СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КОНТАКТА
METHOD OF COATING FOR ELECTRIC CONTACT

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.
2
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/дм, 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.