[發明專利]一種提高航天繼電器中推動桿部件壽命的方法和設備

有效

• 申請號: 201610105819.3
• 申請日: 2016-02-26
• 公開（公告）號: CN105755443B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 廖斌;歐陽曉平;羅軍;張旭;吳先映;王宇東
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: C23C14/48
• 分類號: C23C14/48;C23C14/32;C23C14/18;C23C14/06
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本發明公開了一種提高密封繼電器推動桿部件壽命的方法及設備，該方法是利用低能離子束技術在推動桿部件其中推動球表明沉積超硬耐磨且絕緣性能好的膜層，制備該膜方法包括：采用金屬真空蒸汽離子源方法(MEVVA)，在玻璃表面注入一層能提高膜基結合力的金屬″釘扎層″；在所述的金屬″釘扎層″之上，采用磁過濾陰極真空弧沉積方法(FCVA)沉積得到用于釋放內應力的第一層金屬薄膜過渡層；在所述的第一層過渡層之上，采用磁過濾陰極真空弧(FCVA)沉積方法沉積得到超硬耐磨的DLC層，膜總厚度為0.1?5微米。通過實施本發明，在密封繼電器推動桿部件沉積超硬DLC膜能夠明顯提高密封繼電器推動桿部件中推動球的壽命。

技術領域

本發明涉及射線束材料表面改性技術領域，特別涉及一種在密封繼電器推動桿部件壽命方法和設備。

背景技術

近年來，密封繼電器廣泛應用于航空、航天領域，隨著航天、航空產業的快速發展，密封繼電器也朝著小型、超小型、大功率、高可靠的方向發展。其中，密封繼電器的觸點切換功能是通過推動桿部件推動簧片實現的。因此，推動桿部件是密封繼電器的重要組成部分。推動桿部件由玻璃球和推動桿兩部分組成。其中，玻璃球一般由DM305、DM308以及7052玻璃粉燒結而成，推動桿材料一般選用4J29可伐合金。這是由于具有鐵磁性的可伐合金在居里點溫度以下時體積膨脹，從而具有較低的膨脹系數，在0～400℃和上述玻璃的膨脹系數相近，能夠進行匹配封接。我國空間技術開始高速發展，北斗衛星導航系統已進入密集發射組網階段，載人航天工程正向空間站對接和建立永久空間站邁進，嫦娥探月二期、三期工程也開始啟動，這對在軌航天器及其內部的元器件提出了更高的壽命要求。以擬建立的永久空間站為例，提出的在軌時間要求為25年，對其內部的航天繼電器壽命要求為30年。推動桿部件上中的玻璃推動球由于其抗耐磨能力差，是影響密封繼電器工作壽命最主要的原因；

發明內容

有鑒于此，本發明實施例的目的之一是結合DLC高硬度、高絕緣性以及DLC膜層的超低摩擦系數，同時利用金屬真空蒸汽離子源(MEVVA)以及磁過濾真空弧沉積系統(FCVA)提出一種全新的在航空繼電器推動桿部件玻璃推動球表面沉積DLC膜方法和設備，能夠明顯提高推動桿部件的抗磨損能力從而大幅提高的工作壽命。

進一步來講，該DLC膜方法包括：在所述基材表面制備金屬″釘扎層″；在所述金屬″釘扎層″上進行金屬過渡層沉積，形成釋放應力金屬層；在所述釋放應力層上沉積第二層DLC膜層。

在一些實施例中，所述基材注入形成″釘扎層″包括：利用金屬真空蒸汽離子源(MEVVA)，向所述基材層注入Ti或者Ni；其中，Ti或者Ni的注入電壓為4～20kV，束流強度為1～10mA，注入劑量為1×10¹⁵～1×10¹⁷/cm²，注入深度為70～220nm。

在一些實施例中，在所述金屬″釘扎層″上進行金屬沉積包括：利用所述90度磁過濾真空弧沉積(FCVA)系統，在所述金屬″釘扎層″上，磁過濾沉積出金屬/應力釋放層；其中，所述金屬應力釋放層的金屬元素為Ti或者Ni，厚度為10～500nm。

在一些實施例中，在所述第一層金屬應力釋放層表面沉積第二層DLC膜層，該方法包括：利用180度磁過濾陰極真空弧(FCVA)系統，在第一層金屬層表面，磁過濾沉積總厚度在0.1-5μm的DLC。

相應的，本發明實施例在航空繼電器推動桿部件玻璃推動球上沉積DLC膜的制備設備包括：注入裝置，用于形成″釘扎層″，提高膜基結合力；沉積裝置，用于在所述金屬″釘扎層″上進行金屬、類金剛石膜層的沉積。

在一些實施例中，所述沉積裝置包括：

第一沉積裝置，用于利用所述90度磁過濾陰極真空弧FCVA系統，在所述金屬″釘扎層″上，磁過濾沉積出金屬膜層；其中，所述金屬膜層，金屬元素為Ti或Ni，厚度為10～500nm；