В Новосибирском государственном техническом университете НЭТИ исследовали особенности формирования структуры и провели оценку свойств композиционных покрытий системы медь-хром, полученных методом детонационного напыления. Работа проводилась совместно с учеными Института гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН.
Материалы системы медь-хром наиболее часто используются при изготовлении контактов вакуумных выключателей среднего и высокого напряжения. Срок эксплуатации электрических контактов определяется главным образом структурой и свойствами их поверхностных слоев. Поэтому важно создание на медных контактах защитных покрытий, обладающих необходимым комплексом свойств.
«Детонационное напыление механических смесей порошков меди и хрома позволяет получать композиционные покрытия с медной матрицей и равномерно распределенными в ней упрочняющими частицами хрома. В таких материалах медная матрица обеспечивает электро- и теплопроводность, а добавление хрома повышает твердость и износостойкость, а также снижает склонность контактов к свариванию. Для получения композитов системы медь-хром преимущественно используются методы порошковой металлургии. В моей научной работе предложен подход, основанный на применении метода детонационного напыления. Было проведено исследование структуры и свойств медных покрытий, сформированных при различных технологических параметрах процесса детонационного напыления, проводился анализ процессов деформации, нагрева и охлаждения материалов при детонационном напылении частиц меди на медные и стальные подложки, производилась оценка влияния фракционного состава, дистанции напыления, соотношения компонентов в смесях на структуру и свойства напыленных материалов, также было изучено поведение композиционных покрытий системы медь-хром в условиях дуговой эрозии», – рассказала Полина Рябинкина, младший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории физико-химических технологий и функциональных материалов, ассистент кафедры материаловедения в машиностроении, успешно защитившая диссертацию на тему ««Структура и свойства композиционных покрытий системы медь-хром, полученных методом детонационного напыления».
В ходе исследования были установлены оптимальные параметры детонационного напыления, обеспечивающие получение композиционных покрытий системы медь-хром, характеризующихся равномерным распределением частиц упрочняющей фазы в матрице, низкой пористостью, высоким уровнем твердости и адгезионной прочности.
«На основании проведенных исследований разработаны композиционные покрытия системы медь-хром, обладающие комплексом свойств, которые удовлетворяют требованиям, предъявляемым к материалам для изготовления электрических контактов высоковольтной аппаратуры»,– добавила Полина Рябинкина.
Результаты исследований легли в основу технологических рекомендаций по выбору составов порошковых смесей, применяемых для напыления, и режимов получения покрытий на медных подложках. Разработанные рекомендации переданы в компании, занимающиеся производством высоковольтного оборудования и нанесением функциональных покрытий различного назначения.
Что касается перспектив дальнейшей разработки темы, планируется оценить влияние дополнительной термической обработки полученных композиционных покрытий на их структуру, электропроводность и стойкость к дуговой эрозии.
Работа выполнялась при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, а также программы НИОКР НГТУ НЭТИ.