SU1394258A1 - Method of applying contact coating onto the contact-part of vacuum high-voltage ferreed switch - Google Patents

Method of applying contact coating onto the contact-part of vacuum high-voltage ferreed switch Download PDF

Info

Publication number
SU1394258A1
SU1394258A1 SU864005046A SU4005046A SU1394258A1 SU 1394258 A1 SU1394258 A1 SU 1394258A1 SU 864005046 A SU864005046 A SU 864005046A SU 4005046 A SU4005046 A SU 4005046A SU 1394258 A1 SU1394258 A1 SU 1394258A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
contact
coating
tungsten
plasma
voltage
Prior art date
Application number
SU864005046A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Валентинович Фельмецгер
Original Assignee
Организация П/Я Р-6308
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Организация П/Я Р-6308 filed Critical Организация П/Я Р-6308
Priority to SU864005046A priority Critical patent/SU1394258A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1394258A1 publication Critical patent/SU1394258A1/en

Links

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  коммутации высоковольтных слаботочных электрических цепей. Целью изобретени   вл етс  увеличение износостойкости контактного покрыти  за счет повышени  качества поверхности путем ее обезгаживани  и снижени  пористости. Способ включает в себ  плазменное порошковое напыление вольфрамового контактного покрыти  на контакт-детали контакта и полировку поверхности покрыти . Полировку провод т бомбардировкой поверхности покрыти  ускоренными ионами вольфрама с последующим осаждением поверхностного сло  вольфрама из плазмы вакуумного дугового разр да. о S (Л со со 4 го ел 00The invention relates to electrical engineering and is intended for switching high-voltage low-voltage electrical circuits. The aim of the invention is to increase the wear resistance of the contact coating by improving the quality of the surface by degassing it and reducing porosity. The method includes plasma powder coating of a tungsten contact coating on the contact details of the contact and polishing the surface of the coating. Polishing is carried out by bombarding the surface of the coating with accelerated tungsten ions followed by deposition of the surface layer of tungsten from a vacuum arc discharge plasma. about S (L with so 4 th ate 00

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к технологии изготовлени  эрозионно стойкого вольфрамового контактного покрыти  дл  герметизированных магнитоуправл емых контактов (герконов), предназначенных дл  коммутации высоковольтных слаботочных электрических цепей, и может быть использовано в серийном производстве герконов.The invention relates to electrical engineering, in particular, to a technology for manufacturing an erosion resistant tungsten contact coating for sealed magnetically controlled contacts (reed switches) intended for switching high-voltage low-voltage electrical circuits, and can be used in mass production of reed switches.

Цель изобретени  - увеличение износостойкости контактного покрыти  за счет повышени  качества поверхности путем ее обезгаживани  и сни- жени  пористости.The purpose of the invention is to increase the wear resistance of the contact coating by improving the surface quality by degassing it and reducing the porosity.

Способ осуществл ют следующим об разом.The method is carried out as follows.

Предварительно очищенные (обезжиренные ) контакт-детали высоковольтно го контакта размещают в специальной кассете, конструкци  которой обеспечивает селективное экранирование поверхности деталей. Кассету устанавливают в напылительное устройство, снабженное плазмотроном с порошковым питателем. Б плазмотрон подают плаз- мообразующий газ (например, аргон) и поджигают дуговой разр д. Через питатель в плазменный факел подаетс  мелкодисперсный порощок вольфрама; частицы поролгка расплавл ютс , увлекаютс  плазменной струей и оседают на контактирующей поверхности контакт-деталей . После нанесени  покры- ти  толщиной 25-30 мкм кассету с детал ми извлекают из напылительного устройства. После очистки деталей (например, с помощью ультразвуковой отмывки и отжига в водороде) их вновь устанавливают на изолированный держатель вакуумного устройства, снабженного электродуговым испарителем с вольфрамовым катодом. При достижении вакуума 10 - 10 Па в ис- парителе инициируют дуговой разр д в парах материала катода, при этом на кассету с контакт-детал ми подают отрицательньй потенциал, ускор ющий выт гиваемые из плазмы разр да ионы вольфрама до энергии, превьщ1ающей пороговую энергию распылени  вольфрама (эффективное распыление идет при потенциалах К В, где К - от 1 до 2), Ионную обработку покрыти  провод т в течение-времени от долей до нескольких минут в зависимости от тока разр да, величины ускор ющего потенциала, конструктивных особеPre-cleaned (degreased) contact parts of the high-voltage contact are placed in a special cassette, the design of which provides selective shielding of the surface of the parts. The cassette is installed in a sputtering device equipped with a plasma feeder with a powder feeder. P plasma torch serves plasma-forming gas (for example, argon) and ignites the arc discharge. A fine tungsten powder is fed into the plasma torch through the feeder; The particles of the foam melt, are entrained by the plasma jet and are deposited on the contacting surface of the contact parts. After coating with a thickness of 25-30 microns, the cartridge with the parts is removed from the sputtering device. After cleaning the parts (for example, using ultrasonic washing and annealing in hydrogen), they are re-installed on an insulated holder of a vacuum device equipped with an arc evaporator with a tungsten cathode. When a vacuum of 10–10 Pa is reached in the evaporator, an arc discharge is initiated in pairs of cathode material, and a negative potential is applied to the cassette with contact details, which accelerates the tungsten ions extracted from the discharge plasma to an energy exceeding the threshold sputtering energy tungsten (effective sputtering occurs at potentials KB, where K is from 1 to 2), the ion treatment of the coating is carried out for a time-period from fractions to several minutes depending on the discharge current, the magnitude of the accelerating potential,

ностей испарител  и кассеты. Затем, не прерыва  процесса, снижают ускор ющий потенциал до величины, при которой конденсаци  превалирует над распылением, и осаждают относительно тонкий поверхностный слой покрыти . Оптимальна  толщина этого сло  составл ет 5-6 мкм, при которой достигаетс  полное залечивание пор и формирование достаточно гладкой поверхности . После этого выключают питание испарител , разгерметизируют устройство и извлекают кассету. Обработанные таким образом контакт-детали поступают на заварку герконов,evaporator and cassettes. Then, without interrupting the process, the accelerating potential is reduced to a value at which condensation prevails over spraying, and a relatively thin surface layer of the coating is deposited. The optimum thickness of this layer is 5-6 µm, at which complete healing of the pores and the formation of a sufficiently smooth surface are achieved. After that, turn off the power to the evaporator, depressurize the device and remove the cartridge. The contact details processed in this way arrive at the welding of reed switches,

В предлагаемом способе сочетаютс  возможности технологии плазменного порошкового напылени  металлических покрытий и технологии обработки поверхности металлическими ионами из плазмы вакуумного дугового разр да. Как известно, вольфрам  вл етс  хрупким материалом с высокой температурой хладноломкости. Плотные текстурированные вольфрамовые покрыти  по своим свойствам подобны монолитному материалу и поэтому также склонны к хрупкому разрушению. В случае применени  таких вакуумно-напы- ленных покрытий в высоковольтных контактах в контактном промежутке могут образовыватьс  выкрошившиес , слабо св занные с поверхностью частицы, которые снижают электрическую прочность промежутка, способствуют локализации высоковольтных разр дов в процессе коммутации, вызыва  усиление электрической эрозии покрыти . Плазменное порошковое напыление  вл етс  наиболее производительным процессом напылени  тугоплавких покрытий и, что существенно важно, при плазменном напылении покрытие формируетс  из от- дельных расплавленных или наход щихс  в жидкопластическом состо нии не взаимодействующих между собой частиц, имеющих высокую скорость, и, как правило , представл ет собой слоистую чешуйчатую структуру. Покрытие с такой структурой отличаетс  большей устойчивостью к механическому разрушению под действием ударньк нагрузок, возникающих в процессе коммутации геркона.The proposed method combines the capabilities of the technology of plasma powder spraying of metallic coatings and the technology of surface treatment with metal ions from a vacuum arc discharge plasma. As is known, tungsten is a brittle material with a high temperature of cold brittleness. Dense textured tungsten coatings are similar in their properties to monolithic material and are therefore also prone to brittle fracture. In the case of using such vacuum-sprayed coatings in high-voltage contacts in the contact gap, crumbled particles poorly bonded to the surface can form, which reduce the electrical strength of the gap, contribute to the localization of high-voltage discharges during the switching process, causing an increase in electrical erosion of the coating. Plasma powder spraying is the most productive process of spraying refractory coatings and, importantly, during plasma spraying, the coating is formed from individual melted or in a liquid-plastic state not interacting with each other, having a high velocity, and, as a rule, represents It is a layered scaly structure. A coating with such a structure is more resistant to mechanical failure under the action of shock loads that occur in the process of switching the reed switch.

Указанные недостатки плазмонапы- ленного порошкового- покрыти  (высока  степень шероховатости поверхности , наличие сквозных пор и газовыхThese deficiencies of plasma-coated powder coating (high degree of surface roughness, the presence of through pores and gas

примесей, адсорбированных в порах) устран ютс  в предлагаемом способе, при обработке сформированного покрыти  ионами вольфрама из плазмы вакуумного дугового разр да. Вакуумный дуговой разр д, гор щий в парах материала одного из электродов (обычно катода), генерирует интенсивные потоки металлической плазмы, степень ионизации которой в случае вольфрама д достигает 80%. При этом энерги  ионов , экстрагируемых из плазмы разр да , может регулироватьс  в широких пределах путем приложени  отрицатель ного потенциала к обрабатываемому изделию . При бомбардировке покрыти  ускоренными ионами происходит не толко распыление микронеровностей на поверхности, но и интенсивный нагрев (преимущественно приповерхностных слоев), стимулирующий удаление из покрыти  адсорбированных газов. При последующем осаждении низкоэнергетич ных ионов из плазмы вакуумного дугового разр да идет зарастание пор и формирование плотного текстурирован- ного поверхностного сло . Полученный в результате достаточно гладкий и плотный слой вольфрама с высокой адгезией к основному плазмонапылен- ному покрытию обеспечивает существенное повыщение устойчивости покрыти  к электрической эрозии, а также электрической прочности межконтактного промежутка. При этом поверхностный слой оказываетс  устойчивым и к хрупкому разрушению за счет того, что пластическа  деформаци  нижнего ппаз монапыленного сло  снижает уровень механических напр жений, возникающих в нем под действием ударных нагрузок ,в процессе коммутации.impurities adsorbed in the pores are eliminated in the proposed method by treating the formed coating with tungsten ions from a vacuum arc discharge plasma. The vacuum arc discharge burning in the vapors of the material of one of the electrodes (usually the cathode) generates intense fluxes of metallic plasma, the degree of ionization of which in the case of tungsten is as high as 80%. At the same time, the energy of ions extracted from the discharge plasma can be regulated over a wide range by applying a negative potential to the workpiece. During the bombardment of the coating with accelerated ions, not sputtering of asperities on the surface occurs, but also intense heating (mainly near surface layers), which stimulates the removal of adsorbed gases from the coating. During the subsequent deposition of low-energy ions from the vacuum arc-discharge plasma, the pores overgrow and a dense textured surface layer is formed. The resulting rather smooth and dense tungsten layer with high adhesion to the main plasma-deposited coating provides a significant increase in the resistance of the coating to electrical erosion, as well as the electrical strength of the contact gap. In this case, the surface layer is also resistant to brittle fracture due to the fact that plastic deformation of the lower groove of the mononapilated layer reduces the level of mechanical stresses arising in it under the action of shock loads during the switching process.

Пример. Исследовани  проводились на серийно выпускаемом вакуумном контакте типа ЖА-5214, предназначенном дл  коммутации высоковольтных слаботочных электрических цепей с напр жением до 5000 В. Нанесение основного покрыти  (толщиной ,25 мкм) на контакт-детали проводилось по технологии предпри ти -изготовител  с помощью автомата плазменного покрыти  А-440.43, в котором порошок вольфрама марки БЧГ-Н распыл лс  в струе азотно-аргоновой плазмы; скорость осаждени  покрыти  10 мкм/мин. Затем детали с покрытием проходили ультразвуковую отмьшку воExample. The studies were carried out on a commercially available vacuum contact of the type ЖА-5214, intended for switching high-voltage low-current electrical circuits with voltage up to 5000 V. The application of the main coating (thickness, 25 microns) on the contact parts was carried out using a plasma Coating A-440.43, in which BCG-H brand tungsten powder was sprayed in a stream of nitrogen-argon plasma; coating deposition rate 10 µm / min. Then the coated parts went through ultrasonic

00

00

5five

5 0 50

фреоне и отжиг в водороде при температуре . Ионна  обработка и осаждение верхнего сло  покрыти  осуществл лись с помощью стационарного торцового плазменного ускорител  на установке УРМ. 3.279.048. Испар емый катод ускорител  изготовлен из экструдированного вольфрама. Процесс проводилс  в вакузгме 5 х 10 мм рт.ст. Ток разр да составл л 130 А. Ионна  бомбардировка проводилась при подаче на кассету с 600 обрабатываемыми детал ми потенциала -1300 В в течение 2 мин, при этом плотность ионного тока на кассете составл ла 30 мА/см . Затем, не прерыва  горение дугового разр да, потенциал на кассете снижалс  до -40 В и проводилось напыление поверхностного сло  покрыти  толщиной 5 мкм со скоростью 0,25 мкм/мин. ПЬсле остывани  в вакууме обработанные таким образом детали поступали на заварку герконов. Откачанные геркону после Отбраковки по электрическим параметрам проходили кратковременную тренировку под высоким напр жением, а затем ставились на ресурсные испытани  в режиме коммутации U ( 3 - 1СРв;; IK 2 f к 50 Гц, нагрузка активна . Было испытано 15 герконов до наработки 6-10 срабатьшаннй, при этом зарегистрирован один отказ приfreon and hydrogen annealing at temperature. The ion treatment and deposition of the top layer of the coating were carried out using a stationary end plasma accelerator on the URM unit. 3.279.048. The evaporated cathode of the accelerator is made of extruded tungsten. The process was carried out in a vacuum 5 x 10 mm Hg. The discharge current was 130 A. The ion bombardment was carried out when applying to a cassette with 600 processed parts of a potential of -1300 V for 2 minutes, while the ion current density on the cassette was 30 mA / cm. Then, the arc discharge was not interrupted, the potential on the cassette was reduced to -40 V and the surface layer of the coating was deposited with a thickness of 5 µm at a speed of 0.25 µm / min. After cooling in vacuum, the parts thus processed were transferred to the welding of reed switches. After being rejected, the reed switch was electrically tested for a short period of time under high voltage, and then put on resource tests in the U switching mode (3–1СРв ;; IK 2 f to 50 Hz, the load was active. 15 reed switches were tested before operating time 6-10 with one failure;

5 наработке 3,18- 1 О срабатываний. Минимальна  наработка герконов с покрытием , изготовленным по существующей технологии предпри ти -изготовител , составл ла 10 срабатываний.5 hours of operation 3.18- 1 O operations. The minimum operating time of reed switches with a coating made using the existing technology of the enterprise manufacturer was 10 operations.

Таким образом, предлагаемый способ позвол ет существенно повысить минимальную наработку высоковольтных контактов . При этом некоторое увеличение затрат на производство вследствие вве5 введени  в техпроцесс дополнительной операции вакуумно-дуговой обработки контактного покрыти  окупаетс  увеличением срока службы контактов.Thus, the proposed method allows to significantly increase the minimum operating time of high-voltage contacts. At the same time, a slight increase in production costs due to the introduction of an additional operation of vacuum-arc processing of the contact coating into the technological process pays off by increasing the service life of the contacts.

00

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Способ нанесени  контактного покрыти  на контакт-деталь вакуумного высоковольтного магнитоуправл емого контакта, включающий плазменное порошковое напыление вольфрамового сло , ультразвуковую отмьшку, водородный отжиг и полировку поверхности указанного плазмонапыленного воль513942586The method of applying a contact coating on a contact part of a vacuum high-voltage magnetically controlled contact, including plasma powder deposition of a tungsten layer, ultrasonic removal, hydrogen annealing and polishing the surface of the specified plasma-deposited vol. фрамового сло , отличающий-провод т бомбардировкой ускореннымиframed layer distinguished-by accelerated bombardment с   тем, что, с целью увеличени ионами вольфрама из плазмы вакуумногоso that, in order to increase tungsten ions from vacuum plasma износостойкости контактного покрыти дугового разр да, затем снижают ускоза счет повышени  качества поверхно- ,р ющий потенциал до величины, приthe wear resistance of the contact coating of the arc discharge; then, the acceleration is reduced by increasing the quality of the surface potential of the rifling potential to сти путем ее обезгаживани  и снижени которой конденсаци  превалирует надby degassing it and reducing which condensation prevails over пористости, полировку поверхностираспылением и осаждают на него второйporosity, polishing the surface with spraying and precipitating on it a second пневмонапьшенного вольфрамового сло плазмоконденсатный слой вольфрама.pneumonic tungsten layer plasma-tungsten tungsten layer.
SU864005046A 1986-01-13 1986-01-13 Method of applying contact coating onto the contact-part of vacuum high-voltage ferreed switch SU1394258A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864005046A SU1394258A1 (en) 1986-01-13 1986-01-13 Method of applying contact coating onto the contact-part of vacuum high-voltage ferreed switch

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864005046A SU1394258A1 (en) 1986-01-13 1986-01-13 Method of applying contact coating onto the contact-part of vacuum high-voltage ferreed switch

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1394258A1 true SU1394258A1 (en) 1988-05-07

Family

ID=21215452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU864005046A SU1394258A1 (en) 1986-01-13 1986-01-13 Method of applying contact coating onto the contact-part of vacuum high-voltage ferreed switch

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1394258A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2681200C2 (en) * 2017-04-10 2019-03-05 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина" High-voltage relay

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Орешкин В. В. Исследование и разработка вакуумного высоковольтного магнитоуправл емого контакта с напр жением до 5 кВ: Дне. на соиск. учен. степени канд. техн. наук, Р - зань: РРТИ, 1982. Иваников А. С..Орешкин В. В.,Са-. мьшкин Б. А. - Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции: Специальные коммутационные элементы. Конструкци и технологи СКЭ, Р зань, 1981, с. 43-44. Вардь н В. Вольфрамовые контактные слои. /Дерев, со словесного № Е-04907. М.: Всесоюзный центр переводов научно-технической литературы и документации, М., 1983. Патент GB № 1211511, кл. Н 01 Н 49/00, 1969. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2681200C2 (en) * 2017-04-10 2019-03-05 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина" High-voltage relay

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6261424B1 (en) Method of forming diamond-like carbon coating in vacuum
US6063245A (en) Magnetron sputtering method and apparatus utilizing a pulsed energy pattern
US5777438A (en) Apparatus for implanting metal ions in metals and ceramics
JP5877147B2 (en) Manufacturing method of hard material film
KR101948013B1 (en) Current Insulated Bearing Components and Bearings
EP0396603B1 (en) Procedure and apparatus for the coating of materials by means of a pulsating plasma beam
US3654108A (en) Method for glow cleaning
WO1995014553A1 (en) An abrasive material for precision surface treatment and a method for the manufacturing thereof
US4474827A (en) Ion induced thin surface coating
US7115193B2 (en) Sputtering target producing very few particles, backing plate or apparatus within sputtering device and roughening method by electric discharge machining
SU1394258A1 (en) Method of applying contact coating onto the contact-part of vacuum high-voltage ferreed switch
KR20140108617A (en) Ion plating apparatus for depositing DLC thin film
CN115029669A (en) Method for improving deposition efficiency by adopting high-power pulse magnetron sputtering of liquid metal
Sanders et al. Magnetic enhancement of cathodic arc deposition
RU2052538C1 (en) Method for vacuum deposition of metallized coating on dielectric substrates
JP2857743B2 (en) Thin film forming apparatus and thin film forming method
RU2192501C2 (en) Method of vacuum ion-plasma coating of substrate
RU2214476C2 (en) Method of forming coat from precious metals and their alloys
SU1179447A1 (en) Method of manufacturing contact coating of hermetically sealed ferreed switch
JPS6065796A (en) Hard carbon film and its production
RU1812239C (en) Method for vacuum machining of metal articles
Saito et al. Effect of pressure on surface roughness treated by cathode spots of low pressure arc
RU2145362C1 (en) Process of vacuum-plasma deposition of coats
WO1994019814A1 (en) Improvements in composite electrical contacts
KR100384449B1 (en) Manufacturing method of Al films having good adhesion