防腐蚀和侵蚀的插塞式连接器壳体的制作方法

本发明的主题是一种根据独立权利要求1的前序部分所述的防腐蚀和侵蚀的插塞式连接器壳体。

特别地，本发明涉及一种与现有类型相比具有改善的抗腐蚀性和抗侵蚀性的插塞式连接器壳体。

除了改善抗腐蚀性之外，下面描述的本发明的其它特征使得电插塞式连接器壳体对机械磨损具有高抵抗性，或者对高温具有高抵抗性。

背景技术：

在现有技术中，具有几种已知类型的电插塞式连接器壳体，所述壳体优选地利用各种类型的材料(金属的或绝缘的)制成。金属材料具有机械上更加坚固的优势，并且由于壳体的导电性，将电连接器设置成位于壳体内部，从而避免了电磁干扰。

但是，电插塞式连接器的许多金属壳体的相关劣势在于它们的表面腐蚀，并且作为所述腐蚀的结果，由于壳体材料的表面层逐渐损失，随着保护程度的缺损，插塞式连接器的技术功能能够被损害。

即使没有达到功能缺损的地步，需要保持美学外观的完整性也总是重要的。

在现有技术中，存在各种方法来使电插塞式连接器的金属壳体表面免受腐蚀。一种典型的形式是利用适当的热固性粉末涂料聚合物基体(例如，聚酯、环氧树脂、或两者的组合)制成的粉末覆层。特别地，对于工业类型的重型多极电连接器来说，在现有技术中，通常利用保护覆层来保护特别是用压铸铝制成的金属壳体的表面，这样一方面实现了防腐蚀，另一方面获得了愉悦的美学外观。

特别地，在工业类型的重型电插塞式连接器的壳体(其特别之处还在于锁止装置，例如，具有卡闩式钩形锁止杆的类型(例如具有由EP0352579A1(ILEM)或由DE202004004619U1(ILEM)所描述的具有卡闩式钩形杆的类型)、或具有螺钉或端部带卡销的销的类型)中，会发生如下情况：不同的金属材料(相异的)要么直接要么间接地互相接触。因此，例如，具有卡闩式锁止杆的锁止装置可以包括由不锈钢制成的钩，而实际的插塞式连接器壳体由压铸的铝合金或锌合金制成。在实际中，其它材料的组合根据用途而定。在导电环境中(例如，由于水汽凝结或通过在所述壳体表面上的水和电解液(例如，由沿海区域的微咸环境产生的氯化钠)的停滞)，由于在不太贵的基底金属(例如，铝合金)和锁止杆之一(例如，不锈钢)之间存在标准电化学势差，这导致在更贵的金属和不太贵的基底金属之间的接触腐蚀问题。在技术文献中很好地证明了具有不同标准势的基底材料接触的后果是什么。电化学势差越高(即，随着接触的金属在电化学势系列(例如，参见IEC 60950-1，附录J的表格)中彼此远离)，腐蚀的效果越大。

同样的，在现有技术中，已知了如下所述的保护覆层和表面改良：其确定了在电化学势标准中的有益改变，比如镀镍、或者镀硬铬、或者利用黄铬的转化覆层(铬化处理)。这些覆层与基底金属组合显示出复杂的行为。自形成的改良的电化学势还依赖于在那里形成的层。通过传统的测量方法，比如利用适当电解液的“电流密度-势”曲线(Evans图)，人们能够确定对应的标准电化学势。

技术实现要素：

本发明的对象类型的插塞式连接器壳体被设计并构造成防止外部环境对安装在所述壳体内部的接触元件的影响。壳体通常包括至少一个开口，待封装的线缆能够通过所述至少一个开口进入，在所述壳体中，所述线缆的各单独的导体与多极电插塞式连接器插件的相应接触元件接触。一般来说，这些单体式导体被用于传输电流(电力供应)，用于给电插塞式连接器下游电路的电气设备供电。在同一壳体中，根据安装在壳体内的插塞式连接器元件的类型，还可以设置不同于电气线路类型的多于一个的并联路径，例如，用于气动输送的传导线路和/或用于光纤接触的导体(用于传输光信号)。

插塞式连接器壳体的主要任务基本在于防止接触插件受到外部影响以及布置在所述连接器壳体内的相关电气、气动或光纤接触受到外部影响，还确保避免人员(使用者)的所谓直接接触，因此避免触电(电击)的危险。因为这些是基本的保护措施，对于插塞式连接器壳体来说，需要高度的可靠性。

插塞式连接器壳体(特别是适当选择的金属类型的那些壳体)，通常用在连接器经受高机械影响(例如，振动，冲击，加速)以及经受严苛的环境条件(例如，极端温度、降水、风、太阳辐射、咸空气、化学污染等)的应用中。

在市场上，显然总是关注在经济性上更加有吸引力的技术方案，但是应该注意的是：对于插塞式连接器壳体来说，经济性不应以日益增长的对防护件的安全性和可靠性的需求为代价。在优惠的初始投资之后，经常伴随着用于完全替换连接器壳体(其被严苛的工作环境条件所过早地破坏)的高昂维护成本。

就这点而言，现有技术已经提供了施加在插塞式连接器壳体上的各种类型的保护覆层的使用，使用不锈钢是最常见的措施之一，以便获得改善的防腐蚀性，但是这使得插塞式连接器壳体明显更加昂贵，以及使得插塞式连接器壳体仅能以高成本制造。

在实际中(特别是在侵略性环境的应用领域中)，产生的重要问题是所述插塞式连接器金属壳体的如上所述的腐蚀，特别是由于在相互之间处于接触状态的相异金属之间的不同电化学势而导致的接触腐蚀。

即使在使用压铸铝合金的情况中，插塞式连接器壳体也经常遭受电化腐蚀。当使用热固性聚合物保护覆层(例如，前面描述的粉末类型)时，丝状腐蚀和/或来自在所述保护覆层之下的迁移腐蚀累积起来(特别是在施加保护涂料的层之下)。该腐蚀最初表现为微观缺陷，但随着时间的发展，它能够导致由封装件提供的保护程度的损失。

应用顶部保护层(其主要具有美学功能)的习惯做法是利用表面的相关活化作用来起到钝化效应的预防性应用，以提高粘附性并改善随后施加所述保护层的性能。这些另外的或中间的钝化层是昂贵的，但是一方面，这也是用于改善覆层及其粘附性以及准备用于下一个喷覆操作所必需的。

这种钝化过程打开了由涉及生态系统保护的立法规定引起的其它问题领域：作为欧盟限制有毒物质(RoHS)指导的结果，以及类似的在中国、美国、和例如在国际海事组织(IMO)中实施的区域管制，基于六价铬的铬酸盐及其预处理在市场上是被禁止的，并且从那时以来，它们是不能使用的。

这已经导致在喷涂的标准化过程中的特殊问题，在所述标准化过程中，要么去除要么改变所述预处理，因为此种预处理不再被允许。迄今能够在市场上获得的替代物(比如基于三价铬的铬酸盐转化处理或氟化锆)还不能确保在抗腐蚀性能、以及基于六价铬的铬转化废弃处理方面具有相同的结果或更好的结果。

另外的问题由在铁道车辆的背景下用于工业类型应用的重型插塞式连接器壳体的不断增多的应用所引起(例如，用于铁路车辆之间的连接或用于车体下方或在不同电牵引装置的不同部件之间的相同铁路货车的转向架上的电连接)，通过置换处理，借助于减少机车车辆材料的技术故障时间，由此实现更容易的维护操作。在电插塞式连接器壳体联接部经常暴露于外部环境的这些应用领域中，由机车车辆穿过的沿海和/或工业环境的腐蚀效应将通过在所述壳体上的微观/宏观冲击效应而累积到电插塞式连接器壳体的保护覆层的磨损的那些地方，所述微观/宏观冲击效应确定为由来自路床[轨道的固定座]的飞石、外来物体和粉末造成，这些飞石、外来物体和粉末的投射被铁路车辆自身的速度所放大，通常对于所有类型的铁路车辆并且特别地对于高速火车来说，铁路技术逐渐倾向于提高所述速度。

有必要给所述插塞式连接器壳体的外保护覆层赋予特定的抗冲击和抗销蚀效果，所述抗冲击和抗销蚀效果例如通过ISO 20567-1(石片冲击测试)和IEC 60068-2-68(喷砂测试)的方法来模拟。

在现有技术(包括用于重型工业应用的那些，其中仅存在借助于粉末覆层(例如，环氧树脂，尽管其具有良好的抗磨损性)的保护覆层)中，沙子和石子在通常更为熟知的金属类型的插塞式连接器壳体中的撞击点在一些情况下能够达到所述壳体的基底金属并且保护覆层的这些破裂部位能作为下方膜[疤]腐蚀的开始点。

在DE102012102275.5(Harting)中描述的重型插塞式连接器壳体最近已经被引入到现有技术中，其具有基于聚氨酯的聚合物材料制成的外覆层，模制在例如由压铸铝合金制成的插塞式连接器金属框架(壳体)上。所述壳体提供了抵抗前述机械撞击的性能、良好的抗化学性、卓越的抗盐腐蚀性，但是经受降低的抵抗工业类型的多极电插塞式连接器的典型温度的性能，其通常适用于在介于-40℃和+125℃之间的温度范围内操作。使用的聚合物材料(其必须同时提供宽范围的防火性能、防毒性和不透烟度(即，由标准EN 45545-2确定的那些)，这些性能对金属插塞式连接器壳体来说是不需要的，因为不适用于金属插接式连接器壳体)是昂贵的，并且在任何情况下，聚合物材料对于使用的特定技术(RIM，反应注射模制成形)来说将所述插塞式连接器壳体(并且因此将安装在壳体内的相关插塞式连接器插件)的最大使用温度限制到+85℃。采用的特定技术还要求用于包覆成型(overmoulding)聚氨酯橡胶的新型专用设备(模具)，因此导致极其昂贵的供应并限制了该供应的可能性，使得不能重新使用已经可在市场上获得的任何电插塞式连接器壳体部件。在转折位置(线缆出口，通过孔的固定螺钉)中，分开供应的特殊贵金属(例如，不锈钢)套筒螺母还要求由使用者安装，所有这些增大了使用者的总体生产成本。

本发明的目标是提供一种电插塞式连接器壳体，特别地，装备有锁止装置的电插塞式连接器壳体，其中，插塞式连接器壳体的材料优选包括铝，且锁止装置的材料优选包括具有增强的抗腐蚀性能的不锈钢，其设置有防腐蚀保护覆层，所述防腐蚀保护覆层显著增大了抗腐蚀性能。

本发明的另一目的是提供一种这样的插塞式连接器壳体，其还提供了显著的抗石子撞击的性能和抗喷砂磨损的性能，凭借特定保护覆层的表面硬度和粘附性以及抗磨损性来实现上述性能，而不损害使用所述连接器的特定温度范围。

本发明的另一目的是使得插塞式连接器壳体能够有用地装备有密封垫圈，所述密封垫圈由弹性体材料制成，所述弹性体材料(例如，硅酮)被特殊地选择以承受冷(低环境温度)和热(热环境温度)。与特别地抗高温的防腐蚀保护覆层的组合使得能够实现如下的插塞式连接器壳体：除了具有极高的抗腐蚀(远超目前由现有技术的重型工业插塞式连接器壳体所实现的、针对侵略性环境显示的抵抗值)之外，所述插塞式连接器壳体还抵抗低温和高温，并且抵抗来自石子的冲击和通过喷砂的磨损，这为该现象与存在的腐蚀环境组合时的重要因素。

本发明的另一目的是提供一种经济[廉价]的插塞式连接器壳体，该经济性是与增大的抗腐蚀性、抗高温和低温性能的提高、机械地抵抗冲击和磨损的性能的提高相关的，是与增大的使用寿命相关联的、并因此与免于必要的周期性替换的操作相关的，所述经济性在经受上面描述的任何环境应力时实现，因为不需要对恶化的美学外观进行周期性替换，并且不具有前面描述的现有技术产品的所有缺陷。

特别地，本发明旨在提供一种用于工业环境的重型插塞式连接器壳体，其既用于室内又用于室外，或者用于例如在户外使用的铁路领域和/或用于海洋环境，对于外部使用来说，既用于海岸(在岸上)又用于开阔海洋(船、海上平台)，所述重型插塞式连接器壳体在使用相异材料的情况下也没有显示任何腐蚀或斑驳的迹象，所述迹象为仅在非常长时间地暴露于腐蚀气氛和这些环境的典型气氛现象之后的不可忽视的腐蚀痕迹。

本发明的另一基本目标是提供一种插塞式连接器壳体，其在针对目前市场上可购得的标准(普通)构型的安装构型的所有组合中均几乎不需要特定的专用设备即可实现，所述插塞式连接器壳体对于每个结构尺寸来说来根据如下特征进一步区分：(a)一个或多个线缆输出(水平的、竖直的、前面的)的尺寸(螺纹)、数量和位置，(b)锁止杆装置的类型(例如，具有前面描述类型的卡闩式锁止杆，或具有螺钉锁止件或通过卡销式尖头销)，(c)密封的类型，其依赖于在各种使用条件中根据EN 60529保持的保护的最高IP度，例如，其与用于增大抗化学和/或抗极端温度(高温和低温两者)的需求相关。

这些和其它目标通过根据本发明的电插塞式连接器壳体来实现，所述电插塞式连接器壳体具有所附独立权利要求1所述的特征。

本发明的有利实施例从从属权利要求中变得明显。

基本而言，根据本发明的插塞式连接器壳体包括两个部分，每个部分包括相应的金属外壳，所述金属外壳优选由铝合金制成，适于容纳可连接至线缆的导体的至少一个相应的接触元件，所述插塞式连接器壳体包括至少一个锁止装置和至少一个由弹性体材料制成的密封垫圈，所述金属外壳至少在其外表面上包括抗腐蚀和抗侵蚀的保护覆层，其中，所述抗腐蚀和抗侵蚀的保护覆层由至少一个电解陶瓷覆层制成。

本发明通过确定材料的特定和创新组合以及随后的保护覆层(特别地，针对描述类型的插塞式连接器壳体进行了优化)来解决产生的问题。

附图说明

本发明的其它特征将从下面对仅作为示例且因此为非限制性实施例(其在附图中示出)的详细描述中变得更加清晰，其中：

-图1在轴测图中示出了本发明的主题类型的壳体的闭合联接，特别地，固定壳体设置有至少一个具有卡闩的杆类型锁止元件，且自由壳体[盖帽]具有相应的至少两个锁止销，用于相应的[锁止]杆；

-图2在轴测图中示出了打开的图1的联接，以突出显示容纳在所述壳体中的接触保持插件(分别为凹和凸插塞式连接器插件)以及描述的示例的其它细节；

-图3在轴测图中示出了处于适当横截面中的图1的自由壳体[盖帽]以及保护覆层的相关细节；

-图4在轴测图中示出了处于适当横截面中的图1的自由壳体[盖帽]的替代实施例以及保护覆层的相关细节。特别地，在该实施例中，所述保护覆层不具有存在于图3的示例中的最终外覆层；

-图5在轴测图中示出了图1的壳体的联接的替代实施例，其并列设置并处于打开位置中，特别地，装备有螺钉锁止元件(螺钉和相应的螺母)并且具有O形环类型的密封垫圈，所述密封垫圈放置在既沿着固定壳体部分的底部或凸缘面(不可见)的内周边、又位于所述固定壳体的上交界边缘附近的专用座位中；

-图6在轴测图中示出了图1的固定壳体的另一替代实施例，其与相应的连接器插件配合，但替代地装备有不同类型的具有卡闩的锁止杆，特别是在DE202004004619U1中描述的类型。

具体实施方式

参照图1，本申请的联接包括两个壳体1、1’的联接，分别为固定壳体1和自由壳体1’，联接位于自由壳体与固定壳体两者之间，尽管不常见，然而此种情况是允许的。所述两个壳体由相同的材料制成。由于技术等效性，对固定壳体1的描述也因此适用于自由壳体1’。固定壳体1、自由壳体1’的壳体联接的每一部分均包括金属外壳2、2’，特别地，金属外壳2、2’由压铸铝合金制成。

参照图2，在固定壳体1中通常容纳具有凹接触部的插座型接触保持插件(连接器插件)3，而在对应的自由壳体1’中容纳具有凸接触部的插塞型接触保持插件(连接器插件)3’。尽管不常见，但是如下所述的壳体之间的联接是可以的：凸型和凹型接触保持插件的位置在壳体中是相反的。插塞式连接器的固定壳体1在靠近该壳体自身的出口处设置有至少一个锁止装置4，所述锁止装置4例如为在EP0352579A1中描述的具有卡闩的锁止杆类型，其包括由不同于构成壳体的外壳2的金属(例如不锈钢)制成的可移动部分，并且通过铆接或旋拧在固定壳体1的外壳2的侧壁中的铰接销5固定，所述销5也由不锈钢制成。通过交界面密封垫圈6和凸缘密封垫圈6’来确定对灰尘和液体的密封(具有根据EN60529的IP65或更高的保护程度)，密封垫圈根据应用的温度范围和期望的环境条件由适当的弹性体材料制成。在本文描述的优选实施例中(其不限制其它变型)，所述密封垫圈利用商业上已知为氟化橡胶类型的氟化弹性体(根据ASTM D 1418或ISO 1629的FKM或FFKM，FPM或FEPM)制成。

参照图6，在具有如DE202004004619U1描述类型的卡闩锁止杆的替代实施例中，杆的铰接销5可以因此通过压铸并且因此还可以通过压铸铝合金一体地形成在壳体上，并且进而设置有如下文所述的保护覆层。

参照图3并且适当地参照图4，自由壳体1’的压铸铝的金属外壳2’经受例如由喷砂循环构成的处理，作为随后的抗腐蚀和侵蚀保护覆层7的粘合促进。在表面的适当的进一步清洁处理(其例如包括：具有碱性去油的周期、接着为冲洗、随后为通过酸洗的酸侵蚀、最后为清洗和干燥)之后，所述金属壳体2’被第一保护层8所涂覆，所述第一保护层8由均匀分布的氧化钛陶瓷覆层构成并且通过基本均匀厚度的电解沉积来获得，对于所述的处理和使用的材料来说，所述基本均匀的厚度通常可以从2微米变化至15微米，但是对于本发明的壳体来说，所述基本均匀的厚度已经被优化为处于10微米和15微米之间的范围内。所述第一保护层8的特征在于高表面硬度以及良好的柔性(抵抗涂覆工件的任何随后过程的弯曲和牵伸)、卓越的抵抗摩擦磨损性、卓越的抵抗环境和海洋侵蚀性，卓越的抗热性、没有重金属或有毒金属(比如铬)。

尽管具有上面描述的显著机械性能和向基底金属的顽强粘附性，但是所述陶瓷覆层的缺陷在于其对由摩擦或由沙子或石子的投射所引起的磨损的抵抗性能是有限的。对于壳体的经受磨损的部分(比如壳体的锁止杆的锁止栓11，或者参照图6，杆自身的铰接销5，实现为(在可能的情况下)不锈钢的添加部分(施加在压铸壳体上或通过铆接或旋拧固定的销和铰接销))来说，优选地是沉积部相对较薄(在10微米和12微米之间)，尽管在相异金属(不锈钢和铝)之间的接触是最不利的。

在中性盐雾的第一系列侵蚀试验测试(根据UNI EN ISO9227的测试)中的所述氧化钛陶瓷覆层的另一缺陷为所述覆层的残余孔隙率(所包含的残余孔隙率)的程度，证据为证实为氧化铁的偶尔的表面红斑，其从所述覆层下方的压铸铝合金的外壳的基体处出现。

出于以下目的：(a)填充所述陶瓷保护覆层的残余孔隙率和(b)促进可能的其它最终外保护覆层的粘附，所述陶瓷保护覆层被进一步通过化学或电解的方式用透明的有机密封剂的薄覆层9涂覆，所述有机密封剂的薄覆层基于水溶液中的有机聚合物，或者特别地，基于丙烯酸树脂或醇酸树脂，其具有在500纳米和1000纳米之间的厚度。

参照图3的细节，为了使壳体的外表面最佳地抵抗由投射的沙子或石子所引起的磨损，之后利用最终外覆层10覆盖有机密封剂覆层，所述最终外覆层利用静电喷涂热固聚合物的粉末(在这里描述的示例中为环氧类型，但不限制其它类型)的循环操作来获得，所述最终外覆层具有在60微米和120微米之间的厚度，还具有另外的阻碍与下方基底金属的化学侵略物质接触的效果，以及装饰效果。

参照图4的细节，所述有机密封剂的覆层9(由其自身抵抗在工业中使用的典型酸和碱清洁剂的清洗)使在图3的示例中描述的通常透明的热固性最终外覆层10是选择性的，相反地，它利用适当的着色剂进行上色，以给予覆层自身(在该情况中为最终的覆层)不同于下方第一保护层8的通常为黑灰色的颜色，所述第一保护层由氧化钛陶瓷覆层制成。在图4的本发明的实施例中，图3的限制到125℃温度的最终外覆层10因此被省略，以便不限制其抵抗高温，特别地，这与硅酮密封垫圈组合时能够因此达到特定接触保持插件(连接器插件)的180℃的温度使用极限，用于在现有技术中可用的高温。

在根据UNI EN ISO 9227标准在各种原型上开展的中性盐雾加速腐蚀的几个测试已经凸显了增大的抗盐腐蚀性(根据在下文报告的表1的汇总表，参照现有技术存在的W系列ILME产品(用于严苛环境的壳体))。

本发明的插塞式连接器壳体已经显示了抗腐蚀的能力，没有出现任何明显的美学缺陷，持续时间为现有技术的最好产品能够达到的持续时间的6倍，现有技术的最好产品能够克服400小时的腐蚀测试。测试还显示了有机密封剂的覆层9与电解陶瓷覆层8组合的重要性；如果电解陶瓷覆层8相对于参照物使抗腐蚀性增至三倍，有机密封剂的覆层9的进一步存在则会导致该增长加倍，从而实现了高达6倍于参照物的抵抗性。

表1-在ILME连接器情况下的测试结果

当然，本发明不局限于前面描述的并在附图中示出的特定实施例，而是在本领域技术人员可及范围内能够对细节做出各种修改，而不偏离由所附权利要求限定的本发明的保护范围。