Исследование и разработка оптимальной технологии и оборудования, предназначенного для нанесения защитного покрытия на проводники тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.02, кандидат технических наук Чайко, Вадим Юрьевич

• Чайко, Вадим Юрьевич
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Чайко, Вадим Юрьевич

Введение

ГЛАВА 1. Характеристики и технология изготовления эмалированных проводов с температурным индексом 220-240°С.

1.1. Повышение температурного индекса (ТИ) при никелировании проволоки, предназначенной для эмалирования.

1.2. Процесс никелирования проволоки.

1.3. Существующее оборудование для никелирования проволоки и практические режимы никелирования.

1.4. Процессы диффузии между защитным покрытием и основной токопроводящей проволокой.

1.5. Задачи исследований.

ГЛАВА 2. Теоретические и экспериментальные исследования условий никелирования и нагревостойкости эмалированных проводов.

2.1. Электрический расчет ванны, предназначенной для никелирования проводников

2.2. Расчет процесса диффузии в тонких покрытиях никелем.

2.3. Определение температурного индекса эмалированных проводов ПНЭТ-имид.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка оптимальной технологии и оборудования, предназначенного для нанесения защитного покрытия на проводники»

Актуальность

Основными тенденциями развития производства обмоточных проводов являются повышение их нагревостойкости и микроминиатюризация, что связано с резким снижением габаритных размеров изделий электромашиностроения, электроприборостроения и радиоэлектронной аппаратуры, повышение их надежности.

Наиболее прогрессивной группой обмоточных проводов являются эмалированные провода (эмальпровода), имеющие более тонкую изоляцию и менее трудоемкие по сравнению с проводами, изоляция которых накладывается на проволоку, например, методом обмотки

В то же время с 1990-х годов неуклонно возрастает (до 80%) производство нагревостойких эмальпроводов с полиэфирной, полиэфиримидной и полиимидной изоляцией с температурным индексом 130-220°С, достигаемым за счет применения нагревостойких эмальлаков

Для эксплуатации при температуре 220°С и выше важную роль играет токопроводящая жила с точки зрения ее влияния на изоляцию и на возможное изменение электрического сопротивления

Так, применяемые проводниковые материалы не должны оказывать каталитическое воздействие на тепловое старение изоляции проводов Кроме того, медь как проводниковый материал проводов при температуре свыше 225°С начинает окисляться на воздухе, что приводит к потере эластичности и отслаиванию изоляционного материала

Для устранения этого явления медь защищают нанесением покрытия из другого материала Наиболее распространено нанесение слоя никеля.

Биметаллическая проволока медь-никель выпускается в диапазоне диаметров от 0,05 до 2,5 мм. При нанесении покрытия гальваническим методом электрическое сопротивления токопроводящей жилы практически не изменяется, а температурный индекс проводов (ТИ) повышается с 200-220°С до 240°С.

Поэтому представляется целесообразным проведение исследований с целью разработки оптимальной технологии нанесения требуемого защитного никелевого покрытия на проводники.

Актуальным является также усовершенствование оборудования, которое должно проектироваться на основе соответствующего комплекса исследований Такое оборудование необходимо для серийного выпуска никелированных проводников.

Настоящая диссертационная работа направлена на усовершенствование технологии производства и исследование нагревостойкости медной никелированной проволоки с температурным индексом 240°С , а также разработку технологии производства никелированной проволоки из сплавов сопротивления для отражающих поверхностей космических складных антенн.

Научная новизна

1. На основании расчета электрического поля в ванне для нанесения гальванических покрытий установлена зависимость плотности тока на проволоке от геометрических размеров, формы ванны и расстояния между проволоками Проведена оценка неравномерности плотности тока в средних и крайних проходах проволоки в ванне.

2. Проведен расчет процесса диффузии между тонким слоем покрытия из никеля и медной проволокой. Рассчитано время, за которое концентрация меди на поверхности тонкого слоя никеля достигает заданной величины при температурах 220-250°С.

3. Методом дифференциального термогравиметрического анализа (ДТСА) исследована зависимость температурного индекса эмальпроводов марки ПНЭТ-имид (с полиимидной изоляцией) от толщины защитного слоя никеля Установлено, что при толщине слоя никеля 0,1 мкм и более температурный индекс не зависит от толщины слоя никеля и составляет 240 °С.

Положения, выдвигаемые на защиту

1. Расчет электрического поля в ванне для гальванического нанесения защитных покрытий на проволоку с учетом катодного потенциала на поверхности проволоки.

2. Расчет процесса диффузии из тонких слоев защитных покрытий и результаты оценки зависимости времени, в течение которого защитные покрытия сохраняют требуемые характеристики от их толщины и температуры

3. Результаты исследований зависимости температурного индекса эмальпроводов марки ПНЭТ-имид от толщины защитного слоя никеля.

Практическое применение результатов исследований

1. Даны рекомендации по толщине защитного слоя никеля на проводах марки ПНЭТ-имид, которые зафиксированы в технической документации

2. На основании расчета электрического поля в гальванических ваннах и других исследований разработана и внедрена в производство усовершенствованная конструкция установки для изготовления микропроволоки никелированной проволоки микронных размеров ЭИ-708 АН.

Заключение диссертации по теме «Электротехнические материалы и изделия», Чайко, Вадим Юрьевич

ВЫВОДЫ

В результате изучения и детального анализа литературных источников и проведенных на основании этого теоретических и экспериментальных работ, завершившихся конструктивными и технологическими разработками, внедренными в производство, были получены следующие результаты

1. На основании расчета электрического поля в ванне для нанесения гальванических покрытий установлена зависимость плотности тока на проволоке от геометрических размеров ванны и расстояния между проволоками Проведена оценка неравномерности плотности тока в средних и крайних проходах проволоки в ванне.

2. Рассчитан процесс диффузии между тонкими гальваническими покрытиями и медной проволокой. Установлено, что толщина никелевого покрытия проволоки, используемой для производства эмальпроводов, должна быть не менее 0,1-0,2 мкм

3. Методом DTGA исследована зависимость температурного индекса эмальпроводов марки ПНЭТ-имид. Установлено, что температурный индекс равен 240°С и не зависит от толщины защитного слоя никеля для толщины более 0,1 мкм

4. На основании выполненных исследований разработана конструкция ванн никелирования для установок УН 12/42, предназначенных для нанесения защитных покрытий на проволоку диаметром 0,12-0,42 мм

5. Разработан оптимальный скоростной технологический режим нанесения защитного никелевого покрытия проволоки для эмальпроводов ПНЭТ-имид в диапазоне диаметров 0,12-0,42 мм.

6. Реально значительно уменьшена до 0,2 мкм толщина защитного никелевого покрытия на проводах ПНЭТ-имид диаметром от 0,12 до 0,42 мм.

7. Разработана, сконструирована и внедрена в производство усовершенствованная двухходовая установка для изготовления микропроволоки никелированной ЭИ-708 АН

8. Разработаны и внедрены в производство режимы технологического никелирования и инструкции для работы на установке УНС-1

9. На основании технического задания утверждены и согласованы с ФГУП ОКБ МЭИ технические условия ТУ НПЮИ-069-06 на микропроволоку никелированную ЭИ-708 АН, предназначенную для изготовления отражающих поверхностей складных космических антенн.

10. Изготовлены и поставлены в 2005-2006 гг. серийные партии микропроволоки никелированной ЭИ-708 АН в необходимых количествах.

И. Разработана и внедрена в ФГУП «Московский завод по обработке специальных сплавов» 20-ходовая усовершенствованная линия гальванического серебрения ЛГС 25/50.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Чайко, Вадим Юрьевич, 2006 год

1. Пешков И.Б Новые эмалированные провода и методы их испытаний М.: Информэлектро, 1977

2. Пешков И Б. Эмалированные провода, М . ВИНИТИ Итоги науки и техники, том 10, 1981

3. Пешков И.Б. Вопросы надежности и долговечности эмалированных проводов «Тр.Всес.н.-и. проект.-констр. и технол. ин-та кабельной пром-ти», 1977, № 20

4. Toop D Theory of life testing and use of thermogravimetric analisis to predict the thermal life of wire enamels. «ЕЕЕ trans.Elec.Insulat», 1971, El-6, N1,2-14

5. Ларина Э.Т., Пешков И Б, Текаева И И. Ускоренная методика оценки температурного индекса эмалированных проводов «Кабельная техника», 1976, № 9 (139)

6. Кудрявцев Н.Т. Электролитические покрытия металлами. М.: Химия, 1979

7. Ямпольский А.М , Ильин В А. Краткий справочник гальванотехники. Л • Машиностроение, 1981

8. Плеханов И.Ф. Расчет и конструирование устройств для нанесения гальванических покрытий. М.: Машиностроение, 1988

9. Судаков Г.А. Гальванопластика: справочное пособие М • Машиностроение, 2004

10. Берсон B.C., Чайко В Ю Линии наложения гальванических покрытий на проволоку. Кабели и провода, № 6 (295), 2005

11. Пешков И.Б. Обмоточные провода. М. Энергоатомиздат, 1995

12. Озеров A.M. и др. Нестационарный электролиз Волгоград: Нижневолжское книжное изд, 1972

13. Зайт В. Диффузия в металлах. М.: Ин лит., 1958

14. Герцрикен С Д., Дехтер И.Я. Диффузия в металлах и сплавах. М.: Физматиз, 1960

15. Болтакс Б.И. Диффузия в полупроводниках. М. ГИФ-М лит, 1961

16. Matano С. Japan Journ Phys, 9,41 (1934)

17. Гальванические покрытия в машиностроении в 2 т / Под ред М.А.Шлугера. М : Машиностроение, 1985

18. Пешков И.Б. Аналитическое и экспериментальное исследование активного сопротивления обмоточных проводов в процессе пребывания при высоких температурах Труды НИИКП вып 8,1963

19. Пешков И Б. К вопросу о применении биметаллических жил для жаростойких обмоточных проводов «Кабельная техника», 1961, №3

20. Привезенцев В.А, Гантц B.JL, Зарина Н.А., Кабыстина Г Ф. Обмоточные провода высокой нагревостойкости с эмалевой и волокнистой изоляцией ЦИНТИЭП, 1960

21. Кнастер М Б., Жаров А Н., Сурова М И. Особенности коррозионной устойчивости и надежности тончайших кабельных изделий Труды ВНИИКП вып. 14,1970 М.: Энергия

22. Чайко В.Ю. Расчет электрического поля в ванне никелирования проволоки. «Кабели и провода», № 4 (299), 2006 г.

23. Чайко В.Ю. Диффузия в тонких металлических покрытиях на проволоке, «Кабели и провода», № 5 (300), 2006 г.

24. Чайко В.Ю. Температурный индекс проводов ПНЭТ-имид при различной толщине покрытия никелем. «Кабели и провода» № 6 (301), 2006 г. (в печати)