten eingesetzt werden. Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert. Beispiel 1 Gegenstände aus Metall, z.B. elektrische Kontakte, deren Oberfläche einer Verschleissbeanspruchung unterworfen werden solls wurden nach einer in der Galvanotechnik üblichen Vorbehandlung und dem Aufbringen einer Nickelzwischenschicht in einem Elektrolyten folgender Zusammensetzung mit einem Gold/Graphit-Dispersionsüberzug beschichtet. Kaliumgoldcyanid K[Au(CN)2] 12 g/l (8,5 g/l Au) Kaliumcyanid KCN 35 g/l Dinatriumphosphat Na2HP04 10 g/l Kaliumsilbercyanid K[Ag(CN)2] 0,5-1 g/l 2-Methyl-pentylsulfat C5H 10(CH3)0S03Na 15 g/l Graphit (0,1-1 pm) 80 g/l pR-Wert 11,5 Temperatur 20-250C Stromdichte 0,4 A/dm2 Schichtdicke 2 iiin Graphitgehalt d.Uberzugs 0,66 Gew.% BeisDiel 2 Gegenstände aus Metall, z.B. elektrische Kontakte, deren Oberfläche einer Verschleissbeanspruchung unterworfen werden soll, wurden nach einer in der Galvanotechnik üblichen Vorbehandlungund dem Aufbringen einer Nickelzwischenschicht in einem Elektrolyten folgender Zusammensetzung mit einem Gold/Graphit-DispersionsUberzug beschichtet. Kaliumgoldcyanid K[Au(CN)2] 24 g/l (17 g/l Au) Kaliumcitrat C6H5K3O7.H2O 60 g/l Citronensäure C6H807.H20 60 g/l Kobaltsulfat CoSO4.7H20 0,6 g/l 2-Äthyl-heptylsulfat C7H1 4(C2H5)0S03Na 10 g/l Graphit (0,1-1 m) 100 g/l pH-Wert 3,8-4,5 Temperatur 35 C Stromdichte 3 A/dm2 Schichtdicke - 3 m Graphitgehalt d.Überzugs 4,1 Gew.% Beispiel 3 Gegenstände aus Metall, z.B. elektrische Kontakte, deren Oberfläche einer Verschleissbeanspruchung unterworfen werden sollen, wurden nach einer in der Galvanotechnik üblichen Vorbehandlung und dem Aufbringen einer Nickelzwischenschicht in einem Elektrolyten folgender Zusammensetzung mit einem Gold/Graphit-Dispersionsuberzug beschichtet. Kaliumgoldcyanid K[Au(CN)2] 24 g/l (17 g/l Au) Kaliumcitrat C6H5K307. 60 60 g/l Citronensäure C6H807.H20 60 g/l Kobaltsulfat CoSO4.7H20 0,6 g/l 2-Propyl-laurylsulfat C12H24(C3H7)OSO3Na 20 g/l Graphit (0,1-5 m) 150 g/l pH-E'ert 4 Temperatur 350C Stromdichte 2 A/dm2 Schichtdicke 10 m Graphitgehalt d.Uberzugs 2 Gew.% Beispiel 4 Gegenstände aus Metall, z.B. elektrische Kontakte, deren Oberfläche einer Verschleissbeanspruchung unterworfen werden soll, wurden nach einer in der Galvanotechnik üblichen Vorbehandlung und dem Aufbringen einer Nickelzwischenschicht in einem Elektrolyten folgender Zusammensetzung mit einem Gold/Molybdänsulfid-Dispersions- überzug beschichtet. Kaliumgoldcyanid K[Au(CN)23 12 g/l (8,5 g/l Au) Kaliumcyanid KCN 35 g/l Dinatriumphosphat Na2HP04 10 g/l Kaliumsilbercyanid K[Ag(CN)2] 0,5-1 g/l 2-Äthyl-heptylsulfat C7H14(C2H5)OSO3Na 10 g/l Molybdänsulfid (0,1-1 pm) 25 g/l pH-Wert e 11,5 Temperatur 20-25 C Stromdichte 0,4 A/dm2 Schichtdicke 2,5 m Molybdänsulfidgehalt 0,95 Gew.% des Überzugs 8 Patentansprüche O Figuren

Claims: Patentansprüche 1. Cyanidische Glanzzusätze enthaltende, alkalische und saure Goldbäder tur galvanischen Abscheidung von Feststoffschmiermittel-haltigen Gold-Dispersionsüberzügen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass sie 10-200 gl eines feinkörnigen Feststoffschmiermittels und 1-30 g/l mindenstens eines in sauren und alkalischen, wässrigen Goldbädern löslichen Isoalkyl- sulfats enthalten. 2. Cyanidische Goldbäder nach Anspruch 1,- d a d u r c h g e k, e e n n z e i c h n e t , dass die Feststoffschmiermittel eine Teilchengrösse von < = 0,1-5 iim haben. 3. Cyanidische Goldbäder nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass sie 50-150 g/l des feinkörnigen Feststoffschmiermittels enthalten. 4. Cyanidische Goldbäder nach Anspruch 1 und 2, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass sie 5-15 g/l mindestens eines in sauren oder alkalischen Goldbädern löslichen Alkylsulfats enthalten. 5. Cyanidische Goldbäder nach Anspruch 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass sie als Feststoffschmiermittel feinkörnigen Graphit enthalten. 6. Verfahren zur Herstellung von Feststoffschmiermittelhaltigen Gold-Dispersionsüberzügen mit einem Bad gemäss Anspruch 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass bei einer Temperatur von 20-700C und einer Stromdichte von 0,2-40 A/dm2 abgeschieden wird. 7. Verwendung eines Bades nach Anspruch 1 bis 6 zum Herstellen von Goldüberzügen bei Relaiskontakten. 8. Verwendung eines Bades nach Anspruch 1 bis 6 zur Herstellung von Goldüberzügen bei Steckverbindern.

Inventors: BEHRINGER, GEORG, LAUB, HANS, DR.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1981
Main classification: C25D3
IPC codes: C25D3, C25D15