SU1749929A1 - Способ изготовлени контакт-детали жидкометаллического геркона - Google Patents

Abstract

Использование: в электротехнике, в частности в способе изготовлени  контакт-детали жидкометаллического геркона, по услови м эксплуатации подвергающегос  воздействию повышенной температуры окружающей среды, и может быть использовано при создании жидкометаллических герконов с рабочей температурой от 25 до 300°С, примен емых в составе геофизической аппаратуры разведки сверхглубоких скважин. Сущность изобретени : способ включает нанесение на основу контакт-детали покрыти  напылением в вакууме. Перед нанесением покрыти  основу подвергают обработке ионами высокой энергии, а в качестве покрыти  нанос т слой металла или сплава с суммарной растворимостью в ртути более 10 мае. % при комнатной температуре, причем толщина сло  должна быть не менее 0,15 мкм. Способ позволит повысить надежность ртутного геркона в работе при рабочих температурах окружающей среды до 300°С. 1 табл (Л С

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к способу изготовлени  контакт-детали жидкометаллического геркона, по услови м эксплуатации подвергающегос  воздействию повышенной температуры окружающей среды, и может быть использовано при создании жидкометаллических герконов с рабочей температурой от 25 до 300°С, примен емых в составе геофизической аппаратуры разведки сверхглубоких скважин.

Надежность и долговечность жидкометаллического , в частности ртутного, геркона , работающего при повышенных рабочих температурах окружающей среды, определ ютс , главным образом, качеством смачивани  поверхностей контакт-деталей жидким металлом при этих температурах.

Смачиваемость поверхностей контакт- деталей определ етс  свойствами конструк- ционных материалов, из которых изготовлены эти контакт-детали.

Подвижна  контакт-деталь жидкометаллических , в частности ртутных, герконов изготавливаетс  из ферромагнитных сплавов с нанесенным вакуумным напылением или электрохимическим осаждением покрытием из сложнолегированных медно-нике- лееых сплавов, обладающих хорошей смачиваемостью и высокой стойкостью к ртутной среде.

Ю ГО

Ртутные герконы, изготовленные с исользованием указанных сплавов, обладат высокой долговечностью при комнатной емпературе.

Известно изготовление контакт-детали ртутного геркона путем нанесени  на основу кон такт-дета л и из пермалло  в вакууме плава, содержащего, мас.%: медь 30 - 50; олоао 1 -5; титан 0,1 - 10; никель остальное.

Изготовление контакт-детали указанным выше путем позволило повысить долговечность ртутного геркона, работающего при температурах окружающей среды до 300°С.

Однако надежность ртутного герконз, контакт-деталь которого получена известным способом, недостаточно высока (количество сбоев пор дка 100 на число коммутаций 1 10 ).

Сбои в работе геркона происход т из-за постепенного осушени  смоченных ртутью поверхностей контакт-деталей (в основном подвижной контакт-детали) в результате перекрыти  капилл рных каналов, имеющихс  на подвижной контакт-детали, по которым ртуть поступает в контактную зону, продуктами взаимодействи  ртути с материалом покрыти .

Продукты взаимодействи  образуютс  в результате протекани  растворно-осади- тельных процессов притермоциклировании в интервале температур 25 -300°С. Поэтому дл  повышени  надежности работы ртутного геркона (снижени  количества сбоев) при 300°С необходимо контакт-детали изготавливать из материалов, не образующих продуктов взаимодействи  и хорошо смачиваемых ртутью.

Цель изобретени  - повышение надежности в работе ртутного геркона при рабочих температурах окружающей среды до

зоо°с.

Дл  достижени  поставленной цели разработан способ изготовлени  контакт- детали жидкометзллического геркона, включающий нанесение на основу контакт- детали покрыти  напылением в вакууме, при котором перед нанесением покрыти  основу контакт-дета л и подвергают обработке ионами высокой энергии, а в качестве покрыти  нанос т слой металла или сплава с суммарной растворимостью в ртути более мае. % при комнатной температуре, причем толщина сло  должна оыть не менее 0,15 мкм.N

Предлагаемый способ позвол ет использовать в качестве основы контакт-детали труднорастворимые в ртути материалы с суммарной растворимостью при комнатной

температуре менее 1-10 мас,%. Эти материалы , как правило,  вл ютс  одновременно и трудносмачиваемыми ртутью или амальгамами.

Повышение смачиваемости труднорастворимого материала основы контакт-дета л и обеспечиваетс  за счет обработки ее поверхности ионами высокой энергии, т.е. за счет создани  поверхности с высокой поверхностной энергией,

Высокоэнергетическое состо ние поверхности основы сохран етс  благодар  наносимому покрытию из материала (металла или сплава) толщиной не менее 0,15 мкм и растворимостью в ртути более мас.%, наносимого непосредственно после ионной обработки,

В процессе изготовлени  геркона покрытие раствор етс  в ртути при воздействии температуры (350 30)°С, образу  с ртутью амальгаму.

В контакте со ртутью оказываетс  труднорастворима  основа с высокоэнергетическим состо нием поверхности, котора  хорошо смачиваетс  образовавшейс  амальгамой.

Максимальна  толщина наносимого покрыти  ограничиваетс  предельной растворимостью материала покрыти  в ртути при комнатной температуре. Слой покрыти  менее 0,15 мкм не обеспечивает сохранность поверхности основы в высокоэнергетическом состо нии из-за большой пористости

покрыти , что ведет к окислению поверхности основы и исключает смачиваемость ее ртутью. В общем случае количество растворенного материала не должно превышать предельную растворимость его в ртути при

комнатной температуре, что исключает образование твердой фазы на поверхности контакт-детали. Так, например, предельна  растворимость составл ет дл  Ад(0,03); Аи(0,13); Cd(5,0); Sn(0,87); Cu() мас.%.

Покрыти  из материалов с растворимостью менее 1-10 мас.% частично или полностью не смачиваютс  ртутью.

В таблице приведены данные по вли - нию толщины покрыти  из различных материалов на надежность работы ртутного (жидкометаллического) геркона. Основа контакт-детали выполнена из пермалло  52Н-ВИ и подвергнута ионной обработке. Из таблицы видно, что предлагаемый способ позвол ет повысить надежность работы жидкометаллического геркона в 6 - 10 раз.

Способ осуществл ют следующим образом .

Контакт-деталь в состо нии поставки подвергают предварительному обезжириванию в трихлорэтилепе (ТУ 6-09-1012-74) или четыреххлористом углероде (ТУ 09- 3219-75). После обезжиривани  контакт-деталь размещают в вакуумной камере и провод т ионную обработку в одном цикле.

Технологический процесс ионной обработки и распылени  покрыти  осуществл етс  на вакуумной установке УВН-2М-1, дополнительно оснащенной источником ионной обработки типа ИИ-4-0,15 и источ- ником магнетронного распылени  МАГ-5.

В качестве рабочего газа используетс  аргон. После нанесени  покрыти  контакт- деталь охлаждаетс  в вакууме в течение 30 мин и извлекаетс .

Пример. Подвижна  контакт-деталь, изготовленна  из пермалло  марки 52Н-В1Л, площадью 90 мм7 размещаетс  и закрепл етс  в вакуумной камере установки УВН- 2М-1 на рассто нии 80 мм от источника.

Ионна  обработка ос/ществл етс  в режиме: ускор ющее напр жение 7 кВ, ионный ток 40 мА, давление аргона в камере 1,33-10 1 Па, врем  обработки 15 мин.

После ионной обработки, в едином тех- нологическом цикле (без вынесени  контакт-детали из вакуумной камеры в атмосферу) контакт-деталь располагаетс  напротив распыл емой мишени, изготовленной из олова.

Ражим нанесени  покрыти : напр жение на катоде 650 В, ионный ток 0,4 А, дав

ление аргона в камере 1,33-10 нанесени  10 мин.

Па, врем 

0

0

5

0

5

5

Толщина покрыти  составл ет 0.3 Контакт-деталь с нанесенным покрытием устанавливаетс  в арматуру геркон , производитс  откачка оболочки горкома до 0,133 Па, затем з геркон вводитс  ртуть в количестве 4,5 г и водород давлением 1.6 МПз.

Процесс амалыировани . в течение которого происходит полное растворение покрыти  и смачивание основы контакт-детали, проводитс  в течение 2,5 ч при температуре (350 + 30)°С.

Испытание жидкометаллического геркона с подвижной контакт-деталью, изготовленной согласно предлагаемому способу, показало, что количество сбоев при работе геркона при температуре окружающей среды 300°С в режиме термоциклиро- вани  не превышает 10 на число коммутаций 1-107.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ изготовлени  контакт-детали жидкометаллического геркона, включающий нанесение на основу контакт-детали покрыти  напылением в вакууме, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности в работе ртутного геркона при рабочих температурах окружающей среды до 300°С, перед нанесением покрыти  основу подвергают обработке ионами высокой энергии, а в качестве покрыти  нанос т слой металла или сплава с суммарной растворимостью в ртути более .% при комнатной температуре, причем толщина сло  должна быть не менее 0,15 мкм.