In diesem Projekt kooperieren die Arbeitsgruppen Elektrolytische Korrosion des DECHEMA-Forschungsinstituts und Elektrochemie des IKTS Dresden, um sich der Verbesserung von Kontaktschichten auf Steckkontakten im elektrischen Hochleistungsbereich anzunehmen. Diese erfahren durch den politisch forcierten Ausbau der E-Mobilität, grüner Energiegewinnung und der Dekarbonisierung vieler industrieller Technologien große Aufmerksamkeit und eine steigende Nachfrage, während andere Schichtsysteme an Bedeutung verlieren. Mit ihren geringen Kontaktwiderständen haben sich hier bereits Silberschichten durchgesetzt, wobei die Neigung des Silbers zur Kaltverschweißung durch den Einbau von Graphit ohne Verlust der Leitfähigkeit eingedämmt werden konnte.
Mit weiter steigenden Übertragungsleistungen steigt aber auch bei diesen Schichten die thermische Belastung und damit die Gefahr des Erweichens während der Anwendung. Daher gibt es erste Überlegungen zu einer aktiven Kühlung solcher Steckkontakte. Deutlich einfacher wäre jedoch die Erhöhung der Temperaturfestigkeit der Kontaktschichten. Dieses Ziel soll in ALDIHOK durch die Zugabe von nanoskaligen SiC-Hartstoffpartikeln erreicht werden.
Ein weiterer wesentlicher Ansatzpunkt des Projekts ist die bisher übliche cyanidische Silberabscheidung. Diese ist potentiell umwelt- und gesundheitsschädlich und erfährt einen zunehmenden Substitutionsdruck. Daher setzt das Projekt hier auf die Weiterentwicklung eines galvanischen Verfahrens zur cyanidfreien Silberabscheidung als Dispersionsabscheidung.
Das Gesamtziel von ALDIHOK ist somit die cyanidfreie Silberdispersionsabscheidung mit Graphit und SiC als Dispersoide. Die spannendste Frage dabei ist, ob Partikel sehr unterschiedlicher Größe (µm-Graphit und nm-SiC) und Oberflächenfunktionalität gemeinsam eingebaut werden können. Daher verfolgt das Projekt zunächst getrennt die Implementierung von cyanidfreien Silberabscheidungen mit Graphit bzw. SiC. Im Graphit-System werden dabei neben Mikropartikeln auch kleinere Graphitpartikel untersucht, welche bereits die Morphologie ändern können. Somit steht dann für die Kombination mit SiC auch ein System ähnlicher Partikelgröße zur Verfügung. An den SiC-Nanopartikeln besteht weiterhin die Möglichkeit, diese mit einer Kohlenstoffschicht zu ummanteln und so die Oberflächeneigenschaften dem Graphit anzugleichen.
Beide Einzelsysteme sollen schlussendlich in geeigneter Weise zu einem, sämtliche Anforderungen erfüllenden Schichtsystem kombiniert werden. Dies kann einerseits sequenziell, als Zwei- bzw. Multilagensystem, erfolgen aber auch als kombiniertes elektrochemisches System, bei dem beide Partikel im Elektrolyten suspendiert vorliegen. In letzterem Fall gilt es dann auch zu untersuchen, ob bestimmte Abscheideparameter den bevorzugten Einbau des einen oder anderen Partikels erlauben, so dass auch gradierte Schichtzusammensetzungen zugänglich werden.
Den beiden Forschungseinrichtungen stehen zur Erreichung der hier in kompakter Form erläuterten Zielsetzungen mehr als 15 Branchenunternehmen mit entsprechendem Erfahrungshintergrund im projektbegleitenden Ausschuss beratend zur Seite.
Förderkennzeichen: IGF - 01|F23181N
Laufzeit: 01. März 2024 - 31. August 2026
Forschungseinrichtungen:
FE1: DECHEMA-Forschungsinstitut (DFI), Gruppe Elektrolytische Korrosion, Frankfurt am Main
FE2: Fraunhofer Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS, Gruppe Elektrochemie, Dresden