ПОДВЕСКА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ НА КОНТАКТ-ДЕТАЛИ ГЕРКОНОВ Российский патент 2018 года по МПК C25D17/06 

Изобретение относится к оборудованию, используемому для нанесения гальванических покрытий на малоразмерные изделия, изготовленные из ферромагнитных материалов, в частности, на контакт-детали магнитоуправляемых герметизированных контактов (герконов).

Применяемые для этих целей подвесочные приспособления (подвески) должны обеспечивать оперативный групповой монтаж изделий, их надежный электрический контакт с токоподводящими электродами и равномерное распределение электрического тока по поверхности изделий.

Типичное подвесочное приспособление состоит из трех основных узлов: держателя (тары) для загрузки изделий из ферромагнитных материалов, токоподводящих электродов, соединенных с источником питания, и системы, удерживающей изделия в держателе.

Известна подвеска для гальванической обработки контакт-деталей барабанного типа [SU 505757, C25D 17/20, опубл. 05.03.1976].

Она содержит вращающийся сетчатый барабан, внутри которого размещен токоподводящий электрод. Обрабатываемые контакт-детали загружаются в барабан, при его вращении поочередно под действием собственного веса соприкасаются с электродом и подвергаются требуемой электрохимической обработке (например, на контакт-детали наносится гальваническое покрытие).

Однако известная конструкция подвески мало пригодна для электрохимической обработки малоразмерных контакт-деталей. Из-за малого веса таких деталей не обеспечивается их надежный электрический контакт с токоподводящим электродом. В результате нарушается однородность состава и толщин получаемых гальванических покрытий. Кроме того, подвеска не позволяет избирательно наносить покрытия на отдельные участки деталей, например, на рабочие зоны контакт-деталей герконов, непосредственно участвующие в коммутации тока.

Известна конструкция подвески для нанесения гальванических покрытий на ферромагнитные контакт-детали, состоящая из двух пластин, с соосно расположенными отверстиями, между которыми располагаются фиксирующие элементы, выполненные из резиновых трубок [SU1039985, С25D 17/06, опубл. 07.09.1983].

Обрабатываемые контакт-детали цилиндрическими частями загружают в отверстия пластин. Удержание деталей в подвеске осуществляется за счет их прижатия к образующим отверстий пластин. При этом прижимное усилие на детали создается при увеличении поперечного сечения фиксирующих элементов, вызванного их упругой деформацией.

Однако известная конструкция держателя подвески трудоемка в изготовлении, имеет ограниченную долговечность из-за разброса и деградации упругих свойств фиксирующих элементов. В результате не обеспечивается равномерный электрический контакт между контакт-деталями и пластинами и, следовательно, однородность параметров получаемых гальванических покрытий.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому объекту по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является подвеска для нанесения гальванических покрытий на контакт-детали герконов, содержащая магнитную систему, а также параллельно расположенные на фиксированном расстоянии друг от друга плоские основание и две перфорированные пластины с соосными отверстиями круглого сечения, изготовленные из немагнитного материала [US3386156, Н05K 13/02, 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 погружают в гальваническую ванну и на их рабочие зоны наносят необходимое защитное покрытие.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что оно не обеспечивает надежный, равномерный электрический контакт всех контакт-деталей с основанием подвески. Данное обстоятельство приводит к нестабильности переходного электрического сопротивления (R_п) между контакт-деталями и основанием подвески и, как следствие, к неоднородности получаемых гальванических покрытий по толщине и составу.

Таким образом, использование известной конструкции подвески для нанесения гальванических покрытий на контакт-детали герконов в условиях массового производства не позволяет гарантированно получать герконы с воспроизводимыми техническими параметрами.

Технической задачей данного изобретения является повышение качества гальванических покрытий контакт-деталей герконов.

Технический результат заключается в увеличении градиента индукции магнитного поля, действующего вблизи нижней границы цилиндрических штифтов, расположенных внутри основания и непосредственно контактирующих с контакт-деталями герконов. В результате существенно увеличивается сила притяжения (F_пр) контакт-деталей к основанию подвески.

Данный технический результат достигается тем, что в подвеске для нанесения гальванических покрытий на контакт-детали герконов, содержащей магнитную систему, а также параллельно расположенные на фиксированном расстоянии друг от друга плоские основание и две перфорированные пластины с соосными отверстиями круглого сечения, изготовленные из немагнитного материала, в основании выполнены отверстия круглого сечения соосные с отверстиями в перфорированных пластинах, в которых размещены цилиндрические штифты, изготовленные из ферромагнитного материала, при этом диаметр отверстий в пластинах равен 1,2-1,4, а диаметр отверстий в основании равен соответственно 1,5-2,0 диаметра поперечного сечения цилиндрической части контакт-деталей.

Выбор значений диаметра отверстий в пластинах (d_п) и основании (d_о) подвески осуществляют относительно диаметра поперечного сечения цилиндрической части контакт-деталей герконов (d_кд) и обусловлен следующими обстоятельствами.

При d_п меньшем (равным) l,2d,_кд затруднено затаривание контакт-деталей в отверстия пластин. При d_п большем (равным) 1,4d_кд наблюдается отклонение положения контакт-деталей от направления, перпендикулярного основанию. При этом наблюдается дополнительное увеличение R_п.

При d_о меньшем (равным) 1,5d_кд усложняется процесс забивания штифтов в отверстия основания (недостаточна их механическая прочность). Начиная с d_о, равного 2,0d_кд, нa (5-7)% уменьшается сила притяжения контакт-деталей к основанию (перекрываются магнитные поля соседних штифтов).

Положительный эффект от использования данной конструкции подвески для нанесения гальванических покрытий обусловлен тем, что в ней за счет использования штифтов, выполняющих функцию концентраторов магнитного поля, непосредственно в области контакта деталей герконов и нижней границы штифтов в несколько раз увеличивается индукция магнитного поля и, следовательно, сила притяжения контакт-деталей к основанию подвески.

В результате стабилизируется R_п и, как следствие, повышается качество гальванических покрытий, а также предотвращается выпадение мелкоразмерных контакт-деталей из подвески в процессе их гальванической обработки.

Таким образом, сопоставительный анализ предложенного технического решения и уровня техники позволяет установить, что заявленное изобретение соответствует требованию «новизна» и «изобретательский уровень».

Заявляемая конструкция подвески приведена на фиг. 1, а распределение силы притяжения контакт-деталей к основанию по площади подвески - на фиг. 2.

Данная подвеска предназначена для нанесения гальванических покрытий на контакт-детали герконов с d_кд равным 0,5 мм. Она включает в себя магнитную систему 1, основание 2 толщиной 2 мм и перфорированные пластины 3 и 4 толщиной 1 мм, изготовленные из нержавеющей стали.

В пластинах выполнены соосные отверстия круглого сечения диаметром 0,65 мм, в основании - отверстия диаметром 1,0 мм. В отверстия основания плотно запрессованы цилиндрические штифты из ферромагнитного железо-никелевого сплава 5. Высота штифтов равна толщине основания. В отверстиях пластин перпендикулярно основанию размещены контакт-детали герконов 6. Расстояние между основанием и пластиной 3, а также между пластинами 3 и 4 составляет 6 мм.

В экспериментах в качестве базы сравнения использовалась подвеска идентичной конструкции, в основании которой отсутствовали штифты. Для удержания контакт-деталей в пластинах подвесок использовались одинаковые магнитные системы. На фиг. 2 приведено распределение F_пр по рабочему полю подвесок без штифтов (а) и со штифтами (б).

Каждая подвеска работает следующим образом. Цилиндрическими частями контакт-детали герконов с помощью вибропогрузчика загружают в отверстия пластин перпендикулярно основанию. Магнитным полем, создаваемым магнитной системой, контакт-детали притягиваются к основанию с силой F_пр.При этом в подвеске (б) контакт-детали прижимаются к нижней границе штифтов 5.

Собранную таким образом подвеску с закрепленными на ней 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.

Качество получаемого покрытия в значительной мере зависит от надежности электрического контакта контакт-деталей с основанием подвески. В свою очередь, надежность данного контакта однозначно связана с величиной F_пр. Указанное обстоятельство обусловлено тем, что величина F_пр влияет на значение R_п, которое определяет величину тока, проходящего по электрической цепи каждой контакт-детали.

Экспериментально измеренная зависимость R_п от F_пр приведена в таблице.

Из таблицы следует, что стабилизация значения R_п наблюдается, начиная с F_пр, равной ~8,0 г.

Испытание предлагаемой подвески производилось в условиях реального производства. В качестве покрытий контакт-деталей герконов использовались многослойные системы: Ni(0,5-2,0 мкм) - Аu(0,2-0,4 мкм) - Ru (0,35- 0,5 мкм).

Экспериментально установлено, что используемые подвески (а) и (б) характеризуются различным диапазоном изменения F_пр (фиг.2), что влияет на качество получаемых гальванических покрытий.

Подвеска (а):

- среднее значение F_прСР равно 2,0 г;

- разброс значений F_пр составляет (F_прМАК-F_прМИН)/F_прСР=(2,5-1,5)/2,0=50,0%;

- на ряде контакт-деталей наблюдается отсутствие покрытий;

- усредненная масса покрытия одной контакт-детали составляет 11-10^-5 г;

- имеет место выпадение отдельных контакт-деталей из подвески в электролит, что сопровождается изменением его исходных характеристик и негативно сказывается на качестве покрытий.

Подвеска (б):

- среднее значение F_прСР равно 14,0 г;

- разброс значений F_пр составляет (15-13)/14,0=14,3%;

- на всех контакт-деталях контролируют наличие покрытия;

- усредненная масса покрытия одной контакт-детали составляет 15⋅10^-5 г;

- полностью отсутствует выпадение контакт-деталей из подвески. Таким образом, наличие в основании подвески локально расположенных штифтов, выполняющих функцию концентраторов магнитного поля, позволяет в 7-8 раз увеличить силу притяжения контакт-деталей к основанию подвески и существенно повысить качество получаемых гальванических покрытий.

Положительный эффект от использования предлагаемого технического решения обусловлен увеличением процента выхода годных изделий, снижением разброса эксплуатационных параметров герконов и увеличением их долговечности.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения гальванических покрытий на малоразмерные изделия, изготовленные из ферромагнитных материалов, в частности на контакт-детали герметизированных магнитоуправляемых контактов - герконов. Подвеска содержит магнитную систему, а также параллельно расположенные на фиксированном расстоянии друг от друга плоские основание и две перфорированные пластины с соосными отверстиями круглого сечения, изготовленные из немагнитного материала, при этом в основании выполнены отверстия круглого сечения, соосные с отверстиями в перфорированных пластинах, в которых размещены цилиндрические штифты, изготовленные из ферромагнитного материала, при этом диаметр отверстий в пластинах равен 1,2-1,4, а диаметр отверстий в основании равен соответственно 1,5-2,0 диаметра поперечного сечения цилиндрической части контакт-деталей герконов. Техническим результатом изобретения является повышение качества гальванических покрытий контакт-деталей герконов. 1 табл., 2 ил.

Подвеска для нанесения гальванических покрытий на контакт-детали герконов, содержащая магнитную систему и параллельно расположенные на фиксированном расстоянии друг от друга плоские основание и две перфорированные пластины с соосными отверстиями круглого сечения, изготовленные из немагнитного материала, отличающаяся тем, что в основании выполнены отверстия круглого сечения, соосные с отверстиями в перфорированных пластинах, в которых размещены цилиндрические штифты, изготовленные из ферромагнитного материала, при этом диаметр отверстий в пластинах равен 1,2-1,4, а диаметр отверстий в основании равен соответственно 1,5-2,0 диаметра поперечного сечения цилиндрической части контакт-деталей герконов.