Исследование и разработка оптимальной технологии и оборудования, предназначенного для нанесения защитного покрытия на проводники

• Автор: Чайко, Вадим Юрьевич
• Шифр специальности: 05.09.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 95 с. : ил.

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
ГЛАВА 3. Практические рекомендации по
никелированию проволоки и разработке оборудования для никелирования
3.1. Толщина покрытия никелем при изготовлении проводов
3.2. Установка для нанесения никеля УН -12/42
3.3. Разработка и конструирование двухходовой установки для никелирования проволоки микронных размеров из сплава ЭИ700А
Выводы
Литература

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 ваине 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.

Потенциальный коэффициент от провода к и его отражений
ь,,£у [i„e tМ+ЗД’+W,, (2.8)
2я- Т 4{ка)г+(2Ь)2
Для значений Ь, а и L справедливы неравенства b«a, a«L. Если ка больше 2L, то при расчете коэффициентов b0k необходимо учитывать отражение высших порядков и тогда значения bot стремятся к нулю. Например, если L=30 мм и а=5 мм, то в (2.8) суммируем 12 слагаемых отк=1 до
Формула (2.8) справедлива для крайней проволоки. Для средней проволоки значение bot будет в 2 раза больше.
Если принять наименее благоприятный случай Ь=г0 и пренебречь величиной b в формулах (2.7)и (2.8), то получим для сопротивления электролита
Г» Р Г 1 2 L L 7 Г/27. 2 7
Яэ=—[1п— + 1п — +/иУ 1п[(—) +1], 2л- г„ г„ ка
(2.9)
Для крайней проволоки т =1, а для среднего т=2.
В табл.2 2 приведены результаты расчета сопротивлений электролита (Ом см) для среднего Иэс и крайнего Из к проводов
Таблица 2
Го R.3K R.3C R-эс/ Яэк
0,1 13,5 22,2 1,64
0,5 12,2 20,9 1,71
Ток в проводе рассчитаем по формуле
/= (и-Щ/Яэ,
где и - напряжение на проволоке; и„ - катодный потенциал.
Отношение токов в крайней и средней проволоках равно
Д/ 1С = Яэс / Яж,
(2.10)
(2.11)