ПОДВЕСКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КОНТАКТ-ДЕТАЛЕЙ ГЕРКОНОВ
SUSPENSION FOR ELECTROCHEMICAL TREATMENT OF CONTACT ELEMENTS OF REED RELAYS

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для локального нанесения гальванических покрытий на малоразмерные изделия, выполненные из ферромагнитных материалов, в частности, на контакт-детали герметизированных магнитоуправляемых контактов (герконов).
Подвесочные приспособления (подвески) должны обеспечивать оперативный групповой монтаж изделий, их надежный электрический контакт с токоподводящими частями подвески и равномерное распределение тока по поверхности изделий.
Типичное подвесочное приспособление состоит из трех основных узлов: держателя для загрузки ферромагнитных деталей, токоподводящих электродов, соединенных с источником питания, и системы, фиксирующей детали в держателе.
Известна подвеска барабанного типа для гальванического нанесения покрытий на детали различной формы [SU 505757, C25D 17/20, опубл. 05.03.1976]. Она содержит вращающийся сетчатый барабан, внутри которого размещен токоподводящий электрод. Обрабатываемые детали загружаются в барабан, при его вращении поочередно под действием собственного веса соприкасаются с электродом и подвергаются требуемой электрохимической обработке (например, на детали наносится гальваническое покрытие).
Однако известная конструкция подвески мало пригодна для электрохимической обработки контакт-деталей. Из-за незначительного веса таких деталей не обеспечивается их надежный электрический контакт с токоподводящий электродом. В результате нарушается однородность состава и толщин получаемых покрытий. Кроме того, подвеска не позволяет избирательно наносить покрытия на отдельные участки деталей (например, на рабочие зоны контакт-детали герконов, непосредственно участвующие в коммутации тока).
Известна конструкция подвески для электрохимической обработки ферромагнитных деталей, состоящая из двух пластин с соосно расположенными отверстиями, между которыми располагаются фиксирующие элементы, выполненные из резиновых трубок [SU 1039985, C25D 17/06, опубл. 07.09.1983].
Обрабатываемые контакт-детали цилиндрическими частями загружаются в отверстия пластин. Удержание деталей осуществляется за счет их прижатия к образующим отверстий пластин. Контактное нажатие на детали возникает при увеличении поперечного сечения фиксирующих элементов, вызванным их упругой деформацией.
Однако известная конструкция держателя подвески трудоемка в изготовлении, имеет разброс контактного давления на детали из-за неоднородности упругих свойств фиксирующих элементов. В результате не обеспечивается равномерный электрический контакт между контакт-деталями и пластинами и, как следствие, не достигаются воспроизводимые параметры получаемых гальванических покрытий.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому объекту по совокупности технических признаков и достигаемому результату является подвеска для электрохимической обработки контакт-деталей герконов, содержащая магнитную систему, а также, параллельно расположенные на фиксированном расстоянии друг от друга и изготовленные из немагнитного материала, плоское основание и две идентичные плоские перфорированные пластины с соосными отверстиями круглого сечения [US 3386156, опубл. 04.06.1968]. Описанное устройство принято за прототип предлагаемого изобретения.
В известном устройстве цилиндрические части контакт-деталей герконов загружаются вертикально в отверстия пластин до упора в основание и удерживаются в таком положении силами магнитного поля, создаваемого магнитной системой. Затем контакт-детали погружаются в гальваническую ванну на заданную глубину и на их рабочие зоны наносится необходимое покрытие.
На финишной стадии изготовления покрытий подвеска помещается в центрифугу для удаления воды с поверхности контакт-деталей и из отверстий пластин. При этом контакт-детали расположены на стороне подвески, обращенной к центру вращения центрифуги.
п
К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что оно не обеспечивает гарантированно надежный электрический контакт всего массива (до 2000 шт.) контакт-деталей с основанием подвески. В результате наблюдается нестабильность переходного электрического сопротивления (R) между контакт-деталями и основанием подвески, что приводит к неоднородности получаемых гальванических покрытий по толщине и составу.
Таким образом, непосредственное использование известной конструкции подвески для нанесения гальванических покрытий на контакт-детали герконов, принятой за прототип, в условиях массового производства не позволяет получать герконы с воспроизводимыми эксплуатационными параметрами.
Задачей данного изобретения является повышение качества гальванических покрытий контакт-деталей герконов.
п
Технический результат заключается в снижении значения и величины разброса R существующего между контакт-деталями и поверхностью основания подвески.
Данный технический результат достигается тем, что в подвеске для электрохимической обработки контакт-деталей герконов, содержащей магнитную систему, а также параллельно раенеяоженные на фиксированном расстоянии друг от друга плоское основание и две идентичные плоские перфорированные пластины с соосными отверстиями круглого сечения, изготовленные из немагнитного материала, на поверхности рабочей части основания, контактирующей с контакт-деталями, расположена медная фольга толщиной 50-100 мкм, между фольгой и ближайшей пластиной размещена перфорированная вставка, выполненная из химически стойкого органического материала с отверстиями круглого сечения, соосными с отверстиями в пластинах, при этом диаметр отверстий внутри вставки в 2-3 раза превышает диаметр отверстий внутри пластин.
Дополнительное повышение качества гальванических покрытий может быть обеспечено за счет нанесения на поверхность фольги покрытия из благородного металла толщиной 1-5 мкм.
Выбор значений толщин конструкционных элементов подвески обусловлен следующими обстоятельствами.
При толщине медной фольги ≤ 50 мкм снижается ее механическая прочность и формоустойчивость, что затрудняет монтаж подвески и выполнение операции нанесения на поверхность фольги покрытия из благородного металла.
При толщине медной фольги ≥ 100 мкм возрастает зазор между контакт-деталями и магнитной системой, что приводит к заметному (~5%) снижению силы притяжения контакт-деталей к основанию подвески [Л.И. Рабкин, И.Н. Евгенова. Магнитоуправляемые герметизированные контакты. Конструкция, свойства, применение. - М.: Связь, 1976, с. 32].
В
П
B
П
В
П
Диаметр отверстий внутри вставки d кратен диаметру отверстий внутри пластин d. При d≤2d из-за возникновения капиллярных эффектов затрудняется при центрифугировании удаление воды из отверстий вставки и пластин. При d≥3d недопустимо снижается механическая прочность вставки.
п
При толщине покрытия из благородного металла<1,0 мкм в нем могут возникать сквозные поры, что приводит к изменению во времени R. Кроме того, в этом данном случае ограничена долговечность работы подвески из-за ускоренного истирания покрытия на этапе виброзатаривания контакт-деталей в подвеску.
п
При толщине покрытия от 1,0 до 5,0 мкм обеспечивается долговременно стабильное значение R в течение всего срока службы подвески. При толщине покрытия ≥ 5,0 мкм недопустимо растет его удельный вклад в стоимость подвески.
п
Положительный эффект от использования данного устройства обусловлен тем, что в нем снижается и стабилизируется R. В результате повышается качество гальванических покрытий.
Таким образом, сопоставительный анализ предложенного технического решения и уровня техники позволил установить, что заявленное изобретение соответствует требованию «новизна» и «изобретательский уровень».
Заявляемое техническое решение поясняется фиг. 1, на которой приведена конструкция предлагаемой подвески в разрезе.
Данная подвеска (фиг. 1) включает в себя магнитную систему 1, основание 2 толщиной 2,0 мм, изготовленное из нержавеющей стали, вставку 3, прижимающую фольгу 4 к основанию, перфорированные пластины 5 и 6 толщиной 1,5 мм, изготовленные из нержавеющей стали.
Расстояния между основанием и пластиной 5, а также между пластинами составляют 6 мм. В отверстиях пластин диаметром 0,7 мм перпендикулярно основанию размещены контакт-детали герконов 7.
В прижимной вставке, изготовленной из полипропилена или винипласта, выполнены отверстия диаметром 2,0 мм. На поверхность фольги гальваническим методом наносят покрытие из золота толщиной 3 мкм.
Подвеска работают следующим образом. Контакт-детали герконов цилиндрическими частями с помощью вибропогрузчика загружаются в отверстия пластин перпендикулярно основанию. Магнитным полем, создаваемым магнитной системой, контакт-детали притягиваются к основанию.
Собранные таким образом подвески с закрепленными на них контакт-деталями подсоединяют к катодной шине, опускают в гальваническую ванну и пропускают через нее ток от анода к катоду. В результате на поверхности контакт-деталей формируется требуемое покрытие.
П
П
Качество получаемых гальванических покрытий в значительной мере зависит от величины и стабильности R, которое определяет величину тока, проходящего по электрической цепи каждой контакт-детали и, следовательно, состав и толщину гальванических покрытий. В свою очередь величина R однозначно связана с состоянием поверхности основания.
П
Экспериментальные измерения значения R выполнены для подвесок различных конструкций, в которых используемой магнитной системой создавалась сила притяжения контакт-деталей к основанию подвески, равная 3,0 граммам (0,03 ньютону). Установлено следующее.
CP
мак
мин
сред
Подвеска 1, основание которой изготовлено из нержавеющей стали: среднее значение переходного сопротивления R=0,6 Ом, разброс значений переходного сопротивления (R-R)/R=35,0%.
CP
Подвеска 2, основание которой покрыто медной фольгой: R=0,15 Ом, разброс значений переходного сопротивления 17,0%.
CP
Подвеска 3, основание которой покрыто позолоченной медной фольгой: R=0,048 Ом, разброс значений переходного сопротивления 5,0%.
МАК
МИН
СР
Испытание разработанного устройства производилось в условиях реального производства. В качестве образцов защитных покрытий контакт-деталей герконов использовались многослойные системы: Ni - Au - Ru. Получены следующие значения разброса массы гальванического покрытия деталей (М-М)/М: подвеска 1-30,0%; подвеска 2-15,0%; подвеска 3-6,0%.
Таким образом, использование предлагаемой конструкции подвески позволяет существенно повысить качество получаемых гальванических покрытий.
Данная подвеска проста в изготовлении, удобна в эксплуатации и обладает необходимой надежностью. Технический эффект от использования предлагаемого технического решения обусловлен увеличением процента выхода годных изделий, снижением разброса эксплуатационных параметров герконов и увеличением их долговечности.