Способ формирования молибден-углерод-медных покрытий на медных контактных поверхностях



Способ формирования молибден-углерод-медных покрытий на медных контактных поверхностях
Способ формирования молибден-углерод-медных покрытий на медных контактных поверхностях

 


Владельцы патента RU 2470089:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" (RU)

Изобретение относится к технологии напыления покрытий на металлические поверхности и может быть использовано в электротехнической промышленности для напыления на контактные поверхности покрытий, обладающих высокой электроэрозионной стойкостью. Способ формирования молибден-углерод-медных покрытий на медных контактных поверхностях включает смешивание порошков молибдена и графита или технического углерода общей массой 90…120 мг в стехиометрическом соотношении 1:1 и их размещение на медной фольге массой 90…120 мг, в процессе электрического взрыва которой формируют импульсную многофазную плазменную струю и оплавляют ею медную контактную поверхность при значении поглощаемой плотности мощности 6,5…7,6 ГВт/м2. Получается беспористое молибден-углерод-медное покрытие на медных контактных поверхностях, обладающее высокими электропроводностью, твердостью и износостойкостью, а также адгезией покрытия с основой на уровне когезии. 2 ил., 2 пр.

 

Изобретение относится к технологии напыления покрытий на металлические поверхности, в частности к технологии напыления беспористых молибден-углерод-медных покрытий с применением импульсных многофазных плазменных струй, формируемых при электрическом взрыве медной фольги с размещенной на ней навеской порошков молибдена и графита или технического углерода, и может быть использовано в электротехнической промышленности для напыления на контактные поверхности покрытий, обладающих высокой электроэрозионной стойкостью.

Известен способ [1] изготовления композиционного материала электротехнического назначения, включающий смешивание порошков, введение в полученную смесь спиртового раствора ортофосфорной кислоты, пластифицирование, прессование и вакуумное жидкофазное спекание, при этом смешивание порошков осуществляют в два этапа: сначала смешивают порошки вольфрамокобальтового твердого сплава и меди, затем полученную смесь смешивают с графитом, после чего вводят спиртовой раствор ортофосфорной кислоты при следующем соотношении компонентов, вес.%: медь - 40-60, графит - 1,0-3,0, H3PO4+C2H5OH - 3,0-6,0, твердый сплав - остальное, а в процессе нагрева при спекании производят две изотермические выдержки: первую - при температуре образования легкоплавкой эвтектики Cu-P, вторую - при температуре образования легкоплавкой эвтектики Co-P.

Недостатками способа формирования материалов для контактов методами порошковой металлургии являются невозможность его использования для формирования покрытий, большая длительность процессов его реализации и многостадийный характер.

Наиболее близким к заявляемому является способ [2] изготовления композиционного материала электротехнического назначения, включающий смешивание порошков, введение в полученную смесь спиртового раствора ортофосфорной кислоты, пластифицирование, прессование и вакуумное жидкофазное спекание, при этом смешивание порошков осуществляют в два этапа: сначала смешивают порошки вольфрамокобальтового твердого сплава, никеля и меди, затем полученную смесь смешивают с графитом, после чего вводят спиртовой раствор ортофосфорной кислоты в количестве, необходимом для получения следующего соотношения компонентов в спеченном материале, вес.%: медь - 30-50, никель - 5,0-15,0, графит - 1,0-3,0, фосфор - 0,8-1,5, твердый сплав - остальное, причем в процессе нагрева при спекании производят три изотермические выдержки: первую - при температуре образования легкоплавкой эвтектики Cu-P, вторую - при температуре образования легкоплавкой эвтектики Ni-P и третью - при температуре образования легкоплавкой эвтектики Co-P.

Недостатками способа формирования материалов для контактов методами порошковой металлургии являются невозможность его использования для формирования покрытий, большая длительность процессов его реализации и многостадийный характер.

Задачей заявляемого изобретения является получение на медных контактных поверхностях молибден-углерод-медного покрытия, обладающего высокими электропроводностью, твердостью и износостойкостью, а также адгезией покрытия с основой на уровне когезии.

Поставленная задача реализуется способом формирования молибден-углерод-медных покрытий на медных контактных поверхностях. Способ включает смешивание порошков, порошки молибден и графита или технического углерода общей массой 90…120 мг смешивают в стехиометрическом соотношении 1:1 и размещают на медной фольге массой 90…120 мг, путем электрического взрыва которой в едином технологическом процессе формируют импульсную многофазную плазменную струю и оплавляют ею медную контактную поверхность при значении поглощаемой плотности мощности 6,5…7,6 ГВт/м2.

Структура покрытия, получаемого заявляемым способом, наиболее близка к структуре композиционного материала, получаемого в прототипе. Преимущества заявляемого способа по сравнению с прототипом заключаются в том, что покрытие формируется в едином технологическом процессе в импульсном режиме, а в формируемом молибден-углерод-медном покрытии отсутствует пористость, при этом покрытие обладает высокой адгезией с основой на уровне когезии.

Способ поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена схема импульсного плазменного ускорителя для нанесения молибден-углерод-медного покрытия на медные контактные поверхности, на фиг.2 - структура молибден-углерод-медного покрытия.

Плазменный ускоритель состоит из коаксиально-торцевой системы токоподводящих электродов - внутреннего электрода 1, внешнего электрода 2, разделенных изолятором 3, и разрядной камеры 4, локализующей продукты взрыва и переходящей в сопло, по которому они истекают в вакуумируемую технологическую камеру. Электровзрыв происходит в результате пропускания через проводник 5, на котором размещена навеска 6 смеси порошков вольфрама и углерода, тока большой плотности при разряде конденсаторной батареи.

Продукты взрыва с помощью плазменного ускорителя направляются на контактную поверхность. Способ позволяет наносить композиционные покрытия на контактные поверхности площадью до 10 см2 за один импульс воздействия.

Методом рентгеноструктурного анализа установлено, что мелкодисперсная структура поверхностного слоя содержит высокотвердые карбиды молибдена Mo2C, MoC, молибден и медь.

Исследования методом сканирующей электронной микроскопии показали (фиг.2), что после обработки медной контактной поверхности плазменной струей, сформированной из продуктов электрического взрыва медной фольги массой 90…120 мг, с размещенной на ней навеской смеси порошков молибдена и графита или технического углерода массой 90…120 мг, взятых в стехиометрическом соотношении 1:1, при значении поглощаемой плотности мощности 6,5…7,6 ГВт/м2, формируются слои толщиной 28…30 мкм. Размеры структурных составляющих слоя порядка 1 мкм и менее.

Указанный режим является оптимальным, поскольку при поглощаемой плотности мощности ниже 6,5 ГВт/м2 не происходит однородного перемешивания и распределения по объему компонентов струи с материалом медной основы, а выше 7,6 ГВт/м2 происходит ухудшение качества поверхности покрытия вследствие течения расплава под действием неоднородного давления многофазной плазменной струи. При массе смеси порошков более 120 мг происходит перенос только части массы навески на упрочняемую поверхность. Навески массы меньшей 90 мг нецелесообразно использовать вследствие малой толщины формируемого покрытия. Использование массы фольги более 120 мг приводит к избытку меди в поверхностном слое, что не обеспечивает требуемой твердости и износостойкости. Использование фольги массы меньшей 90 мг нецелесообразно вследствие образования покрытий с малым содержанием меди, что снижает их электропроводность.

Примеры конкретного осуществления способа:

Пример 1.

Обработке подвергали поверхность электротехнической меди марки М1 площадью 5 см2.

Порошки молибдена и графита общей массой 90 мг смешивали в стехиометрическом соотношении 1:1 и размещали на медной фольге массой 90 мг. Проводили электрический взрыв фольги и формировали импульсную многофазную плазменную струю, оплавляли ею медную контактную поверхность при значении поглощаемой плотности мощности 6,5 ГВт/м2 и насыщали оплавленный слой молибденом и углеродом.

В едином технологическом процессе в импульсном получили композиционное покрытие, обладающее высокими электропроводностью, твердостью и износостойкостью, а также адгезией покрытия с основой на уровне когезии.

Пример 2.

Обработке подвергали поверхность электротехнической меди марки М1 площадью 5 см2.

Порошки молибдена и технического углерода общей массой 120 мг смешивали в стехиометрическом соотношении 1:1 и размещали на медной фольге массой 120 мг. Проводили электрический взрыв фольги и формировали импульсную многофазную плазменную струю, оплавляли ею медную контактную поверхность при значении поглощаемой плотности мощности 6,5 ГВт/м2 и насыщали оплавленный слой молибденом и углеродом.

В едином технологическом процессе в импульсном получили композиционное покрытие, обладающее высокими электропроводностью, твердостью и износостойкостью, а также адгезией покрытия с основой на уровне когезии.

Источники информации

1. Патент RU №2300445, кл. B22F 3/12, C22C 29/08. Способ изготовления композиционного материала электротехнического назначения / Чигрин Ю.Л. и др.

2. Патент RU №2300446, кл. B22F 3/12, C22C 29/08 Способ изготовления композиционного материала электротехнического назначения / Емельянов Е.Н. и др.

Способ формирования молибден-углерод-медных покрытий на медных контактных поверхностях, включающий смешивание порошков, отличающийся тем, что порошки молибдена и графита или технического углерода общей массой 90…120 мг смешивают в стехиометрическом соотношении 1:1 и размещают на медной фольге массой 90…120 мг, в процессе электрического взрыва которой формируют импульсную многофазную плазменную струю и оплавляют ею медную контактную поверхность при значении поглощаемой плотности мощности 6,5…7,6 ГВт/м2.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к реагирующему с водой алюминиевому композитному материалу, реагирующей с водой алюминиевой пленке, способу получения данной алюминиевой пленки и составляющему элементу для пленкообразующей камеры.

Изобретение относится к реагирующему с водой алюминиевому композитному материалу, реагирующей с водой алюминиевой пленке и способу получения данной алюминиевой пленки.

Изобретение относится к способу получения реагирующей с водой алюминиевой пленки и составляющего элемента для пленкообразующей камеры, который покрыт этой алюминиевой пленкой.

Изобретение относится к реагирующему с водой Al композитному материалу, к реагирующей с водой Al пленке, к способу получения данной Al пленки и составляющему элементу из реагирующей с водой Al пленки на основе пленкообразующей камеры для получения пленки из драгоценных или редких металлов.

Изобретение относится к плазменной обработке поверхности частиц с помощью диэлектрических барьерных разрядов. .

Изобретение относится к технологии газотермического напыления, а именно к плазменным способам напыления износостойких покрытий на детали, работающие при одновременном воздействии износа и коррозионных сред, и может быть использовано в машиностроении, металлургии, энергетике и других сферах производства.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам подготовки поверхности заготовок для горячей деформации, и может быть использовано для обеспечения защиты поверхности заготовок из химически активных тугоплавких металлов IV и V групп или сплавов на их основе.

Изобретение относится к способам электровзрывного нанесения покрытий на медные контактные поверхности. .
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам подготовки поверхности заготовок для горячей деформации, и может быть использовано для обеспечения защиты поверхности заготовок из химически активных тугоплавких металлов IV и V групп или сплавов на их основе.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к технологии получения защитных покрытий, а именно к способу получения высокотемпературных покрытий из вольфрама или тантала.

Изобретение относится к нанесению покрытий, которые содержат небольшие количества газообразных примесей, в частности кислорода, и предназначены для защиты от коррозии, от износа или для применения в системах управления температурой.
Изобретение относится к области изготовления обтекателей антенн, устанавливаемых на фюзеляже летательных аппаратов. .

Изобретение относится к подшипнику скольжения и к способу изготовления такого подшипника. .

Изобретение относится к способам закрепления на валу сопрягаемых цилиндрических деталей и может быть использовано для закрепления зубчатых колес, шкивов, полумуфт, втулок с целью передачи крутящего момента.
Изобретение относится к способу повышения долговечности и износостойкости пластин приводных пластинчатых цепей механизмов шлюзовых ворот и затворов гидротехнических сооружений, изготовленных заданной толщины штамповкой или плазменной резкой из проката стали ст.45 или стали ст.65Г, и может быть использован при изготовлении новых и восстановлении отработавших цепей.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано, например, в авиационном двигателестроении для защиты деталей газотурбинных двигателей, работающих при высоких температурах.
Изобретение относится к области порошкообразных материалов, предназначенных для изготовления истираемых герметичных уплотнений, и может быть использовано в турбомашинах.

Изобретение относится к способам защиты от коррозии морских объектов техники широкого назначения
Наверх