Фундаментальные проблемы современного материаловедения,  2019,  том 16,  №3, 361-369

 

Д.А. Романов, С.В. Московский, К.В. Соснин, А.Д. Филяков, Е.В. Протопопов

Влияние электронно-пучковой обработки на структуру и электроэрозионную стойкость электровзрывных покрытий системы CuO-Ag

Сибирский государственный индустриальный университет, ул. Кирова, 42, 654007, Новокузнецк, Россия
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Выполнены исследования структуры и фазового состава поверхностного слоя медного слаботочного электрического контакта контроллера ККТ-60, подвергнутого электровзрывному напылению композиционного покрытия системы CuO-Ag и последующей обработке высокоинтенсивным электронным пучком. Настоящие исследования проведены методами сканирующей электронной микроскопии и рентгенофазового анализа. Электровзрывное напыление покрытия системы CuO-Ag было осуществлено в режиме, обеспечивающим нагрев контакта до температуры плавления. Такой режим выгоден с технологической и экономической стороны, поскольку позволяет эффективно использовать ресурсы. После электровзрывного напыления с целью снижения шероховатости покрытий и гомогенизации их структуры проводилась электронно-пучковая обработка. Облучение электровзрывного покрытия системы Ag-CuO электронным пучком производилось при следующих значениях плотности мощности пучка электронов: 0,3, 0,45, 0,5, 0,55 и 0,6 МВт/см2. Применение электронно-пучковой обработки позволило добиться зеркального блеска поверхности электровзрывного покрытия системы CuO-Ag, снизить шероховатость без потери композиционного материала, гомогенизировать поверхностный слой покрытий на всю толщину покрытия, равную 40 мкм. Использование выбранных режимов импульсной электронно-пучковой обработки вызывает реализацию процессов наноструктуризации поверхностного слоя электровзрывного покрытия системы CuO-Ag. Фазовый состав электровзрывного покрытия системы Ag-CuO после электронно-пучковой обработке представляет собой следующие фазы: Ag, Cu2O, Cu64O и Cu. Электровзрывные покрытия системы CuO-Ag в ходе ускоренных испытаний на электроэрозионную стойкость разрушаются после 3000 циклов включения/отключения. В ходе ускоренных испытаний на электроэрозионную стойкость электрическое сопротивление является приемлемым для слаботочных электрических контактов и находится в интервале от 5,8 до 14,8 мкОм. Сформированные покрытия системы CuO-Ag удовлетворяют испытаниям слаботочных электрических контактов на электроэрозионную стойкость.

Ключевые слова: композиционное покрытие, серебро, оксид меди, структура, фазовый состав, электроэрозионная стойкость, электронно-пучковая обработка, электровзрывное напыление, дугостойкий электрический контакт.

УДК 669.1.08.29:621.785

DOI: 10.25712/ASTU.1811-1416.2019.03.012


 

Fundamental’nye problemy sovremennogo materialovedenia

(Basic Problems of Material Science (BPMS)) Vol. 16, No.3 (2019) 361-369

 

D.A. Romanov, S.V. Moskovskii, K.V. Sosnin, A.D. Filyakov, E.V. Protopopov

The effect of electron-beam processing on the structure and electrical discharge resistance of electric blasting coatings of the CuO-Ag system

Siberian State Industrial University, Kirov Str., 42, Novokuznetsk, 654007, Russia

The structure and phase composition of the surface layer of a copper low-current electrical contact of the KKT-60 controller, subjected to electroexplosion spraying of a composite coating of the CuO-Ag system and subsequent processing by a high-intensity electron beam, were studied. The present studies were carried out by scanning electron microscopy and X-ray phase analysis. The electroexplosive spraying of the coating of the CuO-Ag system was carried out in a mode that provided heating of the contact to the melting temperature. This mode is beneficial from the technological and economic side, as it allows the efficient use of resources. After electroexplosive spraying, in order to reduce the roughness of the coatings and homogenize their structure, electron-beam processing was performed. The electron-explosive coating of the CuO-Ag system with an electron beam was carried out at the following electron beam power densities: 0.3, 0.45, 0.5, 0.55, and 0.6 MW/cm2. The use of electron-beam processing made it possible to achieve a specular gloss on the surface of the electroexplosive coating of the CuO-Ag system, to reduce roughness without loss of composite material, to homogenize the surface layer of coatings over the entire coating thickness of   40 μm. The use of the selected modes of pulsed electron-beam processing causes the implementation of nanostructuring processes of the surface layer of the electric explosion coating of the CuO-Ag system. The phase composition of the electroexplosive coating of the CuO-Ag system after electron-beam processing consists of the following phases: Ag, Cu2O, Cu64O, and Cu. The explosive coatings of the CuO-Ag system during accelerated tests for electrical discharge resistance are destroyed after 3000 on/off cycles. During accelerated tests for electrical discharge resistance, electrical resistance is acceptable for low-current electrical contacts and is in the range from 5.8 to 14.8 μOhm. The formed coatings of the CuO-Ag system satisfy the tests of low-current electrical contacts for electrical discharge resistance.

Keywords: composite coating, silver, copper oxide, structure, phase composition, electroerosion resistance, electron-beam treatment, electroexplosion spraying, arc-resistant electrical contact.