WO2023128796A1 - Способ нанесения защитных металлических покрытий на контактные поверхности электрических контактных соединений - Google Patents

Способ нанесения защитных металлических покрытий на контактные поверхности электрических контактных соединений Download PDF

Info

Publication number
WO2023128796A1
WO2023128796A1 PCT/RU2022/000013 RU2022000013W WO2023128796A1 WO 2023128796 A1 WO2023128796 A1 WO 2023128796A1 RU 2022000013 W RU2022000013 W RU 2022000013W WO 2023128796 A1 WO2023128796 A1 WO 2023128796A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
contact surface
contact
alloy
thallium alloy
thallium
Prior art date
Application number
PCT/RU2022/000013
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Владимир Александрович РЯБОВ
Евгений Дмитриевич МАХАЕВ
Вячеслав Витальевич МОРОЗОВ
Original Assignee
Владимир Александрович РЯБОВ
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
Priority claimed from RU2021139045A external-priority patent/RU2777647C1/ru
Application filed by Владимир Александрович РЯБОВ filed Critical Владимир Александрович РЯБОВ
Publication of WO2023128796A1 publication Critical patent/WO2023128796A1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C28/00—Alloys based on a metal not provided for in groups C22C5/00 - C22C27/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C26/00—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00
    • C23C26/02—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00 applying molten material to the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/03—Contact members characterised by the material, e.g. plating, or coating materials

Definitions

  • the invention relates to the field of electrical engineering and can be used in stationary industrial cycles in the production of contact systems of electrical equipment and in technological regulations for the installation, repair and operation of contact systems directly at the installation site of electrical equipment.
  • a method for applying a protective metal coating of a bismuth-based low-melting alloy on the current-transmitting surfaces of contact parts of contact connections including cleaning and degreasing the current-transmitting surfaces, applying a flux, removing flux residues and sawdust, and applying a bismuth-based low-melting alloy to the current-transmitting surfaces, characterized in that that an applied bismuth-based low-melting alloy having a melting temperature range of 44-95 ° C and the following composition, wt.%: Bismuth 44.099.993; Indium 0.00055.994; Tin 0.00028.0; Lead 0.00040.0; Cadmium 0.00025.0; Zinc 0.00025.0; Copper 0.00010.0;
  • the bismuth-based low-melting alloy, application tool and contact parts are heated to a temperature of 49-100°C.
  • the bismuth-based metal alloy has a relatively high melting point of 44–95°C, an increased energy of the process is required, and therefore the technological operations of this method are performed at temperatures in the range of 44–95°C.
  • the alloy will crystallize and the coating process will stop.
  • the prior art also knows a method of applying a metal coating on the current-transmitting surfaces of contact connections (source of information RU No. 2690086, published on March 12, 2019, IPC C23C 26/02, C22C 28/00).
  • a method for applying a protective coating of a low-melting alloy based on indium on the current-transmitting surfaces of contact parts of contact connections including cleaning of contaminants, degreasing the current-transmitting surfaces, applying a flux, removing flux residues, heating a low-melting alloy based on indium, a tool for applying the said coating and contact -parts and application of a fusible alloy based on indium on the current-transmitting surfaces of the contact parts, characterized in that an alloy based on indium with a melting point of 72 ° C is used, having a composition of May. %: indium - 66.3, bismuth - 33.7.
  • the disadvantage of this solution is that the above method also does not provide for a separate technological operation to remove flux residues and pickling results.
  • This method of coating contact surfaces is technically difficult to use in the operating conditions of electrical equipment when performing PPR and revision of contact connections.
  • the difficulty of using this method lies in the increased temperature mode during the entire technological cycle over 72 ° C, because if the temperature of the alloy, the metal brush or the contact surface decreases, crystallization (solidification) of the alloy will occur.
  • additional thermal equipment will also be required to maintain the specified temperature conditions.
  • the closest technical solution is a method of processing the contact surfaces of a collapsible electrical contact connection (source of information RU No. 2411305, published on 12.02.2011, IPC C23C 26/02, C23G 1/00, H01R 24/00, C22C 28/ 00).
  • a method for processing contact surfaces of a collapsible electrical contact connection including processing contact surfaces to remove an oxide film, heating the contact surfaces and applying a metal coating from a thallium alloy by local contact melting, characterized in that the removal of the oxide film is carried out by chemical treatment of the contact surfaces with the first etching solution, followed by its neutralization and cleaning of the contact surfaces from the results of etching, then mechanical cleaning of the contact surfaces by grinding is carried out, after which the contact surfaces are heated, a metal coating of thallium alloy is applied in the medium of the second etching solution and subsequent neutralization of the residues of the second etching solution.
  • the disadvantage of the prototype is the difficulty of removing the oxide film from the contact surface: applying an etching solution, applying a solution for subsequent neutralization and stopping the etching process and cleaning the contact surface from the results of etching and solutions.
  • This is a complex process, especially considering that the solutions used have an overestimated concentration of substances harmful to the human body and all operations must be performed with additional protective equipment.
  • Subsequent grinding of the contact surface using a metal brush is not effective enough, because. the use of a metal brush as an abrasive material cannot provide a sufficient degree of cleanliness of the metal surface.
  • the application of a metal coating according to this technical solution is carried out after heating the contact surface to 35 ° C and the application of a thallium alloy under a layer of a second chemical solution that acts as a flux (to protect the heated contact surface from oxidation at the time of applying a metal coating) with its subsequent neutralization of the flux with the following chemical solution.
  • the technical result which is achieved by using this method of applying a protective metal coating on the contact surfaces of electrical contact connections, is to control and adjust the diffusion process of local contact melting and limit the phenomenon of embrittlement of the surface layer of the solid metal, as well as protect the contact surface from environmental influences and oxidative processes over a long period of time.
  • a method for applying protective metal coatings to the contact surfaces of electrical contact connections is proposed.
  • the application of a protective metal coating on the contact surfaces using a multicomponent thallium alloy is carried out by performing the following steps:
  • the contact surface is pre-treated with a thin layer of thallium alloy applied with an abrasive material
  • a multicomponent alloy based on gallium having a melting temperature range of 1-24 ° C and the following composition, wt.%: gallium 56-99.99 indium 0.001-30.0 tin 0.001-20.0 silver 0.001-8 .0 bismuth 0.001-10.0 cadmium 0.001-10.0 zinc 0.001-10.0 copper 0.0001-14.0 aluminum 0.0001-14.0 molybdenum 0.0001 8.0 nickel 0.0001+8.0 intermetallic compounds of other metals 0.0001+3.0 (total impurities of components)
  • the method may include the step of grinding with an abrasive material before pre-treatment of the contact surface with a thin layer of thallium alloy.
  • the proposed method includes the stage of short-term heating of the contact surface to a temperature not lower than the melting point of the multicomponent thallium alloy 10+24 °C.
  • the contact surface is cleaned of dirt and degreased using predominantly organic solvents (eg acetone).
  • the contact surface can be cleaned from the oxide film of the copper contact surface by treatment with an aqueous solution of zinc chloride with a solution density of not more than 1.13 (10% hydrochloric acid solution), and for an aluminum contact surface it can be performed with a 3% sodium hydroxide solution. After etching, the contact surface is wiped dry to remove etching residues, if any. In the presence of mechanical damage to the contact surface obtained during operation, grinding is performed with an abrasive material.
  • the ambient temperature and, accordingly, the temperature of the contact surface is below 3 °C, then it is necessary to briefly heat the contact surface to a temperature not lower than the melting point of the multicomponent thallium alloy 10 + 24 °C. In most cases, there is no such need, because. Basically, scheduled work on revisions and PPR of contact connections in electrical installations is carried out in the summer-autumn period, when the temperature regime is above 3 ° C. Additional heating of the contact surfaces is also not required for stationary production sites for the production and repair of contact connections, because. according to the requirements of OT and SES, the ambient temperature at the workplace is not lower than 18 °C.
  • a metal protective coating is applied: the contact surface is pre-treated with an abrasive material moistened with a multicomponent thallium alloy (first stage).
  • the consumption of the alloy can be no more than 10% of the bulk of the thallium alloy for the treated contact surface. Due to the small amount of alloy applied by the abrasive material, there is no pronounced saturation of the contact surface with the liquid metal of the alloy, and as a result, the process of local-contact melting occurs almost instantly.
  • a preliminary coating of the contact surface a primary protective layer is formed, which protects the contact surface from environmental influences and oxidative processes for a long time.
  • the formed solid primary coating layer acts as a restrictive barrier that restrains the process of embrittlement of the contact surface during the application of the main coating. This is explained by the fact that the primary solid layer embedded in the contact surface at the molecular level limits the rate and activity of local-contact melting of the saturated liquid phase of the thallium alloy with a solid contact surface during the subsequent second stage of deposition of a metal coating.
  • the use of the first coating step is primarily intended for contact joints made of aluminum, as contact surfaces made of aluminum and its alloys are most susceptible to the effect of embrittlement and oxidative processes.
  • the second main coating layer is applied.
  • the thallium alloy is applied predominantly with a cotton swab soaked in the alloy.
  • the additional amount of thallium alloy required to form the final conductive layer diffused into the contact surface is 25- ⁇ 30% less compared to the prototype method.
  • Contact surfaces with a protective coating can be assembled into a contact joint immediately after processing and used for further operation. A particular case of the implementation of the method can be performed as follows: The method of applying a protective metal coating on the contact surfaces of a collapsible bolted copper-copper contact connection. The contact connection is being disassembled.
  • the contact surface is cleaned of dirt and residues of previously applied protective and electrically conductive lubricants and wiped dry.
  • a cotton swab moistened with a 10% aqueous solution of zinc chloride wiping clean the contact surface from oxide coatings. Surface cleanliness control is carried out visually: the surface has a uniform light yellow color, without dark spots of oxide residue. The surface is wiped dry. If the contact surface has deep scratches (seizures, small depressions), then the surface, if necessary, is additionally treated by mechanical grinding.
  • the abrasive material used is sandpaper with a grit of P120; in case of more serious damage to the contact surface, it is possible to use an abrasive with P80 ⁇ 100. Processing is carried out until the damage is completely eliminated. The contact surface is wiped from the remnants of machining. Multi-component thallium alloy for processing is in a medical syringe with a capacity of 0.5 ml, given the density of the alloy, this is 3.3 grams. The average alloy consumption is 1 gram per 220 cm 2 . To perform the work, an instruction is attached that determines the order of consumption of the alloy for applying the primary coating layer and the secondary one. At an ambient temperature of at least 5 °C, the contact surface is not preheated.
  • a small amount of multi-component thallium alloy is applied to the abrasive material and the contact surface is ground down while the alloy is applied for the primary coating layer.
  • the contact surface acquires a matte silver color.
  • the surface does not have untreated spots, the coating is continuous, uniform, but not saturated wet.
  • the secondary coating is applied with a cotton swab moistened with the alloy.
  • the coating has an unsaturated wet state and has a light silvery color. Assembly connection can be performed immediately after processing.
  • the following composition of a multicomponent thallium alloy is used, wt.%: gallium - 60%, indium - 17%, tin - 11%, bismuth - 3%, cadmium - 2.5% zinc - 5%, copper - 1%, intermetallic compounds of other metals (impurities) - 1.5%.
  • the melting point of the alloy is 5 °C.
  • Ambient temperature 15 °C, processing of contact connections of an outdoor transformer substation without a separate room.
  • gallium alloys which differ in component composition and melting temperature.
  • the number of alloy components and their percentage in the alloy depends on the type of metal of the contact surfaces, the type of contact connection and the conditions during processing (ambient temperature).
  • the following alloy is used, wt.%: gallium - 59%, indium - 16%, tin - 9%, cadmium - 1%, zinc - 4%, copper - 3%, molybdenum - 4%, nickel - 3% intermetallic compounds of other metals (impurities) - 1%.
  • the melting point of the alloy is 3 °C.
  • Contact surfaces of switching devices are made of copper.
  • the following alloy is used, wt.%: gallium - 67%, indium - 5%, tin - 12%, bismuth - 5% , cadmium - 1%, zinc - 3%, aluminum - 6%, intermetallic compounds of other metals (impurities) - 1%.
  • the melting point of the alloy is 17°C.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в стационарных промышленных циклах при производстве контактных систем электротехнического оборудования. В предлагаемом способе нанесение защитного металлического покрытия на контактные поверхности с использованием многокомпонентного таллиевого сплава выполняют путем очистки контактной поверхности от загрязнений и обезжиривания с использованием органических растворителей, обработки контактной поверхности для удаления окисной пленки, последующей предварительной обработки контактной поверхности тонким слоем таллиевого сплава, наносимого абразивным материалом, и нанесения основного слоя таллиевого сплава для формирования диффундированного в контактную поверхность проводящего слоя. Технический результат заключается в контроле и регулировке диффузионного процесса локально-контактного плавления и ограничения охрупчивания поверхностного слоя твердого металла, а также предохранение контактной поверхности от воздействия окружающей среды и протекания окислительных процессов на протяжении длительного времени.

Description

СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ НА КОНТАКТНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОНТАКТНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в стационарных промышленных циклах при производстве контактных систем электротехнического оборудования и в технологических регламентах при монтаже, ремонте и эксплуатации контактных систем непосредственно на месте установки электрооборудования.
Из существующего уровня техники известен способ нанесения металлического покрытия на токопередающие поверхности контактных соединений (источник информации RU№2580355, опубликовано 10.04.2016, МПК С23С 26/02). Способ нанесения защитного металлопокрытия из легкоплавкого сплава на основе висмута на токопередающие поверхности контакт-деталей контактных соединений, включающий очистку от загрязнений и обезжиривание токопередающих поверхностей, нанесение флюса, удаление остатков флюса и опилок и нанесение на токопередающие поверхности легкоплавкого сплава на основе висмута, отличающийся тем, что используют наносимый легкоплавкий сплав на основе висмута, имеющий диапазон температур плавления 44-95 °C и следующий состав, мас.%: Висмут 44,099,993 ;Индий 0,00055,994; Олово 0,00028,0; Свинец 0,00040,0; Кадмий 0,00025,0; Цинк 0,00025,0; Медь 0,00010,0;
Алюминий 0,00012,0, а перед нанесением легкоплавкого сплава на основе висмута нагреву до температуры 49-100°С подвергают легкоплавкий сплав на основе висмута, инструмент для нанесения и контакт- детали.
Недостатком данного решения является то, что висмут, как основа для изготовления эвтектики легкоплавкого сплава, имеет невысокую коррозионную способность по отношению к металлам. Именно коррозионная способность определяет возможность реализации полного процесса локально-контактного твердо-жидкого плавления эвтектики с металлом контактной поверхности с прохождением стадии разрыва связей атомов в кристаллической решетке твердого металла (образование новых связей с атомами сплава эвтектики) и последующей диффузии в контактную поверхность (процесс когезии). В связи с тем, что металлосплав на основе висмута имеет сравнительно высокую температуру плавления 44-95°С, необходима повышенная энергетика процесса и поэтому технологические операции данного способа выполняются при температурах в диапазоне 44^ 95 °C. При этом требуется в течение всего процесса нанесения покрытия стабильно поддерживать заданную температуру для легкоплавкого сплава в специальной форме, контактной поверхности и инструмента по нанесению легкоплавкого сплава. В случае снижения температуры произойдет кристаллизация сплава и прекращение процесса нанесения покрытия. Также, после процесса травления флюсом отсутствует технологическая операция по удалению остатков флюса. Утверждение, что флюс испарится вместе с остатками окисной пленки не гарантирует полной очистки поверхности и прекращения процесса травления контактной поверхности и наносимого металлосплава. При этом, остатки флюса чрезвычайно коррозионно-активны, поэтому их необходимо сразу полностью удалять после процесса травления и это рекомендуется выполнять отдельной технологической операцией. Повышенные температурные режимы при нагреве легкоплавкого сплава, контактных деталей и инструмента для нанесения в диапазоне до 100 °C сложно выполнимы с точки зрения применяемого оборудования и являются дополнительными опасными производственными факторами для системы охраны труда и техники безопасности на промышленном предприятии. Также необходимо учитывать, что металлические покрытия с применением сплавов на основе висмута в зависимости от процентного содержания висмута обладают склонностью к трещинообразованию и увеличению объема при затвердевании.
Из уровня техники также известен способ нанесения металлического покрытия на токопередающие поверхности контактных соединений (источник информации RU№2690086, опубликовано 12.03.2019, МПК С23С 26/02, С22С 28/00). Способ нанесения защитного покрытия из легкоплавкого сплава на основе индия на токопередающие поверхности контакт-деталей контактных соединений, включающий очистку от загрязнений, обезжиривание токопередающих поверхностей, нанесение флюса, удаление остатков флюса, проведение нагрева легкоплавкого сплава на основе индия, инструмента для нанесения упомянутого покрытия и контакт-деталей и нанесение на токопередающие поверхности контакт-деталей легкоплавкого сплава на основе индия, отличающийся тем, что используют сплав на основе индия с температурой плавления 72°С, имеющий состав, мае. %: индий - 66,3, висмут - 33,7.
Недостатком данного решения является то, что вышеописанный способ так же не предусматривает отдельной технологической операции по удалению остатков флюса и результатов травления. Данный способ нанесения покрытия на контактные поверхности является технически сложным для применения в условиях эксплуатации электрооборудования при выполнении ППР и ревизии контактных соединений. Сложность применения данного способа заключается в повышенном температурном режиме в течение всего технологического цикла свыше 72 °C, т.к. в случае понижения температуры сплава, металлической щетки или контактной поверхности произойдет кристаллизация (затвердевание) сплава. При применении данного способа в условиях стационарного производства по изготовлению или ремонту контактных соединений так же потребуется дополнительное термическое оборудование для поддержания заданных температурных режимов.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ обработки контактных поверхностей разборного электрического контактного соединения (источник информации RU№2411305, опубликовано 12.02.2011, МПК С23С 26/02, C23G 1/00, H01R 24/00, С22С 28/00). Способ обработки контактных поверхностей разборного электрического контактного соединения, включающий обработку контактных поверхностей для удаления окисной пленки, нагрев контактных поверхностей и нанесение металлического покрытия из таллиевого сплава локальным контактным плавлением, отличающийся тем, что удаление оксидной пленки осуществляют химической обработкой контактных поверхностей первым раствором травления, с последующей его нейтрализацией и очисткой контактных поверхностей от результатов травления, затем проводят механическую очистку контактных поверхностей шлифованием, после которой осуществляют нагрев контактных поверхностей, нанесение металлического покрытия из таллиевого сплава в среде второго раствора травления и последующую нейтрализацию остатков второго раствора травления.
Недостатком прототипа является сложность удаления окисной пленки с контактной поверхности: нанесение раствора травления, нанесение раствора для последующей нейтрализации и остановки процесса травления и очистка контактной поверхности от результатов травления и растворов. Это сложный процесс, особенно при учете, что применяемые растворы имеют завышенную концентрацию вредных для человеческого организма веществ и все операции необходимо выполнять с дополнительными средствами защиты. Последующее шлифование контактной поверхности с применением металлической щеткой недостаточно эффективно, т.к. использование металлической щетки, как абразивный материал, не может обеспечить достаточную степень чистоты обработки металлической поверхности. Нанесение металлического покрытия согласно данному техническому решению выполняется после нагрева контактной поверхности до 35 °C и нанесение таллиевого сплава под слоем второго химического раствора, выполняющего роль флюса (для защиты нагретой контактной поверхности от окисления на время нанесения металлического покрытия) с последующей его нейтрализацией флюса следующим химическим раствором.
Технический результат, который достигается путем использования данного способа нанесения защитного металлического покрытия на контактные поверхности электрических контактных соединений, заключается в контроле и регулировке диффузионного процесса локально-контактного плавления и ограничения явления охрупчивания поверхностного слоя твердого металла, а также предохранение контактной поверхности от воздействия окружающей среды и протекания окислительных процессов на протяжении длительного времени.
Для достижения указанного технического результата предлагается способ нанесения защитных металлических покрытий на контактные поверхности электрических контактных соединений. В предлагаемом способе нанесение защитного металлического покрытия на контактные поверхности с применением многокомпонентного таллиевого с сплава выполняется путем осуществления следующих этапов:
- очистка контактной поверхности ' от загрязнений и обезжиривание с использованием органических растворителей (например, ацетон),
- обработка контактной поверхности для удаления окисной пленки,
- после снятия окисной пленки производится предварительная обработка контактной поверхности тонким слоем таллиевого сплава, наносимого абразивным материалом,
- нанесение основного слоя таллиевого сплава для формирования итогового, диффундированного в контактную поверхность, проводящего слоя.
В предлагаемом способе может использоваться многокомпонентный сплав на основе галлия, имеющий диапазон температур плавления 1-24° С и следующий состав, мас.%: галлий 56-99,99 индий 0,001-30,0 олово 0,001-20,0 серебро 0,001-8,0 висмут 0,001-10,0 кадмий 0,001-10,0 цинк 0,001-10,0 медь 0,0001-14,0 алюминий 0,0001-14,0 молибден 0,0001 8,0 никель 0,0001+8,0 интерметаллиды прочих металлов 0,0001+3,0 (суммарные примеси компонентов)
В частности, при наличии механических повреждений контактной поверхности, полученных в процессе эксплуатации, способ может включать в себя этап шлифовки абразивным материалом перед предварительной обработкой контактной поверхности тонким слоем таллиевого сплава.
Кроме того, если при выполнении технологической операции по нанесению покрытия температура контактной поверхности ниже 3 °C, предлагаемый способ включает в себя этап кратковременного нагрева контактной поверхности до температуры не ниже температуры плавления многокомпонентного таллиевого сплава 10+24 °C.
Контактная поверхность очищается от загрязнений и обезжиривается с использованием преимущественно органических растворителей (например, ацетон). Очистка контактной поверхности от окисной пленки медной контактной поверхности может выполняться обработкой водным раствором хлористого цинка с плотностью раствора не более 1,13 (10% раствор соляной кислоты), а для алюминиевой контактной поверхности может выполняться 3% раствором едкого натра. После травления контактная поверхность насухо протирается от остатков травления, если они имеются. При наличии механических повреждений контактной поверхности, полученных в процессе эксплуатации, производится шлифовка абразивным материалом.
В случае, если при выполнении нанесения защитного металлического покрытия температура окружающей среды и соответственно температура контактной поверхности ниже 3 °C, то необходимо выполнить кратковременный нагрев контактной поверхности до температуры не ниже температуры плавления многокомпонентного таллиевого сплава 10+24 °C. В большинстве случаев такой необходимости нет, т.к. в основном плановые работы по проведению ревизий и ППР контактных соединений в электроустановках выполняются в летний-осенний период, когда температурный режим выше 3 °C. Дополнительный нагрев контактных поверхностей так же не требуется для стационарных производственных участков по производству и ремонту контактных соединений, т.к. согласно требований ОТ и СЭС температура окружающей среды на рабочих местах не ниже 18 °C. После обработки контактной поверхности для удаления окисной пленки производится нанесение металлического защитного покрытия: предварительно контактная поверхность обрабатывается абразивным материалом, смоченным многокомпонентным таллиевым сплавом (первый этап). Расход сплава может составлять не более 10% от основной массы таллиевого сплава для обрабатываемой контактной поверхности. За счет малого количества сплава, наносимого абразивным материалом, нет явно выраженного насыщения контактной поверхности жидким металлом сплава и в результате этого процесс локально-контактного плавления происходит практически мгновенно. Путем нанесения предварительного покрытия контактной поверхности формируется первичный защитный слой, предохраняющий длительное время контактную поверхность от воздействия окружающей среды и протекания окислительных процессов. Это особенно важно для применения способа в стационарных производственных циклах изготовления контактных систем электротехнического оборудования, когда процесс нанесения защитного металлического покрытия имеет временной разрыв в технологических операциях. Также сформированный твердый первичный слой покрытия выполняет роль ограничительного барьера, сдерживающего процесс охрупчивания контактной поверхности при нанесении основного покрытия. Это объясняется тем, что первичный твердый слой, внедренный в контактную поверхность на молекулярном уровне, ограничивает скорость и активность протекания локально-контактного плавления насыщенной жидкой фазы таллиевого сплава с твердой контактной поверхностью при последующем втором этапе нанесения металлического покрытия. Применение первого этапа нанесения покрытия в первую очередь предназначено для контактных соединений из алюминия, т.к. наиболее подвержены эффекту охрупчивания и окислительным процессам контактные поверхности из алюминия и его сплавов.
Далее, на подготовленную контактную поверхность, с нанесенным первичным защитным покрытием, наносится второй основной слой покрытия. Таллиевый сплав наносится преимущественно тканевым хлопчатобумажным тампоном, смоченным в этом сплаве. Учитывая, что на контактной поверхности предварительно уже нанесен первичный слой покрытия, дополнительное количество таллиевого сплава, необходимого для формирования итогового, диффундированного в контактную поверхность проводящего слоя, требуется на 25-^30% меньше по сравнению со способом прототипа. Контактные поверхности с нанесенным защитным покрытием могут быть собраны в контактное соединение сразу после обработки и использованы для дальнейшей эксплуатации. Частный случай реализации способа может быть выполнен следующим образом: Способ нанесения защитного металлического покрытия на контактных поверхности разборного болтового контактного соединения «медь-медь». Производится разборка контактного соединения. Ветошью, смоченной ацетоном, очищается контактная поверхность от загрязнений и остатков, ранее нанесенных защитных и электропроводящих смазок и вытирают насухо. Хлопчатобумажным тампоном, смоченным 10% водным раствором хлористого цинка, протиранием выполняют очистку контактной поверхности от окисных покрытий. Контроль чистоты поверхности выполняется визуально: поверхность имеет равномерный светло-жёлтый цвет, без темных пятен остатка окислов. Поверхность протирают насухо. Если контактная поверхность имеет глубокие царапины (задиры, небольшие углубления), то поверхность при необходимости дополнительно обрабатывают механическим шлифованием. Применяемый абразивный материал -шлифовальная шкурка зернистостью Р120, при более серьезных повреждениях контактной поверхности возможно применение абразива с Р80^100. Обработка выполняется до полного устранения повреждений. Контактная поверхность протирается от остатков механической обработки. Многокомпонентный таллиевый сплав для выполнения обработки находится в медицинском шприце емкостью 0,5 мл, учитывая плотность сплава это составляет 3,3 грамма. Средний расход сплава составляет 1 грамм на 220 см2. Для выполнения работ прилагается инструкция, определяющая порядок расхода сплава для нанесения первичного слоя покрытия и вторичного. При температуре окружающей среды не ниже 5 °C предварительный нагрев контактной поверхности не выполняется. На абразивный материал наносится небольшое количество многокомпонентного таллиевого сплава и выполняется зачистка контактной поверхности с одновременным нанесением сплава для первичного слоя покрытия. Контактная поверхность приобретает матово-серебристый цвет. Поверхность не имеет необработанных пятен, покрытие сплошное равномерное, но не насыщенно влажное. Вторичное покрытие наносится хлопчатобумажным тампоном, смоченным сплавом. Покрытие имеет ненасыщенно-влажное состояние и имеет светлый серебристый цвет. Сборку соединение можно выполнять сразу после обработки. Для медной контактной поверхности разборного контактного соединения применяется следующий состав многокомпонентного таллиевого сплава, мас.%: галлий - 60% , индий - 17%, олово - 11% , висмут - 3% , кадмий- 2,5% цинк - 5% , медь - 1% , интерметаллиды прочих металлов (примеси) - 1,5% . Температура плавления сплава 5 °C. Температура окружающей среды 15 °C, обработка контактных соединений трансформаторной подстанции наружной установки без отдельного помещения.
Для выполнения обработки контактных соединений из разных материалов применяются различные модификации галлиевых сплавов, различающихся по компонентному составу и температуре плавления. Количество компонентов сплава и их процентное содержание в сплаве зависит от вида металла контактных поверхностей, типа контактного соединения и условий при выполнении обработки (температуры окружающей среды).
В частности, для нанесения защитного покрытия для контактных поверхностей коммутационного электрооборудования (разъединители, рубильники, автоматические выключателя) применяется следующий сплав, мас.%: галлий - 59% , индий - 16%, олово - 9% , кадмий- 1%, цинк - 4% , медь - 3% , молибден - 4%, никель - 3% интерметаллиды прочих металлов (примеси) - 1% . Температура плавления сплава 3 °C. Контактные поверхности коммутационных устройств выполняются из меди.
В частности, для нанесения защитного покрытия для контактных поверхностей изготовленных их алюминия (шинные соединения, аппаратные выводы электрооборудования систем коммутации) применяется следующий сплав, мас.%: галлий - 67% , индий - 5%, олово - 12% , висмут - 5%, кадмий- 1%, цинк - 3% , алюминий - 6%, интерметаллиды прочих металлов (примеси) - 1% . Температура плавления сплава 17°С.
Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности как «новизна».
Заявляемые существенные признаки, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности как «изобретательский уровень».

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ НА КОНТАКТНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОНТАКТНЫХ СОЕДИНЕНИЙ Способ нанесения защитных металлических покрытий на контактные поверхности электрических контактных соединений, включающий очистку контактной поверхности от загрязнений и ее обезжиривание, обработку контактной поверхности для удаления окисной пленки, отличающийся тем, что после снятия окисной пленки производят предварительную обработку контактной поверхности тонким слоем таллиевого сплава, наносимого абразивным материалом; после чего выполняют нанесение основного слоя таллиевого сплава для формирования итогового, диффундированного в контактную поверхность, проводящего слоя. Способ по п.1, отличающийся тем, что производят обработку поверхности таллиевым сплавом следующего состава, мас.%: галлий 56-99,99 индий 0,001-30,0 олово 0,001-20,0 серебро 0,001-8,0 висмут 0,001-10,0 кадмий 0,001-10,0 цинк 0,001-10,0 медь 0,0001-14,0 алюминий 0,0001-14,0 молибден 0,0001- 8,0 никель 0,0001-8,0 интерметаллиды прочих металлов 0,0001-3,0
(суммарные примеси компонентов) Способ по п.1, отличающийся тем, что при наличии механических повреждений контактной поверхности, полученных в процессе эксплуатации, производят шлифовку абразивным материалом перед предварительной обработкой контактной поверхности тонким слоем таллиевого сплава. Способ по п.1, отличающийся тем, что, при выполнении технологической операции по нанесению покрытия производят кратковременный нагрев контактной
9 поверхности до температуры не ниже температуры плавления многокомпонентного таллиевого сплава 10^24 °C, если температура контактной поверхности ниже 3 °C. Способ по п.1, отличающийся тем, что расход сплава при предварительной обработке контактной поверхности составляет не более 10% от основной массы таллиевого сплава для обрабатываемой контактной поверхности.
PCT/RU2022/000013 2021-12-27 2022-01-17 Способ нанесения защитных металлических покрытий на контактные поверхности электрических контактных соединений WO2023128796A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021139045A RU2777647C1 (ru) 2021-12-27 Способ нанесения защитного проводящего покрытия из галлиевого сплава на контактную поверхность электрического контактного соединения
RU2021139045 2021-12-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023128796A1 true WO2023128796A1 (ru) 2023-07-06

Family

ID=86999854

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2022/000013 WO2023128796A1 (ru) 2021-12-27 2022-01-17 Способ нанесения защитных металлических покрытий на контактные поверхности электрических контактных соединений

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023128796A1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW593748B (en) * 2001-10-08 2004-06-21 Alkali Metals Ltd Method of obtaining protective coatings on the surface of chemically active materials
RU2301847C1 (ru) * 2005-12-01 2007-06-27 Григорий Наумович Перельштейн Способ нанесения металлического покрытия на токопередающие поверхности разборных контактных соединений
RU2411305C2 (ru) * 2008-12-30 2011-02-10 Владимир Александрович Рябов Способ обработки контактных поверхностей разборного электрического контактного соединения
RU2516189C2 (ru) * 2012-08-31 2014-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "Энкон-сервис" (ООО "Энкон-сервис") Способ нанесения металлического покрытия на токопередающие поверхности разборных контактных соединений

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW593748B (en) * 2001-10-08 2004-06-21 Alkali Metals Ltd Method of obtaining protective coatings on the surface of chemically active materials
RU2301847C1 (ru) * 2005-12-01 2007-06-27 Григорий Наумович Перельштейн Способ нанесения металлического покрытия на токопередающие поверхности разборных контактных соединений
RU2411305C2 (ru) * 2008-12-30 2011-02-10 Владимир Александрович Рябов Способ обработки контактных поверхностей разборного электрического контактного соединения
RU2516189C2 (ru) * 2012-08-31 2014-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "Энкон-сервис" (ООО "Энкон-сервис") Способ нанесения металлического покрытия на токопередающие поверхности разборных контактных соединений

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mansfeld et al. Corrosion protection of high copper aluminium alloys by surface modification
EP2558621B1 (en) Method for stripping partially oxidized nitride coatings
RU2516189C2 (ru) Способ нанесения металлического покрытия на токопередающие поверхности разборных контактных соединений
EP3038790B1 (en) Joining to aluminium
RU2777647C1 (ru) Способ нанесения защитного проводящего покрытия из галлиевого сплава на контактную поверхность электрического контактного соединения
WO2023128796A1 (ru) Способ нанесения защитных металлических покрытий на контактные поверхности электрических контактных соединений
Nazeri et al. Effect of exposure to alkaline solution on Sn–9Zn solder joints
EP2971269A1 (en) Sacrificial coating and procedure for electroplating aluminum on aluminum alloys
Milošev et al. The effect of surface pretreatment of aluminum alloy 7075-T6 on the subsequent inhibition by cerium (III) acetate in chloride-containing solution
EA042062B1 (ru) Способ нанесения защитных металлических покрытий на контактные поверхности электрических контактных соединений
JP6114770B2 (ja) 銅合金材のスズめっき方法
CN108988185A (zh) 一种延长电气接头检修周期的方法
JP5651252B2 (ja) 電解用電極の被覆層の剥離方法
CN109371389A (zh) 一种环保铝及铝合金的钝化方法
RU2301847C1 (ru) Способ нанесения металлического покрытия на токопередающие поверхности разборных контактных соединений
RU2580355C1 (ru) Способ нанесения металлического покрытия на токопередающие поверхности контактных соединений
RU2690086C2 (ru) Способ нанесения металлического покрытия на токопередающие поверхности контактных соединений
JPS6335787A (ja) 基体上のニオブ含有被覆の除去用洗浄浴および前記被覆の除去方法
RU2411305C2 (ru) Способ обработки контактных поверхностей разборного электрического контактного соединения
JP2021001363A (ja) マスクの洗浄方法
CN112126958A (zh) 一种高强度紧固件表面的处理方法
CN117512725A (zh) 用于大电流保险管的锡锌线镀银工艺
CN109396777A (zh) 一种用于防止化工容器喷嘴腐蚀开裂的方法
US5658498A (en) Electrochemical for retarding electrolysis between dissimilar metals in electrical circuits
KR100864670B1 (ko) 무연납전용 인두팁의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22916866

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1