RU2411305C2 - Method to treat contact surfaces of knock-down electric contact joint - Google Patents
Method to treat contact surfaces of knock-down electric contact joint Download PDFInfo
- Publication number
- RU2411305C2 RU2411305C2 RU2009100939/02A RU2009100939A RU2411305C2 RU 2411305 C2 RU2411305 C2 RU 2411305C2 RU 2009100939/02 A RU2009100939/02 A RU 2009100939/02A RU 2009100939 A RU2009100939 A RU 2009100939A RU 2411305 C2 RU2411305 C2 RU 2411305C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- contact
- contact surfaces
- etching solution
- solution
- metal coating
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000003197 gene knockdown Methods 0.000 title abstract 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 40
- 229910000807 Ga alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 13
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 8
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 8
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 8
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 5
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 49
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 27
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 27
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 8
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 7
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 6
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 4
- 238000010616 electrical installation Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 3
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VRAIHTAYLFXSJJ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical compound [AlH3].[AlH3] VRAIHTAYLFXSJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- ALKZAGKDWUSJED-UHFFFAOYSA-N dinuclear copper ion Chemical compound [Cu].[Cu] ALKZAGKDWUSJED-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Inorganic materials [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-OIOBTWANSA-N Gallium-67 Chemical compound [67Ga] GYHNNYVSQQEPJS-OIOBTWANSA-N 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- JRBRVDCKNXZZGH-UHFFFAOYSA-N alumane;copper Chemical compound [AlH3].[Cu] JRBRVDCKNXZZGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 229940006110 gallium-67 Drugs 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 description 1
Landscapes
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электротехническом оборудовании, применяемом на всех действующих объектах промышленности.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in electrical equipment used in all existing industrial facilities.
Одним из основных элементов электротехнического оборудования являются разборные электрические контактные соединения (РЭКС).One of the main elements of electrical equipment is collapsible electrical contact connections (REKS).
Существующие разработки в данной области направлены на увеличение надежности разборных электрических контактных соединений, что в свою очередь повышает надежность всей электроустановки в целом. При этом повышается качество потребления и передачи электроэнергии.Existing developments in this area are aimed at increasing the reliability of collapsible electrical contact connections, which in turn increases the reliability of the entire electrical installation as a whole. This improves the quality of consumption and transmission of electricity.
Указанные задачи решаются путем снижения и стабилизации переходного электрического сопротивления, а также путем увеличения эффективной площади контактирования существующего РЭКС.These tasks are solved by reducing and stabilizing the transient electrical resistance, as well as by increasing the effective contact area of the existing REKS.
Согласно ГОСТ 1431-79 при соединении двух контакт-деталей образуется условная площадь контактирования, которая определяется частью рабочей поверхности, по которой происходит соприкосновение контакт-деталей, и эффективная площадь контактирования, по которой электрический ток переходит из одной контакт-детали в другую. При этом эффективная площадь контактирования является лишь частью условной площади контактирования.According to GOST 1431-79, when two contact parts are connected, a conditional contact area is formed, which is determined by the part of the working surface along which the contact parts come into contact, and the effective contact area, by which the electric current passes from one contact part to another. Moreover, the effective contact area is only part of the conditional contact area.
Несоответствие между эффективной площадью контактирования и условной площадью контактирования в РЭКС является результатом неполного соприкосновения контактных поверхностей контакт-деталей.The discrepancy between the effective contact area and the conditional contact area in the REKS is the result of incomplete contact of the contact surfaces of the contact parts.
Известные способы для увеличения эффективной площади контактирования включают следующие меры:Known methods for increasing the effective contact area include the following measures:
- более точная обработка поверхностей;- more accurate surface treatment;
- увеличение усилия затяжки болтовых соединений;- an increase in the tightening force of bolted joints;
- увеличение числа болтовых соединений;- increase in the number of bolted joints;
- применение прокладок из мягких легко деформируемых проводящих материалов.- the use of gaskets made of soft easily deformable conductive materials.
Основным способом сборки РЭКС является болтовое соединение (Журнал «Безопасность труда в промышленности», №7, 2007 г., статья «Выбор стабилизации контактного нажатия в разборных соединениях низковольтных комплектных устройств», Лесных В.В., Цапенко А.В.). Для болтового соединения эффективной площадью контактирования является контактная поверхность в зоне головки болта (зоне нажимной шайбы). Остальная контактная поверхность в результате относительной неровности поверхности, малой жесткости соединительной конструкции имеет неполное прилегание контактных поверхностей и, как следствие, имеет увеличенное переходное электрическое сопротивление уже в момент сборки, и которое увеличивается в течение периода эксплуатации в результате доступа окислительной среды.The main method of assembling REKS is a bolt connection (Journal of Occupational Safety in Industry, No. 7, 2007, the article "The choice of stabilization of contact pressing in collapsible connections of low-voltage complete devices", Lesnykh VV, Tsapenko AV). For a bolted connection, the effective contact area is the contact surface in the area of the bolt head (area of the thrust washer). The remaining contact surface as a result of the relative roughness of the surface, low rigidity of the connecting structure has an incomplete fit of the contact surfaces and, as a result, has an increased transient electrical resistance already at the time of assembly, and which increases during the period of operation as a result of access of the oxidizing medium.
Эффективная площадь контактирования работает в режиме повышенной нагрузки при токопередаче, т.к. она меньше условной площади контактирования. Нарастание переходного электрического сопротивления в результате окислительных процессов на контактной поверхности соединения и повышенная нагрузка при токопередаче приводят к нестабильности режимов электропотребителей, превышению температурных режимов электроустановки в целом и потерям электроэнергии.The effective contact area operates in high load mode during current transmission, as it is less than the conventional contact area. The increase in transient electrical resistance as a result of oxidation processes on the contact surface of the compound and the increased load during current transmission lead to instability of the modes of electrical consumers, exceeding the temperature conditions of the electrical installation as a whole and loss of electricity.
При эксплуатации таких электроустановок сокращаются межремонтные периоды, повышаются затраты на обслуживание и ремонты (восстановительные работы) электроустановок, увеличивается время простоев, нарушаются технологические режимы производства промышленных предприятий.During the operation of such electrical installations, the overhaul periods are reduced, the costs of maintenance and repair (restoration work) of electrical installations are increased, the downtime is increased, and the technological modes of production of industrial enterprises are violated.
Из описания к патентам RU на полезную модель №8530, 8529, oп. 16.11.1998 г. известен способ обработки контактных поверхностей разборного электрического контактного соединительного устройства, в котором достигается снижение переходного электрического сопротивления путем нанесения специального покрытия на токопередающие поверхности контакт-деталей, а именно нанесение сплава галлия с толщиной покрытия не менее 15 мк, которое препятствует образованию на поверхности контакт-деталей оксидных и сульфидных пленок, имеющих высокое удельное электрическое сопротивление.From the description of the RU patents for utility model No. 8530, 8529, op. November 16, 1998, there is a known method of treating contact surfaces of a collapsible electrical contact connector, which achieves a reduction in transient electrical resistance by applying a special coating to the current-carrying surfaces of contact parts, namely, the deposition of a gallium alloy with a coating thickness of at least 15 microns, which prevents the formation of on the surface of contact parts of oxide and sulfide films having a high electrical resistivity.
Данное техническое решение направлено на снижение и стабилизацию переходного электрического сопротивления, но не решает вопрос увеличения эффективной площади контактирования.This technical solution is aimed at reducing and stabilizing the transient electrical resistance, but does not solve the problem of increasing the effective contact area.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является способ обработки контактных поверхностей разборного электрического контактного соединения, включающий очистку контактных поверхностей от окисной пленки с применением флюса, нагрев контактной поверхности, механическую очистку и нанесение на нее металлического покрытия, при этом подогрев ведут до температуры 40-45°С, нанесение металлического покрытия осуществляют с помощью локального контактного плавления, а в качестве металлического покрытия наносят слой галлиевого сплава, имеющего температуру плавления не выше 30°С, толщиной не более 0,1 мм (патент на изобретение RU №2301847, оп. 27.06.2007).The closest analogue adopted for the prototype is a method of processing contact surfaces of a collapsible electrical contact connection, including cleaning the contact surfaces from an oxide film using flux, heating the contact surface, mechanically cleaning and applying a metal coating on it, while heating is carried out to a temperature of 40- 45 ° C, the deposition of a metal coating is carried out using local contact melting, and as a metal coating a layer of gallium alloy is applied, guide melting point of not higher than 30 ° C, not more than 0.1 mm thick (patent RU №2301847, op. 27.06.2007).
К недостаткам способа, можно отнести следующее.The disadvantages of the method include the following.
1. При подготовке поверхности к обработке и в процессе обработки раствор флюса наносится один раз, и после этого происходит нагрев и механическая обработка. За время нагрева и механической обработки к моменту нанесения сплава количество флюса на контактной поверхности минимально, так как флюс убирается при механической обработке и частично испаряется при нагревании поверхности. Для обработки контактной поверхности, особенно если учесть продолжительность всего временного периода нанесения сплава, для получения максимальной смачиваемости контактной поверхности необходимо постоянное присутствие на поверхности флюса в течение всего времени нанесения сплава. Флюс удаляет окисную пленку с контактной поверхности и не дает ей сформироваться за весь период обработки контактной поверхности. В прототипе это условие не выполняется.1. When preparing the surface for processing and during processing, the flux solution is applied once, and then heating and machining take place. During heating and machining, by the time the alloy is deposited, the amount of flux on the contact surface is minimal, since the flux is removed during machining and partially evaporates when the surface is heated. To treat the contact surface, especially if we take into account the duration of the entire time period of the deposition of the alloy, to obtain maximum wettability of the contact surface, a constant presence on the surface of the flux during the entire time of deposition of the alloy is necessary. The flux removes the oxide film from the contact surface and prevents it from forming over the entire period of treatment of the contact surface. In the prototype, this condition is not satisfied.
2. После окончания обработки контактная поверхность не нейтрализуется от остатка флюса и даже при его очень малом количестве на контактной поверхности продолжается процесс травления, что разрушает контактную поверхность.2. After processing, the contact surface is not neutralized from the remainder of the flux, and even with a very small amount on the contact surface, the etching process continues, which destroys the contact surface.
3. При механической обработке поверхности с помощью металлической щетки, установленной на дрель, в результате обработки образуется стружка, факт появления которой указывает на нарушение контактной поверхности (появление глубоких царапин и неровностей), что уменьшает точность соединения контактных поверхностей и, следовательно, эффективную площадь контактирования.3. When machining the surface with a metal brush mounted on a drill, chips will form as a result of processing, the fact of which indicates a violation of the contact surface (the appearance of deep scratches and irregularities), which reduces the accuracy of the contact surfaces and, therefore, the effective contact area .
4. Нанесение сплава на контактную поверхность толщиной 0,1 мм не позволяет сформировать слой, способный улучшить и увеличить эффективную площадь контактирования, так как практически слой толщиной в 1 мм полностью диффундирует в контактную поверхность и не позволяет увеличить эффективную площадь контактирования.4. The deposition of the alloy on the contact surface with a thickness of 0.1 mm does not allow to form a layer capable of improving and increasing the effective contact area, since practically a 1 mm thick layer completely diffuses into the contact surface and does not allow to increase the effective contact area.
5. Сплав с указанным составом компонентов ограничивает возможность:5. Alloy with the specified composition of the components limits the possibility of:
- регулирования температуры плавления сплава, а следовательно, ограничивается возможность регулирования температурных режимов технологического процесса обработки контактной поверхности;- regulation of the melting temperature of the alloy, and therefore, limits the ability to control the temperature of the technological process of processing the contact surface;
- регулирования свойств сплава, таких как механическая твердость, коррозионная стойкость, удельная электропроводность.- regulation of the properties of the alloy, such as mechanical hardness, corrosion resistance, electrical conductivity.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение качества подготовки контактной поверхности и повышение нагрузочной способности РЭКС за счет увеличения эффективной контактной поверхности РЭКС при обеспечении стабильности характеристик переходного электрического сопротивления в процессе эксплуатации.The problem to which this invention is directed is to improve the quality of preparation of the contact surface and increase the load capacity of the REKS by increasing the effective contact surface of the REKS while ensuring the stability of the characteristics of the transient electrical resistance during operation.
Поставленная задача решается тем, что в способе обработки контактных поверхностей разборного электрического контактного соединения, включающем обработку контактных поверхностей для удаления окисной пленки, нагрев контактных поверхностей и нанесение металлического покрытия из галлиевого сплава локальным контактным плавлением, согласно изобретению удаление окисной пленки осуществляют химической обработкой контактных поверхностей первым раствором травления с последующей его нейтрализацией и очисткой контактных поверхностей от результатов травления, затем проводят механическую очистку контактных поверхностей шлифованием, после которой осуществляют нагрев контактных поверхностей, нанесение металлического покрытия из галлиевого сплава в среде второго раствора травления и последующую нейтрализацию остатков второго раствора травления.The problem is solved in that in a method for processing contact surfaces of a collapsible electrical contact compound, comprising treating contact surfaces to remove an oxide film, heating the contact surfaces and applying a gallium alloy metal coating by local contact melting, according to the invention, the oxide film is removed by chemical treatment of the contact surfaces first etching solution with its subsequent neutralization and cleaning of contact surfaces from p result of etching is then carried out mechanical cleaning of the contact surfaces of grinding, which is performed after the heating of the contact surfaces, applying a metal coating of gallium alloy in an environment of the second solution and subsequent neutralization of the etching of the second etching solution residues.
На контактную поверхность наносят металлическое покрытие из галлиевого сплава, мас.%:A metal coating of gallium alloy is applied to the contact surface, wt.%:
Галлий - 64÷99,9999Gallium - 64 ÷ 99.9999
Индий - 0,001÷35,0Indium - 0.001 ÷ 35.0
Олово - 0,001÷28,0Tin - 0.001 ÷ 28.0
Серебро - 0,001÷7,5Silver - 0.001 ÷ 7.5
Кадмий - 0,001÷5,0Cadmium - 0.001 ÷ 5.0
Цинк - 0,001÷25,0Zinc - 0.001 ÷ 25.0
Медь - 0,0001÷10,0Copper - 0.0001 ÷ 10.0
Алюминий - 0,0001÷12,0Aluminum - 0.0001 ÷ 12.0
Металлическое покрытие наносят слоем толщиной 0,1-0,5 мм.The metal coating is applied with a layer thickness of 0.1-0.5 mm.
Нагрев контактной поверхности осуществляют в пределах 10-70°С.Contact surface heating is carried out in the range of 10-70 ° C.
В качестве первого раствора травления используют раствор на основе соляной кислоты с концентрацией 5-35% или раствор на основе щелочи с концентрацией 5-18%.As the first etching solution, a solution based on hydrochloric acid with a concentration of 5-35% or a solution based on alkali with a concentration of 5-18% is used.
В качестве второго раствора травления используют раствор, аналогичный первому раствору травления, с концентрацией в 1,5-2,5 раза ниже концентрации первого раствора травления.As the second etching solution, a solution similar to the first etching solution with a concentration of 1.5-2.5 times lower than the concentration of the first etching solution is used.
Температура плавления металлического покрытия из галлиевого сплава составляет 9,0-30,8°С.The melting point of the metal coating of gallium alloy is 9.0-30.8 ° C.
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
В качестве материала контактных поверхностей разборного электрического контактного соединения возможно использовать медь и ее сплавы, сталь и ее сплавы, кобальт, серебро, олово, свинец, алюминий предпочтительно марок А0÷АД31Т и его сплавы.It is possible to use copper and its alloys, steel and its alloys, cobalt, silver, tin, lead, aluminum, preferably A0 ÷ AD31T grades and its alloys as the material of the contact surfaces of a collapsible electrical contact joint.
Первоначально осуществляют химическую обработку контактных поверхностей первым раствором травления для очистки контактных поверхностей от окисных пленок. В зависимости от контактируемых поверхностей первый раствор травления может быть приготовлен на основе соляной кислоты с концентрацией 5-35% (с возможной корректировкой цинком, железом в водной среде, например насыщенный раствор хлористого цинка) - для контактных поверхностей на основе меди и ее сплавов, стали и ее сплавов, кобальта, серебра, олова, свинца. Контактные поверхности на основе алюминия и его сплавов обрабатывают первым раствором травления на основе щелочи - NaOH в водном растворе с концентрацией 5-18%.Initially, the contact surfaces are chemically treated with the first etching solution to clean the contact surfaces from oxide films. Depending on the contacted surfaces, the first etching solution can be prepared on the basis of hydrochloric acid with a concentration of 5-35% (with possible adjustment by zinc, iron in an aqueous medium, for example, a saturated solution of zinc chloride) - for contact surfaces based on copper and its alloys, steel and its alloys, cobalt, silver, tin, lead. Contact surfaces based on aluminum and its alloys are treated with the first alkali-based etching solution - NaOH in an aqueous solution with a concentration of 5-18%.
Затем первый раствор травления нейтрализуют путем протирки хлопчатобумажным тампоном, смоченным раствором нейтрализации, и очищают контактные поверхности от результатов травления сухим хлопчатобумажным тампоном. Нейтрализацию остатков первого раствора травления осуществляют в зависимости от типа раствора: кислотный раствор нейтрализуют, например, раствором 5% двууглекислой соды, щелочной - нейтрализуют, например, раствором 8% уксусной кислоты.Then, the first etching solution is neutralized by wiping with a cotton swab moistened with a neutralization solution, and the contact surfaces are cleaned of the results of etching with a dry cotton swab. The neutralization of the residues of the first etching solution is carried out depending on the type of solution: the acid solution is neutralized, for example, with a solution of 5% bicarbonate of soda, alkaline - neutralized, for example, with a solution of 8% acetic acid.
Затем проводят механическую очистку контактных поверхностей шлифованием. После чего сухим тампоном протирают контактную поверхность от результатов шлифования - металлической пыли. Далее осуществляют нагрев контактной поверхности в пределах температур 10-70°С, при этом нагрев контактных поверхностей, выполненных из меди и ее сплавов, стали и ее сплавов, кобальта, серебра, олова, свинца, ведут в пределах 10-70°С, а нагрев контактных поверхностей, выполненных из алюминия и его сплавов, - в пределах 10-52°С.Then carry out mechanical cleaning of the contact surfaces by grinding. Then a dry swab wipes the contact surface from the results of grinding - metal dust. Next, the contact surface is heated at temperatures of 10-70 ° C, while the contact surfaces made of copper and its alloys, steel and its alloys, cobalt, silver, tin, lead are heated at 10-70 ° C, and heating of contact surfaces made of aluminum and its alloys, within 10-52 ° C.
После чего наносят второй раствор травления с одновременным нанесением металлического покрытия галлиевым сплавом толщиной 0,1-0,5 мм, не выходя из температурных пределов 10-70°С. Нанесение второго раствора травления сразу после нагрева контактной поверхности позволяет защитить контактную поверхность от окислительных процессов и повысить смачиваемость наносимым сплавом.Then a second etching solution is applied with the simultaneous application of a metal coating with a gallium alloy with a thickness of 0.1-0.5 mm, without leaving the temperature range of 10-70 ° C. The application of the second etching solution immediately after heating the contact surface allows protecting the contact surface from oxidative processes and increasing the wettability of the applied alloy.
В качестве второго раствора травления используют раствор, аналогичный первому раствору травления, с концентрацией в 1,5-2,5 раза ниже концентрации первого раствора травления.As the second etching solution, a solution similar to the first etching solution with a concentration of 1.5-2.5 times lower than the concentration of the first etching solution is used.
Нанесение сплава осуществляют путем локального контактного плавления контактной поверхности, в качестве сплава применяется галлиевый сплав, имеющий температуру плавления 9,0-30,8°С.The deposition of the alloy is carried out by local contact melting of the contact surface, a gallium alloy having a melting point of 9.0-30.8 ° C is used as the alloy.
Состав наносимого металлического покрытия - галлиевого сплава - следующий:The composition of the applied metal coating - gallium alloy - is as follows:
галлий - 64÷99,9999, индий - 0,001÷35,0, олово - 0,001÷28,0, серебро - 0,001÷7,5, кадмий - 0,001÷5,0, цинк - 0,001÷25,0, медь - 0,0001÷10,0, алюминий - 0,0001÷12,0.gallium - 64 ÷ 99.9999, indium - 0.001 ÷ 35.0, tin - 0.001 ÷ 28.0, silver - 0.001 ÷ 7.5, cadmium - 0.001 ÷ 5.0, zinc - 0.001 ÷ 25.0, copper - 0.0001 ÷ 10.0, aluminum - 0.0001 ÷ 12.0.
Затем осуществляется сборка электрического контактного соединения, например, с помощью болтового соединения, излишки галлиевого сплава, выдавленные с контактной поверхности после затяжки болтового соединения, удаляют.Then the electrical contact joint is assembled, for example, by means of a bolted joint, excess gallium alloy squeezed out of the contact surface after tightening the bolted joint is removed.
После сборки соединения остатки раствора травления нейтрализуют раствором для нейтрализации, а при необходимости промывают водой.After assembling the compound, the residues of the etching solution are neutralized with a neutralization solution, and, if necessary, washed with water.
Механическая и химическая обработка контактной поверхности обеспечивает хорошую смачиваемость контактных поверхностей, создается состояние равновесия сил поверхностного натяжения жидкого слоя галлиевого сплава на твердой поверхности контактного материала. При этом контактный материал в пределах обработанной поверхности представляет новый интерметаллический слой, сформированный галлиевым сплавом и материалом контактной поверхности. Краевой угол смачивания жидкого галлиевого сплава составляет 65-91,0°, при прочности сцепления с контактной поверхностью 27-29 МПа, при толщине слоя жидкого галлиевого сплава 0,1-0,5 мм. Данная толщина жидкого слоя галлиевого сплава обеспечивает выравнивание контактной поверхности и увеличивает эффективную площадь контактирования РЭКС, а учитывая свойства галлиевых сплавов, минимизирует и стабилизирует электрическое переходное сопротивление в контактном соединении.The mechanical and chemical treatment of the contact surface ensures good wettability of the contact surfaces; an equilibrium state of the surface tension forces of the gallium alloy liquid layer on the solid surface of the contact material is created. Moreover, the contact material within the treated surface is a new intermetallic layer formed by a gallium alloy and the material of the contact surface. The wetting angle of the liquid gallium alloy is 65-91.0 °, with a bond strength of 27-29 MPa with the contact surface, and the thickness of the liquid gallium alloy is 0.1-0.5 mm. This thickness of the liquid layer of the gallium alloy provides alignment of the contact surface and increases the effective contact area of REKS, and taking into account the properties of gallium alloys, it minimizes and stabilizes the electrical transient resistance in the contact compound.
Широкий диапазон жидкого состояния галлиевого сплава (порядка 9-250°С) позволяет создать стабильность контактной площади при внешних механических и тепловых воздействиях на конструкцию РЭКС при эксплуатации. После сборки РЭКС излишки галлиевого сплава, выдавленные из-под контакта, удаляются.A wide range of the liquid state of the gallium alloy (of the order of 9-250 ° C) makes it possible to create stability of the contact area under external mechanical and thermal influences on the design of the REKS during operation. After assembling the REKS, excess gallium alloy squeezed out from under the contact is removed.
При механической обработке применяется мягкая щетка из нержавеющей стали для шлифовки металлических поверхностей. При обработке нельзя допускать крупных царапин и стружки.When machining, a soft stainless steel brush is used to grind metal surfaces. When processing, large scratches and chips should not be allowed.
Выполнение механической обработки перед нагревом контактных поверхностей, а не после нагрева, как в прототипе, позволяет сократить период нахождения контактной поверхности на открытом воздухе, т.е. замедлить окислительные процессы.Performing machining before heating the contact surfaces, and not after heating, as in the prototype, reduces the period of contact surface in the open air, i.e. slow down oxidative processes.
Данный способ применим для соединения следующих типов контактных поверхностей: медь - медь, медь - алюминий, алюминий - алюминий.This method is applicable for connecting the following types of contact surfaces: copper - copper, copper - aluminum, aluminum - aluminum.
Пример 1. Способ обработки контактных поверхностей разборного электрического соединения медь - медь.Example 1. A method of processing the contact surfaces of a collapsible electrical connection copper - copper.
Хлопчатобумажным тампоном, смоченным в первом растворе травления (20% раствор соляной кислоты, корректированный цинком до состояния насыщения), протирают контактную поверхность для удаления загрязнения и окисной пленки. После полной очистки поверхности ее протирают тампоном, смоченным в растворе для нейтрализации (5% раствор двууглекислой соды), и вытирают насухо. Мягкой щеткой из нержавеющей стали для шлифования металлической поверхности шлифовальной машинкой зачищают контактную поверхность, после зачистки удаляют остатки металлической пыли - результат шлифования. Феном (или инфракрасным источником тепла) нагревают контактную поверхность до температуры 35°С (контроль температуры осуществляют любым прибором с точностью измерения ±0,5°С). Тампоном, смоченным в растворе травления (8% раствор соляной кислоты, корректированный цинком до состояния насыщения), смачивают контактную поверхность и сразу наносят слой галлиевого сплава толщиной 0,4 мм. Слой сплава на КП должен иметь насыщенный (увлажненный) вид блестящего (зеркального) цвета. КП соединяют, болты затягивают с усилием согласно техническим условиям. Остатки галлиевого сплава, выдавленные с контактной поверхности, удаляют тампоном. Собранное контактное соединение обрабатывают тампоном, смоченным в растворе для нейтрализации раствора травления (5% раствор двууглекислой соды), при необходимости промывают водой и протирают насухо.Using a cotton swab dipped in the first etching solution (20% hydrochloric acid solution adjusted with zinc to saturation), wipe the contact surface to remove contamination and oxide film. After thorough cleaning of the surface, it is wiped with a swab moistened in a solution for neutralization (5% solution of bicarbonate of soda), and wiped dry. With a stainless steel soft brush to grind the metal surface, the contact surface is cleaned with a grinder, after cleaning, the metal dust residues are removed - the result of grinding. A hairdryer (or an infrared heat source) is used to heat the contact surface to a temperature of 35 ° C (temperature control is carried out by any device with an accuracy of ± 0.5 ° C). A swab moistened with an etching solution (8% hydrochloric acid solution adjusted with zinc to a saturation state) is used to wet the contact surface and immediately apply a 0.4 mm thick gallium alloy layer. The alloy layer on the KP should have a saturated (moistened) appearance of a brilliant (mirror) color. The gearbox is connected, the bolts are tightened with effort according to the technical conditions. The remaining gallium alloy extruded from the contact surface is removed with a swab. The assembled contact compound is treated with a swab dipped in a solution to neutralize the etching solution (5% solution of bicarbonate of soda), if necessary, washed with water and wiped dry.
Состав сплава для указанных температурных режимов:Alloy composition for the indicated temperature conditions:
галлий - 67%, индий - 22%, олово - 5%, серебро - 1,5%, кадмий - 0,5%, цинк - 4%, медь - 0, 0001%, алюминий - 0, 0001%.gallium - 67%, indium - 22%, tin - 5%, silver - 1.5%, cadmium - 0.5%, zinc - 4%, copper - 0, 0001%, aluminum - 0, 0001%.
Температура плавления сплава - 12,5°С.The melting point of the alloy is 12.5 ° C.
Пример 2. Способ обработки контактных поверхностей разборного электрического соединения алюминий - алюминий.Example 2. A method of processing contact surfaces of a collapsible electrical connection aluminum - aluminum.
Хлопчатобумажным тампоном, смоченным в первом растворе травления (15% раствор щелочи), протирают контактную поверхность для удаления загрязнения и окисной пленки. После полной очистки поверхности ее протирают тампоном, смоченным в растворе для нейтрализации (8% раствор уксусной кислоты), и вытирают насухо. Мягкой щеткой из нержавеющей стали для шлифования металлической поверхности шлифовальной машинкой зачищают контактную поверхность, после зачистки удаляют остатки металлической пыли - результат шлифования. Феном или инфракрасным источником тепла нагревают контактную поверхность до температуры 25°С (контроль температуры осуществляют любым прибором с точностью измерения ±0,5°С). Тампоном, смоченным в растворе травления (6% раствор щелочи), смачивают контактную поверхность и сразу наносят слой галлиевого сплава толщиной 0,3 мм. Слой сплава на контактной поверхности должен иметь насыщенный (увлажненный) вид блестящего (зеркального) цвета. Контактные поверхности соединяют, болты затягивают с усилием согласно техническим условиям. Остатки галлиевого сплава, выдавленные с контактной поверхности, удаляют тампоном. Собранное контактное соединение обрабатывают тампоном, смоченным в растворе для нейтрализации раствора травления (6% раствор уксусной кислоты), и протирают насухо.Using a cotton swab dipped in the first etching solution (15% alkali solution), wipe the contact surface to remove dirt and oxide film. After thorough cleaning of the surface, it is wiped with a swab moistened in a solution for neutralization (8% solution of acetic acid), and wiped dry. With a stainless steel soft brush to grind the metal surface, the contact surface is cleaned with a grinder, after cleaning, the metal dust residues are removed - the result of grinding. Using a hair dryer or an infrared heat source, the contact surface is heated to a temperature of 25 ° C (temperature control is carried out by any device with a measurement accuracy of ± 0.5 ° C). A swab moistened with an etching solution (6% alkali solution) is used to wet the contact surface and immediately apply a 0.3 mm thick gallium alloy layer. The alloy layer on the contact surface should have a saturated (moistened) appearance of a brilliant (mirror) color. The contact surfaces are connected, the bolts are tightened with force according to the technical conditions. The remaining gallium alloy extruded from the contact surface is removed with a swab. The assembled contact compound is treated with a swab dipped in a solution to neutralize the etching solution (6% acetic acid solution) and wiped dry.
Состав сплава для указанных температурных режимов:Alloy composition for the indicated temperature conditions:
галлий - 80%, индий - 10%, олово - 5%, серебро - 0,5%, кадмий - 1,5%, цинк - 3%, медь - 0, 0001%, алюминий - 0, 0001%.gallium - 80%, indium - 10%, tin - 5%, silver - 0.5%, cadmium - 1.5%, zinc - 3%, copper - 0, 0001%, aluminum - 0, 0001%.
Температура плавления сплава - 17,5°С.The melting point of the alloy is 17.5 ° C.
В сплаве может присутствовать до 0,05% интерметаллических соединений за счет примесей, содержащихся в компонентах.Up to 0.05% of intermetallic compounds may be present in the alloy due to impurities contained in the components.
Преимущества заявляемого технического решения по сравнению с прототипом следующие.The advantages of the proposed technical solution compared with the prototype are as follows.
Анализ теоретических и экспериментальных данных по применению одного - восьмикомпонентных галлиевых сплавов при обработке контактных поверхностей РЭКС позволил создать универсальный метод обработки контактных поверхностей РЭКС.An analysis of the theoretical and experimental data on the use of one - eight-component gallium alloys in the processing of REKS contact surfaces allowed us to create a universal method for processing REKS contact surfaces.
Этот метод учитывает особенности обрабатываемых контактных поверхностей и определяет способ предварительной обработки, выбор сплава и порядок его нанесения.This method takes into account the features of the treated contact surfaces and determines the method of pre-treatment, the choice of alloy and the order of its application.
Способ обработки при этом включает перечень подготовительных операций механической и химической обработок, температурные режимы, состав галлиевого сплава.The processing method includes a list of preparatory operations for mechanical and chemical treatments, temperature conditions, the composition of the gallium alloy.
В зависимости от технических требований к РЭКС при производстве, эксплуатации и ремонте электротехнического оборудования с помощью этого метода можно решать такие вопросы, как уменьшение и стабилизация переходного электрического сопротивления контактного соединения, а также увеличение эффективной площади контактирования. Данный метод позволяет увеличить на 5-15% нагрузочную способность РЭКС при передаче электрической энергии без изменения конструкции контактного соединения, при этом температурный режим работы не выходит за пределы допустимого. Это подтверждается результатами опытных и экспериментальных исследований.Depending on the technical requirements for REKS during the manufacture, operation and repair of electrical equipment using this method, it is possible to solve such problems as reducing and stabilizing the transient electrical resistance of a contact joint, as well as increasing the effective contact area. This method allows you to increase by 5-15% the load capacity of REKS when transmitting electrical energy without changing the design of the contact connection, while the temperature regime does not exceed the permissible limits. This is confirmed by the results of experimental and experimental studies.
Качество и параметры собранных с применением заявляемого способа РЭКС не меняются в течение срока эксплуатации при нормальных условиях эксплуатации.The quality and parameters of the REKS collected using the proposed method do not change during the service life under normal operating conditions.
Claims (8)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009100939/02A RU2411305C2 (en) | 2008-12-30 | 2008-12-30 | Method to treat contact surfaces of knock-down electric contact joint |
| PCT/RU2009/000738 WO2010077183A1 (en) | 2008-12-30 | 2009-12-28 | Separable electrical contact connection and method for processing same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009100939/02A RU2411305C2 (en) | 2008-12-30 | 2008-12-30 | Method to treat contact surfaces of knock-down electric contact joint |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009100939A RU2009100939A (en) | 2010-07-10 |
| RU2411305C2 true RU2411305C2 (en) | 2011-02-10 |
Family
ID=42684407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009100939/02A RU2411305C2 (en) | 2008-12-30 | 2008-12-30 | Method to treat contact surfaces of knock-down electric contact joint |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2411305C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2516189C2 (en) * | 2012-08-31 | 2014-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Энкон-сервис" (ООО "Энкон-сервис") | Method for application of metal coating to current-transmitting surfaces of dismountable contact connections |
| RU2777647C1 (en) * | 2021-12-27 | 2022-08-08 | Владимир Александрович Рябов | Method for application of protective conductive coating from gallium alloy on contact surface of electric contact joint |
| WO2023128796A1 (en) * | 2021-12-27 | 2023-07-06 | Владимир Александрович РЯБОВ | Method for applying protective metal coatings to contact surfaces of electrical contact connections |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1527980A (en) * | 1974-09-25 | 1978-10-11 | Johnson Matthey Co Ltd | Electrical connector |
| RU8529U1 (en) * | 1998-02-16 | 1998-11-16 | Институт теплофизики Уральского отделения РАН | Dismountable CONTACT CONNECTOR |
| RU2301847C1 (en) * | 2005-12-01 | 2007-06-27 | Григорий Наумович Перельштейн | Method of application of metal coat on current-transmitting surfaces of detachable contact connectors |
-
2008
- 2008-12-30 RU RU2009100939/02A patent/RU2411305C2/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1527980A (en) * | 1974-09-25 | 1978-10-11 | Johnson Matthey Co Ltd | Electrical connector |
| RU8529U1 (en) * | 1998-02-16 | 1998-11-16 | Институт теплофизики Уральского отделения РАН | Dismountable CONTACT CONNECTOR |
| RU2301847C1 (en) * | 2005-12-01 | 2007-06-27 | Григорий Наумович Перельштейн | Method of application of metal coat on current-transmitting surfaces of detachable contact connectors |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2516189C2 (en) * | 2012-08-31 | 2014-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Энкон-сервис" (ООО "Энкон-сервис") | Method for application of metal coating to current-transmitting surfaces of dismountable contact connections |
| RU2777647C1 (en) * | 2021-12-27 | 2022-08-08 | Владимир Александрович Рябов | Method for application of protective conductive coating from gallium alloy on contact surface of electric contact joint |
| WO2023128796A1 (en) * | 2021-12-27 | 2023-07-06 | Владимир Александрович РЯБОВ | Method for applying protective metal coatings to contact surfaces of electrical contact connections |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009100939A (en) | 2010-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2411305C2 (en) | Method to treat contact surfaces of knock-down electric contact joint | |
| CA1061281A (en) | Surface treating process of aluminium wire for electric use | |
| US20190203371A1 (en) | Passivation surface treatment of stainless steel | |
| CN102456549A (en) | Indium phosphide wafer and surface cleaning method thereof | |
| CN111676502A (en) | Hard anodizing pretreatment process for large aluminum alloy parts | |
| RU2516189C2 (en) | Method for application of metal coating to current-transmitting surfaces of dismountable contact connections | |
| WO2010077183A1 (en) | Separable electrical contact connection and method for processing same | |
| CN101555601A (en) | Method for removing burr in machining precision parts | |
| BE335274A (en) | PROCESS FOR MANUFACTURING MEATLLIC COATINGS | |
| CN1108703A (en) | Pickle for stainless-steel and carbon-steel compound plate and pickling technology thereof | |
| RU83659U1 (en) | Dismountable ELECTRIC CONTACT CONNECTION | |
| CN108988185A (en) | A method of extending the electrical connector time between overhauls(TBO) | |
| CN1038436C (en) | Pickling paste for stainless steel | |
| CN108406072B (en) | Method for prolonging service life of aluminum alloy spot welding electrode | |
| RU2777647C1 (en) | Method for application of protective conductive coating from gallium alloy on contact surface of electric contact joint | |
| CN112371467A (en) | Metal surface treatment method | |
| CN109687252A (en) | A kind of connection method of the copper using low melting point liquid metal-copper electrical connection | |
| RU2301847C1 (en) | Method of application of metal coat on current-transmitting surfaces of detachable contact connectors | |
| CN112615170A (en) | Electric primary equipment joint and heating processing method thereof | |
| EA042062B1 (en) | METHOD FOR DEPOSITING PROTECTIVE METAL COATINGS ON CONTACT SURFACES OF ELECTRIC CONTACT JOINTS | |
| DE102007037903A1 (en) | Process for cleaning surfaces and use of the process | |
| WO2023128796A1 (en) | Method for applying protective metal coatings to contact surfaces of electrical contact connections | |
| CN112620348A (en) | Method for reducing oil stain on surface of copper strip in production process | |
| RU2580355C1 (en) | Method for application of metal coating on current-transmitting surfaces of contact joints | |
| CN109622938A (en) | It is a kind of to prepare copper alloy surface wear-resistant coating and preparation method with AgCuTi |