Dr. Dominic Linsler

Elektrische Kontakte werden durch Schwingungen einer tribologischen Belastung (Fretting) ausgesetzt. Um das Verhalten von Kontakten zu verstehen und die Lebensdauer zu verbessern, ist es wichtig, die tribologischen Vorgänge in einem bauteilnahen Test zu untersuchen. Am MikroTribologie Centrum µTC wurde ein Nanoindenter mit einem piezoelektrischen Positionierer ergänzt, um die Kontaktbeanspruchung im Kraftbereich der realen Anwendung nachzustellen. Der Nanoindenter ermöglicht lastkontrollierte Versuche im Bereich von 10 Millinewton bis zu mehreren Newton und dient als Mikrofrettingtester. Der Testaufbau erlaubt es, das Kontaktaussehen aus der realen Anwendung mit realistischer Normalkraft und kleinsten lateralen Bewegungen im Mikrometerbereich zu reproduzieren. Die Lateralkraftverläufe geben Aufschluss über die Vorgänge und Veränderungen im Kontakt. So können Schlüsse auf einen stabilen Zustand des elektrischen Kontakts oder aber auch auf Degradationsmechanismen gezogen werden. Die Analyse von Einflussgrößen wie Schichthärte, Kontaktmaterial und -aufbau auf die Ausbildung des sogenannten »dritten Körpers« und damit letztendlich auf die Haltbarkeit des Steckkontakts wird mit analytischen Methoden wie Ionenfeinstrahl- und Rasterelektronenmikroskopie und klassischer Nanoindentation durchgeführt. Die Verknüpfung tribologischer Experimente bei kleinen Kräften und Wegen in Kombination mit der Analyse dieser tribologischen Kontakte ermöglicht gezielte Maßnahmen zur Erhöhung von Lebensdauer und Zuverlässigkeit der elektrischen Kontakte.

Elektrische Kontakte sind teilweise geschmiert. Die Schmierstoffe sind typischerweise PFPE-basiert. Mittelfristig kann die Verfügbarkeit dieser Schmierstoffe für Steckkontakte eingeschränkt sein. Die vorgestellte Methode bietet die Möglichkeit, alternative Schmierstoffe oder Beschichtungen systemnah und quantitativ zu charakterisieren und so auf den Wegfall der fluorierten Chemikalien zu reagieren.

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