Selbstheilende Kupferschichten statt teurer Edelmetalle

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Universität des Saarlandes Fakultät 8/Naturwissenschaftl. Technische Fakultät III

Schutzschicht auch für andere Anwendungen geeignet

Wie in einem Karussell wandern die Kontakte jetzt in der Produktionsanlage im Kreis herum und werden genauso wie die Leiterplatten immer wieder mit einer neuen dünnen Kupferschicht überzogen. „Damit erzeugen wir eine recycelbare Verschleißschicht auf den Kontakten, heilen aufgetretene Schäden sofort aus und verbessern ganz nebenbei sogar die Leitfähigkeit der Halterungen um ein Vielfaches“, sagt der Materialforscher.

Durch das neue Verfahren müssen die Halterungen in Zukunft nicht mehr aufwändig in den Produktionsstätten ausgebaut und ersetzt werden. Da in jeder der rund 600 Produktionsanlagen weltweit etwa 200 Halterungen im Einsatz sind, spart der Hersteller jetzt jährlich mehrere Millionen Euro.

Mücklich kann sich vorstellen, dass sich die selbst erneuernden Schutzschichten nach diesem Prinzip auch für andere Anwendungen einsetzen lassen. „Wenn Bauteile während der Produktion stark beansprucht werden, sollte man nicht nur über Hightech-Werkstoffe wie Titan nachdenken, sondern auch vergleichsweise alte, aber nicht weniger geeignete Materialien wie Kupfer oder Kupferlegierungen in die Überlegungen einbeziehen“, sagt Mücklich.

Räumliche Abbilder bis zur atomaren Ebene

Für ihre Materialanalysen nutzen die Saarbrücker Wissenschaftler verschiedene dreidimensionalen Verfahren, um zum Beispiel die so genannte Elektroerosion an den Werkstoffen, die durch starke Stromflüsse ausgelöst wird, zu bewerten. „Wir haben dafür hoch auflösende Elektronenmikroskope sowie die Nano-Tomographie und Atomsonden-Tomographie eingesetzt. Die dabei erfassten Bildserien werden anschließend im Computer wieder zum exakten räumlichen Abbild zusammengefügt – bis hin zum einzelnen Atom“, erläutert Mücklich.

Bei der Suche nach robusten Materialien setzen die Wissenschaftler auch das Laserstrahlauftragsschweißen (Lasercladding) ein, um in mikroskopischen Lagen verschiedene Materialien auf einen Werkstoff aufzutragen. Außerdem bearbeiten die Saarbrücker Wissenschaftler Materialoberflächen mit dem so genannten Laserinterferenz-Verfahren, um Werkstoffe zum Beispiel härter und widerstandsfähiger zu gestalten.

Hintergrund: Innovationspreis des Deutschen Kupferinstituts

Der Innovationspreis des Deutschen Kupferinstituts wird jedes Jahr für ein neues Verfahren verliehen, das die deutsche Kupferindustrie im internationalen Wettbewerb voranbringt. Professor Frank Mücklich erhielt den Innovationspreis gemeinsam mit seinen wissenschaftlichen Mitarbeitern Dominik Britz und Christian Selzner für ihren „wegweisenden Beitrag für die Entwicklung innovativer Produkte aus Kupfer und Kupferlegierungen“, so die Jury. Der mit 2.500 Euro dotierte Innovationspreis wurde auf der Jahrestagung des Deutschen Kupferinstituts in Hamburg verliehen.

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