镀金触点材料冷粘特性与表面品质的实验研究

摘要

镀金触点间过大的冷粘力将直接导致微型继电器功能失效，为了获得镀金层间的冷粘力与材料表面品质的关系，从而确定镀金表面冷粘现象的物理机理，本文应用触点冷粘模拟实验系统和小型电镀装置，以实验室制备的镀金触点实验研究了镀金层冷粘特性和表面品质的关系，确定了电镀工艺对镀层品质的影响以及对冷粘力的影响。
　　首先，设计并制作了触点冷粘模拟实验系统和电镀系统。实验试样适用于铆钉触点对、自组装簧片对和半装配微型继电器触簧组件，并可实现试样三维位置调节、光学实时观测、纳米量级位移致动和采集和微牛量级粘接力测量。电镀实验系统可针对微小零部件完成电镀，系统具有电流波形、滚筒速度和镀液温度均可调的功能。
　　其次，通过正交试验方法以平均电流密度、脉冲占空比、镀液温度、镀液搅拌速度为可控因素，以镀金层表面粗糙度和硬度为优化指标，确定了镀金配方的最佳电镀条件；实验验证了镀层厚度与施镀时间之间的关系，通过控制变量方法实验研究了镀液温度、平均电流密度、脉冲占空比和脉冲频率对镀液沉积速率的影响，比较镀层表面微观形貌分析确定了四种因素对微观形貌的影响机理。
　　再次，分别实验研究了镀金层表面形貌、镀层厚度、最大接触压力和保压时间参数对于镀金层冷粘特性的影响，结合实验结果和理论分析了以上实验参数影响镀金层冷粘力的根本原因，确定了影响冷粘力的直接因素。
　　最后，以半装配的微型继电器触簧组件为测试对象，应用触点冷粘模拟实验系统得到了其动作过程中的机械反力特性曲线并对其进行了分析，确定了表征触簧组件冷粘力的提取方法和特征值点；实验研究了触点多次反复分合过程中电机运动速度对其冷粘力的影响，并通过分析采集的动态力信号对引起冷粘力变化的原因进行了假设。
　　本文的研究成果对于解决继电器内镀金触点发生冷粘失效的问题具有借鉴意义，同时对于提高MEMS微型继电器的动作可靠性也具有实际意义。

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第1章 绪论

1.1课题背景

1.2 课题的研究目的与意义

1.3国内外相关领域研究现状与分析

1.4本文主要研究内容

第2章 实验系统设计

2.1引言

2.2触点冷粘模拟实验系统方案设计

2.3机械结构设计

2.4采集与控制单元设计

2.5小型滚镀实验系统

2.6本章小结

第3章 镀金表面品质与工艺关系实验

3.1引言

3.2实验材料和实验试样

3.3电镀金工艺和测试方法

3.4镀金层表面粗糙度和硬度影响因素

3.5镀层厚度与微观形貌的影响因素

3.6本章小结

第4章 镀金层冷粘特性的影响因素

4.1引言

4.2实验条件

4.3镀金层表面品质对冷粘特性的影响

4.4动作因素对冷粘特性的影响

4.5本章小结

第5章 微型继电器触簧系统冷粘特性的模拟实验

5.1引言

5.2实验方法

5.3典型推动力变化过程

5.4开断速度对最大冷粘力的影响

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及其它成果

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