Контактное покрытие магнитоуправляемых контактов
Изобретение относится к электротехнике , а именно к конструкции и технологии изготовления контактного покрытия на основе родия для герконов. Целью изобретения является повышение надежности и увеличение срока службы контактов путем повышения устойчивости контактного покрытия к мостиковой эрозии. В контактном покрытии герконов, содержащем рабочий слой, выполненный из родия, промежуточный слой и последующую пленку, промежуточный слой выполнен . из золота, легированного таллием, а пассивирующая пленка состоит из окислов родия и таллия. у Ё iOO |Ј} со GJ
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)з Н 01 Н 1/02, 11/04
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СО «Ь,,СО (лЭ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4789962/07 (22) 12.02.90 (46) 07.03.92. Бюл. М 9 (71) Особое конструкторское бюро при Заводе металлокерамических приборов (72) В.А.Герасименко, В.В,Фельмецгер и
Ю.А,Шрайнер (53) 621.3.006.6(088.8) (56) Kitazawa Т., Kogawara Y., Keda Н., Kudo
Т. Devehopment of micro reed switch FDR-З, — Fujltsu Sclntific and Technical Journal, 1968, ч. 4. N. 11, р, 91-125, Патент США N. 3857175, кл. Н 01 Н 11/00, 1974.
Екокава Т., Кавакита Т. Стабилизация контактного сопротивления язычкового переключателя с родиевым контактом под нагрузкой низкого уровня; Информационный материал фирмы "ОК!", 1981, 24 с.
Рабкин Л.И., Евгенова И.Н, Магнитоуправляемые герметизированные контакты,—
М.: Связь, 1976, с. 14-16.
Авторское свидетельство СССР
N. 11117799444477, кл. Н 01 Н 11/04, 1983.
Sasarnoto Т. New muhti — Layer contacts
for reed switch. — Proc. of XVIII Relay Conf.
USA, 1970, р, 13/1 — 13/20.
Авторское свидетельство СССР
N1381614,,кл. Н 01 Н 1/02, 1986.
Авторское свидетельство СССР
N 1624550, кл. Н 01 Н 1/02, 1989.
Фельмецгер В.B. Физико-технологические основы вакуумного плазменно-дугового нанесения эрозионностойкого покрытия герконов. Дис. на соиск. канд. техн. наук.
Рязань, 1988. с. 151-160.
Изобретение относится к электротехнике, а именно касается конструкции и технологии изготовления контактного покрытия
„„ЫЛ„„1718283 А1 (54) КОНТАКТНОЕ ПОКРЫТИЕ МАГНИТОУПРАВЛЯЕМЫХ КОНТАКТОВ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструкции и технологии изготовления контактного покрытия на основе родия для герконов. Целью изобретения является повышение надежности и увеличение срока службы контактов путем повышения устойчивости контактного покрытия к мостиковой эрозии. В контактном покрытии герконов, содержащем рабочий слой, выполненный из родия, промежуточный слой и последующую пленку, промежуточный слой выполнен, из золота, легированного таллием, а пассивирующая пленка состоит из окислов родия и таллия. на основе родия для магнитоуправляемых герметизированных контактов (герконов), и может быть использовано в массовом про1718283
10
15 изводстве газонаполненных герконов малой и средней мощности.
Целью изобретения является увеличение надежности и срока службы контактов путем повышения устойчивости контактного покрытия к мостиковой и короткодуговой эрозии.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Предварительно очищенные контактдетали загружают в специальную подвеску и способом электрохимического осаждения последовательно наносят слой золота, легированного таллием, толщиной 0,2-1 мкм (легирование осуществляется за счет введения в электролит золочения фосфорно-кислого таллия) и слой родия толщиной 1 — 5 мкм.
Покрытые контакт-детали отжигают при
500 С вначале в водороде в течение 1-1,5 ч, а затем в кислороде в течение 10-15 мин.
При отжиге в водороде в покрытии протекают следующие процессы; родиевый слой очищается от примесей хлора, таллий из золотого подслоя диффундирует в родиевый слой и образует на его поверхности пленку толщиной 5-10 нм. При отжиге в кислороде происходит окисление поверхности родия и таллиевой пленки с образованием поверхностной пленки, состоящей из PhzOa u
Т!гОз.
По признаку доминирующего эрозионного фактора, воздействующего на контактирующие поверхности, типичные режимы коммутации газонаполненных герконов можно условно разделить на четыре характерных диапазона.
Диапазон !. "Сухие" (U» О, !к О) и микромощные цепи (U» < 0пл), где Опл =
0,4-1  — напряжение плавления контактного материала, IK < Ipp, (Iop = 1 10 мА минимальный ток образования расплавленных мостиков). Возможны процессы механической эрозии и коррозии покрытия.
Диапазон II. Режимы малой мощности.
Они характеризуются тем, что и коммутируемый ток !», и коммутируемое напряжение
U» меньше пределов дугообразования lo, Uo, при этом электроразрядные явления отсутствуют, а разрушение покрытия связано преимущественно с мостиковым, "тонким" переносом.
Диапазон III, При О» > Uo, !» < !, или
О» < Uo, !» > lo эрозия определяется совместным действием мостиков и разрядов типа низковольтной короткой дуги, характеризующейся в герконах аномально низким напряжением горения 0,5-3 В и преимущественным испарением материала анода.
Диапазон И. При 0» > Uo, I» > Ip (Up
13-20 В, = 0,3-1,1 А) возникает плазменная
55 дуга размыкания, вызывающая интенсивную эрозию и анода, и катода.
Предметом изобретения является покрытие, способное работать во всех указанных диапазонах нагрузок и прежде всего в наиболее тяжелом по степени направленности массопереноса) диапазоне !!! мостиковокороткодуговой эрозии. Сложность решения проблемы обусловлена отсутствием научно-обоснованных требований к покрытию, поскольку до сих пор не вполне понятен механизм зажигания и функционирования низковольтных коротких дуг (НКД).
Особенностью эрозионного процесса при мостиковокороткодуговом переносе на чистых металлах является быстрая (в течение
Нескольких тысяч циклов коммутации) локализация зоны электротермического поражения контактной поверхности и развитие
"пиковой" эрозии. Поэтому модификация свойств контактного покрытия должна быть направлена не столько на ограничение объема массопереноса при каждом срабатывании, но, прежде всего, на создание условий на поверхности покрытия, препятствующих локализации эрозии, стимулирующих переход ее к планарному типу.
Экспериментальные и теоретические исследования, показывают, что наиболеее эффективным путем является формирование на родиевом слое тонкой пленки окиси таллия. Наличие на поверхности покрытия легкоионизуемой окиси таллия заставляет
НКД в каждом последующем цикле размыкания контактов зажигаться на другом участке поверхности, благодаря этому на разных участках. зоны контактирования постоянно происходит образование микровыступов, по которым идет размыкание контакта через мостиковую стадию. Появление такого механизма делокализации точек привязки короткодуговых. разрядов приводит к тому, что перенос осуществляется равномерно с большой площади, и на покрытии не образуется сквозных разрушений в течение 106-10 циклов коммутации. Этому способствует также частичное самовосстановление пленки окиси таллия за счет диффузии таллия из подслоя и объема родиевого слоя к поверхности покрытия, стимулированной тепловыделением в контактной зоне при коммутации геркона, Промежуточный слой из легированного таллием золота в конструкции покрытия вы- полняет таким образом не только функцию адгезионного подслоя под родий, но и функцию источника. атомов таллия, подпитывающих поверхность покрытия в процессе работы геркона, причем этот источник может функционировать достаточно длитель1718283
35
45
Составитель Т. Пивцаева
Техред М.Моргентал Корректор Э. Лончакова
Редактор Н. Бобкова
Заказ 885 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ное время, так как защищен от эрозии рабочим слоем.
Пример. Экспериментальные исследования предлагаемого технического решения проводят на серийно выпускаемом 5 газонаполненном герконе малой мощности типа МК-10-3. Этот геркон является типичным прибором, режимы. эксплуатации которого находятся в диапазонах микромощных, мостиковых и мостиковоко- 10 роткодуговых режимов, Изготавливают две партии герконов, огличающихся только конструкцией конТактного покрытия. В партии 1 в соответствии с применяемой технологией наносили родие- 15 вое покрытие толщиной 1-2 мкм с промежуточным слоем, состоящим из последовательно осажденных слоев Аи (0,1 мкм) — NI (1 мкм) — Au (0,1 мкм). Применяют лимонно-кислый электролит золочения, 20 сульфатно-хлоридный электролит никелирования и сернокислый электролит родирования. B партии ll покрытие изготавливают в соответствии с изобретением: наносят подслой золота, легированного таллием 25 (фосфатный электролит с содержанием фосфорно-кислого таллия 0,2 — 1 г/л и золота 8 — 12 г/л толщиной 0,5 — 1 мкм), затем слой родия толщиной 1-2 мкм. Покрытые контактдетали обеих партий перед заваркой в баллоны отжигают при 500 С последовательно в атмосфере водорода (1 ч) и кислорода (15 мин) для диффузионного легирования таллием родиевого слоя и создания на его поверхности пленки окислов РЬ Оз и TI20a.
Таким образом введение в родиевое покрытие таллия вызывает переход от объемной "пиковой" эрозии к мелкоструктурной планарной форме эрозии, что позволяет значительно увеличить ресурс работы покрытия и за счет этого долговечность герконов в наиболее тяжелых для них режимах коммутации практически без увеличения затрат на производстве.
Формула изобретения
Контактное покрытие магнитоуправляемых контактов, содержащее рабочий слой, выполненный из радия, промежуточный слой и пассивирующую пленку, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью увеличения надежности и срока службы контактов путем повышения устойчивости контактного покрытия к мостиковой и короткодуговой эрозии, промежуточный слой выполнен из золота, легированного таллием, а пассивирующая пленка состоит из окислов радия и таллия.
