Полная версия

Главная arrow Техника

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

ТЕХНОЛОГИЯ НАНЕСЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ МЕДЬ-НИКЕЛЬ-СЕРЕБРО Севостьянова И.В., Старунов А.В., Балакай В.И.

DOI: 10Л2737/15560

Аннотация. Разработана технология нанесения многослойного покрытия медь-никель-серебро. Исследована возможность снижения толщины серебряных покрытий на слаботочных скользящих электрических контактах при сохранении их надежности.

Ключевые слова: электрические контакты, многослойные покрытия, медь- никель-серебро, сопротивление, коррозионная стойкость, сцепление, надежность.

Основным требованием к покрытиям для слаботочных скользящих

электрических контактов является низкое и постоянное во времени значение переходного электрического сопротивления при различных токах через контакт и контактных нагрузках. В качества материала для изготовления электрических контактов чаще всего используется медь и ее сплавы, а в качестве покрытия используется серебро. Медь и серебро образуют твердые растворы, что облегчает взаимную диффузию этих металлов. При работе контактной пары это может привести к существенному изменению характеристик контакта и даже к полному исчезновению верхнего слоя серебра с поверхности детали. Кроме того, ухудшение характеристик электрических контактов связано с проникновением продуктов коррозии основы (при нанесении на медную основу, например, оксидов меди) через поры серебра на поверхность контактирующих изделий.

В отличие от меди никель не образует с серебром твердых растворов, что уменьшает возможность взаимной диффузии. При нанесении серебра не по меди, а по промежуточному подслою никеля постоянство значений переходного сопротивления во влажной атмосфере может обеспечиваться более тонким и, соответственно, более пористым слоем серебра. Кроме того, многослойное покрытие позволяет сократить или уменьшить число сквозных пор покрытия, доходящих до поверхности покрываемых изделий, при уменьшении толщины верхнего слоя драгоценного серебра. Именно этот слой должен обеспечивать низкое значение переходного сопротивления при контактировании и сохранение его во времени. Однако для обоснования возможности применения многослойных покрытий необходимо установить постоянство характеристик контакта экспериментально.

Серебряные покрытия необходимо наносить на никелевый подслой, который должен быть эластичным, содержать как можно меньше водорода, иметь малые внутренние напряжения, а также быть практически беспористым для предотвращения образования сквозных пор серебряного покрытия и никелевого подслоя.

Для нанесения слоя никеля под серебро на основании литературных данных выбрали электролиты никелирования состава, г/л: сульфаминовокислый никель 450, борная кислота 30. Температура электролита 40 - 60 °С, pH 3,0 - 6,0, катодная плотность тока 2-30 А/дм2 [1].

Нанесение серебряных покрытий на никелевую основу со сцеплением удовлетворяющим ГОСТ 9.302-88 необходимо производить в две стадии. Для улучшения сцепления разработан электролит предварительного серебрения (первая стадия) состава, г/л: хлорид серебра 2-4, железистосинеродистый калий 200, поташ 20. Электроосаждение вели при температуре 18 - 25 °С и при "толчке" тока 0,1 - 0,4 А/дм2 в течение 15 - 60 с. Аноды серебряные.

Наращивание слоя серебра (ая стадия) производили из электролита состава, г/л: - хлорид серебра 40, железистосинеродистый калий 200, поташ 20. При температуре 18 - 25 °С катодная плотность тока находится в пределах 0,5 - 1,5 А/дм2 [2].

Сцепление серебряного слоя с никелевым покрытием удовлетворяет ГОСТ 9.302-88.

Переходное электрическое сопротивление нанесенных покрытий зависит от множества факторов и поэтому ее нельзя считать физической константой, характерной для данного металла, а количественные описания должны выполняться на основе законов распределения случайных величин. Учитывая, что существующий разброс измеряемых значений переходного сопротивления не устраняется усовершенствованием техники эксперимента, измеряемое среднее значение необходимо характеризовать вероятностью (надежностью) его получения согласно представлениям статистики.

Согласно [3] для легких (Л), средних (С), жестких (Ж) и особо жестких

(ОЖ) условий эксплуатации применяются серебряные покрытия по меди и медным сплавам толщиной 3; 6; 9 и 12 мкм соответственно. Чтобы получить эталонные значения переходного сопротивления для применяемой методики измерений, изучали поведение при контактировании серебряных покрытий по меди толщиной 3; 6; 9 и 12 мкм, осажденных из железистосинеродистого электролита серебрения.

Переходное сопротивление точечного контакта во всех опытах измеряли после ускоренных коррозионных испытаний во влажной атмосфере.

При изучении переходного сопротивления предлагаемых многослойных покрытий никель-серебро и медь-серебро, применили метод математического планирования экстремальных экспериментов: метод крутого восхождения Бокса-Уилсона [4].

Коррозионные испытания для тех опытов, в которых толщина серебряного слоя по подслою никеля составила 3 мкм, проводили в течение 10 сут (климатические условия группы "С"); для опытов с толщиной серебряного слоя 6 мкм - 21 сут (климатические условия группы "Ж"); для опытов с толщиной серебряного покрытия 9 мкм - 56 сут (климатические условия группы "ОЖ").

Максимальный разброс опытных данных и самые большие отличия наблюдали, как правило, для самой малой нагрузки на контакт 0,05 Н и минимального тока в цепи 0,020 А.

Исследования показали, что при нанесении многослойных покрытий никель-серебро увеличивается коррозионная стойкость, что дает возможность снизить толщину серебряных покрытий без ухудшения эксплуатационных характеристик электрических контактов.

Показано, что покрытия Срб и Ср12 могут быть заменены многослойными покрытиями с толщиной серебряного слоя на 3 мкм меньше для средних условий эксплуатации и на 6 мкм меньше для особо жестких условий без ущерба для стабильности значений переходного электрического сопротивления при токе в цепи 0,02 А и нагрузке на точечный контакт 0,05 Н. Это позволяет осуществить экономию серебра в средних и особо жестких условиях эксплуатации на 50 %. Этот вывод можно распространить и на жесткие условия эксплуатации покрытых деталей, однако, толщина серебряного покрытия 4,5 мкм не предусмотрена ГОСТом 9.073-77.

Список литературы

  • 1. Технология гальванопластики. Справочное пособие / Под ред. Г.А. Садакова, О.В. Семенчук, Ю.А. Филимонова. - М.: Машиностроение, 1979. - 160 с.
  • 2. Зальцман Л.Г., Черная С.М. Спутник гальванотехника. - Киев: Техшка, 1979.-270 с.
  • 3. ОСТ4 ГО.014.000. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Выбор. Область применения и свойства. Редакция 2-75, 1976. УДК 621.793.083.74. Группа В 06.
  • 4. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. - М.: Наука, 1976. - 279 с.

Севастьянова Ирина Васильевна, магистр 1 курса технологического факультета Южно-Российского государственного политехнического университета имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, РФ

Cm ару нов Алексей Викторович, аспирант 1 курса технологического факультета Южно-Российского государственного политехнического университета имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, РФ

Научный руководитель - Балакай Владимир Ильич, доктор технических наук, профессор кафедры стандартизации, сертификации и управления качеством, декан технологического факультета Южно-Российского государственного политехнического университета имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, РФ

УДК 621.357.7

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>