Способ получения покрытия для электрического контакта

Авторы патента:

Деморецкий Дмитрий Анатольевич (RU)

Ганигин Сергей Юрьевич (RU)

Галлямов Альберт Рафисович (RU)

Ненашев Максим Владимирович (RU)

Журавлев Андрей Николаевич (RU)

Ибатуллин Ильдар Дугласович (RU)

Якунин Константин Петрович (RU)

C23C28/02 - только покрытий из металлического материала

Владельцы патента RU 2598729:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к электроаппаратостроению и системам электроснабжения, а именно к способам нанесения покрытий из цветных металлов на электрические контакты из алюминиевого сплава. Вначале путем высокоскоростного порошкового напыления наносят первый медный подслой. Затем гальваническим осаждением наносят второй подслой меди с твердостью, меньше твердости первого медного подслоя. После чего на второй подслой меди путем гальванического осаждения наносят слой серебряного покрытия толщиной 10-40 мкм, имеющий твердость, меньше твердости второго подслоя меди. Повышается производительность и токопроводящие свойства напыляемого покрытия. 1 пр.

Изобретение относится к электроаппаратостроению и системам электроснабжения, а именно к способам нанесения покрытий на электрические контакты.

Известен аналогичный способ [1], основанный на ионно-плазменном напылении материала с твердостью выше твердости материала подложки при опорном напряжении на подложке 90-120 В, при этом с целью повышения надежности электрического контакта на подложку напыляют двойной сплав меди с хромом, многократно изменяя в процессе напыления напряжение на подложке до 1000-2000 В и обратно к опорному, причем частота изменения напряжения составляет 1-2 раза на каждый микрометр толщины покрытия, а продолжительность напыления при 1000-1200 В равна 0,2-0,4 от времени напыления покрытия микронной толщины.

Недостатком аналогичного способа является низкая производительность процесса напыления, а также недостаточные токопроводящие свойства покрытия.

В качестве прототипа выбран способ нанесения покрытия на алюминиевые контакты [2], включающий ионно-плазменное напыление хромистой бронзы на обрабатываемый контакт при опорном напряжении на нем 90-120 В, многократное изменение напряжения в процессе напыления до 1000-1200 В и обратно к опорному с частотой 1-2 раза на каждый микрометр толщины напыляемого покрытия и с продолжительностью напыления при напряжении 1000-1200 В, равной 0,2-0,4 от времени напыления покрытия микронной толщины, отличающийся тем, что напыляют хромистую бронзу, легированную иттрием в количестве 0,2-0,6 мас. %.

Недостатком прототипа является низкая производительность процесса напыления, а также недостаточные токопроводящие свойства покрытия.

Технический результат настоящего изобретения заключается в повышении производительности и токопроводящих свойств напыляемого покрытия.

Технический результат достигается тем, что осуществляют напыление покрытия из цветных металлов на контакты, изготовленные из алюминийсодержащего материала, при этом вначале на основу методом высокоскоростного порошкового напыления наносят первый медный подслой, на полученный первый медный подслой наносят второй подслой меди методом гальванического осаждения с твердостью, меньшей, чем у первого медного подслоя, затем на второй медный подслой наносят слой серебряного покрытия методом гальванического осаждения толщиной, равной 10-40 мкм, с твердостью ниже, чем твердость второго медного подслоя.

Заявленный способ реализуется по следующим этапам.

- На электрический контакт (основу), изготовленный из алюминийсодержащего материала, например алюминиевого сплава Д16, наносят методом высокоскоростного порошкового напыления, например детонационным методом, медный подслой. Толщина медного подслоя должна обеспечивать отсутствие пористости покрытия. Данный метод формирования подслоя обеспечивает высокую адгезионную прочность сцепления покрытия с основой, которая не может быть обеспечена при гальваническом осаждения меди на алюминивые сплавы. Кроме того, высокоскоростное напыление обладает высокой производительностью, например за 0,25 секунд формируется покрытие толщиной 100 мкм.

- На полученный медный подслой наносят дополнительный тонкий (толщиной 1-10 мкм) подслой меди методом гальванического осаждения, причем твердость второго медного подслоя должна быть меньше чем у первого. Второй медный подслой обеспечивает необходимое качество поверхности (шероховатость, твердость) под последующее осаждение серебряного покрытия, а также формирует положительный градиент механических свойств (твердости) по глубине. Также второй медный подслой сводит к минимуму внутренние напряжения, возникающие в первом подслое при использовании метода высокоскоростного порошкового напыления. Поскольку второй подслой имеет относительно малую толщину, его нанесение существенно не влияет на производительность данного способа.

- На второй медный подслой наносят слой серебряного покрытия методом гальванического осаждения толщиной, равной 10-40 мкм. При этом твердость серебряного покрытия должна быть ниже твердости второго медного подслоя. Таким образом, полученное трехслойное покрытие на электрическом контакте будет иметь: высокие токопроводящие свойства, обеспечиваемые серебряным покрытием; положительный градиент твердости по глубине, обеспечивающий высокие антизадирные свойства покрытия; хорошую адгезию к основе. При этом производительность способа будет достаточно высокой, т.к. используемые методы нанесения покрытий более производительны чем используемое в прототипе ионно-плазменное напыление.

Пример.

Согласно вышеописанному способу наносили трехслойное покрытие на стержневой цилиндрический элемент ламельной контактной группы электрических аппаратов завода ГК "ЭлектроЩит-ТМ Самара", изготовленных из спеченного алюминиевого сплава. Первый медный подслой наносили детонационным методом с помощью автоматизированного детонационного комплекса "Дракон" в течение 10 секунд. Второй медный подслой наносили методом гальванического осаждения в пирофосфатном электролите в течение 2 минут. Далее наносили серебряный слой покрытия методом гальванического осаждения при использовании ассиметричного переменного тока плотностью 7 ампер/дм², в течение 20 минут. В результате получено покрытие электрического контакта, обеспечивающее заявленный технический результат.

Используемая литература

1. А.с. №1628564. Способ получения покрытия для электрического контакта / Дзекцер Н.Н., Нестерова И.Н., Измайлов В.В., Гусев А.Ф. Опубл. 20.03.2001 г.

2. Патент РФ №2366756. Способ нанесения покрытия на разрывные алюминивые контакты электрокоммутирующих устройств / Нестерова И.Н., Измайлов В.В., Гусев А.Ф. Опубл. 10.09.2009 г., бюл. №25.

Способ нанесения покрытия на электрические контакты, включающий нанесение покрытия из цветных металлов на контакты из алюминиевого сплава, отличающийся тем, что нанесение покрытия осуществляют путем высокоскоростного порошкового напыления первого медного подслоя, затем гальваническим осаждением второго подслоя меди с твердостью, меньше твердости первого медного подслоя, а затем на второй подслой меди путем гальванического осаждения наносят слой серебряного покрытия толщиной 10-40 мкм, имеющий твердость, меньше твердости второго подслоя меди.

Изобретение относится к защитному покрытию для защиты детали от коррозии и/или окисления, в частности, при высоких температурах. Коррозионно-стойкое покрытие, нанесенное на подложку (4), выполненную из жаропрочного сплава на основе никеля или на основе кобальта, в форме системы слоев, содержащее, по меньшей мере, верхний слой (10), нанесенный на нижний слой (7).

Способ диффузионного цинкования металлических деталей // 2593252

Изобретение относится к области металлургии, а именно к химико-термической обработке металлических деталей, и может быть использовано для защиты металлических деталей от коррозии.

Граничный барьерный для диффузии слой, включающий в себя иридий, на металлической подложке // 2566697

Изобретение относится к покрытиям для подложек из суперсплавов и может быть использовано для изделия, выполненного в виде диска или разделителя газовой турбины. Указанное изделие содержит подложку из суперсплава на никелевой основе, содержащую в пределах от 2 вес.% до 5 вес.% алюминия и в пределах от 2 вес.% до 5 вес.% титана, при этом подложка из суперсплава на никелевой основе содержит в пределах от 40 об.% до 55 об.% γ′ выделившейся фазы, барьерный для диффузии слой на подложке, содержащий по большей части иридий, и защитный слой на барьерном для диффузии слое, содержащий по меньшей мере один элемент, выбранный из алюминия или хрома.

Способ алитирования поверхности с предварительным осаждением слоя платины и никеля // 2563070

Изобретение относится к способу осаждения покрытия на подложку (10) алитированием. Упомянутый способ включает (a) осаждение слоя (23), содержащего платину и по меньшей мере 35% никеля, на поверхность (11) подложки (10) и (b) осаждение алюминиевого покрытия (40) на упомянутый слой (23).

Способ металлизации подложки из алюмонитридной керамики // 2558323

Изобретение относится к области получения металлических покрытий на пластинах из алюмонитридной керамики и может быть использовано в электронной, электротехнической и радиотехнической промышленности при производстве металлизированных подложек для силовых модулей, теплоотводящих элементов мощных транзисторов и сверхъярких светодиодов.

Способ нанесения покрытия на поверхность реторты, используемой для получения губчатого титана и установка для его осуществления // 2555311

Изобретение относится к способу и устройству нанесения покрытия на поверхность реторты, используемой для получения губчатого титана. Осуществляют заливку в реторту электролита в виде смеси водного раствора хлористого железа и соляной кислоты.

Способ изготовления детали с износостойким и антифрикционным покрытием // 2549812

Изобретение относится к износостойким и антифрикционным покрытиям на рабочих поверхностях узлов трения. Предварительно получают стержень путем прессования и спекания состава, содержащего порошок меди, порошок политетрафторэтилена и хлорид аммония.

Слоистая система с улучшенной коррозионной стойкостью // 2536852

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии, в частности конструктивных элементов, которые подвергаются воздействию морской воды и/или гидравлических конструктивных элементов.

Неэлектролитический поточный способ металлизации подложек напылением с предварительной обработкой поверхности и устройство для его осуществления // 2532796

Изобретение относится к способу и устройству для неэлектролитической металлизации поверхности подложки путем напыления одного или нескольких окислительно-восстановительных растворов.

Способ упрочнения электроосажденных железохромистых покрытий нитроцементацией // 2524294

Изобретение относится к области упрочнения электроосажденного железохромистого покрытия нитроцементацией, применяемого для восстановленных поверхностей стальных деталей.

Способ ионно-плазменного нанесения износостойкого и коррозионностойкого покрытия на изделия из алюминиевых сплавов // 2612113

Изобретение относится к способу ионно-плазменного нанесения износостойкого и коррозионностойкого покрытия на изделия из алюминиевых сплавов. Поверхность очищают ионами аргона в плазме тлеющего разряда при напряжении разряда до 700 В, мощности до 1,5 кВт и рабочем давлении 1 Па в течение 10 мин. Наносят промежуточный слой в виде многослойного покрытия из 3-5 слоев оксида титана наноразмерной толщины последовательно в вакуумной камере магнетронным распылением катода-мишени из титана при напряжении разряда 300 В и мощности 1,5 кВт в атмосфере смеси аргона и кислорода при рабочем давлении 0,5 Па. Каждый слой оксида титана наносят в течение 1,0 мин. Между нанесением слоев изделие выдерживают в атмосфере воздуха в течение 1,0 мин. Основной слой из нитрида титана толщиной 1-5 мкм наносят в вакуумной камере магнетронным распылением катода-мишени из титана при напряжении разряда 300 В и мощности 1,5 кВт в атмосфере смеси аргона и азота при рабочем давлении 0,5 Па в течение 60-120 мин. Температура изделия составляет 90-200°C. После нанесения покрытия изделие охлаждают в среде аргона до достижения комнатной температуры. Способ позволяет обрабатывать изделия из алюминиевых сплавов при низкой температуре до 200°C и обеспечивает повышение твердости, износостойкости и коррозионной стойкости изделий. 3 ил., 1 табл., 1 пр.

Способ металлизации керамики для перехода керамика-металл и получения самого перехода керамика-металл // 2643737

Изобретение относится к способу выполнения металлизации керамики для перехода металл-керамика и к получению перехода металл-керамика. Способ получения металло-керамического составного элемента, имеющего переход металл-керамика, в котором керамический корпус соединен с металлической крышкой. Керамический корпус состоит преимущественно из Al2O3. Упомянутый корпус покрывают по меньшей мере одним первым слоем MoMn или вольфрамом и вторым слоем Ni. Поверх Ni-слоя размещают Ag-слой в качестве третьего слоя, сверху накладывают металлическую крышку и присоединяют ее с помощью пайки или отпуска с получением составного элемента, крышка которого газонепроницаемым образом присоединена к керамическому корпусу. Обеспечивается герметичное газонепроницаемое соединение керамического корпуса с металлической крышкой без использования паяльной фольги. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.