DE102009002320A1 - Reduction of the electrical contact resistance of a surface of a metallic body - Google Patents

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Abstract

Zum Reduzieren des Kontaktwiderstands einer Oberfläche (9) eines metallischen Körpers (2) wird über der Oberfläche (9) ein reduktives physikalisches Plasma (18) durch elektrische Entladung generiert und während des Generierens des Plasmas elementarer Kohlenstoff in Form von Partikeln (19), die jeweils eine Vielzahl von Kohlenstoffatomen umfassen, an der Oberfläche bereitgestellt.To reduce the contact resistance of a surface (9) of a metallic body (2), a reductive physical plasma (18) is generated over the surface (9) by electrical discharge and during the generation of the plasma elemental carbon in the form of particles (19) each comprising a plurality of carbon atoms provided on the surface.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reduzieren des Kontaktwiderstands einer Oberfläche eines metallischen Körpers mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1. Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung einer speziellen Ausführungsform eines solchen Verfahrens mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 16 sowie auf einen metallischen Körper mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 18, der durch ein solches Verfahren herstellbar ist. Dabei ist hier unter dem Reduzieren des Kontaktwiderstands nicht nur sein Absenken unter einen vorherigen Wert, der durch an der Oberfläche gebildete sauerstoffhaltige Verbindungen erhöht ist, sondern auch sein Konservieren auf einem vorliegenden Wert zu verstehen, der sich ohne eine Behandlung der Oberfläche beispielsweise durch Bildung sauerstoffhaltiger Verbindungen an der Oberfläche erhöhen würde.The The present invention relates to a method of reducing the contact resistance of a surface of a metallic Body with the characteristics of the generic term of the independent Claim 1. Furthermore, the present invention relates to a device for performing a special Embodiment of such a method with the features the preamble of independent claim 16 and on a metallic body with the characteristics of the generic term of independent claim 18, by such Method can be produced. Here is below reducing the Contact resistance is not just lowering below a previous one Value due to oxygen-containing surface formed Compounds is increased, but also its preservation to understand at a present value, which without treatment of the Surface, for example, by formation of oxygen-containing Compounds on the surface would increase.

Bei dem metallischen Körper kann es sich insbesondere um eine Elektrode einer Batterie, einer Brennstoffzelle, eines Kondensators oder dergleichen handeln. Typischerweise besteht der metallische Körper dabei aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Die vorliegende Erfindung ist jedoch ausdrücklich nicht auf die Anwendung bei metallischen Körpern aus Aluminium und dessen Legierungen beschränkt. Vielmehr kann der metallische Körper auch beispielsweise aus Kupfer, Blei, Zink, Nickel, Titan und deren Legierungen bestehen.at The metallic body may in particular be a Electrode of a battery, a fuel cell, a capacitor or the like. Typically, the metallic exists Body made of aluminum or an aluminum alloy. However, the present invention is expressly not for use with metallic bodies made of aluminum and its alloys limited. Rather, the metallic Body also for example made of copper, lead, zinc, nickel, Titanium and their alloys exist.

An der Oberfläche vieler metallischer Körper bilden sich an Luftsauerstoff und/oder Luftfeuchtigkeit spontan sauerstoffhaltige Verbindungen, die den Kontaktwiderstand an der Oberfläche erhöhen. Bei diesen Verbindungen handelt es sich insbesondere um Oxid- und/oder Hydroxidverbindungen und im Falle eines metallischen Körpers aus Aluminium konkret um Aluminiumoxid (Al2O3). Die spontane Bildung dieser sauerstoffhaltigen Verbindungen stellt ein erhebliches Problem bei der Verwendung verschiedener Metalle als Elektrodenmaterial dar, da sie hochohmig sind und den Kontaktwiderstand einer mit ihnen überzogenen Oberfläche deutlich erhöhen.On the surface of many metallic bodies, oxygen-containing compounds spontaneously form on atmospheric oxygen and / or atmospheric moisture, which increase the contact resistance on the surface. These compounds are, in particular, oxide and / or hydroxide compounds and, in the case of a metallic body of aluminum, specifically aluminum oxide (Al 2 O 3 ). The spontaneous formation of these oxygen-containing compounds presents a significant problem in the use of various metals as electrode material, since they are high-impedance and significantly increase the contact resistance of a surface coated with them.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 und ein metallischer Körper mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 16 sind aus der EP 1 609 878 A1 bekannt. Hier wird ein Körper aus Aluminium mit Kohlenstoff beschichtet, indem zunächst eine kohlenstoffhaltige Substanz auf die Oberfläche des Körpers aufgebracht wird und der Körper dann in einer kohlenwasserstoffhaltigen Atmosphäre auf eine Temperatur im Bereich zwischen 100°C und 660°C, vorzugsweise im Bereich von 450°C und 660°C, erhitzt wird. Bei den Partikeln aus elementarem Kohlenstoff kann es sich um (technischen) Ruß (Carbon Black) handeln, der mit Hilfe eines Bindemittels als Schicht auf die Oberfläche aufgebracht wird, bevor der metallische Körper unter einer Acetylen- oder Methangasatmosphäre für mehrere Stunden einer Temperatur von über 400°C ausgesetzt wird. Bei der erhöhten Temperatur bildet sich eine kohlenstoffhaltige Schicht auf der Oberfläche des metallischen Körpers aus. Diese kohlenstoffhaltige Schicht weist Fasern oder Filamente auf, die sich ausgehend von Teilchen aus Aluminiumcarbid erstrecken, welche in die Oberfläche des metallischen Körpers eingebettet sind. Die Fasern oder Filamente sollen ebenfalls aus einer Verbindung aus Aluminium und Kohlenstoff bestehen. An den Fasern haften Teilchen aus Kohlenstoff an. Die Größe dieser Kohlenstoffteilchen entspricht der Größe der Teilchen des eingesetzten technischen Rußes. Die Länge der Fasern oder Filamente liegt bei etwa 1 μm. Die Aluminiumcarbidteilchen in der Oberfläche des metallischen Körpers weisen eine nicht zahlenmäßig näher spezifizierte Größe auf, die sich aus den Zeichnungen auf etwa kleinergleich 1 μm abschätzen lässt. Das bekannte Verfahren ist sehr langwierig und setzt voraus, dass der metallische Körper, einschließlich etwaiger Anbauten, für lange Zeit auf die Behandlungstemperatur von über 400°C gebracht werden kann.A method having the features of the preamble of independent claim 1 and a metallic body having the features of the preamble of independent claim 16 are known from EP 1 609 878 A1 known. Here, a body of aluminum is carbon coated by first applying a carbonaceous substance to the surface of the body and then heating the body in a hydrocarbon-containing atmosphere to a temperature in the range between 100 ° C and 660 ° C, preferably in the range of 450 ° C and 660 ° C, heated. The particles of elemental carbon may be (technical) soot (carbon black), which is applied with the aid of a binder as a layer on the surface before the metallic body under an acetylene or methane gas atmosphere for several hours at a temperature above 400 ° C is exposed. At the elevated temperature, a carbonaceous layer is formed on the surface of the metallic body. This carbonaceous layer has fibers or filaments extending from particles of aluminum carbide embedded in the surface of the metallic body. The fibers or filaments should also consist of a compound of aluminum and carbon. Particles of carbon adhere to the fibers. The size of these carbon particles corresponds to the size of the particles of the technical carbon black used. The length of the fibers or filaments is about 1 micron. The Aluminiumcarbidteilchen in the surface of the metallic body have a size not specified in more detail size, which can be estimated from the drawings to about the same small 1 micron. The known process is very tedious and requires that the metallic body, including any attachments, for a long time to the treatment temperature of about 400 ° C can be brought.

Bei der Herstellung eines positiven Kollektors für eine Lithium-Ionen-Zelle ist es z. B. aus der DE 103 53 309 A sowie den US-Patenten 5,478,676 , 5,591,544 , 6,403,263 und 6,787,266 bekannt, eine Aluminiumfolie mit einem Verbund aus lithiiertem Metalloxid und bis zu 10 Gewichtsprozent Leitruß zu verpressen, dem Silizium zugesetzt sein kann, wobei die elektrische Kontaktierung zwischen dem Leitruß und der Aluminiumfolie durch eine vorherige nasschemische Behandlung der Aluminiumfolie trotz der Oxidationsneigung des Aluminiums sichergestellt wird. Die nasschemische Behandlung der Aluminiumfolie stellt einen zusätzlichen Aufwand dar und ist mit der Gefahr des Eintrags unerwünschter chemischer Substanzen verbunden.In the production of a positive collector for a lithium-ion cell, it is z. B. from the DE 103 53 309 A as well as the U.S. Patents 5,478,676 . 5,591,544 . 6,403,263 and 6,787,266 It is known to compress an aluminum foil with a lithiated metal oxide composite and up to 10 weight percent conductive carbon black to which silicon may be added, ensuring electrical contact between the conductive carbon black and the aluminum foil by prior wet-chemical treatment of the aluminum foil despite the tendency of the aluminum to oxidize. The wet-chemical treatment of the aluminum foil is an additional expense and is associated with the risk of undesirable chemical substances.

Zur Ausbildung von Schichten aus diamantartigem Kohlenstoff (Diamond Like Carbon = DLC) auf metallischen Oberflächen ist die chemische Gasphasenabscheidung (Chemical Vapor Deposition = CVD) aus Kohlenwasserstoffgasen geeigneter Zusammensetzung bekannt. Eine Variante der CVD ist die plasmaunterstützte CVD (Plasma Enhanced CVD). Dabei wird die Energie, die zur Umwandlung des Kohlenstoffs aus dem Gas in DLC benötigt wird, durch Beschleunigung von Ionen aus dem Plasma gewonnen. Eine ausreichende Energieaufnahme der Ionen erfordert dabei längere Beschleunigungsstrecken, für die ein im Bereich des Plasmas gegenüber dem Atmosphärendruck erheblich reduzierter Druck Voraussetzung ist. DLC ist anders als Diamant ein elektrischer Leiter oder Halbleiter.To form diamond-like carbon (DLC) layers on metallic surfaces, chemical vapor deposition (CVD) from hydrocarbon gases of suitable composition is known. One variant of CVD is plasma enhanced CVD (plasma enhanced CVD). The energy needed to convert the carbon from the gas into DLC is gained by accelerating ions out of the plasma won. Sufficient energy absorption of the ions requires longer acceleration distances, for which a pressure which is considerably reduced in the region of the plasma relative to the atmospheric pressure is a prerequisite. Unlike diamond, DLC is an electrical conductor or semiconductor.

AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1, eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 16 und einen metallischen Körper mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 18 aufzuzeigen, die binnen kurzer Zeit mit geringem Aufwand zu der gewünschten Reduzierung des Kontaktwiderstands führen, welcher durch an der Oberfläche gebildete sauerstoffhaltige Verbindungen erhöht ist, bzw. einen dauerhaft reduzierten Kontaktwiderstand aufweisen und mit einer wesentlich geringeren Gefahr des Eintrags von Fremdsubstanzen verbunden sind.Of the Invention is based on the object, a method with the features of the independent claim 1, a device with the features of the preamble of the independent claim 16 and a metallic body with the characteristics of To show the preamble of independent claim 18 within a short time with little effort to the desired Reduce the contact resistance, which by the surface formed oxygenated compounds is increased, or a permanently reduced contact resistance exhibit and with a much lower risk of entry foreign substances are connected.

LÖSUNGSOLUTION

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1, durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 16 und durch einen metallischen Körper mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 18 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des neuen Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 15 beschrieben. Der abhängige Patentanspruch 17 betrifft eine bevorzugte Ausführungsform der neuen Vorrichtung, die abhängigen Patentansprüche 19 und 20 betreffen bevorzugte Ausführungsformen des neuen metallischen Körpers.According to the invention the object by a method having the features of the independent claim 1, by a device having the features of the preamble of independent claim 16 and by a metallic Body with the features of the independent claim 18 solved. Preferred embodiments of the new Method are in the dependent claims 2 to 15 described. The dependent claim 17 relates a preferred embodiment of the new device, refer to the dependent claims 19 and 20 preferred embodiments of the new metallic body.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Bei dem neuen Verfahren zum Reduzieren des Kontaktwiderstands einer Oberfläche eines metallischen Körpers, insbesondere eines Kontaktwiderstands, der durch mindestens eine an der Oberfläche gebildete sauerstoffhaltige Verbindung erhöht ist, wird über der Oberfläche ein physikalisches Plasma durch elektrische Entladung generiert, in dem reduzierende Bedingungen herrschen, und während des Generierens des Plasmas elementarer Kohlenstoff in Form von Partikeln an der Oberfläche bereitgestellt, die jeweils eine Vielzahl von Kohlenstoffatomen umfassen. Die physikalische Behandlung mit Hilfe des Plasmas führt bereits binnen sehr kurzer Zeit zu dem erwünschten Ergebnis der dauerhaften Reduzierung des Kontaktwiderstands. Eine Behandlungsdauer von weit weniger als einer Stunde, in der Regel weniger als einer Minute, ist hierfür ausreichend. Während dieser Behandlung bilden sich aus den Partikeln aus elementarem Kohlenstoff in die Oberfläche des metallischen Körpers eingebettete Teilchen aus elementarem Kohlenstoff aus, die als Leitungskanäle durch die hochohmige Schicht aus sauerstoffhaltigen Verbindungen hindurchreichen. Es wird davon ausgegangen, dass sich diese Teilchen aus elementarem Kohlenstoff dort bilden, wo sich unter Einwirkung des physikalischen Plasmas durch die Schicht aus der hochohmigen sauerstoffhaltigen Verbindung hindurch Entladungsfilamente bilden, die bis zu dem leitfähigen metallischen Körper reichen und die Schicht lokal entfernen. Dies ist an solchen Stellen zu erwarten, an denen diese Schicht bereits von vorneherein besonders dünn war oder durch das Plasma und dessen reaktiven Bestandteile in seiner Dicke weiter reduziert wurde. Die sich derart lokal bildende reine, d. h. nicht oxidierte Oberfläche des metallischen Körpers wird durch die Teilchen aus elementarem Kohlenstoff versiegelt, so dass sie später dem Luftsauerstoff nicht mehr ausgesetzt ist. Dabei mag es an der Grenzfläche des elementaren Kohlenstoffs zu dem Metall zur Bildung von Carbiden kommen, die die Haftung des Kohlenstoffs an dem Metall chemisch unterstützen. In jedem Fall setzt der Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens voraus, dass in dem generierten Plasma reduzierende Bedingungen herrschen, so dass eine sofortige Regeneration der Schicht aus den sauerstoffhaltigen Verbindungen auf der Oberfläche des metallischen Körpers verhindert wird; und der Kohlenstoff muss in elementarer Form in zusammenhängenden Partikeln in dem Plasma bereitgestellt werden. Dabei ist davon auszugehen, dass das Plasma nicht nur auf die Oberfläche des metallischen Körpers einwirkt und diese aktiviert, sondern dass auch eine Aktivierung der Partikel aus Kohlenstoff erfolgt, welche eine Voraussetzung für den Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens, d. h. die dauerhafte Reduzierung des Kontaktwiderstands der behandelten Oberfläche des metallischen Körpers ist.at the new method for reducing the contact resistance of a Surface of a metallic body, in particular a contact resistance, by at least one on the surface formed oxygenated compound is increased over the surface of a physical plasma by electrical Generates a discharge in which reducing conditions prevail, and during the generation of the plasma elemental carbon provided in the form of particles on the surface, the each comprising a plurality of carbon atoms. The physical Treatment with the help of the plasma already leads very soon short time to the desired result of permanent Reduction of contact resistance. A treatment period from far less than an hour, usually less than a minute, is sufficient for this. During this treatment Formed from the particles of elemental carbon in the Surface of the metallic body embedded Particles of elemental carbon, which as ducts through pass through the high-resistance layer of oxygen-containing compounds. It is assumed that these particles are elemental Form carbon where, under the influence of the physical Plasmas through the layer of high-ohmic oxygen Compound through discharge filaments form up to the conductive rich metallic body and remove the layer locally. This is to be expected in places where this layer was already very thin from the outset or by the Plasma and its reactive components in its thickness further was reduced. The locally forming pure, d. H. Not oxidized surface of the metallic body is sealed by particles of elemental carbon, so that they are no longer exposed to atmospheric oxygen later is. It likes the interface of elemental carbon come to the metal for the formation of carbides, the adhesion of the To chemically support carbon on the metal. In each Case is the success of the method according to the invention precede that in the generated plasma reducing conditions prevail, allowing an instant regeneration of the layer from the oxygenated compounds on the surface of the metallic body is prevented; and the carbon must be in elemental form in coherent particles be provided in the plasma. It can be assumed that the plasma not only on the surface of the metallic Body acts and activates this, but that too an activation of the particles takes place from carbon, which is a Prerequisite for the success of the invention Method, d. H. the permanent reduction of the contact resistance of the treated surface of the metallic body is.

Konkret kann es sich bei den Partikeln aus elementarem Kohlenstoff um Rußpartikel handeln. Technischer Ruß weist Primärpartikel in einem typischen Bereich von 10 nm bis 300 nm Durchmesser auf. Bevorzugt sind für das erfindungsgemäße Verfahren. Primärpartikel in einem Bereich von 10 nm bis 100 nm Durchmesser.Concrete For example, the particles of elemental carbon may be soot particles act. Technical carbon black has primary particles in a typical range of 10 nm to 300 nm diameter. Preferred for the inventive Method. Primary particles in a range of 10 nm to 100 nm diameter.

Grundsätzlich möglich ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch die Verwendung von Fullerenen statt Ruß als Partikel aus elementarem Kohlenstoff.in principle is possible in the inventive Process also the use of fullerenes instead of carbon black as Particles of elemental carbon.

Die Partikel aus Kohlenstoff können bei dem neuen Verfahren auch einen Zuschlag aus elementarem Silizium aufweisen oder mit Partikeln aus elementarem Silizium vermischt sein.The Carbon particles can be used in the new process also have a supplement of elemental silicon or with Be mixed particles of elemental silicon.

Die Partikel aus Kohlenstoff können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dispergiert in einem Gas bereitgestellt werden, in dem das Plasma generiert wird. Zur Erzeugung eines solchen Aerosols können in einem Gasstrom Kohlestäbe unter Sauerstoffausschluss elektrisch abgebrannt werden. Die Rußpartikel können auch durch einen anderen Verbrennungsprozess bereitgestellt werden. Alternativ kann das Aerosol mit einem Feststoff-Dosierer erzeugt werden, in dem die Partikel aus Kohlenstoff als Pulver vorliegen, das in das Gas eindispergiert wird.The Particles of carbon can in the inventive Process be provided dispersed in a gas in which the plasma is generated. To produce such an aerosol can in a gas stream carbon rods under exclusion of oxygen be electrically burned. The soot particles can also be provided by another combustion process. Alternatively, the aerosol can be generated with a solids doser be in which the particles of carbon are present as a powder, which is dispersed in the gas.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur Durchführung einer solchen Ausführungsform des neuen Verfahrens vorgesehen, bei der die Partikel aus Kohlenstoff in Form eines Aerosols bereitgestellt werden, in dem das Plasma generiert wird, und weist dazu in einer Gaszufuhr für ein Gas, in dem das Plasma generiert wird, einen Aerosolgenerator auf.The Device according to the invention is to carry out such an embodiment of the new method, in which the particles of carbon are provided in the form of an aerosol, in which the plasma is generated, pointing to it in a gas supply for a gas in which the plasma is generated, an aerosol generator on.

Vorzugsweise ist bei der neuen Vorrichtung eine an einen Wechselhochspannungsgenerator angeschlossene Elektrode, mit der das Plasma gezündet und aufrechterhalten wird, um ein Endrohr aus dielektrischem Material der Gaszufuhr herum angeordnet.Preferably is in the new device one to an AC high voltage generator connected electrode, with which the plasma ignited and is maintained to a tailpipe of dielectric material arranged around the gas supply.

Die Partikel aus Kohlenstoff können aber auch unmittelbar auf der Oberfläche des metallischen Körpers bereitgestellt werden, beispielsweise in Form eines Stoffverbunds. Dieser Stoffverbund darf jedoch nur eine begrenzte Dicke haben oder er muss porös sein, damit die Oberfläche des zu behandelnden metallischen Körpers nicht vollständig gegenüber dem Plasma abgeschirmt wird, das über der Oberfläche generiert wird. Dabei reicht eine Porosität des Verbunds aus, die derjenigen einer lithiierten Metalloxidschicht mit zugesetztem Leitruß entspricht, wie sie zur Ausbildung eines Kollektors einer Lithium-Ionen-Zelle verwendet wird. Das heißt, auch wenn ein Plasma bei einem erfindungsgemäßen Verfahren über einer solchen Schicht generiert wird, wird die Oberfläche des darunterliegenden metallischen Körpers, beispielsweise aus Aluminium, noch so weit von dem Plasma erreicht, dass die gewünschte dauerhafte Reduzierung des Kontaktwiderstand der Oberfläche erreicht wird.The However, particles of carbon can also directly on provided the surface of the metallic body be, for example in the form of a composite material. This substance group may however, have only a limited thickness or he must be porous be so that the surface of the metallic to be treated Body is not completely opposite to that Plasma is shielded, which is above the surface is generated. A porosity of the composite is sufficient from that of a lithiated metal oxide layer with added Leitruß corresponds to how they form a collector a lithium-ion cell is used. That is, even if a plasma in a method according to the invention via such a layer is generated, the surface becomes the underlying metallic body, for example made of aluminum, still so far from the plasma that reaches the desired permanent reduction of the contact resistance of the surface is reached.

Zudem ist es bevorzugt, wenn weitere Stoffe des Stoffverbunds, in dem die Partikel aus Kohlenstoff bereitgestellt werden, ihrerseits nicht elektrisch leitfähig sind. Hiermit ist insbesondere eine Leitfähigkeit durch Elektronenleitung und weniger eine Leitfähigkeit durch Ionenbewegung gemeint.moreover it is preferred if further substances of the composite, in which the particles are made of carbon, not themselves are electrically conductive. Hereby is in particular a Conductivity by electron conduction and less one Meant conductivity by ion movement.

Um ein Plasma zu erzeugen, in dem reduktive Bedingungen herrschen, kann das Plasma in einem Gas generiert werden, das ein Gemisch aus einem Edelgas oder anderem Inertgas und Wasserstoff aufweist. Als Edelgas kommt insbesondere Argon, als anderes Inertgas Stickstoff in Betracht. Grundsätzlich kann ein reduktives Plasma auch auf der Basis von Kohlenwasserstoffverbindungen erzeugt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es aber bevorzugt, das Plasma in einem Gas zu generieren, das keine erheblichen Mengen an Kohlenwasserstoffverbindungen aufweist. Das heißt, der Kohlenstoff wird bei dem neuen Verfahren ausschließlich in elementarer Form bereitgestellt. Der Kohlenstoff kann aber auch in dieser elementaren Form zur Reduktivität des Plasmas beitragen oder diese sogar bereitstellen.Around create a plasma in which reductive conditions prevail, The plasma can be generated in a gas that is a mixture of a noble gas or other inert gas and hydrogen. When Noble gas comes in particular argon, as other inert gas nitrogen into consideration. Basically, a reductive plasma can also are produced on the basis of hydrocarbon compounds. However, it is in the method according to the invention preferred to generate the plasma in a gas that does not have significant Has quantities of hydrocarbon compounds. That is, the Carbon becomes exclusive in the new process provided in elemental form. The carbon can also in this elemental form to the reduction of the plasma contribute or even deploy.

Dazu ist das Plasma in einem soweit wie möglich sauerstofffreien Gas zu generieren, was bei dem neuen Verfahren sowieso stark bevorzugt ist.To the plasma is as oxygen-free as possible Generate gas, which in the new process anyway highly preferred is.

Um den Aufwand des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders gering zu halten, wird das Plasma vorzugsweise bei einem Druck über der Oberfläche im Bereich von 900 bis 1200 hPa (absolut) generiert, d. h. bei Atmosphärendruck.Around the expense of the method according to the invention particularly low, the plasma is preferably at a pressure over the surface in the range of 900 to 1200 hPa (absolute) generated, d. H. at atmospheric pressure.

Um die Materialbelastung des metallischen Körpers durch das Plasma möglichst gering zu halten und um auch in die Umgebung des Plasmas nicht in unerwünschter Weise thermische Energie einzutragen, wird das Plasma Vorzugsweise als kaltes Plasma generiert. Insbesondere weist das Plasma eine Gastemperatur, d. h. eine Temperatur der schweren Teilchen ohne die Elektronen, von deutlich weniger als 400°C auf. Vorzugsweise liegt die Gleichgewichtstemperatur des Plasmas bei weniger als 100°C. Besonders bevorzugt weicht sie nicht signifikant von der Raumtemperatur ab, d. h. sie liegt nicht höher als 50°C.Around the material load of the metallic body by the To keep plasma as low as possible and also in the environment the plasma does not undesirably heat energy is entered, the plasma is preferably generated as a cold plasma. In particular, the plasma has a gas temperature, i. H. a temperature of heavy particles without the electrons, much less than 400 ° C on. Preferably, the equilibrium temperature of the plasma at less than 100 ° C. Especially preferred does not deviate significantly from the room temperature, d. H. she is not higher than 50 ° C.

Besonders einfach ist ein kaltes Plasma durch eine dielektrisch behinderte Entladung, die auch als stille Entladung bezeichnet wird, zu zünden und aufrechtzuerhalten.Especially simply is a cold plasma through a dielectrically handicapped Discharge, also known as silent discharge, to ignite and maintain.

Beim Generieren des Plasmas kann der metallische Körper als Elektrode oder Gegenelektrode verwendet werden, an die bzw. gegenüber der eine Spannung angelegt wird, die sich unter der Plasmaerzeugung entlädt. Dies ist jedoch nicht zwingend. Die Entladungsstrecke für die Erzeugung des Plasmas kann auch zwischen anderen Elektroden definiert sein. Dennoch wird sich die Existenz des metallischen Körpers angrenzend an das Plasma immer auch auf die Entladung auswirken und diese auf den metallischen Körper hin lenken.At the Generating the plasma can be considered the metallic body Electrode or counter electrode can be used, on or opposite a voltage is applied which is under the plasma generation discharges. However, this is not mandatory. The discharge path for the generation of the plasma can also be between others Be defined electrodes. Nevertheless, the existence of the metallic Body adjacent to the plasma also always on the discharge and direct them towards the metallic body.

Im einfachsten Fall wird das Plasma durch Anlegen einer Spannung an eine gegenüber der Oberfläche angeordnete Elektrode generiert, vor der zur dielektrischen Behinderung der Entladung dann ein Dielektrikum angeordnet ist. Der metallische Körper kann dabei als kapazitive Elektrode wirken. Vorzugsweise wird er aber geerdet. Über die Erdung des metallischen Körpers werden auch etwaige Nettoströme, die durch das Plasma fließen, abgeleitet, so dass sie nicht zu einer statischen Aufladung des metallischen Körpers führen.In the simplest case, the plasma is generated by applying a voltage to an electrode arranged opposite the surface, in front of which a dielectric is then arranged to impede the dielectric discharge. The metallic body can act as a capacitive electrode. In front but it is preferably grounded. By grounding the metallic body, any net currents flowing through the plasma are also dissipated, so that they do not lead to a static charge of the metallic body.

Bei dem erfindungsgemäßen metallischen Körper, der durch das erfindungsgemäße Verfahren herstellbar ist, sind in die von der hochohmigen sauerstoffhaltigen Verbindung beschichteten Oberfläche Teilchen aus elementarem Kohlenstoff eingebettet. Diese Teilchen liegen an der äußeren Oberfläche des metallischen Körpers. Hieran kann sich eine weitere Beschichtung des metallischen Körpers anschließen, die dann über die Teilchen aus elementarem Kohlenstoff elektrisch mit dem Volumen des metallischen Körpers kontaktiert ist. Die Größe der Teilchen aus Kohlenstoff liegt in einem typischen Bereich von 500 nm bis 5000 nm im Durchmesser. Insbesondere beträgt der Durchmesser der Teilchen aus elementarem Kohlenstoff 1000 nm bis 3000 nm. Entsprechend liegt die Zahl der Kohlenstoffatome in jedem der Teilchen oberhalb 109.In the metallic body according to the invention, which can be produced by the method according to the invention, particles of elemental carbon are embedded in the surface coated by the high-resistance oxygen-containing compound. These particles are on the outer surface of the metallic body. This may be followed by a further coating of the metallic body, which is then electrically contacted by the particles of elemental carbon with the volume of the metallic body. The size of the particles of carbon is in a typical range of 500 nm to 5000 nm in diameter. In particular, the diameter of the particles of elemental carbon is 1000 nm to 3000 nm. Accordingly, the number of carbon atoms in each of the particles is above 10 9 .

Bei den Teilchen aus elementarem Kohlenstoff handelt es sich nicht um diamantartigen Kohlenstoff (DLC). Die für die Bildung derartiger Substanzen, die zudem nicht die gewünschte elektrische Leitfähigkeit bereitstellen könnten, notwendigen kinetischen Energien werden bei der erfindungsgemäßen Plasmabehandlung nicht erreicht. Vielmehr ist davon auszugehen, dass der elementare Kohlenstoff in den in die Oberfläche des metallischen Körpers eingebetteten Partikeln graphitische Struktur aufweist.at the particles of elemental carbon are not diamond-like carbon (DLC). The for the formation of such Substances that also do not have the desired electrical Provide conductivity necessary Kinetic energies are in the plasma treatment according to the invention not reached. Rather, it can be assumed that the elementary Carbon in the surface of the metallic body embedded particles has graphitic structure.

Die in die Oberfläche eingebetteten Teilchen aus elementarem Kohlenstoff können einen Anteil an Silizium aufweisen.The embedded in the surface particles of elemental Carbon can have a proportion of silicon.

Ein erfindungsgemäßer metallischer Körper aus Aluminium weist an seiner erfindungsgemäß behandelten Oberfläche einen dauerhaft reduzierten Kontaktwiderstand auf, der über lange Zeiträume stabil bleibt. Die in seiner Oberfläche eingebetteten Kohlenstoffteilchen lassen sich von dieser weder abwischen noch aus dieser beispielsweise mit Wasser oder Aceton auswaschen oder herauslösen.One inventive metallic body Aluminum has on its treated according to the invention Surface a permanently reduced contact resistance which remains stable over long periods of time. The embedded in its surface carbon particles can not be wiped off this, for example, or from this example Wash out or dissolve with water or acetone.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.advantageous Further developments of the invention will become apparent from the claims, the description and the drawings. The in the introduction to the description advantages of features and combinations of several Features are merely exemplary and may be alternative or cumulatively without compelling advantages of embodiments of the invention must be achieved. Other features are the drawings - in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several Components to each other and their relative arrangement and operative connection - to remove. The combination of features of different embodiments the invention or features of different claims is also different from the chosen relationships the claims possible and is hereby stimulated. This also applies to such features, in separate drawings are shown or mentioned in their description. These Features may also be consistent with features of different claims be combined. Likewise, in the claims listed features for further embodiments the invention omitted.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert und beschrieben.The Invention will be described below with reference to preferred embodiments with reference to the attached figures closer explained and described.

1 zeigt den schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung. 1 shows the schematic structure of a device according to the invention for carrying out the method according to the invention in a schematic representation.

2 zeigt eine konkrete Ausgestaltung eines Details der Vorrichtung gemäß 1. 2 shows a concrete embodiment of a detail of the device according to 1 ,

3 zeigt das Detail gemäß 2 bei der Durchführung einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. 3 shows the detail according to 2 in carrying out another embodiment of the method according to the invention.

4 zeigt das Detail gemäß 2 bei der Durchführung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. 4 shows the detail according to 2 in carrying out a further embodiment of the method according to the invention.

5 zeigt eine lichtmikroskopische Aufnahme der Oberfläche einer Aluminiumfolie vor der Behandlung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren. 5 shows a light micrograph of the surface of an aluminum foil before treatment with the method according to the invention.

6 zeigt eine lichtmikroskopische Aufnahme eines anderen Bereichs der Oberfläche der Aluminiumfolie gemäß 5 nach der Behandlung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren; und 6 Fig. 11 is a photomicrograph of another area of the surface of the aluminum foil according to 5 after treatment with the method according to the invention; and

7 zeigt eine AFM-Aufnahme eines in die Oberfläche der Aluminiumfolie gemäß 6 eingebetteten Teilchens aus elementarem Kohlenstoff. 7 shows an AFM image of one in the surface of the aluminum foil according to 6 embedded particle of elemental carbon.

FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES

Die in 1 skizzierte Vorrichtung 1 dient zur Behandlung einer Oberfläche 9 eines Körpers 2 aus einem Metall 3, der auf einer Verfahreinheit 4 gegenüber der Vorrichtung 1 angeordnet und geerdet ist. Die Vorrichtung 1 weist eine Gasquelle 5 auf, die ein Gemisch aus Argon und Wasserstoff bereitstellt, das letztlich aus einem Endrohr 6 aus dielektrischem Material auf den Körper 2 hin austritt. Um das Endrohr 6 herum ist eine ringförmige Elektrode 7 angeordnet, die an einen Wechselhochspannungsgenerator 8 angeschlossen ist, mit dem eine gepulste Wechselhochspannung an die Elektrode 7 anlegbar ist, um mittels einer dielektrisch behinderten Entladung in dem von der Gasquelle 5 kommenden Gas ein kaltes physikalisches Plasma über der Oberfläche 9 des Körpers 2 zu generieren, d. h. zu zünden und aufrechtzuerhalten. In 1 ist die Entladungsstrecke 10 zeichnerisch dargestellt, um die herum das Plasma auf diese Weise generiert wird. Zwischen der Gasquelle 5 und dem Endrohr 6 ist in einer Gaszufuhr 11 ein Aerosolgenerator 12 angeordnet, der in dem von der Gasquelle 5 kommenden Gas 15 Partikel aus Kohlenstoff dispergiert. Konkret weist der Aerosolgenerator 12 hier einen Rußgenerator 25 auf, in dem zwei Kohlestäbe 13 an einen Hochspannungsgenerator 14 angeschlossen sind, um durch eine Lichtbogenentladung zwischen den Kohlestäben 13 Rußpartikel in das von der Gasquelle 5 kommende sauerstofffreie Gas 15 abzugeben. Um eine Wechselwirkung der Elektrode 7 mit dem Aerosolgenerator 12 zu vermeiden, ist die Gaszufuhr 11 zwischen dem Aerosolgenerator 12 und dem Endrohr 6 geerdet. Mit Hilfe des Aerosolgenerator 12 werden die Partikel aus elementarem Kohlenstoff in dem Gas 15 bereitgestellt, in dem das Plasma längs der Entladungsstrecke 10 über der Oberfläche 9 des Körpers 2 generiert wird.In the 1 sketched device 1 is used to treat a surface 9 of a body 2 from a metal 3 who is on a track 4 opposite the device 1 is arranged and grounded. The device 1 has a gas source 5 which provides a mixture of argon and hydrogen, ultimately from a tailpipe 6 made of dielectric material on the body 2 going out. To the end pipe 6 around is an annular electrode 7 arranged, connected to an AC high voltage generator 8th is connected, with a pulsed alternating high voltage to the electrode 7 can be applied to by means of a dielectrically impeded discharge in the from the gas source 5 Coming gas a cold physical plasma above the surface 9 of the body 2 to generate, ie to ignite and maintain. In 1 is the discharge path 10 represented graphically, around which the plasma is generated in this way. Between the gas source 5 and the tailpipe 6 is in a gas supply 11 an aerosol generator 12 arranged in the one from the gas source 5 coming gas 15 Particles of carbon dispersed. Specifically, the aerosol generator points 12 here a soot generator 25 in which two carbon rods 13 to a high voltage generator 14 connected by an arc discharge between the carbon rods 13 Soot particles in the from the gas source 5 upcoming oxygen-free gas 15 leave. To an interaction of the electrode 7 with the aerosol generator 12 To avoid is the gas supply 11 between the aerosol generator 12 and the tailpipe 6 grounded. With the help of the aerosol generator 12 the particles become elemental carbon in the gas 15 provided in which the plasma along the discharge path 10 above the surface 9 of the body 2 is generated.

Dies ist näher in 2 dargestellt, die das Endrohr 6, die Elektrode 7 und ein dazwischen angeordnetes zusätzliches Dielektrum mit hoher Durchschlagfestigkeit (PET-Folie) als Isolationsschicht 16 gegenüber einem Ausschnitt des Körpers 2 mit der Oberfläche 9 zeigt. An der Oberfläche 9 sind sauerstoffhaltige Verbindungen 17 ausgebildet, die den elektrischen Kontaktwiderstand der Oberfläche 9 hochsetzen, weil sie selbst nicht elektrisch leitfähig sind. So kann das Metall 3 Aluminium sein, an dessen Oberfläche sich in der normalen sauerstoffhaltigen Atmosphäre quasi instantan eine Aluminiumoxidschicht bildet. Durch die Behandlung mit der Vorrichtung 1 wird der elektrische Kontaktwiderstand der Oberfläche 9 dauerhaft herabgesetzt. Dies geht einerseits auf die Einwirkung des hier zeichnerisch dargstellten Plasmas 18 auf die Oberfläche 9 und andererseits auf die von dem zugeführten Gas 15 mitgeführten Partikel 19 aus Kohlenstoff zurück. Das Plasma 18 aktiviert einerseits die Oberfläche 9 und andererseits die Partikel 19, so dass sich Teilchen aus elementarem Kohlenstoff in die Oberfläche 9 derart einbetten können, dass sie als elektrisch leitfähige Kanäle durch die Schicht aus den hochohmigen sauerstoffhaltigen Verbindungen 17 bereitstehen.This is closer in 2 shown the tailpipe 6 , the electrode 7 and an interposed additional high dielectric strength dielectric (PET film) as an insulating layer 16 opposite a section of the body 2 with the surface 9 shows. On the surface 9 are oxygenated compounds 17 formed, which is the electrical contact resistance of the surface 9 because they themselves are not electrically conductive. So can the metal 3 Aluminum, on the surface of which forms an aluminum oxide layer in the normal oxygen-containing atmosphere quasi-instantaneously. By treatment with the device 1 becomes the electrical contact resistance of the surface 9 permanently reduced. On the one hand, this is due to the action of the graphically illustrated plasma 18 on the surface 9 and on the other hand to the supplied gas 15 entrained particles 19 back from carbon. The plasma 18 on the one hand activates the surface 9 and on the other hand the particles 19 , so that particles of elemental carbon in the surface 9 can embed so that they as electrically conductive channels through the layer of high-resistance oxygen-containing compounds 17 ready.

3 skizziert, dass Partikel 19 aus Kohlenstoff für die Behandlung der Oberfläche 9 auch auf anderem Wege in dem Plasma 18 bereitgestellt werden können, das über der Oberfläche 9 generiert wird. Gemäß 3 ist hierzu eine Schicht aus den Partikeln 19 auf die Oberfläche 9 aufgebracht, beispielsweise mit Hilfe eines Bindemittelzusatzes. Auch unter diesen Bedingungen aktiviert das Plasma 18 sowohl die Oberfläche 9 des Körpers 2 aus dem Metall 3 als auch die Partikel 19 aus elementarem Kohlenstoff und sorgt für die Ausbildung der in die Oberfläche 9 eingebetteten Teilchen aus elementarem Kohlenstoff, die als Leitungskanäle durch die Schicht aus den sauerstoffhaltigen Verbindungen 17 dienen. 3 outlines that particle 19 made of carbon for the treatment of the surface 9 also in other ways in the plasma 18 can be provided, which is above the surface 9 is generated. According to 3 this is a layer of the particles 19 on the surface 9 applied, for example by means of a binder additive. Even under these conditions, the plasma is activated 18 both the surface 9 of the body 2 from the metal 3 as well as the particles 19 made of elemental carbon and ensures the formation of the surface 9 embedded particles of elemental carbon, which serve as conduits through the layer of the oxygen-containing compounds 17 serve.

4 skizziert noch eine Variante der Behandlung der Oberfläche 9 des Körpers 2. Hier ist auf die Oberfläche 9 oberhalb der Schicht aus den sauerstoffhaltigen Verbindungen ein Stoffverbund 20 aufgebracht, der aus einem lithiierten Metalloxid mit zugesetztem Leitruß besteht. Dabei stellt hier dieser Leitruß die Partikel aus Kohlenstoff in dem Plasma 18 bereit, das über der Oberfläche 9 generiert wird. Trotz des Stoffverbundes 20 vor der Oberfläche 9 kann das Plasma 18 bis an die Oberfläche 9 und dort auf die Schicht aus den sauerstoffhaltigen Verbindungen 17 einwirken, weil der Stoffverbund 20 ausreichend porös ist, auch wenn nach vorliegenden REM-Aufnahmen die Poren maximal einen Durchmesser von 5 μm aufweisen. 4 still sketched a variant of the treatment of the surface 9 of the body 2 , Here is on the surface 9 above the layer of the oxygen-containing compounds a composite material 20 applied, which consists of a lithiated metal oxide with Leitruß added. Here, this Leitruß represents the particles of carbon in the plasma 18 ready, that over the surface 9 is generated. Despite the substance group 20 in front of the surface 9 can the plasma 18 to the surface 9 and there on the layer of the oxygen-containing compounds 17 act because the composite 20 is sufficiently porous, even if according to available SEM images, the pores have a maximum diameter of 5 microns.

5 zeigt eine lichtmikroskopische Aufnahme einer Aluminiumfolie, d. h. eines potentiellen zu behandelnden Körpers 2 aus Aluminium als Metall 3. An der Oberfläche 9 des Körpers 2 sind dabei Störungen 21 zu erkennen, die wie die über die gesamte Oberfläche 9 verteilten parallelen Riefen 26 auf den Walzprozess zurückgehen. Dass die ganze Oberfläche 9 hier mit sauerstoffhaltigen Verbindungen in Form von Al2O3 (Aluminiumoxid) überzogen ist, ist in der Abbildung, die eine etwa 1000fache Vergrößerung aufweist, nicht zu erkennen. Die Schichtdicke der sauerstoffhaltigen Verbindungen beträgt typischerweise wenige bis einige 10 nm. 5 shows a light micrograph of an aluminum foil, ie a potential body to be treated 2 made of aluminum as metal 3 , On the surface 9 of the body 2 are disturbances 21 to recognize the like over the entire surface 9 distributed parallel grooves 26 go back to the rolling process. That the whole surface 9 here with oxygen-containing compounds in the form of Al 2 O 3 (alumina) is coated, in the figure, which has a magnification of about 1000 times, can not be seen. The layer thickness of the oxygen-containing compounds is typically a few to a few tens of nm.

Die Abbildung gemäß 6 der Aluminiumfolie 22 gemäß 5 (in einem anderen Bereich), die dieselbe Vergrößerung wie 5 aufweist, zeigt eine Vielzahl von in die Oberfläche 9 eingebetteten (dunklen) Teilchen 23 aus elementarem Kohlenstoff, die das Ergebnis einer Behandlung gemäß einer der 1 bis 3 sind. Diese Teilchen 23 aus Kohlenstoff erhöhen dauerhaft die elektrische Kontaktleitfähigkeit der Oberfläche 9.The picture according to 6 the aluminum foil 22 according to 5 (in another area), the same magnification as 5 shows a variety of in the surface 9 embedded (dark) particles 23 of elemental carbon, which is the result of a treatment according to one of the 1 to 3 are. These particles 23 made of carbon permanently increase the electrical contact conductivity of the surface 9 ,

7 zeigt eines der Kohlenstoffteilchen 23 in einem 5 × 5 μm großen Ausschnitt aus der Aluminiumfolie 22. Das Teilchen 23 aus elementarem Kohlenstoff 24, das in die Oberfläche 9 eingebettet ist, weist Abmessungen in der Ebene der Oberfläche 9 von ungefähr 2 μm auf. 7 shows one of the carbon particles 23 in a 5 × 5 μm section of the aluminum foil 22 , The particle 23 made of elemental carbon 24 that in the surface 9 embedded, has dimensions in the plane of the surface 9 of about 2 μm.

11
Vorrichtungcontraption
22
Körperbody
33
Metallmetal
44
Verfahreinheittraversing
55
Gasquellegas source
66
Endrohrtailpipe
77
Elektrodeelectrode
88th
WechselhochspannungsgeneratorAC high voltage generator
99
Oberflächesurface
1010
Entladungsstreckedischarge path
1111
Gaszufuhrgas supply
1212
Aerosolgeneratoraerosol generator
1313
Kohlestabcarbon rod
1414
HochspannungsgeneratorHigh voltage generator
1515
Gasgas
1616
Isolationsschichtinsulation layer
1717
Sauerstoffhaltige Verbindungoxygenated connection
1818
Plasmaplasma
1919
Partikelparticle
2020
Verbundcomposite
2121
Oberflächenstörungsurface disturbance
2222
Aluminiumfoliealuminum foil
2323
Teilchenparticle
2424
Kohlenstoffcarbon
2525
Rußgeneratorsoot generator
2626
Riefegroove

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • - US 6787266 [0005] - US 6787266 [0005]

Claims (20)

Verfahren zum Reduzieren des elektrischen Kontaktwiderstands einer Oberfläche (9) eines metallischen Körpers (2), wobei während einer physikalischen Behandlung der Oberfläche (9) unter reduzierenden Bedingungen elementarer Kohlenstoff in Form von Partikeln (19) an der Oberfläche bereitgestellt wird, die jeweils eine Vielzahl von Kohlenstoffatomen umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung der physikalischen Behandlung ein physikalisches Plasma (18) über der Oberfläche (9) durch elektrische Entladung generiert wird.Method for reducing the electrical contact resistance of a surface ( 9 ) of a metallic body ( 2 ), during a physical treatment of the surface ( 9 ) under reducing conditions elemental carbon in the form of particles ( 19 ) is provided on the surface, each comprising a plurality of carbon atoms, characterized in that to perform the physical treatment, a physical plasma ( 18 ) above the surface ( 9 ) is generated by electrical discharge. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (19) Rußpartikel sind.Method according to claim 1, characterized in that the particles ( 19 ) Are soot particles. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (19) Primärpartikel mit einem Durchmesser in dem Bereich von 10 nm bis 300 nm, vorzugsweise in dem Bereich von 10 nm bis 100 nm. aufweisen.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the particles ( 19 ) Primary particles having a diameter in the range of 10 nm to 300 nm, preferably in the range of 10 nm to 100 nm. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (19) in einem Gas (15) dispergiert bereitgestellt werden, in dem das Plasma (18) generiert wird.Method according to at least one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the particles ( 19 ) in a gas ( 15 ) in which the plasma ( 18 ) is generated. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (19) auf der Oberfläche (9) bereitgestellt werden.Method according to at least one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the particles ( 19 ) on the surface ( 9 ) to be provided. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (19) in einem Stoffverbund (20) bereitgestellt werden.Method according to claim 5, characterized in that the particles ( 19 ) in a composite ( 20 ) to be provided. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoffverbund (20) porös ist.A method according to claim 6, characterized in that the composite material ( 20 ) is porous. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Stoffe des Stoffverbunds (20) nicht elektrisch leitfähig sind.Method according to at least one of the preceding claims 6 and 7, characterized in that the further substances of the composite material ( 20 ) are not electrically conductive. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasma (18) in einem Gas (15) generiert wird, das ein Gemisch aus einem Edel- oder Inertgas, insbesondere Argon oder Stickstoff, und Wasserstoff aufweist.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the plasma ( 18 ) in a gas ( 15 ) is generated, which comprises a mixture of a noble or inert gas, in particular argon or nitrogen, and hydrogen. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas (15), in dem das Plasma (18) generiert wird, keine Kohlenwasserstoffverbindung aufweist.Method according to claim 9, characterized in that the gas ( 15 ), in which the plasma ( 18 ) is generated, has no hydrocarbon compound. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasma (18) bei einem Druck über der Oberfläche (9) im Bereich von 900 bis 1200 hPa generiert wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the plasma ( 18 ) at a pressure above the surface ( 9 ) is generated in the range of 900 to 1200 hPa. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasma (18) als kaltes Plasma mit einer Gastemperatur kleiner als 400°C, vorzugsweise kleiner als 100°C generiert wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the plasma ( 18 ) is generated as a cold plasma having a gas temperature of less than 400 ° C, preferably less than 100 ° C. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasma (18) durch dielektrisch behinderte Entladung generiert wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the plasma ( 18 ) is generated by dielectrically impeded discharge. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasma (18) durch Anlegen einer Spannung an eine gegenüber der Oberfläche (9) angeordnete Elektrode (7) generiert wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the plasma ( 18 ) by applying a voltage to one opposite the surface ( 9 ) arranged electrode ( 7 ) is generated. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Körper (2) während des Generierens des Plasmas (18) geerdet wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the metallic body ( 2 ) during the generation of the plasma ( 18 ) is grounded. Vorrichtung (1) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4 oder eines darauf rückbezogenen Anspruchs 9 bis 15, mit einer Gaszufuhr (11) für ein Gas (15), in dem das Plasma (18) generiert wird, und mit einer an einen Wechselhochspannungsgenerator (8) angeschlossenen Elektrode (7), vor der ein Dielektrikum angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Gaszufuhr (11) ein Aerosolgenerator (12) angeordnet ist, der Partikel aus Kohlenstoff in dem Gas (15) dispergiert.Contraption ( 1 ) for carrying out the method according to claim 4 or a dependent claim 9 to 15, with a gas supply ( 11 ) for a gas ( 15 ), in which the plasma ( 18 ) and with a to an AC high voltage generator ( 8th ) connected electrode ( 7 ), in front of which a dielectric is arranged, characterized in that in the gas supply ( 11 ) an aerosol generator ( 12 ), the particles of carbon in the gas ( 15 ) dispersed. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (7) um ein Endrohr (6) aus dielektrischem Material der Gaszufuhr (11) herum angeordnet ist.Device according to claim 16, characterized in that the electrode ( 7 ) around a tailpipe ( 6 ) of dielectric material of the gas supply ( 11 ) is arranged around. Metallischer Körper (2) mit einer Oberfläche (9), an der mindestens eine hochohmige sauerstoffhaltige Verbindung (7) gebildet ist, in die kohlenstoffhaltige Teilchen (23) eingebettet sind, die jeweils eine Vielzahl von Kohlenstoffatomen umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Oberfläche (9) eingebetteten Teilchen (23) aus elementarem Kohlenstoff (24) bestehen.Metallic body ( 2 ) with a surface ( 9 ), to which at least one high-resistance oxygen-containing compound ( 7 ) is formed into the carbonaceous particles ( 23 embedded), each comprising a plurality of carbon atoms, characterized in that in the surface ( 9 ) embedded particles ( 23 ) of elemental carbon ( 24 ) consist. Metallischer Körper nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen (23) aus Kohlenstoff (24) an einer äußeren Oberfläche (9) des Körpers (2) liegen.Metallic body according to claim 18, characterized in that the particles ( 23 ) of carbon ( 24 ) on an outer surface ( 9 ) of the body ( 2 ) lie. Metallischer Körper nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen (23) aus Kohlenstoff (24) einen Durchmesser in einem Bereich von 500 bis 5000 nm, insbesondere in einem Bereich von 1000 nm bis 3000 nm aufweisen.Metallic body according to claim 19 or 20, characterized in that the particles ( 23 ) of carbon ( 24 ) a diameter in one Range of 500 to 5000 nm, in particular in a range of 1000 nm to 3000 nm.
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