Der Elektrolyt für langfristige Korrosionsbeständigkeit

Rhoduna Alloy wurde ursprünglich für den dekorativen Bereich entwickelt und über Jahre etabliert Reklamationen der Endkunden wegen funktionsunfähiger Geräte führen neben Imageschäden zu oft unvorhergesehener Kosten auf Produzentenseite, welche mittelfristig in einen erhöhten und damit unattraktiveren Produktpreis münden.

Mit Rhoduna Alloy hat Umicore Electroplating aus Schwäbisch Gmünd einen Rhodium-Ruthenium-Elektrolyt geschaffen, welcher genau hier ansetzt. Die Legierung, welche mittels metallsparender Galvanikverfahren unter Verwendung bewährter Durchlauf-Massenproduktionsanlagen aufgetragen werden kann, verleiht Kontakten eine bisher unerreichte Korrosionsbeständigkeit – ohne dabei Features wie die Schnellladefähigkeit zu beeinflussen.

Vergoldete Kontakte erfüllen gewachsene Erwartungen nicht mehr

Die anfangs rasante Entwicklung von Mobiltelefonen, Tablets, kabellosen Kopfhörern oder smarten Fitnessarmbändern verlangsamt sich zunehmend. Leistung, Design und Handhabung sind zwischenzeitlich oft markenübergreifend austauschbar geworden. Dadurch rücken schon marginale Preis­unterschiede und die Nachhaltigkeit ins Blickfeld. Wobei der Begriff Nachhaltigkeit für den Konsument nicht zwingend mit dem oft damit verbundenen Umweltgedanken einhergeht – vielmehr ist es die Erwartungshaltung an ein langlebiges und jederzeit bedenkenlos einsetzbares Produkt.

Dies ist mit dem bisherigen Standard, vergoldeten Ladekontakten und Steckverbindern, nicht zu erreichen. Insbesondere Wearables werden naturgemäß nicht in einem von der Außenwelt geschützten Umfeld eingesetzt und sind damit galvanischen Korrosionsbedingungen ausgesetzt.

Gerade bei Freizeitaktivitäten kommen die Geräte oft zwangsläufig mit chloridhaltigen Flüssigkeiten wie Hautschweiß, Schwimmbad- bzw. Meerwasser oder auch Getränken in Kontakt. Natürlich sind die meisten Geräte zumindest Spritzwassergeschützt und erwecken zunächst den Eindruck keinen Schaden davongetragen zu haben. Die Gefahr besteht aber nicht in der unmittelbaren Funktionsfähigkeit, sondern mittelfristig an den offenliegenden Kontakten: in Verbindung mit chloridhaltigen Lösungen korrodieren vergoldete Kontakte beim Ladevorgang unweigerlich und mit hoher Geschwindigkeit.

Korrosionstest beweist Eignung der Legierung

Kontakte eines Fitnessarmbandes nach dem Ladevorgang. Der linke Kontakt, zuvor mit Schweißlösung verunreinigt, zeigt eine deutliche Korrosion der Goldschicht im Vergleich zum rechten, nicht verunreinigten Kontakt In einem elektrochemischen Korrosionstest wird eine ca. einprozentige Kochsalzlösung (250ml) bei 40 °C an eine Spannung von 5 V gelegt. Damit wird ein vollständiger Ladezyklus in 30 Sekunden bei mit Schweiß verunreinigten Kontakten simuliert. Nach bereits 2,5 Minuten hat sich die für Kontakte übliche 0,75 μm Goldschicht vollständig aufgelöst und das Nickelsubstrat ist bereits stark korrodiert. Im Gegensatz dazu ist bei der Rhoduna Alloy Legierung unter polarisiertem Licht bei 20facher Vergrößerung keine Korrosion auszumachen. „Die chemisch nahezu inerte Endschicht weist eine sehr geringe Porosität und das Gesamtsystem damit eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit auf,“ bestätigt Martin Stegmaier (Bereichsleiter Dekorative An- wendungen) die bisher unerreichte Schichtcharakteristik.

Rhoduna Alloy mit dem Oberflächentechnik-Preis 2020 ausgezeichnet

Umicore Electroplating verdiente sich mit Rhoduna Alloy eine Top-Platzierung beim Stuttgarter Oberflächentechnik-Preis, welcher alle zwei Jahre vom weltweit renommierten Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA vergeben wird. Dessen Abteilungsleiter für Galvanotechnik Dr. Ing. Martin Metzner begründet den 3. Platz mit einer simplen Tatsache: „Umicore ... ist es gelungen ... den komplexen und oft widrigen Einflüssen zu begegnen, denen die Kontakte mobiler Endgeräte ausgesetzt sind“. Die Auszeichnung freut Uwe Manz (Leiter Forschung & Entwicklung) ganz besonders aus einem Grund: „Natürlich sehen wir am kommerziellen Erfolg, dass wir die richtigen Produkte für die verschiedenen Märkte entwickeln. Aber der Preis bestätigt auch, das wir in den Punkten Innovationsgrad, Nachhaltigkeit, Enabler-Qualitäten und industrielle Machbarkeit – den Kriterien der Preisvergabe – weiter ganz vorne dabei sind.“

Nachhaltigkeit bringt Wirtschaftlichkeit

Mit dem Einsatz des Elektrolyts bietet sich Nutzern eine längere Lebensdauer und damit Nachhaltigkeit ihres mobilen Geräts. Auch der Produzent hat Vorteile – in zweierlei Hinsicht: zum einen zahlt die hinzugewonnene Produktverlässlichkeit direkt auf das Imagekonto des Herstellers ein. Zum anderen fährt er durch Rhoduna Alloy in der Gesamtkalkulation wirtschaftlicher – trotz des um den Faktor vier höheren Invest für die Legierung im Vergleich zur Goldschicht.

Im elektrochemischen ASET (Artificial Sweat Electrolysis Test) zeigt sich die Korrosionsbeständigkeit von Rhoduna Alloy gegenüber dem bisherigen Standard Gold. Bereits nach etwas mehr als 2 Minuten ist die Goldschicht aufgelöst und die Nickelschicht ist korrodiert. Die Rhodium/Ruthenium-Legierung dagegen bleibt stabil.

Wearables wie kabellose Kopfhörer sind nach dem Fortschreiten der Korrosion an den Kontakten nicht mehr aufladbar und damit unbrauchbar. Während sich der durch den Imagegewinn nur schwer messen lässt und die dadurch vermeintlich höhere Absatzmenge erst mittelfristig auswirkt, ist die Ersparnis bei den durch korrodierte Kontakte anfallenden Reklamationen klar und sofort zu beziffern: Kosten für Korrespondenz, Logistik und für die Reparatur- bzw. den Austausch der defekten Geräte entfallen ersatzlos.

Testproduktion bei Umstellung

Vor jeder möglichen Einführung bzw. Umstellung auf den neuen Elektrolyten findet eine ungewöhnlich detaillierte Abfrage der bisherigen Prozessumgebung statt, so wird nach eigenen Angaben erreicht, dass es zu einer reibungslosen Produktivsetzung und damit im schlimmsten Fall nicht zu Produktionsausfällen kommt. „Eine Testproduktion im Umfeld des Kunden gehört für uns zur Umstellung dazu“, beschreibt Markus Legeler (Leiter Vertrieb International) das Onboarding für Kunden