Die tribologischen Eigenschaften von vergoldeten elektrischen Kontakten

Elektrische Steckkontakte sind in Kraftfahrzeugen Vibrationen und Thermohüben ausgesetzt, die zu Relativverschiebungen im tribologischen Kontakt führen. An einem AuCo/Ni vs. Au/NiP Kugel-Platte-Kontakt wurden tribologische Untersuchungen durchgeführt, um den auftretenden Schwingverschleiß und die dort wirkenden Verschleißmechanismen zu charakterisieren und den Verschleiß über ein globales Modell zu quantifizieren. Außerdem wurden anhand eines elektrischen Ausfallkriteriums Lebensdauermodelle in Abhängigkeit der Einflussgrößen Schwingweite, Goldschichtdicke und Rauheit aufgestellt. Der Ausfall des Steckkontaktes ist auf einen Verschleiß der Goldschichten und die dadurch initiierte Nickeloxidation im Verbund mit einem Anstieg des Übergangswiderstands zurückzuführen. Die dabei auftretenden Materialüberträge, Furchungsvorgänge, die Verschleißpartikelgenerierung sowie die Partikeltransportmechanismen üben einen entscheidenden Einfluss auf die Lebensdauer des elektrischen Steckkontaktes aus. Über die Verknüpfung der Lebensdauermodelle mit dem globalen Verschleißmodell kann durch Messung der Verschleißgrößen und bei bekannter Beanspruchung die Lebensdauer berechnet werden.

Electrical contacts in automotive applications are exposed to thermal and vibration induced relative motion in the tribological contact. Fretting tests with an AuCo/Ni vs. Au/NiP ball to plate contact were conducted in order to describe the ongoing wear mechanisms. Furthermore, a global wear approach was chosen to quantify the overall wear. According to a predefined electrical failure criterion the connector lifetime is demonstrated in a model depending on oscillating amplitude, gold thickness and contact roughness. The electrical failure of the contact can be reduced to the wear of the gold platings leading to exposure of the nickel interlayer and consequently oxidation. Through material transfer, plowing, particle generation and the particle transport mechanisms the contact resistance increases and therefore limits the connector lifetime. The link between the lifetime models and the global wear approach allows for calculation of the lifetime when only the wear and the stress of the tribosystem are known.

Umfang: XIV, 138 S.

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