Способ термической обработки контакт-деталей герконов

сних еских 169 ОО 1 Н 01 Н 11/О бу изготовлен магнитоупра вл жет применять зводстве эти зобретения я овреждениотвращеТермооб- азменным ульсы тозмыканияа измеле кажа переектричеовия 5 х3 табл баллона Изве котором талей иГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЖИРЕТЕНИЯМ И ОТИРЬПИйПРИ ГИНТ СССР(71) Особое конструкторское бюропри Заводе металлокерамических приборов(561 Авторское свидетельство СССР1 Р 385335, кл. Н. 01 Н 11/04, 1971.Патент Польши Ю 259668,кл. С 05 Р,1978. 54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИОНТАКТ-ДЕТАЛЕИ ГЕРКОНОВ57) Изобретение относится к спос Изобретение относится к способу изготовления герметизированных магнитоуправляемых контактов (герконов) и может быть использовано в промышленном производстве этих приборов,.Термическая обработка контакт- деталей производится с целью очистки поверхности контактных покрытий из благородных металлов от загрязнений, увелицивающих сопротивление герконов: Для исключения возможности повторного загрязнения поверхности покрытий термообработку целесообразно осуществлять после герметизациигеркона.стно техническое решение втермообработка контакт-дероизводится пропусканием то 2я герметизированныхемых контактов и моя в промышленном прприборов. Цельюляется повышение ка цества очистки, снижение и контактных покрытий и пред ние сваривания контактов. работку осуществляют беспл импульсными разрядами, имп ка пропускают в периоды ра контактов, направление ток няют на противоположные по дого срабатывания геркона, носимый в импульсе тока эл ский заряд выбирают из усл х 10 Клсс 1 10 Кл, 2 ил ка высокой частоты через разомкнутые контакт-детали геркона.Недостатком способа является возможность отслоения и разрушения покрытий при температурах обработки выше 1000 К, цто ограничивает верхнюю границу температурного диапазона обработки и снижает эффективность использования данного способа для очистки поверхности контактных покрытий. Другой недостаток способа связан с продолжительным воздействием на контакт-детали плазмы высокочастотного разряда, что приводит к образованию на их поверхности пленок нитридов железа и никеля, которые увеличивают сопротивление герконов. Кроме того, непрерывное тепловое воздействие высокочастотного раз 1690011ряда сопровождается уменьшением твердости покрытий и устойчивоститакт-деталей герконов к свариванию.Наиболее близким к предлагаемомутехническому решению является способ термообработки контакт-деталейпоследовательностью дуговых электрических разрядов, осуществляемый впроцессе срабатываний геркпна пропусканием через контакт-детали импульсов тока, Для твриообработки контактдеталей используют устройство, в котором геркон с частотой 100-1000 Гцкоммутирует цвпь, содержащую резистор и вторичную обмотку трансФорматора, На первичную обмотку трансФорматора подают первичное напряжениес частотой 50 Гц, При прерываниитока контакт-деталями геокона на 20вторичной обмотке трансФорматоравозникают импульсы напряжения, приводящие к пробою газового промежуткамежду контакт-деталями и возникновению дугового разряда. Воздействиепоследовательности дуговых разрядовприволт к испарению загрязнений вобласти осуществления электрическогоконтакта и уменьшению сопротивления герконов. 30Недостатком данного способа является сильное повреждение контактных покрь 1 тий в катодных пятнах дугового разряда, что снижает износостойкость покрытий. Количество локаль ных повреждений возрастает вследствие направленного переноса материала с катода на анод, что обусловленовозможностью последовательного образования серии дуговых разрядов приодинаковой полярности напряжения наконтак"деталях геркона, Происходящее при обработке сквозное лроплавление покрытий толщиной (1-1) мкмувеличивает диФФузионный поток кповерхности контакт-деталей атомовникеля и железа, которые взаимодействуют с ионизиронанной в дуговом разряде газовой средой баллона и образуют на поверхности пленки нитри дов, Вследствие этого снижается качество очистки поверхности контактныхпокрытий. Другой недостаток данного способа связан с возможностьюсваривания контакт-деталей, обус ловленной возникновением дуговых . разрядов и нагревом поверхности контакт-деталей при их дребезге. Цель изобретения - повышение качества очистки, снижение степени повреждения контактных покрытий и предотвращение сваривания контакт- деталей - достигается тем, что термообработку производят безплазменными импульсными разрядами, импульсы тока пропускают в периоды размыкания после каждого срабатывания геркона, а переносимый в импульсе тока электрический зарядвыбирают из условия 510 Клс ( с 1 10 Кл.На Фиг,1 приведена Функциональная схема устройства для осуществления пособа, на Фиг. 2 - зависимости относительного количества герконов с родиевым контактным покрытием, сопротивление которых не превышает величину В, от й, полученные до кривая 1) и после (кривая 2) термообработки по заявляемому способу,Сущность изобретения заключается в следующем. Обработка осуществляется бесплазменными импульсными разрядами, возникающими в результате автоэмиссии электронов при расстояниях между контакт-деталями геркона 1-10) 10 см и напряженности электрического поля Б )1-1 С) 106 В/см,. Длительность пропускаемых через контакт-детали импульсов тока не превышает 5 10с, что позволяет предотвратить переход от бесплазменного разряда к дуговому. Вследствие вы" сокой плотности тока, достигающей (1-10) 10 А/м, происходит взрывное8испарение микровыступов на катоде. Воздействие образующихся при этом паровых струй приводит к испарению материала на аноде. В результате на поверхности обеих контакт-деталей образуются эрозионные лунки, глубина которых составляет десятые доли микрометра, что значительно меньше толщины контактных покрытий. Эрозионные лунки на аноде по площади больше, чем на катоде, и окружены вали" ками, возвышающимися над поверхностью контактного покрытия. Для обес" печения одинаковой обработки обеих контакт-деталей и уменьшения .степени повреждения контактных покрытий, обусловленного направленным переносом материала с анода на катод, направление импульсов тока изменяют на противоположное после каждого срабатывания геркона.1690011 покрытия в герконах широко используют родий и сплавы золото-никель,имеющие сильно отличающиеся температуры кипения и плавления, то значенияизменяются в широком диапазоне. В заявляемом способе граничныезначенияопределены экспериментально, исходя из условия предотвра"щения сквозного проплавления покрытия, приводящего к увеличению поверхностей концентрации никеля и железа, и из условия обеспечения требуемой эффективности термообработки,Проведенный анализ показал, что эффективность термообработки удовлетворяет требованиям герконной технологии при уменьшении сопротивлениядо установленной нормы не менее,чем у 203; герконов,Итак, предложенный способ термо"обработки контакт-деталей герконовпоследовательностью бесплазменныхимпульсных разрядов позволяет уменьшать сопротивление герконов при снижении степени повреждения контактных покрытий, повышении качестваочистки их поверхности и предотвращении сваривания контакт-деталей,т.,е. способ обеспечивает получениеположительного эффекта.П р и и е р. Функциональная схемаустройства для термообработки контакт-деталей герконов по предлагаемому способу представлена на фиг.1.Генератор управляющих импульсовГУИ) вь 1 рабатывает импульсы тока,подаваемые на катушку индуктивностиЬ и обеспечивающие срабатывание геркона с частотой 100 Гц, Генераторимпульсов напряжений (ГИН) вырабатывает двухполярные импульсы напряжения амплитудой 250 В, следующие счастотой 50 Гц, которые используются для заряда конденсатора С черезрезистор К. Фаза импульсов ГУИ смещена относительно Фазы импульсовГИН таким образом, цтобы выполнялось условие заряда конденсатора Св начале каждого периода размыканияконтакт-деталей герконов. Длительность импульсов ГИН составляет-150 мкм, что обеспечивает отсутствие напряжения на контакт-деталях гериона в периоды замыкания.Ограничение амплитуды импульсовГИН позволяет предотвратить возникновение тлеющего и искрового разрядов. При увеличении количества бесплазменных разрядов происходит перекрытие близкорасположенных лунок и наповерхности контактных покрытийобразуются оплавленные области. Бла 5годаря наличию валиков вокруг анолных лунок поверхность оплавленных областей содержит многочисленные участки, возвышающиеся над уровнем покрытияВследствие этого электрический контакт при замыкании геркона осуществляется в оплавленных областях поверхности покрытий обеих контакт-деталей, В результате ис парения загрязнений в оплавленных областях сопротивление герконов уменьшается, Качество очистки повышается вследствие преимущественного возникновения разрядов на загряз ненных участках поверхности, где требуемая напряженность электрического поля значительно ниже, чем на чистой поверхности, а также благодаря незначительной ионизации азота в бесплазменном разряде и вследствие предотвращения сквозного проплавления контактных покрытий. Исключение возможности сваривания контакт-деталей достигается тем, что импульсы тока 30 пропускают через контакт-детали геркона только в периоды размыкания,. что предотвращает нагревание их поверхности при дребезге контакт-деталей, возникающем в период их замы кания. Время обработки, определяемое из условия обеспечения необходимой производительности, не должно превышать 20 с.При чрезмерно малых размерах лунок обработка в течение этого времени не приводит к перекрытию эрозионных лунок и образованию оплавленных областей на поверхности контактных покрытий, В этом случае загрязнения из зоны контактирования удаляются не полностью и сопротивление герконов может остаться высоким. Чрезмерное увеличение размеров эрозионных лунок приводит к сквозному проплавлению контактных покрытий, Для того, цтобы оплавленные области образовывались при субмикронной глубине эрозионных лунок, необходимо оптимальным образом выбирать вели чину электрического заряда , лере- , носимого в импульсе тока, Поскольку в качестве материала контактногоОбработка осуществляется следующим образом. При возникновении зазора между контакт-деталями геркона начинается заряд конденсатора С сопровожФ5 дающийся увеличением напряжения на контакт-деталях О и напряженности электрического поля 1. При Г ) (1- 1 О). 10 В/см возникает бесплазменный разряд и через контакт-детали геркона протекает импульс тока, При этом конденсатор быстро разряжается и напряжение О уменьшается до нуля.Длительность импульсов тока при С =(5-500) пФ не превышает 510 с.В следующий период размыкания полярность импульса ГИН и направление протекания тока через контакт-детали геркона изменяются на противоположные, Переносимый в импульсе тока электрический заряд находится из выражения Ц = С О, где С - емкость конденсатора, а Ц - амплитуда напряжения на контакт-деталях, соответствуюшая моменту возникновения разряда, Таким образом, данное устройство ;беспечивает проведение термообработки контакт-деталей герконов бесплазменными импульсными разрядами в периоды размыкания контакт-де талей при изменяемом после каждого срабатывания направлении протекания импульсов тока.Определение эффективности термообработки осуществлялось следующим образом. Были отобраны 250 шт, миниатюрных герконов типа ИКА-3 с сопротивлением выше установленной нормы 0,1 б Ом, Обработка герконов про-. изводилась в течение 10 с, а элек трический заряд Ч, переносимый в одном импул ь се, сос та влял 110 8 Кл.Ни у одного из обработанных герконов сваривания контакт-деталей не наблюдалось. На фиг, 2 показаны за висимости относительного количества геркона, сопротивление которых не превышает величины й, от В до и госле обработки. Видно, что после обработки у 901 герконов К не пре вышает 0,16 Ом, Исследование контакт-деталей методом растровой электроннойй микроскопии показало, что при обрабстке на поверхности родиевого покрытия образуется оплавленная область, содержащая перекрывающиеся мелкие эрозионные лунки, окруженные валиками (Фиг.3),Анализ контакт-деталей методомэлектронной оже-спектроскопии показал, что на поверхности родиевого покрытия вне оплавленной областиприсутствует значительное количество примесей - К О, Б, С, Ре, М,И (табл.1): Наличие калия обусловлено разложением оксида калия, вхо"дящего в состав стекла баллона, иконденсацией калия на поверхностиконтакт-деталей в процессе заваркигеркона, Сера и углерод соосаждаютсяс родием при электрохимическом нанесении покрытия, Сегрегация железа иникеля на поверхности происходит врезультате зернограничной диффузииэтих элементов через родиевое покрытие при заварке геркона. Азотадсорбирован из атмосферы баллонагеркона. Попадающий в баллон геркона при заварке кислород адсорбируется и связывается на поверхностиконтакт-деталей с калием, железоми никелем, В результате на поверхности контакт-деталей образуютсяпленки плохопроводящих окислов. Приобработке по заявляемому способупроисходит очистка поверхностей воплавленной области: резко уменьшается концентрация калия и кислоро.да, полностью отсутствуют железо иникел ь (табл, 1),1Проведенные исследования показали, что основной причиной увеличе"ния сопротивления герконов являетсяналичие на поверхности контакт-деталей пленок окислов калия, железа иникеля. Поскольку после обработкиэлектрический контакт осуществляется по микровыступам на поверхностиоплавленных областей, в которых снижена концентрация К, О, Ре и И, тотермообработка приводит к уменьшениЮ сопротивления герконов что инаблюдается в эксперименте (йиг.2).Отсутствие железа и никеля в оплавленной области и незначительная концентрация азота свидетельствуют отом, что при термообработке сквозного проплавления родиевого покрытия не происходит и пленки нитридовна его поверхности не образуются. Испытания герконов типа ИК-3, обработанных по заявляемому способу вуказанном режиме, показали, что ихнаработка соответствует требованиям,1690011 Таблица 1 Состав поверхности родиевого контактного покрытия, ат.Ф, при О = 1"10 а глСостав примеси, ат.Ф Зона покрытия ГКЬК ,ОНГеНВ Вне областиоплавленияВ областиоплавления 70 41,5 203 4,0 3,9 1,3 11,9 10,1 56,4 11,3 8,1 0 0 33 118 9,1 Таблица 2Состав поверхности контактного покрытия в оплавленнойобласти, ат .Ф, в зависимости от заряда Я Г Состав поверхности контакт-деталей, ат,Ф Заряд О, кл 10,3 4,5 5,6 4,1 1 г,7 12,1 10-т 38,8 11,9 5 1 О 2,1 11,г 16,1 17,9 4,4 14,5 13,2 20,6 предъявляемым к долговечности серийных приборов.При проведении термообработки в граничных и выходящих за указанные в заявляемом способе граничные значения ф условиях было установлено следующее. Если Я больше или равно 110Кл, то на поверхности контакт- деталей с родиевым покрытием в оплавленной области увеличивается концентрация никеля и железа, причем с ростом Я содержание Ре и И возрастает (табл.2), Обнаружение значительного количества железа и никеля в области обработки свидетельствует о том, что в результате термообработки при Я1 10Кл происходит сплошное проплавление покрытияВ результате этого снижается электроэрозионная стойкость покрытия и рабочий ресурс герконов. Кроме того, при Ц = 5 111Кл размеры единичных расплавов сильно возрастают и у отдельных герконов в процессе обработки наблюдается сваривание контакт-деталей, Для определения нижней границы использовались герконы ИКА1, сопротивление которых было выше нормы О,1 Ом. Было установлено, что еслине превышает 5 10 Кл, то при термообработке 20 с возникающие единичные сплавленные лунки на покрытиях из сплава золото-никель имеют субмикронные размеры и не перекрываются, а сопротивление более 806 герконов после термообработки остается выше нормы. При Я = 9 1 7 Кл у 751 герконов со"1 Опротивление становится меньше нормы (табл.3),1Внедрение предлагаемого способа позволит существенно уменьшить процент технологических потерь, связанных с повышением сопротивления герконов. формула и з о б р е т е н и я Способ термической обработки контакт-деталей герконов последователь. ными электрическими разрядами, осуществляемый в процессе срабатыванийгеркона пропусканием через контактдетали импульсов тока, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения качества очистки, сниже ния степени повреждения контактныхпокрытий и предотвращения свариванияконтакт-деталей, термообработку производят бесплазменными импульснымиразрядами, импульсы тока пропускают З 0 в периоды размыкания контакт-деталей,направление тока изменяют на противоположное после каждого срабатывания геркона, а переносимый в импульсе электрический заряд О выбирают 35 из словия 5 10 Кл ( О ( 1 1 О Кл.12 1690011 Табли ца 3 Относительное количество герконов ИКАсопротивление которых выше нормы 0,1 Ом, дои после обработки, Ф Относительное количество герконов До обработки 89 100 После обработки при 0 = 9 х х 10 Кл После обработкиприЯ = 5 10 Кл После обработкиприч = 310 Кл.Самборсе К едак Тиражкомитета по издбретен Москва, Ж, Раушска оизвод твенно-издате.ньскии комбинат "Патент", г. Ужгород, у ари Заказ 1075ВНИИПИ Государственног113035 ям и о наб сноерытиям ири ГКНТ ССС4/5