SU1179447A1 - Способ изготовлени контактного покрыти магнитоуправл емых герметизированных контактов - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНТАКТНОГО ПОКРЫТИЯ МАГНИТОУПРАВЛЯЕМЫХ ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫХ КОНТАКТОВ, включающий операцию нанесени  сплава на основе благородного металла, легированного тугоплавким неблагородным металлом, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  срока службы магнитоуправл емых герметизированных контактов путем повьшени  электроэрозионной стойкости контактного покрыти , операцию легировани  производ т омбардировкой поверхности контактного покрыти  в вакууме i ионами тугоплавкого неблагородного металла. (Л «ч « «ч

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , а более конкретно к технологии изготовлени  эрозионностойких контактных покрытий дл  газонаполненных магнитоуправл емых контактов (МК) средней мощности, и может быть использовано в серийном производстве контактов. Цель изобретени  - увеличение срока службы магнитоуправл емых герметизированных контактов путем повышени  электроэрозионной стойкости контактного покрыти . Сущность способа и положительньй эффект, достигаемый при его использовании , определ етс   влени ми, которыми сопровождаетс  обработка поверхности покрыти  металлическими ионами. Процесс взаимодействи  ионного потока с поверхностью металла сводитс  к протеканию взаимосв занных физических процессов: конденсации, внедрени  и распылени . При энергии ионов меньше 10 эВ конденсаци , как правило, преобладает над распылением При энергии, превышающей энергию инверсии скорости движени  границы поверхности (), доминирующую роль начинает играть процесс распылени . Обычно величина f составл ет (1-2) 10 эВ. При энергии ионов, близкой Kg, реализуетс  режим формировани  предельно уплотненных слоев,-, мак симально насыщенных по концентрации легирующим элементом, поэтому оптимальна  энерги  ионов дл  осуществле ни  способа находитс  в диапазоне (1-2) -103 эВ. При ионном легировании металличес кие ионы внедр ютс  в обрабатываемую поверхность и образуют с поверхностным слоем псевдодиффузионную св зь. Последукща  диффузи  внедренных атомов вглубь покрыти  приводит к образованию легированного сло , толщина которого при заданной энергии ионов определ етс  дозой облучени . Электр физические параметры сло  могут существенно отличатьс  от его параметров до обработки ионами. Низковольтно ионное легирование позвол ет создавать плотные, износостойкие слои повьшенной твердости и, тем самым, зна чительно увеличить срок службы контактов средней мощности в наиболее т желых режимах коммутации, сопровождающихс  мостиковым переносом и разр дом типа короткой дуги. При этом сопротивление МК не увеличиваетс . Способ осуществл етс  следующим образом. На контактные поверхности контактдеталей МК нанос т покрытие из благородного металла или сплава на основе благородного металла одним из известных способов: электрохимическим .осаждением, вакуумным напылением или катодным распылением. Наиболее целесообразно применение способа электрохимического осаждени , при котором безвозвратные потери драгоценных металлов практически отсутствуют. Затем покрытие обрабатывают в вакууме ионами тугоплавкого неблагородного металла (например, вольфрама, молибдена, рени , титана), дл  чего контактдетали загружают в металлические кассеты и помещают в вакуумное устройство , снабженное источником металлических ионов. Дл  создани  интенсивного ионного потока с заданной энергией ионов предпочтительно использовать технологические плазменные ускорители с генерацией металлической плазмы в вакуумном дуговом-разр де. Вакуумньй дуговой разр д в парах тугоплавкого металла обеспечивает высокую степень ионизации паров (90100% ), а энерги  выт гиваемых из плазмы разр да ионов может быть задана разностью потенциалов между испар емым катодом ускорител  и кассетой с обрабатьгааемыми контакт-детал ми. Пример. Исследовани  провод т на серийно вьтускаемом газонаполненном герконе средней модности типа МК27 с контактной системой консольной конструкции. Контактное покрытие гёркона из гальванического сплава золотоникель толщиной 2-3 мкм обеспечивает высокую надежность прибора при коммутации микромощных электрических цепей , но имеет недостаточную эрозионную стойкость при эксплуатации в наиболее часто примен емых коммутационных режимах с напр жением 60 В при токах до 0,2 А, а также имеет склонность к свариванию. Дл  оценки эффективности предлагаемого способа на предпри тии проведены испытани  двух партий герконов Ж27 с покрыти ми, изготовленными по известной технологии способом электрохимического осаждени  (парти  1) и с покрыти ми, изготовленньпчи согласно изобретению следующим образом (парти  2), На контакт-детали нанос т сплав золото - никель путем электрохимического осаждени . Затем на вакуумной установке, снабженной технологическим плазменным ускорителем, прово д т легирование покрыти  из сплава золото - никель ионами титана марки ВТ 1-00. Дл  этого контакт-детали с гальванопокрытием загружают в металлическую кассету. Кассету помещают в вакуумную камеру установки таким образом, чтобы обрабатьшаема  поверх ность контакт-деталей располагалась перпендикул рно к оси ускорител . После достижени  в камере вакуума пор дка 10 инициируют дуго вой разр д в napaix титана с током ду ги 90 А. На кассету с контакт-датал ми . при этом подают отрицательньй пот енциал -1600 В, плотность ионного тока на обрабатываемой поверхности составл ет 10 А/м. После ионной обработки в течение 14 ев камеру на пускаетс  чистьй азот, и затем контакт-детали вынимаютс  на воздух. Дл  оценки эрозионной стойкости покрытий к воздействию короткой дуги герконы обеих партий испытываютс  на наработку в режиме коммутации активной цепи напр жением 60 В (пост.), коммутируемый ток - 0,025 А, Вли ние ионной обработки на стабильность пер ходного сопротивлени  герконов определ етс  при испытании экспериментальных приборов в микромощном режим коммутации (напр жение 510 В, ком мутируемьй ток 5 активна  нагрузка ) . Кроме того, провод т испытани  герконов на склонность к холодной сварке по следующей методике замер ют магнитодвижущие силы-срабатывани  и отпускани  (F, и Гдт-,,) в нормальных услови х, затем герконы замыкают (магнитодвижуща  сила 74 1гаъна 2Ff.p) и в замкнутом состо нии помещают в камеру тепла, вьщерживают при 100°С 24 ч, после чего провод т замер . Заливание контактов или рост величины свидетельствуют о склонности геркона к холодной сварке. Герконы с покрытием, изготовленным по предлагаемому способу, провер ютс  на склонность к холодной сварке также и после испытаний их в микромощном режиме коммутации с целью определени  способности ионнолегированных покрытий сохран ть устойчивость к свариванию при длительной эксплуатации. Результаты испытаний приведены в таблице, из которой видно, что герконы с покрытием, легированным ионами титана, имеют в 3 раза больший срок службы при эксплуатации в режиме 60 В - 0,025 А по сравнению с герконами контрольной партии. При этом они не склонны к свариванию и имеют низкое и стабильное переходное сопротивление при коммутации микромощных цепей. Электронно-микроскопические исследовани  эрозионных образований на поверхности ионнолегированных контактных покрытий показывают , что эрози  носит плоскостной характер , в то врем  как на покрыти х, не подвергавшихс  ионной обработке, эрози  развиваетс  вглубь покрыти  с образованием выступов и кратеров, что вызывает неразмыкание контактов вследствие -заклинивани . Таким образом, способ изготовлени  контактного покрыти  согласно предлагаемому изобретению позвол ет при сохранении всех положительных качеств, присущих покрытию на основе благородных металлов, повысить электроэрозионную стойкость покрыти  и, следовательно, увеличить срок службы МК.

25

10 10

20 10

J5 (до испытаНИИ на наработку)

10

(после испытаний в режиме 5--10-2 в5-10 А)

20 15

6,5

10 21,7

Claims (1)

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНТАКТНОГО ПОКРЫТИЯ МАГНИТОУПРАВЛЯЕМЫХ ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫХ КОНТАКТОВ, включающий операцию нанесения сплава на основе благородного металла, легированного тугоплавким неблагородным металлом, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы магнитоуправляемых герметизированных контактов путем повышения электроэрозионной стойкости контактного покрытия, операцию легирования производят¹ бомбардировкой поверхности контактного покрытия в вакууме ионами тугоплавкого неблагородного металла.