In High-End-Fertigungsbereichen wie Elektronik, Luft- und Raumfahrt und Medizin ist die Vergoldungstechnologie mit ihren überlegenen elektrischen Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit und Stabilität zu einem Schlüsselprozess zur Verbesserung der Zuverlässigkeit von Bimetallkontakten mit Au-Beschichtung geworden. Bei der Vergoldung wird mithilfe elektrochemischer Methoden eine Goldschicht auf der Oberfläche eines Substrats abgeschieden. Dieser Prozess behält die mechanische Festigkeit des Substrats bei und verleiht ihm gleichzeitig die einzigartigen Eigenschaften von Gold, wodurch es in verschiedenen Präzisionskontakten, Steckverbindern und anderen Kernkomponenten weit verbreitet ist.
Die Vergoldungstechnologie wird hauptsächlich in drei Kategorien unterteilt, basierend auf Prozesseigenschaften und Anwendungsanforderungen. Jede Kategorie unterscheidet sich in Zusammensetzung, Leistung und anwendbaren Szenarien und entspricht genau den Nutzungsanforderungen verschiedener Branchen. Insbesondere die Hartvergoldung zeichnet sich durch eine hervorragende Verschleißfestigkeit als Kernvorteil aus. Dabei werden der Goldschicht geringe Mengen an Legierungselementen wie Nickel und Kobalt zugesetzt; In einigen Anwendungen können Eisen und Arsen verwendet werden. Durch die Verfeinerung der Kornstruktur erreicht die Goldschicht einen höheren Glanz und eine höhere Härte. Diese Art der Vergoldung eignet sich für Anwendungen mit Gleitkontakt oder kontinuierlicher Verklebung und übersteht eine langfristige Nutzung ohne Schaden. Es handelt sich um einen gängigen Typ vergoldeter elektrischer Kontakte, der die Lebensdauer des Kontakts effektiv verlängert.
Im Gegensatz zur Hartvergoldung wird bei der Weichvergoldung hochreines Gold mit einer Reinheit von über 99,9 % ohne Zusatz von Legierungselementen verwendet. Seine maximale Härte beträgt nur 90 Knoop und seine Kornstruktur ist feiner als bei einer Hartvergoldung. Aufgrund des Fehlens von Verunreinigungen, die leicht oxidieren, eignet sich die Weichvergoldung für Umgebungen mit hohen Temperaturen und Drahtbondprozesse und eignet sich auch für statische Kontaktkonstruktionen mit geringer Belastung, wie z. B. Erdungsverbindungen. Darüber hinaus ist es aufgrund seiner hohen Reinheit und Biokompatibilität der bevorzugte Vergoldungstyp für medizinische Komponenten und kann zum Schutz elektrischer Kontakte durch Goldbeschichtung in verschiedenen implantierbaren medizinischen Geräten verwendet werden.
Die Dual-Phasenvergoldung vereint die Vorteile der Hart- und Weichvergoldung. Durch die gleichzeitige Abscheidung einer Hartgoldschicht und einer Weichgoldschicht wird ein Gleichgewicht zwischen Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit erreicht. Typischerweise wird eine Schicht Weichgold auf die Hartgoldschicht plattiert, wodurch die Verschleißfestigkeit des Hartgolds erhalten bleibt und gleichzeitig die Eigenschaften des Weichgolds genutzt werden, um die Gesamtkorrosionsbeständigkeit zu verbessern. Da die Kornstrukturen der beiden Goldschichten nicht übereinstimmen, ist die Porosität geringer und der Materialverbrauch wirtschaftlicher. Es eignet sich für hochwertige Präzisionskomponenten mit strengen Leistungsanforderungen, wie z. B. vergoldete elektrische Kontakte in der Luft- und Raumfahrtindustrie.
Ein standardmäßiger Vergoldungsprozess für vergoldete Kontakte für Schalter umfasst sechs Kernschritte, von denen sich jeder direkt auf die Qualität und Leistung der Goldschicht auswirkt, um sicherzustellen, dass das Endprodukt den Industriestandards entspricht. Der erste Schritt ist die Vorbereitung, bei der durch Polieren, Trommeln und Sandstrahlen Schmutz-, Öl- und Oxidschichten gründlich von der Substratoberfläche entfernt werden und so die Grundlage für die anschließende Galvanisierung gelegt wird. Anschließend erfolgt die Reinigung und Spülung mittels Elektro-Reinigung, Dampfreinigung oder Ultraschallreinigung zur weiteren Reinigung der Oberfläche. Durch das Spülen werden Reinigungsmittelreste entfernt und sichergestellt, dass die Substratoberfläche sauber und frei von Verunreinigungen ist.
Das Hinzufügen einer Blisterschicht ist für die Verbesserung der Goldhaftung von entscheidender Bedeutung. Typischerweise wird Nickel als Pufferschicht auf die Substratoberfläche elektroplattiert, um die Bindung zwischen dem Beschichtungsmaterial und dem Substrat zu verbessern und ein anschließendes Ablösen der Goldschicht zu verhindern. Nach diesem Schritt ist eine zweite Spülung erforderlich. In der Grundierungsphase werden mehrere Schichten aufgetragen, die häufig aus Kupfer, Nickel und Gold bestehen, um die Oberflächeneigenschaften weiter zu optimieren. In der letzten Beschichtungsphase wird das Substrat in ein Goldionen-Galvanisierungsbad getaucht, dessen Spannung und Temperatur streng kontrolliert werden, um sicherzustellen, dass Goldionen auf der Substratoberfläche adsorbieren und eine gleichmäßige Goldschicht bilden. Unterschiedliche Substrate für Gold-Au-beschichtete Kontakte erfordern unterschiedliche Temperatur- und Spannungsparameter. Abschließend schließen Spülen und Trocknen den gesamten Prozess ab. Bei mangelhafter Qualität der Goldschicht ist eine Nacharbeit erforderlich.
Die weit verbreitete Anwendung der Vergoldungstechnologie beruht auf ihren einzigartigen Kernvorteilen, die sie insbesondere in der High-End-Fertigung unverzichtbar machen. In Bezug auf die Leitfähigkeit ist Gold mit einer Leitfähigkeit von 21,4 nΩm das drittleitfähigste Metall der Welt. Obwohl es etwas niedriger ist als Silber und Kupfer, bildet es keine Oxide und kann selbst unter rauen Langzeitbedingungen eine stabile Leitfähigkeit aufrechterhalten. Dies ist der Hauptgrund, warum vergoldete Kontakte in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Elektronik weit verbreitet sind.
Mittlerweile verfügt Gold über eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit, Duktilität und Reaktivität mit einer Wärmeleitfähigkeit von 315 W/mK, wodurch es für extreme Umgebungen wie den Weltraum und Bohrlochbohrungen geeignet ist. Seine hohe Duktilität macht es ideal für die Herstellung vergoldeter Kontakte für Schütze und Federn, die wiederholten Kontaktzyklen ohne Ausfall standhalten können. Aufgrund seiner Nicht-Reaktivität und starken Korrosionsbeständigkeit widersteht es korrosiven Substanzen wie stark oxidierenden Säuren und Schwefelwasserstoff und eignet sich daher für Komponenten, die rauen Umgebungen ausgesetzt sind. Darüber hinaus ist Gold ungiftig, biokompatibel und kann in medizinischen Geräten verwendet werden. Zudem verfügt es über eine hervorragende optische Attraktivität, was die hohe Qualität der Produkte unterstreicht.
Von Präzisionssteckverbindern in der Luft- und Raumfahrt über implantierbare Geräte im medizinischen Bereich bis hin zu verschiedenen Kontakten im Elektronikbereich spielt die Vergoldungstechnologie seit jeher eine entscheidende Rolle. Durch die richtige Auswahl der Art der Vergoldung und die strikte Einhaltung der Prozessstandards können die Vorteile der Vergoldung maximiert, die Zuverlässigkeit und Lebensdauer vergoldeter Kontakte für Relais verbessert und eine qualitativ hochwertige Entwicklung in der High-End-Fertigungsindustrie gefördert werden.
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