RU2751790C1 - Способ изготовления защитного покрытия контакт-деталей герконов - Google Patents
Способ изготовления защитного покрытия контакт-деталей герконов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2751790C1 RU2751790C1 RU2020139130A RU2020139130A RU2751790C1 RU 2751790 C1 RU2751790 C1 RU 2751790C1 RU 2020139130 A RU2020139130 A RU 2020139130A RU 2020139130 A RU2020139130 A RU 2020139130A RU 2751790 C1 RU2751790 C1 RU 2751790C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- contact parts
- reed switches
- pulse
- discharge
- discharge current
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H11/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches
- H01H11/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches of switch contacts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Manufacture Of Switches (AREA)
- Contacts (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электронной промышленности при изготовлении герметизированных магнитоуправляемых контактов (герконов). Способ изготовления защитного покрытия контакт-деталей герконов включает очистку ионной бомбардировкой и ионно-плазменное азотирование поверхности контакт-деталей в частотно-импульсном тлеющем разряде при частоте следования импульсов 20-30 кГц с коэффициентом заполнения разрядного тока 20-90%, в зазоре между контакт-деталями герконов разряд возбуждают симметричными разнополярными импульсами напряжения длительностью 10-30 мкс, затем в течение 30-90 минут осуществляют этап очистки поверхности контакт-деталей током разряда с импульсной плотностью (7-9)⋅102мА/см2, а ее последующее азотирование производят в течение 90-120 минут током разряда с импульсной плотностью (4-6)⋅102мА/см2. Технический результат заключается в снижении себестоимости изготовления геркона за счет исключения гальванического способа нанесения защитных покрытий и применения драгметаллов. 2 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электронной промышленности при изготовлении герметизированных магнитоуправляемых контактов (герконов).
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение себестоимости изготовления герконов за счет исключения гальванического способа нанесения защитных покрытий контакт-деталей герконов и применения драгоценных металлов.
Известны различные способы изготовления защитных покрытий контакт-деталей герконов, основанные на использовании гальванических технологий [RU 2079173, Н01Н 1/66, Н01Н 1/02, опубл. 10.05.1997; RU 2006091 C1, H01H 11/04, опубл. 15.01.1994; RU 2279149, Н01Н 1/02, Н01Н 1/66, опубл. 27.06.2006].
Однако, применяемый при реализации данных способов технологический процесс имеет ряд недостатков: трудоемкость, повышенная энергозатратность, необходимость использования сложного оборудования при нанесении покрытий и утилизации экологически вредных отходов производства, использование драгоценных металлов (золото, рутений).
Известен способ изготовления защитного покрытия контакт-деталей герконов [SU 385335, Н01Н 11/04, опубл. 04.09.1973], в котором производят обработку контактирующих поверхностей герконов путем пропускания через их разомкнутые контакты тока высокой частоты.
Однако, данный способ был использован только для улучшения состояния контактирующих поверхностей контакт-деталей герконов с защитными гальваническими покрытиями и не применялся для формирования покрытий в газовом разряде.
Известен способ изготовления защитного покрытия контакт-деталей герконов [RU 2665689 C1, H01H 11/04, опубл. 04.09.2018], по которому формирование азотосодержащего защитного покрытия производится за счет известного процесса эрозионного переноса материала контакт-деталей под действием электрического поля в искровом разряде [Б.Р. Лазаренко, Н.И Лазаренко. Физика искрового способа обработки металлов. - М.: ЦБТИ МЭИ СССР, 1946. - 76 с.]. Для реализации взаимного электроискрового легирования поверхности контакт-деталей осуществляют периодическое замыкание-размыкание герконов с одновременным пропусканием через них переменного электрического тока.
Однако, известный способ трудоемок в исполнении, позволяет обрабатывать единичные герконы и поэтому не пригоден для использования в массовом производстве.
Наиболее близким способом того же назначения к заявляемому объекту по совокупности технических признаков и достигаемому результату является способ изготовления защитного покрытия контакт-деталей герконов [RU 2686975 C1, С23С 8/36, С23С 14/24, опубл. 06.05.2019], включающий очистку ионной бомбардировкой и ионно-плазменное азотирование поверхности контакт-деталей в частотно-импульсном тлеющем разряде при частоте следования импульсов 20-30 кГц с коэффициентом заполнения разрядного тока 20-90%.
Ионно-плазменное азотирование представляет собой химико-термическую обработку металлических деталей, обеспечивающую стимулированное тлеющим разрядом диффузионное насыщение их поверхности азотом с образованием нитридного слоя, обладающего высокой эрозионной устойчивостью.
Описанный способ принят за прототип предлагаемого изобретения.
К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что его реализация предполагает использование дорогостоящего вакуумного оборудования, оснащенного высоковольтными источниками напряжения и системами напуска реактивных газов. При этом используется две различные разновидности тлеющего разряда, возбуждаемого между обрабатываемыми контакт-деталями, к которым приложен отрицательный потенциал, и специальными электродами, выполняющими функции анодов.
Формируемое в результате ионно-плазменного азотирования покрытие контакт-деталей герконов состоит из нитридов никеля и железа, которые разлагаются при температурах близких к 600°С [Лахтин Ю.М., Коган Я.Д. Азотирование стали. - М.: Машиностроение. - 1976, с. 155-156]. При заварке спаев герконов температура спаев достигает -1000°С, что приводит к необратимому разрушению полученных покрытий.
Таким образом, непосредственное использование известного способа для нанесения защитного покрытия контакт-деталей герконов, принятого за прототип, не представляется возможным.
Технический результат заключается в формировании защитного нитридосодержащего покрытия на поверхности контакт-деталей герконов, обладающего высокой твердостью и эрозионной устойчивостью.
Данный технический результат достигается тем, что в способе изготовления защитного покрытия контакт-деталей герконов, включающем очистку ионной бомбардировкой и ионно-плазменное азотирование поверхности контакт-деталей в частотно-импульсном тлеющем разряде при частоте следования импульсов 20-30 кГц с коэффициентом заполнения разрядного тока 20-90%, в зазоре между контакт-деталями герконов разряд возбуждают симметричными разнополярными импульсами напряжения длительностью 10-30 мкс, затем в течение 30-90 минут осуществляют этап очистки поверхности контакт-деталей током разряда с импульсной плотностью (7-9)⋅102 мА/см2, а ее последующее азотирование производят в течение 90-120 минут током разряда с импульсной плотностью (4-6)⋅102 мА/см2.
Принципиальное отличие предлагаемого способа от известных заключается в том, что процесс формирования защитных покрытий на поверхности контакт-деталей осуществляется методом ионно-плазменного азотирования непосредственно внутри каждого герконов на финишной стадии их изготовления.
Заявляемый диапазон длительности импульсов напряжения обеспечивают поддержание внутри герконов устойчивого аномального тлеющего разряда, а используемые плотности тока - формирование защитного покрытия с воспроизводимыми свойствами за указанное время. Применение симметричных разнополярных импульсов тока позволяет одновременно обрабатывать в идентичных условиях обе контакт-детали геркона.
В тлеющем разряде поверхность контакт-деталей подвергается ионной бомбардировке, которая сопровождается двумя конкурирующими процессами - катодным распылением и ионно-плазменным азотированием поверхности деталей.
На первой стадии обработки контакт-деталей, реализуемой при импульсной плотности разрядного тока (7-9)⋅102 мА/см2, преобладает катодное распыление. В процессе катодного распыления происходит очистка поверхности контакт-деталей от различных загрязнений (окислы, продукты разложения стекла и др.), которые препятствуют поступлению атомарного и ионизированного азота на поверхность деталей, и ее активация.
Уменьшение плотности тока на данной стадии снижает эффективность очистки поверхности контакт-деталей и приводит к увеличению общей длительности процесса. Увеличение плотности тока приводит к разогреву герконов до температуры размягчения стекла и их разгерметизации.
На второй стадии технологического процесса осуществляется ионно-плазменное азотирование поверхности контакт-деталей при импульсной плотности разрядного тока (4-6)⋅102 мА/см2. Снижение плотности тока на данной стадии приводит к увеличению времени обработки деталей. Увеличение плотности тока приводит к появлению катодного распыления -защитное покрытия не образуются.
Продолжительность первой и второй стадий обработки поверхности контакт-деталей составляет соответственно 30-90 и 90-120 минут. Выбор конкретных режимов ионно-плазменной обработки зависит от состава материалов и особенностей формирования поверхности контакт-деталей.
Положительный эффект от использования данного способа обусловлен тем, что он позволяет с помощью доступного и относительно дешевого оборудования обеспечить формирование защитных нитридосодержащих покрытий на поверхности контакт-деталей герконов, обладающих высокой твердостью и эрозионной устойчивостью. В результате при сохранении качества существенно снижается себестоимость изготовления герконов за счет исключения многоэтапных и дорогостоящих гальванических процессов.
Таким образом, сопоставительный анализ предложенного технического решения и уровня техники позволил установить, что заявленное изобретение соответствует требованию «новизна» и «изобретательский уровень».
Предложенный способ изготовления защитного покрытия контакт-деталей герконов поясняется фиг. 1-2, где на фиг. 1 приведена функциональная схема экспериментальной установки для ионно-плазменной обработки герконов (G - импульсный генератор, М - кассета, Г - герконы, R6 - балластное сопротивление), а на фиг. 2 - эпюры рабочих напряжений 1 и токов 2.
Способ осуществляется следующим образом. Герконы изготавливают по традиционной технологии за исключением операций, связанных с нанесением многослойных гальванических защитных покрытий на поверхность рабочих зон контакт-деталей [Карабанов С.М., Майзельс P.M., Шоффа В.Н. Магнитоуправляемые контакты (герконы) и изделия на их основе. - Долгопрудный: Издательский дом «Интеллект». - 2011. - 408 с.]. Затем изготовленные герконы, давление азота внутри которых составляет ~300 торр, помещают в специальные кассеты М, оснащенные контактными узлами, соединенными с генератором импульсов G (фиг. 1). К генератору герконы подключают параллельно через балластные сопротивления R6.
Напряжение генератора постепенно увеличивают до уровня, при котором между разомкнутыми контакт-деталями герконов возникает тлеющий разряд. После этого, регулируя напряжение генератора, устанавливают требуемые импульсные плотности разрядного тока и осуществляют последовательную двухэтапную обработку поверхности контакт-деталей.
Качество получаемого защитного покрытия оценивают по величине переходного электрического сопротивления герконов (оно должно составлять 0,1-0,15 Ом) и результатам их коммутационных испытаний (наработка герконов без отказа в различных режимах коммутации должна составлять 105-106 срабатываний).
Реализация предлагаемого способа выполнена на серийно выпускаемых герконах МКА-14103. Одновременно обрабатывалось 104 геркона. Исходное переходное электрическое сопротивление герконов не превышало 0,25 Ом. Использовались следующие условия ионно-плазменной обработки контакт-деталей герконов в тлеющем разряде:
- балластные сопротивления 100 кОм;
- частота и длительность импульсов напряжения 20 кГц и 15 мкс соответственно;
- коэффициент заполнения разрядного тока 30%;
- на первой стадии продолжительность обработки составляла 40 минут при импульсной плотности разрядного тока 8⋅102 мА/см2;
- на второй стадии продолжительность обработки составляла 100 минут при импульсной плотности разрядного тока 5⋅102 мА/см2.
После ионно-плазменной обработки поверхности контакт деталей по предлагаемому способу у 90-95% герконов достигалось значение переходного электрического сопротивления, не превышающее 0,15 Ом. Все опытные герконы успешно выдержали коммутационные испытания при наработке без отказа в диапазоне от 105 до 106 срабатываний - таблица 1.
Таким образом, приведенный пример реализации предлагаемого способа демонстрирует его высокую эффективность.
Технический результат заключается в формировании защитного нитридосодержащего покрытия на поверхности контакт-деталей герконов, обладающего высокой твердостью и эрозионной стойкостью, что позволяет при сохранении качества существенно снизить себестоимость изготовления герконов за счет исключения многоэтапных и дорогостоящих гальванических процессов.
Claims (1)
- Способ изготовления защитного покрытия контакт-деталей герконов, включающий очистку ионной бомбардировкой и ионно-плазменное азотирование поверхности контакт-деталей в частотно-импульсном тлеющем разряде при частоте следования импульсов 20-30 кГц с коэффициентом заполнения разрядного тока 20-90%, отличающийся тем, что в зазоре между контакт-деталями герконов разряд возбуждают симметричными разнополярными импульсами напряжения длительностью 10-30 мкс, затем в течение 30-90 минут осуществляют этап очистки поверхности контакт-деталей током разряда с импульсной плотностью (7-9)⋅102 мА/см2, а ее последующее азотирование производят в течение 90-120 минут током разряда с импульсной плотностью (4-6)⋅102 мА/см2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020139130A RU2751790C1 (ru) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | Способ изготовления защитного покрытия контакт-деталей герконов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020139130A RU2751790C1 (ru) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | Способ изготовления защитного покрытия контакт-деталей герконов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2751790C1 true RU2751790C1 (ru) | 2021-07-16 |
Family
ID=77019829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020139130A RU2751790C1 (ru) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | Способ изготовления защитного покрытия контакт-деталей герконов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2751790C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2791089C1 (ru) * | 2022-06-21 | 2023-03-02 | Акционерное общество "Рязанский завод металлокерамических приборов" (АО "РЗМКП") | Способ ионно-плазменного формирования защитного покрытия герконов |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3108900A (en) * | 1959-04-13 | 1963-10-29 | Cornelius A Papp | Apparatus and process for producing coatings on metals |
| GB1254249A (en) * | 1969-08-29 | 1971-11-17 | Philips Electronic Associated | Switching device |
| RU2079173C1 (ru) * | 1995-06-08 | 1997-05-10 | Рязанский завод металлокерамических приборов | Контактное покрытие для магнитоуправляемых контактов |
| US5909163A (en) * | 1996-09-11 | 1999-06-01 | Hermetic Switch, Inc. | High voltage reed switch |
| RU2279149C1 (ru) * | 2004-12-14 | 2006-06-27 | Открытое акционерное общество "Рязанский завод металлокерамических приборов" (ОАО "РЗМКП") | Контактное покрытие магнитоуправляемых контактов |
| RU2393570C1 (ru) * | 2009-06-18 | 2010-06-27 | Открытое акционерное общество "Рязанский завод металлокерамических приборов" (ОАО "РЗМКП") | Способ изготовления геркона с азотированными контакт-деталями |
| RU2467425C1 (ru) * | 2011-05-24 | 2012-11-20 | Открытое акционерное общество "Рязанский завод металлокерамических приборов" (ОАО "РЗМКП") | Способ изготовления геркона с контролируемыми параметрами азотируемого слоя |
| RU2665689C1 (ru) * | 2018-01-17 | 2018-09-04 | Общество с ограниченной ответственностью ("ООО "ЭКТОН") | Способ изготовления геркона с азотированными контактными площадками |
| RU2686975C1 (ru) * | 2018-03-26 | 2019-05-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭ СО РАН) | Способ ионно-плазменного азотирования изделий из титана или титанового сплава |
-
2020
- 2020-11-26 RU RU2020139130A patent/RU2751790C1/ru active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3108900A (en) * | 1959-04-13 | 1963-10-29 | Cornelius A Papp | Apparatus and process for producing coatings on metals |
| GB1254249A (en) * | 1969-08-29 | 1971-11-17 | Philips Electronic Associated | Switching device |
| RU2079173C1 (ru) * | 1995-06-08 | 1997-05-10 | Рязанский завод металлокерамических приборов | Контактное покрытие для магнитоуправляемых контактов |
| US5909163A (en) * | 1996-09-11 | 1999-06-01 | Hermetic Switch, Inc. | High voltage reed switch |
| RU2279149C1 (ru) * | 2004-12-14 | 2006-06-27 | Открытое акционерное общество "Рязанский завод металлокерамических приборов" (ОАО "РЗМКП") | Контактное покрытие магнитоуправляемых контактов |
| RU2393570C1 (ru) * | 2009-06-18 | 2010-06-27 | Открытое акционерное общество "Рязанский завод металлокерамических приборов" (ОАО "РЗМКП") | Способ изготовления геркона с азотированными контакт-деталями |
| RU2467425C1 (ru) * | 2011-05-24 | 2012-11-20 | Открытое акционерное общество "Рязанский завод металлокерамических приборов" (ОАО "РЗМКП") | Способ изготовления геркона с контролируемыми параметрами азотируемого слоя |
| RU2665689C1 (ru) * | 2018-01-17 | 2018-09-04 | Общество с ограниченной ответственностью ("ООО "ЭКТОН") | Способ изготовления геркона с азотированными контактными площадками |
| RU2686975C1 (ru) * | 2018-03-26 | 2019-05-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭ СО РАН) | Способ ионно-плазменного азотирования изделий из титана или титанового сплава |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2791089C1 (ru) * | 2022-06-21 | 2023-03-02 | Акционерное общество "Рязанский завод металлокерамических приборов" (АО "РЗМКП") | Способ ионно-плазменного формирования защитного покрытия герконов |
| RU2805999C1 (ru) * | 2022-12-22 | 2023-10-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Нитрон" (ООО "Нитрон") | Способ изготовления герконов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3654108A (en) | Method for glow cleaning | |
| KR970002242B1 (ko) | 물체 프라즈마 처리방법 및 그에 의해 플라즈마 처리된 물체 | |
| Sakiyama et al. | Corona-glow transition in the atmospheric pressure RF-excited plasma needle | |
| PL329001A1 (en) | Electrolytic method of cleaning and coating electrically conductive surfaces | |
| RU2393570C1 (ru) | Способ изготовления геркона с азотированными контакт-деталями | |
| KR20170132129A (ko) | 거대-입자 감소 코팅을 활용하는 플라즈마 소스 및 박막 코팅의 증착과 표면의 개질을 위해 거대-입자 감소 코팅을 활용하는 플라즈마 소스의 사용 방법 | |
| RU2751790C1 (ru) | Способ изготовления защитного покрытия контакт-деталей герконов | |
| Dougar-Jabon et al. | High voltage pulse discharge for ion treatment of metals | |
| ATE347735T1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur beschichtung von substraten im vakuum | |
| DE19546826C1 (de) | Verfahren und Einrichtung zur Vorbehandlung von Substraten | |
| SG163437A1 (en) | Production method of metal product, metal product, connection method of metal component and connection structure | |
| JP2004217975A (ja) | 炭素薄膜及びその製造方法 | |
| EP2087503B1 (de) | Vorrichtung zum vorbehandeln von substraten | |
| Bolotov et al. | Diagnosis of plasma glow discharge energy parameters in the processes of treatment small diameter long tubes | |
| EP2229466B1 (en) | Plasma activated chemical vapour deposition method and apparatus therefor | |
| US3616383A (en) | Method of ionitriding objects made of high-alloyed particularly stainless iron and steel | |
| JP5614873B2 (ja) | 半導体加工装置用部材およびその製造方法 | |
| JP5280784B2 (ja) | 成膜装置 | |
| RU2791089C1 (ru) | Способ ионно-плазменного формирования защитного покрытия герконов | |
| Zeltser et al. | Fabrication of nitrogen-containing coatings in reed switches by pulsed ion-plasma treatment | |
| KR930022493A (ko) | 표면에 TixW₁-x장벽층이 제공되는 반도체 몸체를 갖는 반도체 장치 및 그 제조방법 | |
| Tolstoguzov et al. | Ion-plasma treatment of reed switch contacts: A study by time-of-flight secondary ion mass spectrometry | |
| RU2777796C1 (ru) | Устройство для азотирования в разряде | |
| JPH0387373A (ja) | プラズマｃｖｄ薄膜の形成法 | |
| SU1721651A1 (ru) | Способ изготовлени контактного покрыти магнитоуправл емого герметизированного контакта |