Das Mikro-Laserauftragschweißen (Mikro-LA) eignet sich z. B. zum Aufbringen elektrischer Kontakte. In der Elektroindustrie wird eine Fülle von Bauteilen eingesetzt, die zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit mit Gold beschichtet werden. Herkömmlich wird Gold großflächig z. B. mittels Galvanik aufgebracht. Durch selektives Aufschweißen von Goldkontaktpunkten mittels Mikro-LA werden nur die zur Kontaktierung benötigten Flächen beschichtet und erlauben somit eine signifikante Einsparung des teuren Goldes unter Beibehaltung der erforderlichen Kontakteigenschaften.

Vorgehensweise

Beim Mikro-Laserauftragschweißen von Goldkontaktpunkten wird das pulverförmige Zusatzmaterial mittels einer Düse in die Wechselwirkungszone von Laser und Substratmaterial (z. B. Edelstahl, Nickellegierung) eingebracht. Die Laserenergie schmilzt sowohl eine dünne Randschicht des Substrats als auch das Goldpulver auf, sodass ein Goldkontaktpunkt aufgeschweißt wird, welcher schmelzmetallurgisch mit dem Substrat verbunden ist. Durch die Verwendung eines Faserlasers mit einem Strahldurchmesser unter 100 µm und Pulver mit Korndurchmessern unter 10 µm können Kontaktpunkte weit unter 100 µm Durchmesser und Höhe aufgetragen werden. Neben reinem Gold können auch Hartgoldlegierungen zur Verbesserung des abrasiven Verschleißwiderstands eingesetzt werden.

Ergebnis

Für die Kontaktierung von Schnappscheiben ist nachgewiesen, dass die flächige Goldbeschichtung durch fünf selektiv aufgeschweißte Goldkontaktpunkte ersetzt werden kann. Die elektrischen Eigenschaften dieser Goldpunkte sind vergleichbar mit denen der galvanischen Beschichtung. In einem Teststand wurde ein Lebensdauertest mit 100 000 Betätigungen erfolgreich abgeschlossen. Zur Erhöhung der Prozessgeschwindigkeit laufen derzeit in dem vom BMBF geförderten Vorhaben »MIFULAS« Untersuchungen zum simultanen Auftragschweißen von bis zu 20 Kontakten mittels Mehrstrahlbearbeitung durch Strahlteilung.

Anwendungsfelder

Das Mikro-LA von Kontakten aus Edelmetallwerkstoffen ist grundsätzlich für alle metallischen Bauteile geeignet, die derzeit galvanisch kontaktiert werden. Beispiele sind Schaltelemente für Handys oder Bipolarplatten für Brennstoffzellen.