Способ электровзрывного напыления композитных покрытий системы, tib2-cu на медные контактные поверхности

Способ предназначен для электровзрывного напыления покрытия системы TiB2-Cu на медных контактных поверхностях. Внутри двухслойной фольги из меди размещают порошковую навеску из диборида титана. Осуществляют электрический взрыв фольги с формированием импульсной многофазной плазменной струи. Оплавляют медную контактную поверхность при значении поглощаемой плотности мощности 4,5…5,0 ГВт/м2 и насыщают оплавленный слой компонентами плазменной струи. Затем выполняют самозакалку и формирование композитного покрытия, содержащего диборид титана и медь. В результате получают беспористое обладающее высокой электроэрозионной стойкостью и высокой адгезией покрытие с основой на уровне когезии. 4 ил., 2 пр.

 

Изобретение относится к технологии нанесения покрытий на металлические поверхности, в частности, к технологии импульсного электровзрывного нанесения беспористых композитных покрытий системы TiB2-Cu с применением в качестве взрываемого проводника композиционного электрически взрываемого материала, представляющего собой двухслойную медную фольгу с заключенной в ней порошковой навеской диборида титана, и может быть использовано в электротехнике для формирования контактных поверхностей с высокой электроэрозионной стойкостью.

Известен способ [1] нанесения псевдосплавного молибден-медного покрытия на медную контактную поверхность, обладающего высокой электроэрозионной стойкостью. Способ заключается в использовании концентрированных потоков энергии для испарения исходных материалов молибдена и меди и конденсацию их на контактную поверхность, в качестве исходных материалов используют тонкие фольги молибдена и меди, испарение осуществляют при последовательном пропускании по ним электрического тока, вызывающего электрический взрыв сначала молибденовой, а затем медной фольги, конденсацию продуктов взрыва на контактную поверхность осуществляют при значении поглощаемой плотности мощности 6,0…7,6 и 7,6…10,0 ГВт/м2 соответственно.

Недостатком способа является недостаточная для ряда применений дугостойкость покрытий, при этом наиболее перспективной альтернативой электроэрозионностойким молибден-медным композиционным покрытиям являются нанокристаллические покрытия Системы TiB2-Cu [2].

Наиболее близким к заявляемому является способ [3] газотермического напыления композиционного покрытия системы TiB2-Cu. Способ заключается в напылении смеси порошков системы TiB2-Cu с размерами частиц 1…50 мкм, которые разгоняют потоком воздуха при давлении 1,6 МПа и температуре 400°С до скоростей 450…580 м/с, при этом температура частиц и подложки не превышает 200°С.

Недостатком использования титан-бор-медных покрытий на контактах, получаемых этим способом, является их пористость, поскольку поры снижают электрическую проводимость покрытия.

Задачей заявляемого изобретения является получение беспористого композитного покрытия системы TiB2-Cu на контактных поверхностях, обладающего высокой электроэрозионной стойкостью и адгезией покрытия с основой на уровне когезии.

Поставленная задача реализуется способом электровзрывного напыления композитных покрытий системы TiB2-Cu на медные контактные поверхности. Способ включает размещение внутри двухслойной фольги из меди порошковой навески из диборида титана, электрический взрыв фольги с формированием импульсной многофазной плазменной струи, оплавление ею медной контактной поверхности при значении поглощаемой плотности мощности 4,5…5,0 ГВт/м2 и насыщение оплавленного слоя компонентами плазменной струи, с последующей самозакалкой и формированием композитного покрытия, содержащего диборид титана и медь.

Структура покрытия, получаемого заявляемым способом, наиболее близка к структуре, получаемой в прототипе. Преимущество заявляемого способа по сравнению с прототипом заключается в том, что в формируемом покрытии системы TiB2-Cu отсутствует пористость. Покрытие обладает высокой адгезией с основой на уровне когезии. Способ позволяет наносить покрытия на контактные поверхности площадью до 40 см2.

Способ поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена схема импульсного плазменного ускорителя для нанесения покрытия Системы TiB2-Cu на медные контактные поверхности, на фиг.2 - структура покрытия, на фиг.3 - карта распределения элементов в характеристических лучах меди для фиг.2, на фиг.4 - карта распределения элементов в характеристических лучах титана для фиг.2.

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 тока большой плотности при разряде конденсаторной батареи.

Продукты взрыва с помощью плазменного ускорителя направляются на контактную поверхность.

Исследования методом сканирующей электронной микроскопии показали, что после обработки медной контактной поверхности плазменной струей, сформированной из продуктов электрического взрыва двухслойной медной фольги с размещенной в ней порошковой навеской диборида титана в режиме, при котором поглощаемая плотность мощности составляет 4,5…5,0 ГВт/м2, происходит формирование однородного по глубине слоя композитного покрытия системы TiB2-Cu, максимальная толщина которого за один импульс обработки составляет 180…190 мкм. Слой имеет когезионно-адгезионную связь с материалом контактной поверхности.

Указанный режим является оптимальным, поскольку при ЭВН меди в режиме, когда поглощаемая плотность мощности ниже 4,5 ГВт/м2 не происходит оплавления поверхности, что приводит к низкой адгезии покрытия и его отслаиванию, а выше - 5,0 ГВт/м2 происходит формирование развитого рельефа поверхности вследствие течения расплава под действием неоднородного давления струи продуктов взрыва, что ухудшает качество поверхности формируемого покрытия.

Методом рентгеноспектрального микроанализа получены карты распределения элементов меди и титана (фиг.3, фиг.4), которые показывают химическую однородность сформированных покрытий. Распределение бора данным способом не выявляется. Рентгеноструктурные исследования показали, что во всех режимах обработки формируются композитные покрытия, содержащие TiB2 и Cu. Содержание меди в покрытии при использованных режимах обработки не изменяется.

Указанные приемы формирования покрытия системы TiB2-Cu не выявлены в других технических решениях при изучении уровня данной области техники и, следовательно, решение является новым и имеет изобретательский уровень.

Примеры конкретного осуществления способа:

Пример 1

Размещали внутри двухслойной фольги из меди массой 125 мг порошковую навеску из диборида титана массой 125 мг. Проводили электрический взрыв фольги с формированием импульсной многофазной плазменной струи, оплавляли ею медную контактную поверхность при значении поглощаемой плотности мощности 4,5 ГВт/м2 и насыщали оплавленный слой компонентами плазменной струи, с последующей самозакалкой и формированием композитного покрытия, содержащего диборид титана и медь.

На поверхности контакта командоконтроллера типа ККТ получили покрытие системы TiB2-Cu толщиной 60 мкм с равномерно распределенными частицами диборида титана в медной матрице, содержащее 50 об. % Cu и 50 об. % TiB2, обладающее высокой электроэрозионной стойкостью и когезионно-адгезионную связью с основой.

Пример 2

Размещали внутри двухслойной фольги из меди массой 125 мг порошковую навеску из диборида титана массой 125 мг. Проводили электрический взрыв фольги с формированием импульсной многофазной плазменной струи, оплавляли ею медную контактную поверхность при значении поглощаемой плотности мощности 5,0 ГВт/м2 и насыщали оплавленный слой компонентами плазменной струи, с последующей самозакалкой и формированием композитного покрытия, содержащего диборид титана и медь.

На поверхности контакта командоконтроллера типа ККТ получили покрытие системы TiB2-Cu толщиной 60 мкм с равномерно распределенными частицами диборида титана в медной матрице, содержащее 50 об. % Cu и 50 об. % TiB2, обладающее высокой электроэрозионной стойкостью и когезионно-адгезионную связью с основой.

Источники информации

1. Способ нанесения псевдосплавного молибден-медного покрытия на медную контактную поверхность: пат. 2436863 Рос. Федерация. №2010107718/02; заявл. 02.03.2010; опубл. 20.12.2011, бюл. №35. 8 с.

2. Preparation and Electrical Erosion Resistance of TiB2/Cu/ Lomovskii O.I., Maly V.I., Dudina D.V. et al. // Nanocomposites Inorganic Materials. 2006. Vol.42. No.7. P.739-743.

3. Cold spraying of in situ produced Системы TiB2-Cu nanocomposite powders / J.S. Kim, Y.S. Kwon, O.I. Lomovsky et al // Composites Science and Technology. - 2007. - Vol.67. - Issues 11-12. - September. - P.2292-2296.

Способ электровзрывного напыления композитных покрытий системы TiB2-Cu на медные контактные поверхности, включающий размещение внутри двухслойной фольги из меди порошковой навески из диборида титана, электрический взрыв фольги с формированием импульсной многофазной плазменной струи, оплавление ею медной контактной поверхности при значении поглощаемой плотности мощности 4,5-5,0 ГВт/м2 и насыщение оплавленного слоя компонентами плазменной струи, с последующей самозакалкой и формированием композитного покрытия, содержащего диборид титана и медь.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вакуумной установке нанесения покрытий согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. .

Изобретение относится к технологии нанесения покрытий, в частности к электровзрывному напылению покрытий и электровзрывному легированию с применением в качестве электрически взрываемых проводников фольг различных металлов и сплавов с размещенными на них порошковыми навесками напыляемых веществ, и может быть использовано, например, в электротехнике для формирования покрытий на контактных поверхностях с высокой электроэрозионной стойкостью.

Изобретение относится к устройству для электровзрывной обработки поверхности материалов. .

Изобретение относится к технологии химико-термической обработки металлов с использованием концентрированных потоков энергии. .

Изобретение относится к получению вольфрам-углерод-медного покрытия на медных контактных поверхностях. .

Изобретение относится к области металлургии в частности к технике вакуумно-плазменного нанесения металлосодержащих покрытий. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к штампам для горячей, изотермической штамповки деталей, и может быть использовано, например, в авиационной промышленности при изготовлении деталей из титановых сплавов, преимущественно лопаток.

Изобретение относится к способам получения на контактных поверхностях композиционных молибден-медных покрытий и может быть использовано в электротехнике. .

Изобретение относится к способу получения композиционных вольфрам-медных покрытий на контактных поверхностях. .

Изобретение относится к получению на медных контактных поверхностях композиционного ламинатного молибден-медного покрытия. .

Изобретение относится к получению на медных контактных поверхностях псевдосплавных молибден-медных покрытий. .

Изобретение относится к способу покрытия основы и изделие с покрытием его основы. .
Изобретение относится к способам изготовления селективных мембран, функционирующих за счет избирательной диффузии водорода сквозь тонкую пленку палладия или его сплава.

Изобретение относится к технике вакуумного нанесения износо-, коррозионно- и эрозионностойких ионно-плазменных покрытий и может быть использовано в машиностроении при нанесении покрытий на рабочие и направляющие лопатки турбомашин.
Изобретение относится к титановому изделию с повышенной коррозионной стойкостью. .
Изобретение относится к многослойному листу, а также к упаковке, изготовленной из такого листа и предназначенной для упаковывания пищевого продукта, лекарственного препарата или инструмента.

Изобретение относится к изготовлению изделий, содержащих защитное покрытие, образующее тепловой барьер, и которое может быть использовано для изготовления деталей газовых турбин, таких как турбинные лопатки турбореактивных двигателей.

Изобретение относится к многослойным покрытиям из неиспаряющихся геттерных материалов и к способу их изготовления. .
Изобретение относится к области конструкционных материалов, работающих в условиях высокого теплового нагружения и окислительной среды, и может быть использовано в химической, нефтехимической и химико-металлургической отраслях промышленности, а также в авиатехнике для создания изделий и элементов конструкций, подвергающихся воздействию агрессивных сред, в частности форсунок, тиглей, деталей тепловых узлов, высокотемпературных турбин и летательных аппаратов, испытывающих значительные механические нагрузки при эксплуатации. Техническим результатом изобретения является снижение образования дефектов на поверхности изделий. Способ изготовления изделий из композиционных материалов включает размещение в реторте замкнутого объема тиглей с кремнием и силицируемой заготовки(ок) из пористого термостойкого материала, установленной на подставке и/или фиксирующей ее геометрию оснастке, ее(их) силицирование парожидкостным методом путем нагрева, выдержки при температуре карбидизации кремния и охлаждения в его парах. При этом перед установкой заготовки(ок) на подставку и/или фиксирующую ее геометрию оснастку на их контактирующих с заготовкой поверхностях формируют покрытие из нитрида или карбонитрида бора или между заготовкой и подставкой или оснасткой устанавливают проставки или фиксирующие геометрию заготовки элементы, выполненные из указанных материалов. 9 пр.
Наверх