RU2456369C1 - Способ формирования титан-бор-медных покрытий на медных контактных поверхностях - Google Patents
Способ формирования титан-бор-медных покрытий на медных контактных поверхностях Download PDFInfo
- Publication number
- RU2456369C1 RU2456369C1 RU2010145406/02A RU2010145406A RU2456369C1 RU 2456369 C1 RU2456369 C1 RU 2456369C1 RU 2010145406/02 A RU2010145406/02 A RU 2010145406/02A RU 2010145406 A RU2010145406 A RU 2010145406A RU 2456369 C1 RU2456369 C1 RU 2456369C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- copper
- boron
- titanium
- formation
- coating
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам электровзрывного нанесения покрытий на медные контактные поверхности. Технический результат - повышение электроэрозионной стойкости и адгезии покрытия к основе. Согласно способу на фольге из титана размещают порошковую навеску из аморфного бора и осуществляют электрический взрыв фольги с формированием импульсной многофазной плазменной струи. После чего осуществляют оплавление этой струей медной поверхности при значении поглощаемой плотности мощности 6,5…7,6 ГВт/м2 и насыщение оплавленного слоя компонентами плазменной струи, с последующей самозакалкой и формированием композитного покрытия, содержащего диборид титана и медь. 4 ил., 2 пр.
Description
Изобретение относится к технологии нанесения покрытий на металлические поверхности, в частности к технологии импульсного электровзрывного нанесения беспористых титан-бор-медных покрытий с применением в качестве взрываемого материала тонкой фольги титана и размещенной на ней порошковой навеской аморфного бора, и может быть использовано в электротехнике для формирования контактных поверхностей с высокой электроэрозионной стойкостью.
Известен способ [1] получения молибден-медного композиционного материала (КМ), обладающего высокой электроэрозионной стойкостью, относящийся к порошковой металлургии. Способ заключается в приготовлении шихты путем размола и перемешивания промышленных порошков, прессовании, спекании. Спекание производят поэтапно в среде водорода, первоначальный нагрев осуществляют до температуры восстановительной выдержки не менее 800°С, выдерживают при этой температуре не менее 1 ч и продолжают нагрев до окончательной температуры спекания со скоростью не более 10°С в минуту и выдерживают при этой температуре в течение не менее 0,5 ч, причем приготовление шихты осуществляют в высокоэнергетической шаровой планетарной мельнице, обеспечивающей центростремительное ускорение мелющих тел не менее 40 g, в течение не менее 10 мин, прессование производят усилием не более 150 МПа.
Недостатком способа формирования материалов для контактов методами порошковой металлургии является его низкая экономическая эффективность, обусловленная формированием объемного материала, в то время как высокой электроэрозионной стойкостью должна обладать только поверхность материала контакта. Процесс получения КМ этим способом длительный во времени. При этом наиболее перспективной альтернативой электро-эрозионностойким молибден-медным KM являются нанокристаллические титан-бор-медные материалы [2].
Наиболее близким к заявляемому является способ [3] газотермического напыления композиционного покрытия TiB2-Cu. Способ заключается в напылении смеси порошков 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 для контактов, получаемых этим способом, является их пористость, поскольку поры снижают электрическую проводимость покрытия.
Задачей заявляемого изобретения является получение беспористого титан-бор-медного покрытия на контактных поверхностях, обладающего высокой электроэрозионной стойкостью и адгезией покрытия с основой на уровне когезии.
Поставленная задача реализуется способом формирования титан-бор-медных покрытий на медных контактных поверхностях. Способ включает размещение на фольге из титана порошковой навески из аморфного бора, электрический взрыв фольги с формированием импульсной многофазной плазменной струи, оплавление ею медной контактной поверхности при значении поглощаемой плотности мощности 6,5…7,6 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 титан-бор-медном покрытии 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 титан-бор-медного покрытия 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 титановой фольги с порошковой навеской бора в режиме, при котором поглощаемая плотность мощности составляет 6,5…7,6 ГВт/м2, происходит формирование однородного по глубине слоя титан-бор-медного покрытия, толщиной 20…25 мкм. Слой имеет когезионную связь с материалом контактной поверхности. Указанный режим является оптимальным, поскольку при интенсивности воздействия ниже 6,5 ГВт/м2 не происходит интенсивного перемешивания компонентов струи с медной основой, вследствие чего частицы меди неравномерно распределяются по объему покрытия, а выше - 7,6 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 по толщине сформированного покрытия (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 поверхностные слои, содержащие преимущественно TiB2 и Сu, а также Ti2B, Тi3В4, TiB. Содержание меди в покрытии при использованных режимах обработки не изменяется.
Указанные приемы формирования титан-бор-медного покрытия 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.
Импульсное смешивание компонентов проводили при стехиометрическом соотношении титана и бора 1:2 для получения диборида титана в поверхностном слое медного электрического контакта типа ККТ. Для этого в качестве исходных материалов использовали тонкую фольгу технически чистого титана марки ВТ1-0 массой 90 мг с размещенной на ней порошковой навеской аморфного бора массой 41 мг. Оплавление медной контактной поверхности проводили при значении поглощаемой плотности мощности 6,5 ГВт/м2. При этом происходило насыщение поверхностного слоя электрического контакта компонентами плазменной струи с последующей самозакалкой и формированием композитной структуры.
На поверхности контакта получили титан-бор-медное покрытие толщиной 30 мкм с равномерно распределенными частицами диборида титана в медной матрице, содержащее 20 об.% Сu и 70 об.% TiB2, контакта типа ККТ, обладающее высокой электроэрозионной стойкостью и когезионной связью с основой.
Пример 2.
Импульсное смешивание компонентов проводили при стехиометрическом соотношении титана и бора 1:2 для получения диборида титана в поверхностном слое медного электрического контакта типа ККТ. Для этого в качестве исходных материалов использовали тонкую фольгу технически чистого титана марки ВТ1-0 массой 90 мг с размещенной на ней порошковой навеской аморфного бора массой 41 мг. Оплавление медной контактной поверхности проводили при значении поглощаемой плотности мощности 7,6 ГВт/м2. При этом происходило насыщение поверхностного слоя электрического контакта компонентами плазменной струи с последующей самозакалкой и формированием композитной структуры.
На поверхности контакта получили титан-бор-медное покрытие толщиной 30 мкм с равномерно распределенными частицами диборида титана в медной матрице, содержащее 20 об.% Сu и 70 об.% TiB2, контакта типа ККТ, обладающее высокой электроэрозионной стойкостью и когезионной связью с основой.
Источники информации
1. Пат. RU №2292988, кл. H01R 11/00, B22F 3/12, С22С 1/04. Российская Федерация. Способ получения молибден-медного композиционного материала / Г.А.Тихий [и др.] // 10.02.2007.
2. Lomovskii O.I., Maly V.I., Dudina D.V. et al. Preparation and Electrical Erosion Resistance of TiB2/Cu // Nanocomposites Inorganic Materials. 2006. Vol.42. No.7. P.739-743.
3. Cold spraying of in situ produced TiB2-Cu nanocomposite powders / J.S.Kirn, Y.S.Kwon, O.I.Lomovsky et al. // Composites Science and Technology. - 2007. - Vol.67. - Issues 11-12. - September. - P.2292-2296.
Claims (1)
- Способ формирования титан-бор-медных покрытий на медных контактных поверхностях, включающий размещение на фольге из титана порошковой навески из аморфного бора, электрический взрыв фольги с формированием импульсной многофазной плазменной струи, оплавление ею медной контактной поверхности при значении поглощаемой плотности мощности 6,5…7,6 ГВт/м2 и насыщение оплавленного слоя компонентами плазменной струи, с последующей самозакалкой и формированием композитного покрытия, содержащего диборид титана и медь.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010145406/02A RU2456369C1 (ru) | 2010-11-08 | 2010-11-08 | Способ формирования титан-бор-медных покрытий на медных контактных поверхностях |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010145406/02A RU2456369C1 (ru) | 2010-11-08 | 2010-11-08 | Способ формирования титан-бор-медных покрытий на медных контактных поверхностях |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010145406A RU2010145406A (ru) | 2012-05-20 |
RU2456369C1 true RU2456369C1 (ru) | 2012-07-20 |
Family
ID=46230141
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010145406/02A RU2456369C1 (ru) | 2010-11-08 | 2010-11-08 | Способ формирования титан-бор-медных покрытий на медных контактных поверхностях |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2456369C1 (ru) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2497976C1 (ru) * | 2012-10-19 | 2013-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | СПОСОБ ЭЛЕКТРОВЗРЫВНОГО НАПЫЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ СИСТЕМЫ Al-TiB2 НА АЛЮМИНИЕВЫЕ ПОВЕРХНОСТИ |
RU2509825C1 (ru) * | 2013-02-12 | 2014-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" | Способ нанесения покрытия для медных контактов электрокоммутирующих устройств |
RU2539138C1 (ru) * | 2013-12-16 | 2015-01-10 | Денис Анатольевич Романов | Способ нанесения электроэрозионностойких покрытий на основе диборида титана и меди на медные электрические контакты |
RU2547974C2 (ru) * | 2013-07-16 | 2015-04-10 | Денис Анатольевич Романов | СПОСОБ ЭЛЕКТРОВЗРЫВНОГО НАПЫЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ СИСТЕМЫ TiB2-MO НА ПОВЕРХНОСТИ ТРЕНИЯ |
RU2663023C1 (ru) * | 2017-07-26 | 2018-08-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Способ нанесения электроэрозионностойких покрытий на основе оксида олова и серебра на медные электрические контакты |
RU2686093C1 (ru) * | 2018-06-29 | 2019-04-24 | Денис Анатольевич Романов | Способ нанесения биоинертных покрытий на основе ниобия на титановые имплантаты |
RU2686092C1 (ru) * | 2018-06-29 | 2019-04-24 | Денис Анатольевич Романов | Способ нанесения биоинертных покрытий на основе циркония на титановые имплантаты |
RU2806954C1 (ru) * | 2023-09-29 | 2023-11-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Способ электровзрывного напыления электроэрозионностойкого покрытия на основе диборида титана и серебра на медный электрический контакт |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1994016859A1 (en) * | 1993-01-25 | 1994-08-04 | University Of Cincinnati | Combustible slurry for joining metallic or ceramic surfaces or for coating metallic, ceramic and refractory surfaces |
RU2398046C1 (ru) * | 2009-08-27 | 2010-08-27 | Татьяна Николаевна Осколкова | Способ поверхностного упрочнения вольфрамокобальтового твердосплавного инструмента |
-
2010
- 2010-11-08 RU RU2010145406/02A patent/RU2456369C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1994016859A1 (en) * | 1993-01-25 | 1994-08-04 | University Of Cincinnati | Combustible slurry for joining metallic or ceramic surfaces or for coating metallic, ceramic and refractory surfaces |
RU2398046C1 (ru) * | 2009-08-27 | 2010-08-27 | Татьяна Николаевна Осколкова | Способ поверхностного упрочнения вольфрамокобальтового твердосплавного инструмента |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Kim J.S. et al. Cold spraying of in situ produced TiB 2 -Cu nanocomposite powders // Composite Science and Technology. 2007, vol. 67, issues 11-12, p.p 2292-2296. * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2497976C1 (ru) * | 2012-10-19 | 2013-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | СПОСОБ ЭЛЕКТРОВЗРЫВНОГО НАПЫЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ СИСТЕМЫ Al-TiB2 НА АЛЮМИНИЕВЫЕ ПОВЕРХНОСТИ |
RU2509825C1 (ru) * | 2013-02-12 | 2014-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" | Способ нанесения покрытия для медных контактов электрокоммутирующих устройств |
RU2547974C2 (ru) * | 2013-07-16 | 2015-04-10 | Денис Анатольевич Романов | СПОСОБ ЭЛЕКТРОВЗРЫВНОГО НАПЫЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ СИСТЕМЫ TiB2-MO НА ПОВЕРХНОСТИ ТРЕНИЯ |
RU2539138C1 (ru) * | 2013-12-16 | 2015-01-10 | Денис Анатольевич Романов | Способ нанесения электроэрозионностойких покрытий на основе диборида титана и меди на медные электрические контакты |
RU2663023C1 (ru) * | 2017-07-26 | 2018-08-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Способ нанесения электроэрозионностойких покрытий на основе оксида олова и серебра на медные электрические контакты |
RU2686093C1 (ru) * | 2018-06-29 | 2019-04-24 | Денис Анатольевич Романов | Способ нанесения биоинертных покрытий на основе ниобия на титановые имплантаты |
RU2686092C1 (ru) * | 2018-06-29 | 2019-04-24 | Денис Анатольевич Романов | Способ нанесения биоинертных покрытий на основе циркония на титановые имплантаты |
RU2806954C1 (ru) * | 2023-09-29 | 2023-11-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Способ электровзрывного напыления электроэрозионностойкого покрытия на основе диборида титана и серебра на медный электрический контакт |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010145406A (ru) | 2012-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2456369C1 (ru) | Способ формирования титан-бор-медных покрытий на медных контактных поверхностях | |
EP0102735B1 (en) | Electrode for an electrostatic charge injectiondevice | |
Menon et al. | Ignition studies of Al/Fe 2 O 3 energetic nanocomposites | |
Karpov et al. | Method for producing nanomaterials in the plasma of a low-pressure pulsed arc discharge | |
RU2497976C1 (ru) | СПОСОБ ЭЛЕКТРОВЗРЫВНОГО НАПЫЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ СИСТЕМЫ Al-TiB2 НА АЛЮМИНИЕВЫЕ ПОВЕРХНОСТИ | |
RU2470089C1 (ru) | Способ формирования молибден-углерод-медных покрытий на медных контактных поверхностях | |
RU2518037C1 (ru) | СПОСОБ ЭЛЕКТРОВЗРЫВНОГО НАПЫЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ СИСТЕМЫ TiC-Mo НА ПОВЕРХНОСТИ ТРЕНИЯ | |
RU2489515C1 (ru) | СПОСОБ ЭЛЕКТРОВЗРЫВНОГО НАПЫЛЕНИЯ КОМПОЗИТНЫХ ПОКРЫТИЙ СИСТЕМЫ, TiB2-Cu НА МЕДНЫЕ КОНТАКТНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ | |
RU2464354C1 (ru) | Способ формирования вольфрам-углерод-медных покрытий на медных контактных поверхностях | |
Anisimov et al. | Possibility of electric-pulse sintering of powder nanostructural composites | |
RU2451111C1 (ru) | Способ нанесения на контактные поверхности электроэрозионно-стойких молибден-медных композиционных покрытий с наполненной структурой | |
CN104926307B (zh) | 一种Ti2AlC复合陶瓷材料的反应喷射合成制备方法 | |
RU2436864C1 (ru) | Способ нанесения композиционного ламинатного молибден-медного покрытия на медную контактную поверхность | |
RU2451110C1 (ru) | Способ нанесения на контактные поверхности электроэрозионно-стойких вольфрам-медных композиционных покрытий с наполненной структурой | |
CN105458276A (zh) | 一种制备活性金属复合硼粉的方法 | |
JP6651438B2 (ja) | 銅−ガリウムスパッタリングターゲット | |
RU2455388C1 (ru) | Способ нанесения на контактные поверхности электроэрозионно-стойких молибден-медных композиционных покрытий со слоистой структурой | |
Solov’ev et al. | Synthesis and investigation of porous Ni-Al substrates for solid-oxide fuel cells | |
TW200927994A (en) | Method for forming composite membrane having porous coating layer and apparatus thereof | |
Jankauskas et al. | Research into nanoparticles obtained by electric explosion of conductive materials | |
RU2451112C1 (ru) | Способ нанесения на контактные поверхности электроэрозионно-стойких вольфрам-медных композиционных покрытий со слоистой структурой | |
Batsanov et al. | Electric discharge in materials | |
Sivkov et al. | Deposition of cubic tungsten carbide coating on metal substrates at sputtering of electric discharge plasma | |
Grünewald et al. | Cross-sectional TEM investigations of plasmapolymer-metal composite films | |
Fedotov et al. | Fabrication of vacuum-arc Ti-Al-N coatings using multicomponent SHS-compacted cathodes |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121109 |