RU2219554C2 - Process of manufacture of quartz pendulum sensitive element of compensation accelerometer - Google Patents
Process of manufacture of quartz pendulum sensitive element of compensation accelerometer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2219554C2 RU2219554C2 RU2002102437A RU2002102437A RU2219554C2 RU 2219554 C2 RU2219554 C2 RU 2219554C2 RU 2002102437 A RU2002102437 A RU 2002102437A RU 2002102437 A RU2002102437 A RU 2002102437A RU 2219554 C2 RU2219554 C2 RU 2219554C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- quartz
- pendulum
- sensitive element
- layers
- torsion
- Prior art date
Links
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при изготовлении приборов для измерения ускорения, применяющихся в системах навигации и ориентации. Целью изобретения является обеспечение воспроизводимости электромеханических свойств чувствительного элемента из кварцевого стекла, определяющих рабочие параметры маятникового акселерометра. The invention relates to the field of instrumentation and can be used in the manufacture of instruments for measuring acceleration used in navigation and orientation systems. The aim of the invention is to ensure reproducibility of the electromechanical properties of the sensing element made of quartz glass, which determine the operating parameters of the pendulum accelerometer.
Известны маятниковые компенсационные акселерометры с упругим подвесом, предназначенные для измерения ускорений (например, а. с. СССР N 901915, кл. G 01 P 15/13, 1982 г.). Такой акселерометр содержит маятниковый П-образный чувствительный элемент, связанный струнными торсионами с основанием, причем для повышения точности и уменьшения габаритов акселерометра в него введена дополнительная П-образная рамка, жестко связанная с чувствительным элементом и лежащая в его плоскости симметрично относительно струнных торсионов, развернутых внутрь контура чувствительного элемента. Known pendulum compensation accelerometers with an elastic suspension, designed to measure accelerations (for example, A. with. USSR N 901915, CL G 01 P 15/13, 1982). Such an accelerometer contains a pendulum U-shaped sensitive element connected by string torsions with the base, and to increase the accuracy and reduce the dimensions of the accelerometer, an additional U-shaped frame is rigidly connected to the sensitive element and lying in its plane symmetrically with respect to the string torsions deployed inward contour of the sensing element.
Обладая вышеуказанными преимуществами, чувствительный элемент такой конструкции более сложен в изготовлении, чем традиционный П-образный. К тому же в этом приборе содержится массивная корпусная деталь из кварцевого стекла цилиндрической формы, где расположены осветитель и фотоприемник, что также усложняет конструкцию и ее изготовление. Having the above advantages, a sensitive element of this design is more difficult to manufacture than a traditional U-shaped. In addition, this device contains a massive cylindrical quartz glass body part, where the illuminator and photodetector are located, which also complicates the design and its manufacture.
Улучшения характеристик чувствительного элемента маятникового компенсационного акселерометра добиваются разными способами. Один из них (а. с. СССР N 1697011, кл. G 01 P 15/00, 1991 г.) состоит в том, что точность и стабильность механических характеристик акселерометра повышают, предварительно отклоняя рамку-маятник от вертикального положения на угол, определяемый соотношением механических характеристик маятника и подвеса, и наносят металлическую пленку на первый торсион. После этого рамку-маятник отклоняют на тот же угол в другую сторону и наносят металлическую пленку на второй торсион. Improvements in the characteristics of the sensitive element of the pendulum compensation accelerometer are achieved in various ways. One of them (A.S. USSR N 1697011, class G 01 P 15/00, 1991) consists in increasing the accuracy and stability of the mechanical characteristics of the accelerometer by first deflecting the pendulum frame from a vertical position by an angle determined by the ratio of the mechanical characteristics of the pendulum and suspension, and put a metal film on the first torsion bar. After that, the pendulum frame is deflected at the same angle to the other side and a metal film is applied to the second torsion bar.
Такой способ изготовления способствует повышению стабильности нулевого сигнала акселерометра. Но он может быть оптимально реализован лишь при условии равенства диаметров обоих торсионов, чего в реальных условиях, как правило, не бывает. Торсионы, изготавливаемые индивидуальной вытяжкой кварцевого стержня в пламени газовой горелки, обычно отличаются по диаметрам не менее чем на 15-20%. То же самое имеет место и с торсионами, получаемыми химическим растворением кварцевого стекла в заданном месте маятника. Это вынуждает отклонять рамку-маятник при нанесении металлической пленки на разные углы с целью обеспечения равенства касательных напряжений в пленке при двухстадийном осаждении пленки, что приводит к появлению других не учитываемых напряжений произвольной величины в самой металлической пленке ввиду неоднородности ее состава по всей толщине. Это, в свою очередь, обусловливает недостаточное уменьшение гистерезиса упругой характеристики торсионного подвеса и приводит к снижению стабильности нулевого сигнала акселерометра. This manufacturing method improves the stability of the zero signal of the accelerometer. But it can be optimally realized only if the diameters of both torsions are equal, which in real conditions, as a rule, does not happen. Torsion bars made by individual extraction of a quartz rod in a flame of a gas burner usually differ in diameter by no less than 15-20%. The same thing happens with torsions obtained by chemical dissolution of quartz glass in a given place of the pendulum. This forces the pendulum frame to be deflected when applying a metal film at different angles in order to ensure equal shear stresses in the film during two-stage deposition of the film, which leads to the appearance of other unaccounted stresses of arbitrary magnitude in the metal film itself due to the heterogeneity of its composition over the entire thickness. This, in turn, causes an insufficient decrease in the hysteresis of the elastic characteristics of the torsion suspension and leads to a decrease in the stability of the zero signal of the accelerometer.
Перечисленные недостатки устраняются в заявленном изобретении. Указанная цель изобретения достигается тем, что при изготовлении кварцевого маятникового чувствительного элемента компенсационного акселерометра, заключающемся в вытяжке двух торсионов из кварцевого стержня, сварке их с двух сторон с кварцевой рамкой-маятником и с кварцевым основанием и последующей металлизацией, заготовку торсиона нагревают до температуры размягчения в электрической дуге, производят вдоль ее оси вытяжку торсиона при одновременном перемещении электродов дуги вдоль этой оси и в перпендикулярном к ней направлении и наносят пленку, состоящую из нескольких слоев разных металлов, а многослойную металлизацию чувствительного элемента осуществляют так, что к кварцевой поверхности чувствительного элемента примыкает слой металла с наименьшим коэффициентом линейного термического расширения относительно остальных слоев, за которым следуют слои с большей по сравнению с первым слоем электропроводностью, последний из которых осаждают электрохимическим методом. Кроме того, приваривание торсионов к основанию и рамке-маятнику осуществляют с использованием электрической дуги, электроды которой не создают осадка в местах сварки. These disadvantages are eliminated in the claimed invention. This objective of the invention is achieved by the fact that in the manufacture of a quartz pendulum sensitive element of a compensation accelerometer, which consists in drawing two torsions from a quartz rod, welding them on both sides with a quartz pendulum frame and with a quartz base and subsequent metallization, the torsion bar is heated to a softening temperature of an electric arc, produce a torsion hood along its axis while moving the arc electrodes along this axis and in the direction perpendicular to it and they wear a film consisting of several layers of different metals, and the multilayer metallization of the sensitive element is carried out so that a metal layer with the lowest coefficient of linear thermal expansion relative to the other layers is adjacent to the quartz surface of the sensitive element, followed by layers with a higher conductivity compared to the first layer, the last of which is precipitated by the electrochemical method. In addition, the welding of torsion bars to the base and the pendulum frame is carried out using an electric arc, the electrodes of which do not create a deposit at the welding sites.
Изготовление кварцевого маятникового чувствительного элемента компенсационного акселерометра в заявленном способе происходит следующим образом. При изготовлении торсиона производится разогрев кварцевого стержня в электрической дуге с последующей его вытяжкой. Преимущество нагрева заготовки торсиона в электрической дуге в сравнении с газопламенным нагревом состоит в систематической воспроизводимости температурного поля в растягиваемом объеме стержня исходной кварцевой заготовки и в формировании высокотемпературной области этого поля в минимальном объеме, что обеспечивает определенную степень нагрева и его локализацию в кварцевой заготовке, а в последующей операции вытяжки - формирование оптимальной геометрической формы торсиона. При наиболее распространенных значениях диаметров торсиона, составляющих величины от нескольких единиц до двух-трех десятков микрометров, его рабочая длина ограничена, как правило, величиной в несколько миллиметров. Поэтому при вытяжке торсиона с использованием традиционного факела газовой горелки с сечением высокотемпературной зоны в несколько квадратных миллиметров, заданную совокупность размеров торсиона не удается реализовать с достаточной воспроизводимостью, поскольку, в зависимости от диаметра исходного кварцевого стержня, его расходуемая на вытяжку длина лежит обычно в интервале от десятых долей до одного-двух миллиметров. The manufacture of a quartz pendulum sensing element of a compensation accelerometer in the claimed method is as follows. In the manufacture of the torsion, a quartz rod is heated in an electric arc with its subsequent extraction. The advantage of heating a torsion billet in an electric arc compared to gas-flame heating is the systematic reproducibility of the temperature field in the expandable volume of the rod of the initial quartz billet and the formation of a high-temperature region of this field in a minimum volume, which provides a certain degree of heating and its localization in the quartz billet, and in the subsequent operation of the hood - the formation of the optimal geometric shape of the torsion bar. With the most common values of torsion diameters, ranging from a few units to two to three tens of micrometers, its working length is usually limited to a few millimeters. Therefore, when drawing a torsion bar using a traditional torch of a gas burner with a cross-section of a high temperature zone of several square millimeters, the given set of sizes of the torsion bar cannot be realized with sufficient reproducibility, because, depending on the diameter of the initial quartz rod, its length spent on drawing usually lies in the range from tenths to one to two millimeters.
Это обстоятельство обусловливает непостоянство значений и длины, и диаметра торсионов, изготовленных в определенном количестве путем единовременной вытяжки из кварцевых заготовок одинакового размера газопламенным методом. Причина этого состоит в трудности поддержания температурного поля, создаваемого газопламенным методом, на постоянном уровне в разогреваемой зоне каждой заготовки и в недостаточной его локализации в процессе вытяжки. Для обеспечения нормальной работы компенсационного акселерометра с кварцевым чувствительным элементом П-образной конструкции два торсиона, используемые в нем, не должны отличаться друг от друга по механическим свойствам. Если, например, в чувствительном элементе окажутся установленными два торсиона с диаметрами, отличающимися на 15-20%, что случается на практике, то это повлечет за собой более чем трехкратное отличие их жесткостных свойств. This circumstance causes the inconsistency of the values and the length and diameter of the torsion bars made in a certain amount by a simultaneous extraction from quartz billets of the same size by the gas-flame method. The reason for this is the difficulty in maintaining the temperature field created by the gas-flame method at a constant level in the heated zone of each workpiece and in its insufficient localization during the drawing process. To ensure the normal operation of the compensation accelerometer with a quartz sensitive element of a U-shaped design, the two torsion bars used in it should not differ from each other in mechanical properties. If, for example, two torsion bars with diameters differing by 15–20% are found in the sensing element, which happens in practice, this will entail a more than threefold difference in their stiffness properties.
Описанные недостатки газопламенного способа нагрева кварцевого стержня при вытяжке торсиона устраняются управляемым и локализованным в минимальном объеме разогревом его в электрической дуге. При этом стабильность температурного поля и его протяженность в пространстве обеспечиваются параметрами электронной схемы управления дугой и конструкцией электродов дуги. The described disadvantages of the gas-flame method of heating a quartz rod during the extraction of a torsion bar are eliminated by controlling and localizing it in a minimum volume by heating it in an electric arc. Moreover, the stability of the temperature field and its extent in space are provided by the parameters of the electronic circuit for controlling the arc and the design of the arc electrodes.
Следующей важной частью предлагаемого способа изготовления кварцевого чувствительного элемента является операция вытяжки торсиона из разогретого электрической дугой участка кварцевой заготовки при контролируемых скоростях перемещения электродов дуги и конца заготовки в осевом направлении при одновременном перемещении электродов дуги в перпендикулярном к оси заготовки направлении. При этом величина скорости осевого перемещения конца заготовки определяет диаметр торсиона, а величина скорости осевого перемещения электродов дуги обусловливает длину вытягиваемого торсиона. Перемещение электродов дуги в перпендикулярном к оси заготовки направлении, обеспечивающее постоянство температурного режима в зоне вытягивания торсиона, в совокупности с перечисленными осевыми перемещениями и электрическими параметрами дуги позволяет вытягивать торсионы требуемых размеров с отклонением их от средних значений для партии изделий в 10 штук не более 10%. The next important part of the proposed method for manufacturing a quartz sensitive element is the operation of extracting a torsion bar from a quartz billet heated by an electric arc at controlled axial electrode moving speeds and the workpiece end in the axial direction while moving the arc electrodes in a direction perpendicular to the workpiece axis. In this case, the value of the axial displacement velocity of the end of the workpiece determines the diameter of the torsion bar, and the value of the axial displacement velocity of the arc electrodes determines the length of the drawn torsion bar. The movement of the arc electrodes in a direction perpendicular to the axis of the workpiece, ensuring a constant temperature in the torsion bar pull zone, in combination with the listed axial displacements and electric arc parameters, allows the torsion bar to be pulled in the required dimensions with a deviation of no more than 10% from the average values for a batch of products of 10 pieces .
Для работы электрической части компенсационного акселерометра с кварцевым маятниковым чувствительным элементом его маятник должен обладать определенной электропроводностью, которую обеспечивает металлическое покрытие, нанесенное на маятник. Однако, при осаждении покрытия на его качественные показатели действуют противоположным образом такие параметры, как адгезия металлической пленки к кварцевому стеклу и ее электропроводность. Среди множества металлов те, что наиболее электропроводны, имеют плохую адгезию к кварцевому стеклу, а те, что при осаждении на это стекло имеют прочную адгезию, недостаточно электропроводны и увеличение толщины пленки, частично улучшая электропроводность, ухудшает механические характеристики маятника. Сказанное относится, главным образом, к пленке, осаждаемой на торсионы маятника, поскольку на более массивных частях маятника роль названных параметров в части их влияния на показатели работы маятника несущественна. Решение этой проблемы в предложенном способе обеспечивается нанесением на кварцевую поверхность маятника неоднородной по составу металлической пленки, состоящей из нескольких слоев разных металлов. For the electrical part of the compensation accelerometer to operate with a quartz pendulum sensing element, its pendulum must have a certain electrical conductivity, which provides a metal coating deposited on the pendulum. However, during deposition of a coating, its quality indicators are oppositely affected by such parameters as adhesion of a metal film to silica glass and its electrical conductivity. Among the many metals, those that are most electrically conductive have poor adhesion to quartz glass, and those that have strong adhesion when deposited on this glass are insufficiently conductive and increasing the film thickness, partially improving electrical conductivity, worsens the mechanical characteristics of the pendulum. The foregoing relates mainly to the film deposited on the torsion of the pendulum, since on the more massive parts of the pendulum the role of these parameters in terms of their influence on the performance of the pendulum is insignificant. The solution to this problem in the proposed method is provided by applying to the quartz surface of the pendulum an inhomogeneous metal film consisting of several layers of different metals.
Первый из наносимых слоев на поверхность кварцевого маятника обеспечивает всему покрытию необходимую адгезию. Последующие слои придают ему электропроводность, достаточную для реализации эксплуатационных параметров акселерометра с чувствительным элементом, изготовленным по заявленному способу. При этом, независимо от числа слоев покрытия, осажденных на первый слой, предпочтительным методом нанесения последнего слоя является электрохимическое осаждение. The first of the applied layers on the surface of the quartz pendulum provides the entire coating with the necessary adhesion. The subsequent layers give it an electrical conductivity sufficient to implement the operational parameters of the accelerometer with a sensitive element made by the claimed method. Moreover, regardless of the number of coating layers deposited on the first layer, electrochemical deposition is the preferred method for applying the last layer.
Одной из важных технологических операций предложенного способа изготовления кварцевого чувствительного элемента является сварка вытянутых торсионов с кварцевым основанием маятника и с концами кварцевого маятника П-образной формы. Свариваемые места соединяемых элементов разогреваются до более высокой температуры, чем при вытяжке торсионов. При этом, в зависимости от конкретных размеров свариваемых элементов, в ближайшей окрестности места сварки могут оседать отдельные компоненты материалов электродов сварочной дуги, если они металлические, обычно, в виде окислов или иных металлокерамических фаз. Подобное загрязнение поверхности кварцевого стекла маятника не удаляется промывкой и отрицательно влияет на адгезию осаждаемой впоследствии металлической пленки. Поэтому исключение нежелательных загрязнений мест дуговой сварки маятника является одной из особенностей предлагаемого способа. Это обеспечивается использованием в качестве электродов дуги материалов, которые не создают условий для образования твердых осадков на поверхностях мест сварки и вблизи них. One of the important technological operations of the proposed method for manufacturing a quartz sensitive element is welding of elongated torsions with the quartz base of the pendulum and with the ends of the quartz pendulum of a U-shape. The welded places of the connected elements are heated to a higher temperature than when drawing torsion bars. Moreover, depending on the specific dimensions of the elements to be welded, in the immediate vicinity of the place of welding, individual components of the materials of the electrodes of the welding arc can settle if they are metal, usually in the form of oxides or other cermet phases. Such contamination of the surface of the quartz glass of the pendulum is not removed by washing and adversely affects the adhesion of the subsequently deposited metal film. Therefore, the exclusion of undesirable contamination of the arc of the pendulum is one of the features of the proposed method. This is ensured by the use of materials as arc electrodes that do not create conditions for the formation of solid precipitation on and near the surfaces of welding sites.
Практическая реализация предлагаемого способа металлизации маятника осуществляется так, что на его кварцевую поверхность вначале наносят тонкий слой одного из металлов с меньшим коэффициентом линейного термического расширения относительно последующих слоев, а затем один или более слоев металлов, обладающих большей, чем первый слой, электропроводностью. При этом, если таких слоев не менее двух, лучшие результаты дает вариант осаждения слоев, когда в них последовательно возрастает коэффициент линейного термического расширения, даже при минимальных отличиях в коэффициентах линейного расширения этих слоев. The practical implementation of the proposed method of metallization of the pendulum is carried out so that first a thin layer of one of the metals with a lower coefficient of linear thermal expansion relative to the subsequent layers is applied to its quartz surface, and then one or more layers of metals having greater electrical conductivity than the first layer. Moreover, if there are at least two such layers, the best results are obtained by the option of deposition of the layers when the coefficient of linear thermal expansion in them sequentially increases, even with minimal differences in the coefficients of linear expansion of these layers.
Существенной особенностью предлагаемого способа является использование электрохимического метода осаждения последнего слоя металла на маятник из кварцевого стекла. Другие методы, как, например, распыление в вакууме или химическое осаждение, имеют те или иные ограничения - и технического, и экономического характера. Так, при вакуумном распылении качество покрытия прямо зависит от вакуума в установке, то есть более качественные покрытия получаются на более дорогостоящем высоковакуумном оборудовании. Экономически неоправданным может оказаться и вакуумное распыление металлов, относящихся к классу драгоценных. Кроме того, при вакуумном распылении трудно устраняемым дефектом является неравномерное распределение напыляемого покрытия на поверхности детали, обусловленное конструктивными особенностями метода. В то же время широко распространенный метод химического осаждения не дает покрытий, обеспечивающих требования, предъявляемые к маятниковому чувствительному элементу акселерометра в отношении жесткостных свойств торсионов, ресурса работы и стабильности сигнала чувствительного элемента - прежде всего из-за недостаточной адгезии покрытий к подложке и их пористости. Поэтому наружный, т. е. последний, основной рабочий слой металлического покрытия маятника наносят в заявленном способе методом электрохимического осаждения, обеспечивающим осаждение беспористых металлических слоев равномерной по сечению изделия толщины и плотности с хорошей адгезией к подложке. A significant feature of the proposed method is the use of the electrochemical method of deposition of the last metal layer on a quartz glass pendulum. Other methods, such as vacuum spraying or chemical deposition, have certain limitations — both technical and economic in nature. So, with vacuum spraying, the quality of the coating directly depends on the vacuum in the installation, that is, better coatings are obtained on more expensive high-vacuum equipment. Vacuum spraying of metals belonging to the precious class may also be economically unjustified. In addition, during vacuum spraying, a defect that is difficult to eliminate is the uneven distribution of the sprayed coating on the surface of the part, due to the design features of the method. At the same time, the widespread chemical deposition method does not provide coatings that meet the requirements for the pendulum sensitive element of the accelerometer with respect to the stiffness of the torsion, the service life and signal stability of the sensitive element, primarily due to the insufficient adhesion of the coatings to the substrate and their porosity. Therefore, the outer, that is, the last, main working layer of the metal coating of the pendulum is applied in the claimed method by the method of electrochemical deposition, which ensures the deposition of non-porous metal layers of uniform thickness and density over the product section with good adhesion to the substrate.
Иллюстрацией заявленного способа служат приведенные примеры его практической реализации. An illustration of the claimed method are given examples of its practical implementation.
Пример 1. В установке, обеспечивающей контролируемый электродуговой разогрев заготовок, была вытянута партия торсионов из кварцевого стержня диаметром 0,50 мм в количестве 10 шт. При скоростях перемещения (мм/с) конца стержня 0,25-0,51 и электродов дуги 0,17-0,45 - вдоль оси стержня, электродов дуги в направлении, перпендикулярном оси стержня 0,12-0,22, были получены торсионы одинаковой длины с диаметрами, среднее значение которых для всей партии составляло 19,8±1,8 мкм. После этого, с использованием этой же установки, к П-образным заготовкам из кварцевого стекла и к кварцевому основанию маятника были приварены по два торсиона из этой партии. При этом в качестве электродов дуги использованы электроды из графита (марок ЭУТ или ЭУН), обеспечившие получение пяти кварцевых заготовок заданной формы. Далее в установке для вакуумного напыления типа УВН-4 на эти пять кварцевых заготовок чувствительных элементов была нанесена пленка ванадия, толщина которой лежала в пределах 0,02-0,05 мкм. Затем эти заготовки были покрыты пленкой никеля методом химического восстановления ионов никеля в растворе гипофосфита, содержащим также ионы фосфора. Толщина осажденной пленки никеля (с примесью фосфора) на всех пяти заготовках составляла 0,10-0,41 мкм. Далее на эти заготовки чувствительных элементов была нанесена пленка золота (с добавкой никеля) электрохимическим осаждением из цианистого основного электролита. Толщина пленки на всех пяти элементах находилась в пределах 0,2-1,5 мкм. Example 1. In a plant that provides controlled electric-arc heating of billets, a batch of torsion bars was pulled from a quartz rod with a diameter of 0.50 mm in an amount of 10 pcs. At speeds of movement (mm / s) of the end of the rod 0.25-0.51 and arc electrodes 0.17-0.45 - along the axis of the rod, arc electrodes in the direction perpendicular to the axis of the rod 0.12-0.22, were obtained torsion bars of the same length with diameters, the average value of which for the entire batch was 19.8 ± 1.8 μm. After that, using the same setup, two torsion bars from this batch were welded to the U-shaped blanks made of quartz glass and to the quartz base of the pendulum. In this case, graphite electrodes (EUT or EUN grades) were used as arc electrodes, which provided five quartz blanks of a given shape. Then, in a UVN-4 type vacuum deposition apparatus, a vanadium film was deposited on these five quartz blanks of sensitive elements, the thickness of which lay in the range 0.02-0.05 μm. Then these blanks were coated with a nickel film by the method of chemical reduction of nickel ions in a hypophosphite solution containing also phosphorus ions. The thickness of the deposited nickel film (with an admixture of phosphorus) on all five blanks was 0.10-0.41 microns. Further, a gold film (with the addition of nickel) was deposited on these sensitive material blanks by electrochemical deposition from a cyanide basic electrolyte. The film thickness on all five elements was in the range of 0.2-1.5 microns.
Изготовленные кварцевые чувствительные элементы с таким неоднородным по составу металлическим покрытием были подвергнуты испытаниям и показали соответствие требуемым эксплутационным характеристикам. Manufactured quartz sensitive elements with such a heterogeneous composition of the metal coating were tested and showed compliance with the required performance characteristics.
Пример 2. С использованием установки с контролируемым электродуговым разогревом заготовок были изготовлены из кварцевого стержня диаметром 0,33 мм путем вытягивания торсионы партией в 10 штук. При одинаковой длине полученных торсионов их среднее значение диаметров для всей партии составило 13,1±1,2 мкм. Скорости (мм/с) при вытяжке лежали в пределах: вдоль оси стержня 0,21-0,48 - конец стержня, 0,16-0,43 - электроды дуги; в перпендикулярном к оси стержня направлении 0,11-0,19 - электроды дуги. Затем на этой же установке, но с электродами из осветительных углей простой дуги, используемых в дуговых лампах или в спектральном анализе (марок С-2 или С-3), были приварены к П-образным заготовкам из кварцевого стекла и к кварцевому основанию маятника по два торсиона из этой партии. Затем в установке типа УВН-4 для вакуумного напыления на пяти полученных кварцевых заготовок чувствительных элементов была нанесена пленка хрома, толщина которой лежала в пределах 0,03-0,08 мкм. После этого на чувствительные элементы со слоем хрома была осаждена из химического основного раствора с тартрат-ионом и формальдегидом в качестве восстановителя пленка меди (с добавкой никеля), толщина которой на всех пяти элементах была в пределах 0,07-0,32 мкм. Затем был осажден электрохимическим методом слой золота (с добавкой никеля) из цианистого основного электролита. Толщина ее на всех пяти элементах составляла 0,3-2,2 мкм. Изготовленные кварцевые чувствительные элементы с таким неоднородным по составу металлическим покрытием были подвергнуты испытаниям и показали соответствие эксплутационным характеристикам. Example 2. Using the installation with a controlled electric arc heating, the preforms were made of a quartz rod with a diameter of 0.33 mm by pulling the torsion in a batch of 10 pieces. With the same length of the obtained torsions, their average diameter value for the entire batch was 13.1 ± 1.2 μm. Velocities (mm / s) during exhaustion were within the limits: along the axis of the rod, 0.21-0.48 - the end of the rod, 0.16-0.43 - arc electrodes; in the direction perpendicular to the axis of the rod, 0.11-0.19 - arc electrodes. Then, on the same setup, but with electrodes made of lighting coals of a simple arc used in arc lamps or in spectral analysis (grades C-2 or C-3), they were welded to U-shaped blanks made of quartz glass and to the quartz base of the pendulum two torsion from this party. Then, in a UVN-4 type apparatus for vacuum deposition, a chromium film was deposited on five quartz blanks of sensitive elements obtained, the thickness of which was in the range 0.03-0.08 μm. After that, a copper film (with nickel addition) was deposited on sensitive elements with a layer of chromium from a chemical basic solution with tartrate ion and formaldehyde as a reducing agent, the thickness of which on all five elements was in the range of 0.07-0.32 microns. Then, a layer of gold (with the addition of nickel) from the cyanide basic electrolyte was deposited by the electrochemical method. Its thickness on all five elements was 0.3-2.2 microns. Manufactured quartz sensitive elements with such a heterogeneous composition of the metal coating were tested and showed compliance with operational characteristics.
Пример 3. В установке, обеспечивающей контролируемый электродуговой разогрев заготовок, была вытянута партия торсионов из кварцевого стержня диаметром 0,25 мм в количестве 10 шт. При скоростях перемещения (мм/с) конца стержня 0,11-0,25 и электродов дуги 0,07-0,22 - вдоль оси стержня, электродов дуги в направлении, перпендикулярном оси стержня 0,05-0,10, были получены торсионы одинаковой длины с диаметрами, среднее значение которых для всей партии составляло 6,3±0,6 мкм. Далее на этой же установке с использованием электродов дуги из углерод-углеродного композиционного материала (с содержанием примесей менее 0,3% по массе) к П-образным заготовкам из кварцевого стекла и к кварцевому основанию маятника были приварены по два торсиона из этой партии. Далее в установке типа УВН-4 для вакуумного напыления на эти пять кварцевых заготовок чувствительных элементов была нанесена пленка хрома, толщина которой составила 0,04-0,10 мкм. Затем в этой же установке на них был напылен слой меди, толщина которого составляла для всех пяти элементов в пределах 0,05-0,19 мкм. После этого чувствительные элементы были покрыты пленкой золота электроосаждением из цианистого основного электролита и толщина ее лежала для разных элементов в пределах 0,5-3,0 мкм. Изготовленные кварцевые чувствительные элементы с таким неоднородным по составу металлическим покрытием были подвергнуты испытаниям и показали соответствие требуемым эксплутационным характеристикам. Example 3. In the installation, which provides controlled electric-arc heating of the billets, a batch of torsions was drawn from a quartz rod with a diameter of 0.25 mm in an amount of 10 pcs. At speeds of movement (mm / s) of the end of the rod 0.11-0.25 and arc electrodes 0.07-0.22 along the axis of the rod, arc electrodes in the direction perpendicular to the axis of the rod 0.05-0.10, were obtained torsion bars of the same length with diameters, the average value of which for the entire batch was 6.3 ± 0.6 μm. Then, using the arc electrodes made of carbon-carbon composite material (with an impurity content of less than 0.3% by mass), two torsion bars from this batch were welded to the U-shaped blanks from quartz glass and to the quartz base of the pendulum. Then, in a UVN-4 type installation for vacuum deposition, a chromium film was deposited on these five quartz blanks of sensitive elements, the thickness of which was 0.04-0.10 μm. Then, in the same installation, a copper layer was sprayed on them, the thickness of which was for all five elements in the range of 0.05-0.19 μm. After that, the sensitive elements were coated with a gold film by electrodeposition from a cyanide basic electrolyte and its thickness lay for different elements in the range of 0.5-3.0 μm. Manufactured quartz sensitive elements with such a heterogeneous composition of the metal coating were tested and showed compliance with the required performance characteristics.
Таким образом, предлагаемый способ изготовления кварцевого маятникового чувствительного элемента обладает описанными преимуществами и обеспечивает воспроизводимость электромеханических свойств чувствительного элемента компенсационного акселерометра. Thus, the proposed method for manufacturing a quartz pendulum sensing element has the described advantages and provides reproducibility of the electromechanical properties of the sensitive element of the compensation accelerometer.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002102437A RU2219554C2 (en) | 2002-01-25 | 2002-01-25 | Process of manufacture of quartz pendulum sensitive element of compensation accelerometer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002102437A RU2219554C2 (en) | 2002-01-25 | 2002-01-25 | Process of manufacture of quartz pendulum sensitive element of compensation accelerometer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002102437A RU2002102437A (en) | 2003-10-10 |
| RU2219554C2 true RU2219554C2 (en) | 2003-12-20 |
Family
ID=32065924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002102437A RU2219554C2 (en) | 2002-01-25 | 2002-01-25 | Process of manufacture of quartz pendulum sensitive element of compensation accelerometer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2219554C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111751574A (en) * | 2020-07-30 | 2020-10-09 | 保定开拓精密仪器制造有限责任公司 | Preparation method of temperature acceleration composite quartz pendulous reed |
-
2002
- 2002-01-25 RU RU2002102437A patent/RU2219554C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111751574A (en) * | 2020-07-30 | 2020-10-09 | 保定开拓精密仪器制造有限责任公司 | Preparation method of temperature acceleration composite quartz pendulous reed |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5451984B2 (en) | Method for depositing alumina on a substrate coated with SiC | |
| DE69529446T2 (en) | Tunnel current sensor | |
| JP5451983B2 (en) | Method for making a deposit on a substrate coated with SiC | |
| EP0199787B1 (en) | Vitreous silica | |
| US10029936B2 (en) | Apparatus for forming glass with edge directors and methods | |
| KR102420404B1 (en) | coated metal substrate | |
| TWI775757B (en) | Sprayed member, and method for producing yttrium oxyfluoride-containing sprayed coating | |
| CA1273317A (en) | Method of plasma coating carbon bodies with silicon powder | |
| US3011870A (en) | Process for preparing virtually perfect alumina crystals | |
| RU2219554C2 (en) | Process of manufacture of quartz pendulum sensitive element of compensation accelerometer | |
| KR950006197B1 (en) | Method for flame abrasion of glass preform | |
| Dymott et al. | Evaluation of totally pyrolytic graphite cuvettes for electrothermal atomic-absorption spectrometry | |
| EP0185430B1 (en) | Method for producing a metallic surface layer on a workpiece | |
| RU2601044C2 (en) | Method of forming carbon nano-objects on glass-ceramic substrates | |
| CN208071844U (en) | A kind of graphite electrode collet for silicon core to be clamped of zone melting and refining silicon production | |
| EP3421164B1 (en) | Method for micro-electro-discharge machining of ceramic workpieces | |
| Copley et al. | Contact angle measurements of E-glass with platinum group metals | |
| Hauer et al. | Use of Alternative Process Gases and Modifications for Manufacturing Heating Elements by Arc Spraying | |
| US4918307A (en) | Sample holder for glow discharge mass spectrometer | |
| US4374901A (en) | Very fine diameter uniform wires | |
| US9741461B2 (en) | Contact pins for glass seals and methods for their production | |
| JPH0711141Y2 (en) | Support bar for optical fiber base material manufacturing | |
| Kelso et al. | Spectroscopic examination of clean glass surfaces at elevated temperatures | |
| Friis et al. | Process window for plasma spray processes | |
| CN105648423A (en) | Method for manufacturing novel resistance heating wire |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150126 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20180417 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190126 |