Beim Kupferplattieren wird eine Schicht aus reinem Kupfer auf ein CNC-bearbeitetes Substrat aufgebracht, um die elektrische Leitf\u00e4higkeit zu verbessern, als Grundierung f\u00fcr nachfolgende Beschichtungen zu dienen oder Stahlteilen Korrosionsschutz zu bieten. Die Standardbeschichtungsdicke liegt bei funktionalen Anwendungen zwischen 5 und 25 \u00b5m; bei dekorativen Anwendungen k\u00f6nnen 2 bis 5 \u00b5m verwendet werden. Dieser Leitfaden behandelt den Galvanisierungsprozess, die Kompatibilit\u00e4t der Substrate, Konstruktionsregeln, die dar\u00fcber entscheiden, ob Ihr Bauteil korrekt beschichtet wird, sowie h\u00e4ufige Fehler, die auf Bearbeitungsentscheidungen zur\u00fcckzuf\u00fchren sind, die getroffen wurden, bevor das Bauteil \u00fcberhaupt die Galvanisierungsanlage erreichte.<\/p>\n\n\n\n
Die Kupferbeschichtung ist eine der am h\u00e4ufigsten missverstandenen Oberfl\u00e4chenbehandlungen in der Pr\u00e4zisionsfertigung. Ingenieure, die sich mit Eloxieren und Vernickeln auskennen, betrachten die Kupferbeschichtung oft als einfache Alternative \u2013 dasselbe Grundprinzip, nur mit einem anderen Metall. Das ist jedoch nicht der Fall. Kupfer weist ganz eigene Anforderungen hinsichtlich der Haftung, der Geometrieempfindlichkeit und der Kompatibilit\u00e4t mit dem Substrat auf. Werden diese bei der Konstruktion des bearbeiteten Bauteils nicht ber\u00fccksichtigt, kommt es zu Beschichtungsfehlern, die zwar wie ein Problem der Oberfl\u00e4chenbehandlung aussehen, in Wirklichkeit aber ein Konstruktionsproblem darstellen.<\/p>\n\n\n\n
Die Fehler, die Sie beobachten werden \u2013 Blasenbildung, Lochfra\u00df, ungleichm\u00e4\u00dfige Wandst\u00e4rken an Ecken und Vertiefungen sowie Haftungsfehler an Trennlinien \u2013 haben fast immer ihren Ursprung in Entscheidungen, die bereits vor der Erstellung des Bearbeitungsprogramms getroffen wurden. Dieser Leitfaden vermittelt Ihnen die DFM-Regeln, mit denen sich diese Fehler vermeiden lassen.<\/p>\n\n\n\n
Unter Yicen Pr\u00e4zision<\/a>, Die Verkupferung ist als Oberfl\u00e4chenbehandlung nach der Bearbeitung f\u00fcr Substrate aus Stahl, Aluminium und Kupferlegierungen verf\u00fcgbar. Wenn Sie die Anforderungen des Verfahrens kennen, k\u00f6nnen Sie Bauteile so konstruieren, dass sie bereits beim ersten Mal korrekt beschichtet werden.<\/p>\n\n\n\n Beim galvanischen Verkupfern werden mithilfe eines Elektrolysebads Kupferatome auf einem leitf\u00e4higen Substrat abgeschieden. Das bearbeitete Bauteil fungiert dabei als Kathode im Stromkreis. Die Kupferanode l\u00f6st sich im Elektrolyten (in der Regel eine Kupfersulfat- oder Kupferpyrophosphatl\u00f6sung) auf, und unter Einwirkung von Strom wandern Ionen zur Oberfl\u00e4che des Bauteils.<\/p>\n\n\n\n Die Abscheidungsrate wird durch die Stromdichte, die Badetemperatur, die Elektrolytkonzentration und die Durchmischung des Bades bestimmt. In einem typischen Kupfersulfatbad werden bei Standard-Stromdichten 0,5\u20131,0 \u00b5m Kupfer pro Minute abgeschieden. Die Abscheidung einer 15 \u00b5m dicken Schicht dauert etwa 15\u201330 Minuten, wobei die Vorbehandlung nicht mitgerechnet ist.<\/p>\n\n\n\n Die entscheidende Variable ist nicht die Abscheidungsrate \u2013 sondern die Stromverteilung. Der Strom konzentriert sich an scharfen Kanten, Vorspr\u00fcngen und Au\u00dfenecken. In Vertiefungen, Sackl\u00f6chern und Innenecken nimmt er ab. Daraus ergibt sich eine grundlegende Geometrieabh\u00e4ngigkeit: Bei Bauteilen mit scharfen Au\u00dfenkonturen kommt es an den Kanten zu einer \u00dcberbeschichtung, w\u00e4hrend Vertiefungen unterbeschichtet werden. Das Ergebnis ist ein Bauteil, das an den Stellen, an denen sich Kupfer angesammelt hat, au\u00dferhalb der Toleranz liegt und an den Stellen, an denen Kupfer ben\u00f6tigt wurde, unzureichend gesch\u00fctzt ist.<\/p>\n\n\n\n Dies ist die wichtigste Konstruktionsregel beim Kupferbeschichten: Eine Geometrie, die den Strom b\u00fcndelt oder ableitet, f\u00fchrt zu einer ungleichm\u00e4\u00dfigen Schichtdicke, unabh\u00e4ngig davon, wie gut die Beschichtungsanlage geregelt ist.<\/p>\n\n\n\n Kohlenstoffarmer Stahl und legierte St\u00e4hle lassen sich mit einer Standardvorbehandlung (S\u00e4ureaktivierung, gefolgt von einer d\u00fcnnen Kupfergrundierung) gut mit Kupfer beschichten. Die Haftung ist ausgezeichnet, und das galvanische Paar Kupfer\/Stahl stellt in den meisten Einsatzumgebungen kein Problem dar.<\/p>\n\n\n\n Edelstahl erfordert eine aggressivere Vorbehandlung, um die passive Chromoxidschicht aufzubrechen, die die Haftung verhindert. Eine Wood\u2019s-Nickelbeschichtung \u2013 eine kurze galvanische Abscheidung von Nickel aus einem hochchloridhaltigen Bad \u2013 ist vor der Verkupferung von Edelstahl g\u00e4ngige Praxis. Ohne diese Vorbehandlung ist ein Haftversagen die vorhersehbare Folge.<\/p>\n\n\n\n Aluminium ist das Substrat, auf dem die Kupferbeschichtung am h\u00e4ufigsten versagt, wenn die DFM-Richtlinien nicht befolgt werden. Die nat\u00fcrliche Oxidschicht von Aluminium bildet sich fast augenblicklich wieder, sobald es der Luft ausgesetzt wird. Eine Beschichtung direkt auf dieser Oxidschicht f\u00fchrt zu einer Haftfestigkeit, die der einer Beschichtung auf Glas entspricht.<\/p>\n\n\n\n Die korrekte Vorbehandlungsabfolge f\u00fcr Aluminium lautet: alkalische Reinigung, S\u00e4ure\u00e4tzung, zweistufige Zinkatierung (eine doppelte Zinkatierung sorgt f\u00fcr eine bessere Haftung als eine einfache Zinkatierung) und anschlie\u00dfend Kupferbeschichtung aus einem Pyrophosphatbad. S\u00e4uresulfat-Kupferb\u00e4der sind mit Aluminiumuntergr\u00fcnden nicht kompatibel, da sie die Zinkat-Grundschicht aufl\u00f6sen.<\/p>\n\n\n\n Wenn Ihr Bauteil aus Aluminium gefertigt wurde und Sie zur Gew\u00e4hrleistung der elektrischen Leitf\u00e4higkeit eine Kupferbeschichtung ben\u00f6tigen, geben Sie das Substrat eindeutig an und vergewissern Sie sich, dass der Beschichtungsanbieter ein Pyrophosphat-Kupfer-System verwendet. Die Verwendung eines S\u00e4uresulfatbads als Ersatz, um Prozessschritte einzusparen, f\u00fchrt im Betrieb zu Haftungsfehlern.<\/p>\n\n\n\n Kupfer und Kupferlegierungen (Messing, Bronze) lassen sich technisch leicht beschichten, da das Substrat bereits aus Kupfer besteht und daher von Natur aus eine gute Haftung aufweist. Der Zweck der Beschichtung von Kupferlegierungen besteht in der Regel darin, eine bestimmte Schichtdicke aus hochreinem Kupfer aufzubringen, um die elektrischen Eigenschaften zu verbessern, oder eine kontrollierte Grundschicht f\u00fcr die anschlie\u00dfende Nickel- oder Chrombeschichtung bereitzustellen.<\/p>\n\n\n\n An Au\u00dfenkanten mit Radien unter 0,2 mm sammelt sich Kupfer mit einer etwa 2- bis 3-fachen Nennabscheidungsrate an. Ein Strukturmerkmal, das mit einer Nennst\u00e4rke von 15 \u00b5m spezifiziert ist, weist an einer scharfen Ecke eine St\u00e4rke von 30\u201345 \u00b5m auf. Dieses angesammelte Kupfer kann zu Ma\u00dfabweichungen an passenden Strukturmerkmalen f\u00fchren, Spannungskonzentrationsstellen erzeugen und raue, knotige Oberfl\u00e4chen an den Kanten verursachen.<\/p>\n\n\n\n Die L\u00f6sung ist einfach: Legen Sie bei Bauteilen, bei denen die Ma\u00dftoleranz nach der Beschichtung eine Rolle spielt, Au\u00dfeneckenradien von mindestens 0,3\u20130,5 mm fest. Dadurch wird der Strom gleichm\u00e4\u00dfiger verteilt und es entsteht eine gleichm\u00e4\u00dfige Beschichtung. Teilen Sie diese Radien Ihrem Bearbeitungsdienstleister mit, bevor das Programm geschrieben wird \u2013 das Hinzuf\u00fcgen eines Eckenradius nach der Bearbeitung bedeutet n\u00e4mlich eine \u00dcberarbeitung und eine neue Einrichtung.<\/p>\n\n\n\nWie funktioniert die elektrolytische Kupferbeschichtung?<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
Welche Werkstoffe k\u00f6nnen verkupfert werden?<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
Stahl und Edelstahl<\/strong><\/h3>\n\n\n\n
Aluminium<\/strong><\/h3>\n\n\n\n
Kupfer-Legierungen<\/strong><\/h3>\n\n\n\n
DFM-Regeln f\u00fcr Bauteile, die einer Kupferbeschichtung unterzogen werden<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
Regel 1: Scharfe Au\u00dfenkanten und Ecken beseitigen<\/strong><\/h3>\n\n\n\n