RU2699487C1

RU2699487C1 - Method for application of electroerosion-resistant coatings based on zinc oxide and silver on copper electric contacts

Info

Publication number: RU2699487C1
Application number: RU2018142202A
Authority: RU
Inventors: Денис Анатольевич Романов; Станислав Владимирович Московский
Priority date: 2018-11-29
Filing date: 2018-11-29
Publication date: 2019-09-05

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to application of coatings on metal contacts. Method includes electric explosion of composite electrically exploding conductor consisting of two-layer flat silver shell with weight of 60–360 mg and core in form of powder of zinc oxide with mass equal to 0.5–2.0 of shell weight, formation from explosion products of a pulsed multiphase plasma jet, its melting surface of copper electric contact at absorbed power density of 4.5–6.5 GW/m², deposition on surface of explosion products and formation on it of composite coating of ZnO-Ag system and subsequent pulse-periodic electron-beam treatment of coating surface at absorbed energy density of 40–60 J/cm², pulse duration 150–200 mcs and pulse number 10–30.

EFFECT: invention is aimed at formation on copper electric contacts coatings based on zinc oxide and silver with high electrical conductivity, erosion resistance and adhesion with substrate at the level of cohesion.

1 cl, 2 ex, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технологии нанесения покрытий на металлические поверхности с использованием концентрированных потоков энергии, в частности, к технологии получения на медных электрических контактах покрытий на основе оксида цинка и серебра, которые могут быть использованы в электротехнике как электроэрозионностойкие покрытия с высокой электропроводностью и адгезией с подложкой на уровне когезии.The invention relates to a technology for coating metal surfaces using concentrated energy flows, in particular, to a technology for producing coatings based on zinc oxide and silver on copper electrical contacts, which can be used in electrical engineering as electroerosion resistant coatings with high electrical conductivity and adhesion to a substrate on cohesion level.

Известен способ (Патент RU №2451111, МПК С23С 14/32, опубл. 20.05.2012) нанесения на контактные поверхности электроэрозионностойких молибден-медных композиционных покрытий с наполненной структурой, включающий использование концентрированного потока энергии для испарения исходных материалов молибдена и меди и конденсацию их на контактную поверхность, отличающийся тем, что в качестве исходных материалов попеременно используют сначала фольгу меди массой 4…5 мг с навеской порошка молибдена массой 0,8…0,9 г, затем одну фольгу меди массой 175…185 мг, испарение осуществляют при пропускании по фольге электрического тока, вызывающего ее электрический взрыв, а конденсацию продуктов взрыва на контактную поверхность осуществляют при значении поглощаемой плотности мощности на упрочняемой поверхности 4,5…5,0 и 7,6…8,1 ГВт/м² соответственно.A known method (Patent RU No. 2451111, IPC С23С 14/32, published on 05/20/2012) applying electroerosion-resistant molybdenum-copper composite coatings with a filled structure to the contact surfaces, comprising using a concentrated energy flow to evaporate the starting materials of molybdenum and copper and condensing them onto contact surface, characterized in that, as starting materials, first, a copper foil weighing 4 ... 5 mg with a weighed portion of molybdenum powder weighing 0.8 ... 0.9 g is used alternately, then one copper foil weighing 175 ... 185 mg, vapor s is performed by passing the foil by electric current causing its electrical explosion, and condensation products of an explosion on the contact surface is performed at a value of absorbed power density on a surface hardenable 4.5 ... 5.0 and 7.6 ... 8.1 GW / m ^2, respectively .

Недостатком способа является низкая стабильность структуры в процессе эксплуатации электрических контактов с такими покрытиями. В процессе эксплуатации электрических контактов с такими покрытиями происходит оплавление их поверхности, под воздействием искрообразования и возникновения электрической дуги возникает локальное оплавление и разбрызгивание металла, в результате чего металлическое изделие нарушает свою целостность, изменяет размеры и форму. Поскольку вольфрам и медь являются несмешивающимися компонентами во всем температурном и концентрационном интервале, при взаимодействии искры или дуги при коммутации контактов на поверхности покрытия возникают различного вида дефекты. В процессе испытаний легкоплавкая медь испаряется и основным элементом покрытия становится вольфрам, который образует матрицу с включениями меди с размерами порядка нескольких микрометров (Электровзрывное напыление износо- и электроэрозионностойких покрытий / Д. А. Романов, Е. А. Будовских, В. Е. Громов, Ю. Ф. Иванов. - Новокузнецк: Изд-во ООО «Полиграфист», 2014. - 203 с.) [1]. Это может стать причиной преждевременного отказа в работе электрических контактов.The disadvantage of this method is the low stability of the structure during operation of electrical contacts with such coatings. During the operation of electrical contacts with such coatings, their surface is melted, under the influence of sparking and the appearance of an electric arc, local melting and spraying of metal occurs, as a result of which the metal product breaks its integrity, changes its size and shape. Since tungsten and copper are immiscible components in the entire temperature and concentration range, various types of defects occur during the interaction of a spark or arc when switching contacts on the coating surface. During testing, fusible copper evaporates and tungsten becomes the main coating element, which forms a matrix with copper inclusions with sizes of the order of several micrometers (Electroexplosive spraying of wear- and electroerosion-resistant coatings / D.A. Romanov, E.A. Budovskikh, V.E. Gromov , Yu. F. Ivanov. - Novokuznetsk: Publishing House LLC Polygraphist, 2014. - 203 p.) [1]. This may cause premature failure of the electrical contacts.

Наиболее близким к заявляемому является способ (Патент RU №2546939, МПК С23С 4/12 опубл. 10.04.2015) [2] нанесения электроэрозионностойких покрытий на основе вольфрама и меди на медные электрические контакты, включающий электрический взрыв композиционного электрически взрываемого проводника, состоящего из двухслойной плоской медной оболочки массой 60-360 мг и сердечника в виде порошка вольфрама массой, равной 0,5-2,0 массы оболочки, формирование из продуктов взрыва импульсной многофазной плазменной струи, оплавление ею поверхности медного электрического контакта при поглощаемой плотности мощности 4,5-6,5 ГВт/м², осаждение на поверхность продуктов взрыва, формирование на ней композиционного покрытия системы W-Cu и последующую импульсно-периодическую электронно-пучковую обработку поверхности покрытия при поглощаемой плотности энергии 40-60 Дж/см², длительности импульсов 150-200 мкс и количестве 10-30 импульсов.Closest to the claimed one is the method (Patent RU No. 2546939, IPC С23С 4/12 publ. 04/10/2015) [2] applying electroerosion-resistant coatings based on tungsten and copper to copper electrical contacts, including an electric explosion of a composite electrically exploded conductor, consisting of a two-layer a flat copper shell weighing 60-360 mg and a core in the form of a tungsten powder with a mass equal to 0.5-2.0 mass of the shell, the formation of the products of the explosion of a pulsed multiphase plasma jet, its fusion of the surface of the copper electrically on contact with the absorbed power density of 4.5-6.5 GW / m ^2, the deposition on the surface of the explosion products, forming a composite coating thereon W-Cu system and subsequent periodic pulsed electron-beam treatment of the surface coverage of absorbed energy density at 40- 60 J / cm ² , the pulse duration of 150-200 μs and the number of 10-30 pulses.

Недостатком способа является низкая стабильность структуры в процессе эксплуатации электрических контактов с такими покрытиями, а также их низкая электропроводность. В процессе эксплуатации электрических контактов с такими покрытиями происходит оплавление их поверхности, под воздействием искрообразования и возникновения электрической дуги возникает локальное оплавление и разбрызгивание металла, в результате чего металлическое изделие нарушает свою целостность, изменяет размеры и форму. Поскольку вольфрам и медь являются несмешивающимися компонентами во всем температурном и концентрационном интервале, при взаимодействии искры или дуги при коммутации контактов на поверхности покрытия возникают различного вида дефекты. В процессе испытаний легкоплавкая медь испаряется и основным элементом покрытия становится вольфрам, который образует матрицу с включениями меди с размерами порядка нескольких микрометров [1]. Это может стать причиной преждевременного отказа в работе электрических контактов. Низкая электропроводность покрытий вызывает перегрев электрических контактов в процессе эксплуатации, в результате чего уменьшается ресурс их работы.The disadvantage of this method is the low stability of the structure during operation of electrical contacts with such coatings, as well as their low electrical conductivity. During the operation of electrical contacts with such coatings, their surface is melted, under the influence of sparking and the appearance of an electric arc, local melting and spraying of metal occurs, as a result of which the metal product breaks its integrity, changes its size and shape. Since tungsten and copper are immiscible components in the entire temperature and concentration range, various types of defects occur during the interaction of a spark or arc when switching contacts on the coating surface. During testing, fusible copper evaporates and tungsten becomes the main coating element, which forms a matrix with copper inclusions with sizes of the order of several micrometers [1]. This may cause premature failure of the electrical contacts. The low electrical conductivity of the coatings causes overheating of the electrical contacts during operation, resulting in a reduced service life.

Технической проблемой, решаемой изобретением, является получение композиционных покрытий на основе оксида цинка и серебра с наполненной микрокристаллической структурой, обладающих высокой стабильностью структуры, когезией между фазами оксида цинка и серебра, высокой степенью гомогенизации структуры их поверхностного слоя, зеркальным блеском поверхности и высокой электропроводностью, вследствие применения серебра, и электроэрозионной стойкостью.The technical problem solved by the invention is the production of composite coatings based on zinc oxide and silver with a filled microcrystalline structure, having high structural stability, cohesion between the phases of zinc oxide and silver, a high degree of homogenization of the structure of their surface layer, mirror surface gloss and high electrical conductivity, due to silver applications, and EDM.

Существующая техническая проблема решается тем, что способ включает электрический взрыв композиционного электрически взрываемого проводника, состоящего из двухслойной плоской серебряной оболочки массой 60-360 мг и сердечника в виде порошка оксида цинка массой, равной 0,5-2,0 массы оболочки, формирование из продуктов взрыва импульсной многофазной плазменной струи, оплавление ею поверхности медного электрического контакта при поглощаемой плотности мощности 4,5-6,5 ГВт/м², осаждение на поверхность продуктов взрыва и формирование на ней композиционного покрытия системы ZnO-Ag и последующую импульсно-периодическую электронно-пучковую обработку поверхности покрытия при поглощаемой плотности энергии 40-60 Дж/см², длительности импульсов 150-200 мкс и количестве 10-30 импульсов.The existing technical problem is solved in that the method includes an electric explosion of a composite electrically exploded conductor, consisting of a two-layer flat silver sheath weighing 60-360 mg and a core in the form of zinc oxide powder with a mass equal to 0.5-2.0 shell mass, the formation of products the explosion of a pulsed multiphase plasma jet, fusing it with the surface of a copper electrical contact at an absorbed power density of 4.5-6.5 GW / m ² , depositing explosion products on the surface and forming a composite on it irradiation coating of the ZnO-Ag system and subsequent pulse-periodic electron-beam treatment of the coating surface with an absorbed energy density of 40-60 J / cm ² , pulse duration 150-200 μs and the number of 10-30 pulses.

Технический результат, получаемый при использовании изобретения, заключается в том, что продукты разрушения композиционного электрически взрываемого проводника образуют плазменную струю, служащую инструментом формирования на поверхности медного электрического контакта композиционного покрытия с наполненной структурой (Мэттьюз М., Ролингс Р. Композиционные материалы. Механика и технология. - М.: Техносфера, 2004. - 408 с.) [3], образованного сплавом монооксида цинка и серебра. Применение серебра вместо меди обеспечивает высокую электропроводность формируемых покрытий. Последующая импульсно-периодическая электронно-пучковая обработка (ЭПО) покрытия сопровождается переплавлением его поверхностного слоя толщиной 20-30 мкм. Дефекты в виде микропор и микротрещин, выявляемые после электровзрывного напыления (ЭВН) [1], в нем не наблюдаются. Импульсно-периодическая ЭПО приводит к формированию в покрытии высокодисперсной и однородной структуры. Размеры включений ZnO в серебряной матрице уменьшаются в 2-12 раз по сравнению с их размерами сразу после ЭВН. Поверхность покрытия приобретает зеркальный блеск. Преимущество заявляемого способа по сравнению с прототипом заключается в формировании поверхностного слоя с низкой шероховатостью, повышенной адгезией и электропроводностью по сравнению с электровзрывными покрытиями, получаемыми в способе [2] и гомогенизированной структурой, что увеличивает срок их службы и расширяет область практического применения контактов в электротехнической аппаратуре.The technical result obtained by using the invention is that the destruction products of the composite electrically exploded conductor form a plasma jet, which serves as an instrument for forming a composite coating with a filled structure on the surface of a copper electrical contact (Matthews M., Rawlings R. Composite materials. Mechanics and technology . - M .: Technosphere, 2004. - 408 p.) [3], formed by the alloy of zinc monoxide and silver. The use of silver instead of copper provides high electrical conductivity of the formed coatings. The subsequent pulse-periodic electron-beam processing (EPO) of the coating is accompanied by remelting of its surface layer with a thickness of 20-30 microns. Defects in the form of micropores and microcracks detected after electroexplosive spraying (ESP) [1] are not observed in it. Pulse-periodic EPO leads to the formation of a finely dispersed and uniform structure in the coating. The sizes of ZnO inclusions in the silver matrix decrease by 2-12 times in comparison with their sizes immediately after the EHV. The surface of the coating acquires a mirror shine. The advantage of the proposed method compared to the prototype is the formation of a surface layer with low roughness, increased adhesion and electrical conductivity compared to the electric explosive coatings obtained in the method [2] and the homogenized structure, which increases their service life and expands the field of practical application of contacts in electrical equipment .

Способ проиллюстрирован, представленными на фиг. 1, структурой поперечного сечения поверхностного слоя электровзрывного композиционного покрытия системы ZnO-Ag без воздействия ЭПО, на фиг. 2 - структурой поперечного сечения поверхностного слоя электровзрывного композиционного покрытия системы ZnO-Ag после воздействия ЭПО.The method is illustrated in FIG. 1, the cross-sectional structure of the surface layer of the electric explosive composite coating of the ZnO-Ag system without exposure to EPO, FIG. 2 - the structure of the cross section of the surface layer of the electric explosive composite coating of the ZnO-Ag system after exposure to EPO.

Исследования методом сканирующей электронной микроскопии показали, что при ЭВН на поверхности медного электрического контакта путем электрического взрыва композиционного электрически взрываемого проводника при поглощаемой плотности мощности 4,5-6,5 ГВт/м² происходит формирование покрытия с композиционной наполненной структурой, когда в серебряной матрице, располагаются включения ZnO с размерами от 0,4 до 1,0 мкм (фиг. 1). В покрытии наблюдаются дефекты в виде микропор и микротрещин. Указанный режим, при котором поглощаемая плотность мощности составляет 4,5-6,5 ГВт/м², установлен эмпирически и является оптимальным, поскольку при интенсивности воздействия ниже 4,5 ГВт/м² не происходит образование рельефа между покрытием и медным электрическим контактом, вследствие чего возможно отслаивание покрытия, а выше 6,5 ГВт/м² происходит формирование развитого рельефа поверхности напыляемого покрытия. При значении массы серебряной фольги менее 60 мг становится невозможным изготовление из нее композиционного электрически взрываемого проводника. При значении массы серебряной фольги более 360 мг покрытие с композиционной наполненной структурой на медных электрических контактах обладает большим количеством дефектов. При значении массы сердечника композиционного электрически взрываемого материала менее 0,5 или более 2,0 массы фольги покрытие с композиционной наполненной структурой на медных электрических контактах также обладает дефектной структурой. Граница электровзрывного покрытия с медной подложкой не является ровной, что позволяет увеличить адгезию покрытия с подложкой.Scanning electron microscopy studies have shown that, when an EMI is applied on the surface of a copper electrical contact by an electric explosion of a composite electrically exploded conductor with an absorbed power density of 4.5-6.5 GW / m ² , a coating forms with a composite filled structure when, in a silver matrix, ZnO inclusions with sizes from 0.4 to 1.0 μm are located (Fig. 1). Defects in the form of micropores and microcracks are observed in the coating. The specified mode, in which the absorbed power density is 4.5-6.5 GW / m ² , is established empirically and is optimal, since at an intensity of exposure below 4.5 GW / m ² there is no relief formation between the coating and the copper electrical contact, as a result, peeling of the coating is possible, and above 6.5 GW / m ² , a developed relief of the surface of the sprayed coating is formed. When the mass value of the silver foil is less than 60 mg, it becomes impossible to make a composite electrically exploded conductor from it. With a silver foil mass value of more than 360 mg, a coating with a composite filled structure on copper electrical contacts has a large number of defects. When the core mass value of the composite electrically exploded material is less than 0.5 or more than 2.0 mass of the foil, the coating with the composite filled structure on copper electrical contacts also has a defective structure. The boundary of the electroexplosive coating with the copper substrate is not even, which allows to increase the adhesion of the coating to the substrate.

Импульсно-периодическая ЭПО поверхности электровзрывного покрытия с поверхностной плотностью поглощаемой энергии 40-60 Дж/см², длительностью импульсов 150-200 мкс, количеством импульсов 10-30 приводит к выглаживанию рельефа поверхности до образования зеркального блеска. Толщина модифицированных слоев после ЭПО изменяется в пределах от 20 до 40 мкм и незначительно увеличивается с ростом плотности энергии пучка электронов. ЭПО, сопровождающаяся переплавлением слоя покрытия приводит к формированию композиционной наполненной [3] структуры (фиг. 2). Дефекты в виде микропор и микротрещин в нем не наблюдаются. Размеры включений ZnO в серебряной в пределах от 0,1 до 0,2 мкм. Импульсно-периодическая ЭПО поверхностного слоя приводит к формированию в нем более дисперсной и однородной структуры. Указанный режим является оптимальным, поскольку при поверхностной плотности энергии меньше 40 Дж/см², длительности импульсов короче 150 мкс, количестве импульсов менее 10 имп. не происходит образования однородной структуры на основе ZnO и серебра и диспергирования ZnO в покрытии. При поверхностной плотности энергии больше 60 Дж/см², длительности импульсов длиннее 200 мкс, количестве импульсов более 30 имп. происходит формирование рельефа поверхности.Pulse-periodic EPO of the surface of an electric explosive coating with a surface density of absorbed energy of 40-60 J / cm ² , a pulse duration of 150-200 μs, and a number of pulses of 10-30 leads to smoothing of the surface relief until a mirror shine is formed. The thickness of the modified layers after EPO varies from 20 to 40 microns and slightly increases with increasing electron beam energy density. EPO, accompanied by remelting of the coating layer leads to the formation of a composite filled [3] structure (Fig. 2). Defects in the form of micropores and microcracks are not observed in it. The sizes of ZnO inclusions in silver range from 0.1 to 0.2 microns. Pulse-periodic EPO of the surface layer leads to the formation of a more dispersed and uniform structure in it. The indicated mode is optimal, since at a surface energy density of less than 40 J / cm ² , the pulse duration is shorter than 150 μs, the number of pulses is less than 10 pulses. there is no formation of a homogeneous structure based on ZnO and silver and dispersion of ZnO in the coating. When the surface energy density is more than 60 J / cm ² , the pulse duration is longer than 200 μs, the number of pulses is more than 30 pulses. surface relief is formed.

Электроэрозионную стойкость покрытий, полученных заявленным способом, в условиях дуговой эрозии измеряли на контактах электромагнитных пускателей марки ПМА 4100. Испытания на коммутационную износостойкость в режиме АС-4 согласно ГОСТу (ГОСТ 2933-83. Испытание на механическую и коммутационную износостойкость. Аппараты электрические низковольтные методы испытаний. - М.: Изд-во стандартов, 1983. - 26 с.) [4] проводили на испытательном комплексе ФГБОУ ВО Сибирский государственный индустриальный университет (г. Новокузнецк) при токе коммутирования 378 А, который в 6 раз превышал номинальный, и cosϕ=0,35. Число циклов включений-отключений до полного разрушения составило ~ 10000-11000. Это соответствует требованиям ГОСТа [4] для таких контактов.The erosion resistance of coatings obtained by the claimed method, under conditions of arc erosion, was measured on the contacts of electromagnetic starters ПМА 4100. Tests for switching wear resistance in AC-4 mode according to GOST (GOST 2933-83. Testing for mechanical and switching wear resistance. Low-voltage electrical test methods . - M .: Publishing house of standards, 1983. - 26 p.) [4] was carried out at the testing complex of the Federal State Budget Educational Institution of Higher Education Siberian State Industrial University (Novokuznetsk) at a switching current of 378 A, which is 6 times higher than the nominal, and cosϕ = 0.35. The number of on-off cycles until complete destruction was ~ 10000-11000. This complies with the requirements of GOST [4] for such contacts.

Испытания покрытий на электроэрозионную стойкость в условиях искровой эрозии проводили при точечном контакте. Ток составлял 3 А и напряжение - 220 В. После 10000 включений-отключений измеряли потерю массы образца. Формирующиеся при ЭВН покрытия, обладают большей электроэрозионную стойкость в условиях искрового разряда по сравнению с исходной для меди марки М00 и покрытиями, полученными по способу [2]. Относительное изменение электроэрозионной стойкости в условиях искровой эрозии покрытий с композиционной наполненной структурой m_э/m составляет 10,90, где m_э - потеря массы меди марки М00, принятой за эталон при 10000 циклов включений-отключений.Testing of coatings for electrical discharge resistance under conditions of spark erosion was carried out with point contact. The current was 3 A and the voltage was 220 V. After 10,000 on-off switches, the mass loss of the sample was measured. The coatings formed during EHV have a higher electrical discharge resistance in the conditions of spark discharge in comparison with the initial for grade M00 copper and coatings obtained by the method [2]. The relative change in electrical discharge erosion resistance under conditions of spark erosion of coatings with a composite filled structure m _e / m is 10.90, where m _e is the mass loss of M00 grade copper, taken as the standard for 10,000 on-off cycles.

Измерение удельной электропроводности покрытий производили с использованием измерителя электропроводности Константа К6. Значение удельной электропроводности покрытий системы ZnO-Ag превышает на 22% удельную электропроводность покрытий системы W-Ni-Cu, полученных по патенту [2].The conductivity of the coatings was measured using a conductivity meter Constant K6. The value of the electrical conductivity of the coatings of the ZnO-Ag system exceeds by 22% the electrical conductivity of the coatings of the W-Ni-Cu system obtained by the patent [2].

Примеры конкретного осуществления способа:Examples of specific implementation of the method:

Пример 1.Example 1

Обработке подвергали контактную поверхность медного электрического контакта командоконтроллера ККТ 61 площадью 1,5 см². Использовали композиционный электрически взрываемый проводник, состоящий из оболочки и сердечника в виде порошка ZnO, при этом оболочка состояла из двух слоев электрически взрываемой плоской серебряной фольги массой 60 мг, а масса сердечника составляла 30 мг. Сформированной плазменной струей оплавляли поверхность медного электрического контакта при поглощаемой плотности мощности 4,5 ГВт/м² и формировали на ней композиционное электровзрывное покрытие системы ZnO-Ag. После самозакалки покрытия при теплоотводе в объем основы медного контакта осуществляли импульсно-периодическую ЭПО поверхности электровзрывного покрытия при поверхностной плотности энергии 40 Дж/см², длительности импульсов - 150 мкс, количестве импульсов - 10 имп.The contact surface of the copper electrical contact of the KKT 61 controller with an area of 1.5 cm ² was subjected to processing. A composite electrically exploded conductor was used, consisting of a shell and a core in the form of ZnO powder, while the shell consisted of two layers of 60 mg electrically exploded flat silver foil, and the core weight was 30 mg. The formed plasma jet melted the surface of the copper electrical contact at an absorbed power density of 4.5 GW / m ² and formed a composite ZnO-Ag electroexplosive coating on it. After self-hardening of the coating during heat removal into the bulk of the copper contact base, a pulse-periodic EPO of the surface of the electric explosive coating was performed at a surface energy density of 40 J / cm ² , the pulse duration was 150 μs, and the number of pulses was 10 pulses.

Получили электроэрозионностойкое покрытие с высокой адгезией покрытия с подложкой на уровне когезии. На ОАО «ВЕСТ-2002» медные контакты, упрочненные заявляемым способом, показали увеличенный ресурс коммутационного износа в 1,7…2,2 раза по сравнению с серийными контактами.An electroerosion-resistant coating was obtained with high adhesion of the coating to the substrate at the cohesion level. At JSC "WEST-2002" copper contacts, hardened by the claimed method, showed an increased switching wear resource of 1.7 ... 2.2 times compared to serial contacts.

Пример 2.Example 2

Обработке подвергали медную электроконтактную поверхность контактов пускателей марок ПВИ-320А площадью 0,8 см². Использовали композиционный электрически взрываемый проводник, состоящий из оболочки и сердечника в виде порошка ZnO, при этом оболочка состояла из двух слоев электрически взрываемой плоской серебряной фольги массой 360 мг, а масса сердечника составляла 720 мг. Сформированной плазменной струей оплавляли медную электроконтактную поверхность контактов пускателей марок ПВИ-320А при поглощаемой плотности мощности 6,5 ГВт/м² и формировали на ней композиционное электровзрывное покрытие системы ZnO-Ag. После самозакалки покрытия при теплоотводе в объем подложки медного контакта осуществляли импульсно-периодическую ЭПО электровзрывного покрытия при поверхностной плотности энергии 60 Дж/см², длительности импульсов - 200 мкс, количестве - 30 импульсов. Получили электроэрозионностойкое покрытие с высокой адгезией покрытия с основой на уровне когезии.The processing was subjected to a copper electrical contact surface of the contacts of starters PVI-320A brands with an area of 0.8 cm ² . A composite electrically exploded conductor was used, consisting of a shell and a core in the form of ZnO powder, while the shell consisted of two layers of 360 mg electrically exploded flat silver foil, and the core weight was 720 mg. The formed plasma jet was used to melt the copper electrical contact surface of the contacts of the PVI-320A starters at an absorbed power density of 6.5 GW / m ² and form a composite ZnO-Ag electroexplosive coating on it. After self-hardening of the coating during heat removal into the bulk of the copper contact substrate, a pulse-periodic EPO of an electric explosive coating was carried out at a surface energy density of 60 J / cm ² , pulse duration 200 μs, and 30 pulse counts. An electroerosion-resistant coating with high coating adhesion with a base at the cohesion level was obtained.

На ОАО «Ремкомплект», г. Новокузнецк медные контакты, упрочненные заявляемым способом, показали ресурс коммутационного износа на уровне в 2,2 раза выше контактов пускателей марок ПВИ-320А.At JSC Remkomplekt, Novokuznetsk, copper contacts hardened by the claimed method showed a switching wear resource at a level 2.2 times higher than the contacts of starters of the PVI-320A grades.

Claims

A method for applying electroerosion-resistant coatings based on zinc oxide and silver to copper electrical contacts, including an electric explosion of a composite electrically exploded conductor, consisting of a two-layer flat silver sheath weighing 60-360 mg and a core in the form of zinc oxide powder weighing 0.5-2, 0 shell mass, the formation of the explosion products of a pulsed multiphase plasma jet, its fusion of the surface of a copper electrical contact with an absorbed power density of 4.5-6.5 GW / m ² , deposition on the surface of the explosion products and the formation on it of a composite coating of the ZnO-Ag system and the subsequent pulse-periodic electron-beam treatment of the coating surface with an absorbed energy density of 40-60 J / cm ² , pulse durations of 150-200 μs and an amount of 10-30.