Durch die Energiewende und die Elektrifizierung des Individualverkehrs werden die Anforderungen an den sicheren und zuverlässigen Transport von Elektroenergie gesellschaftlich noch wichtiger. Ein stabiles Stromnetz erfordert ein hohes Maß an Zuverlässigkeit aller beteiligten Komponenten. Gerade Verbindungsstellen, an denen elektrische Energie von einem Leiter auf einen anderen übertragen wird, stellen dabei häufig kritische Punkte dar. Beschichtungen der einzelnen Kontaktpartner sind dabei bereits seit Jahren Stand der Technik. Die steigenden Ansprüche und Herausforderungen erfordern den Einsatz neuer Materialien, mit denen bestehende Betriebsmittel weiterentwickelt werden können. Die Anforderungen an Beschichtungen im Bereich stromführender Steckverbindungen in Stromnetzen sind in den letzten Jahren stark gestiegen. Durch die kompaktere Bauweise der Geräte und eine steigende Leistungsdichte erhöhen sich die Temperaturen im Einsatz. Wird zusätzlich noch eine hohe Anzahl an Steckzyklen gefordert, sind die konstruktiven und montagetechnischen Herausforderungen hoch. Steckverbindungen mit hoher Steckzyklenzahl werden derzeit mit einem Kontaktschmiermittel vorbehandelt, um den Reibverschleiß im Betrieb zu minimieren.
Das Kontaktschmiermittel muss langzeitstabil und temperaturbeständig sein, damit die geforderten Einsatzzeiten von zum Teil mehreren Jahrzehnten erreicht werden können. Bei der Montage muss auf eine exakte Dosierung des Kontaktschmiermittels geachtet werden, sodass der Kontaktwiderstand nur moderat erhöht, gleichzeitig aber der Reibwert zuverlässig verringert wird. Zudem enthalten die eingesetzten Materialien meist Fluorchemikalien, deren Beschaffung teuer und deren Herstellung bzw. Entsorgung problematisch ist.
Eine Alternative zu den üblicherweise eingesetzten Reinsilberschichten, die mit Kontaktschmiermittel behandelt werden, stellen Silberdispersionsschichten mit eingelagerten Trockenschmierstoffen dar. Ziel des Projektes war die Entwicklung und Untersuchung galvanisch abgeschiedener Silber-Dispersionsschichten mit selbstschmierenden Eigenschaften. Die einzulagernden Partikel wurden hierbei in Form von Pulvern zum Metallmatrixelektrolyten gegeben und durch eine entsprechende Elektrolytumwälzung in Schwebe gehalten. Durch eine geeignete Wahl der Prozess- und Elektrolytparameter konnte der Partikeleinbau in die Schicht gesteuert werden.
Zusammengefasst zeigen die Ergebnisse des Projektes, dass bei der Beschichtung von Modellgeometrien alle untersuchten Partikeltypen in Silberschichten eingebaut werden können. Die Systeme Silber-Graphit, Silber-MoS2 und Silber-WS2 heben sich dabei durch ihre guten tribologischen Eigenschaften hervor. Es werden Werte für die mittleren Reibkoeffizienten um 0,2 erreicht, die auch nach einer thermischen Auslagerung von 2000 h bei 180 °C stabil bleiben. Zudem verlangsamt der Einbau der Dispersoide den Härteabfall infolge der Wärmebehandlung im Vergleich zu reinen Silberschichten.
Auch an den industriellen Probekörpern können diese Ergebnisse im Prinzip bestätigt werden. Der maximale Reibweg einer Silberdispersionsschicht bis zum Ausfall vergrößert sich gegenüber einer Reinsilberschicht um den Faktor 3–6 (WS2), 5–10 (MoS2) bzw. 10–18 (Graphit). Dabei werden jedoch noch nicht die Werte einer mit Kontaktschmiermittel behandelten Silberoberfläche erreicht. Dies könnte ein Gegenstand weiterer Untersuchungen sein.
