[2]Заявленное изобретение относится к области радиоэлектронной техники и микроэлектроники, а также может использоваться в других областях техники, и может быть использовано для очистки, активации и осветления различных изделий с серебряным покрытием. Изготавливаемые серебреные изделия широко используются в ракетно-космическом и наземном приборостроении, где предъявляются высокие требования по чистоте.
[4]Из уровня техники известен способ подготовки к сварке изделий с серебряным покрытием (см. патент Российской Федерации на изобретение №2274531, опубл. 20.04.2006), включающий отжиг в кислороде при температуре 250-350°C в течение 15-45 мин и последующее восстановление серебра из оксида путем отжига в водороде при температуре 350-400°C в течение 3-10 мин.
[5]Недостатками данного способа являются высокая температура обработки изделий, что делает невозможным обработку некоторых серебряных изделий, возможно потемнение поверхности после обработки и восстановления, а также делает сам процесс небезопасным при работе с водородом.
[6]Из уровня техники известен способ очистки материалов для удаления кислорода из материала, в котором кислород удаляют из аморфного бора, характеризующийся тем, что содержащий примеси кислорода материал подвергают обработке плазмой на основе водорода, причем плазменную обработку выполняют при температуре до 1500°C (см. патент Российской Федерации на изобретение №2403953, опубл. 20.11.2010).
[7]Недостатки способа заключаются в использовании высокой температуры самого процесса, что недопустимо при очистке изделий с серебряным покрытием. Процесс очистки занимает большое количество времени. Этот способ является менее экономичным из-за большого расхода рабочего газа и длительного времени процесса.
[9]Техническим результатом заявленного изобретения является повышение качества серебряных поверхностей, в частности удаление сульфидной Ag2S и оксидной пленки, органики, также происходит активация и осветление поверхности, снижение затрат (повышение экономичности), за счет уменьшения расхода рабочего газа и времени процесса очистки.
[10]Заявленное изобретение позволяет производить очистку различных серебряных покрытий с произвольной сложной геометрической формой. После очистки поверхность изделия начинает хорошо смачиваться (становится гидрофильной). Происходит активация поверхности, что благоприятствует хорошему лужению припоями и микросварке, повышая их качество и надежность. При очистке изделия серебряная поверхность осветляется, приобретая белый цвет (светлые оттенки от белого до светло-розового в зависимости от вида серебра и основы серебрения).
[11]Восстановление (осветление) серебра водородом из сульфида серебра протекает в соответствии с реакцией Ag2S+H2=2Ag+H2S.
[12]Технический результат заявленного изобретения достигается тем, что способ очистки серебряных покрытий характеризуется тем, что:
[13]- производят предварительный обдув изделий нейтральным газом по необходимости;
[14]- производят предварительную протирку изделий ацетоном и спиртом по необходимости;
[15]- помещают изделия в камеру плазменной установки вместе с подобным образцом с серебряным покрытием - свидетелем;
[16]- производят очистку изделий в среде доминирования азота при мощности 500-600 Вт, давлении процесса 50-150 мТорр в течение 600-1200 секунд;
[17]- проверяют по окончании очистки качество обработки поверхности по свидетелю методом краевого угла смачивания;
[18]- проводят внешний осмотр изделий.
[19]При этом обдув изделий проводят газовым пистолетом, а протирку изделий выполняют в перчатках бязевыми чистыми тряпочками.
[20]Свидетель может обрабатываться аналогичным способом, как и обрабатываемые изделия.
[21]При этом в качестве рабочего газа используется формиргаз (95% N, 5% H).
[22]Метод краевого угла смачивания основан на растекании капли дионизованной воды по очищенной поверхности и вычислению угла, между поверхностью свидетеля и касательной, построенной, к капле. Этот угол на неочищенной поверхности может составлять до 70-80 градусов. После очистки он составляет 10-20 градусов в зависимости от типа и обработки очищаемой поверхности. Т.е. критерием очистки является угол смачивания очищенной поверхности свидетеля (10-20 градусов), а также внешний осмотр самого изделия. Оно должно быть светло-белого цвета (в зависимости от способа нанесения и типа серебряного покрытия) и не должно быть больших почерневших областей. Не допускаются следы грязи и жира. Но допускаются темные пятна, полосы и цвета побежалости в глухих отверстиях, пазах, на вогнутых участках деталей сложной конфигурации; потемнение покрытия при хранении до сборки и изменение цвета от светло-розового до светло-коричневого после термообработки, запрессовки в пластмассу при условии сохранения функциональных свойств.
[23]Краткое описание чертежей
[24]Признаки и сущность заявленного изобретения поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом графиками зависимостей, где показано следующее.
[25]На фиг.1 представлен график зависимости краевого угла от ВЧ мощности генератора. Данный график иллюстрирует изменение одного из основных критериев оценки чистоты поверхности - краевого угла (угла смачиваемости поверхности) в зависимости от того, какая мощность подается на ВЧ генератор плазмы. Из полученных значений следует, что эффективность очистки поверхности тем выше, чем выше мощность, подаваемая на ВЧ генератор.
[26]На фиг.2 показан график зависимости краевого угла от давления газа в рабочей камере для горизонтальной и вертикальной поверхности. Исследование зависимости происходило при 600 ваттах ВЧ мощности. Проверка влияния давления газа в камере на эффективность очистки сложных поверхностей проводилась на образцах, размещенных взаимно перпендикулярно и параллельно стенкам рабочей камеры. Из полученных значений краевого угла следует что, эффективность очистки серебряных поверхностей наиболее оптимальна при значениях давления в диапазоне 50-150 мТорр.
[27]Осуществление и примеры реализации заявленного изобретения
[28]Для проведения экспериментальных исследований использовались изделия с серебряным покрытием с различными геометрическими формами. Исследовались различные способы, методы, и подбирался режим очистки изделий с серебряным покрытием. Для качественной оценки состояния поверхности серебряных покрытий изделий использовался метод краевого угла смачивания.
[29]Практический эксперимент показал, что с увеличением рабочего времени обработки очистка поверхности происходит более эффективно. Оптимально время обработки подобрано в интервале от 10 до 20 минут. Дальнейшее увеличение времени обработки заметной разницы по качеству очищаемой поверхности не дает (увеличение времени обработки способствует только осветлению поверхности, сильно подверженной сульфидной пленкой).
[30]Также важна правильно подобранная газовая среда обработки. Была выбрана газовая смесь азота с водородом (формиргаз), т.к. она эффективно взаимодействует с серебряной поверхностью, удаляя оксидные и сульфидные пленки, органику и т.п. При этом посредством водорода происходит восстановление серебряной поверхности (осветление серебра).
[31]По результатам экспериментов было выбрано невысокое давление в камере плазменной установки (приблизительно 50-150 мТорр). В процессе необходимо небольшое количество рабочего газа. Такое значение дает возможность обрабатывать не только плоские поверхности, но и сложной формы. Изделие обрабатывается равномерно.
[32]Рабочая мощность выбирается в интервале 500-600 Вт. При этом идет самая эффективная очистка поверхностей. Если требуется обрабатывать менее загрязненные поверхности, то мощность можно понизить.
[33]Способ очистки, активации и осветления серебряных покрытий в газоразрядной плазме осуществляется следующим образом.
[34]По необходимости перед обработкой обдуть изделия гелием или азотом, протереть ацетоном и спиртом. Изделия следует брать в перчатках и далее поместить в камеру плазменной установки между электродами. Вместе с рабочими изделиями в камеру помещается свидетель (подобный образец с серебряным покрытием), который подготавливается таким же образом, как и остальные изделия.
[35]Обеспечивается подача рабочего газа - формиргаза в камеру. Запускается установка, напряжение устанавливается в диапазоне 500-600 Вт, давление процесса устанавливается в диапазоне 50-150 мТорр. Процесс очистки длится в 600-1200 секунд. Далее изделия и свидетель вынимают из камеры.
[36]Затем необходимо провести проверку обработки серебряной поверхности по свидетелю методом краевого угла смачивания. При неудовлетворительном результате повторить обработку.
[37]После обработки изделия через 3 часа начинают терять свойства активированной (очищенной) поверхности. Поэтому эффективнее всего сразу использовать очищенные изделия в работе.
[38]Таким образом, заявленное изобретение позволяет обеспечить возможность проводить более качественную обработку (очистку) изделий с серебряным покрытием, а также снизить трудоемкость и затраты на данную операцию, кроме того, обрабатывать одновременно можно и большие и малые детали сложной геометрической формы за один цикл.
[39]Результаты обработки данным способом подтвердили качество и надежность обрабатываемых изделий, тем самым положительно оценив эффективность и целесообразность применения заявленного изобретения для создания радиоэлектронной аппаратуры ракетно-космической техники.
