Автоматическая сварка, 2016, №02



2016 №02 (05)

DOI of Article 10.15407/as2016.02.06

2016 №02 (07)

---

Журнал “Автоматическая сварка», № 2/2016, с. 41-47
 

Современные композиционные материалы для коммутационной и сварочной техники Сообщение 2. Применение методов высокоскоростного испарения в вакууме для изготовления электрических контактов и электродов

Н.И. Гречанюк¹, В.Г. Гречанюк², Е.В. Хоменко¹, И.Н. Гречанюк¹, В.Г. Затовский¹

¹Ин-т проблем материаловедения им. И.Н. Францевича НАН Украины. 03680, г. Киев, ул. Кржижановского, 3. Е-mal: homhelen@mail.ru
²Киевский нац. ун-т строительства и архитектуры. 03037, г. Киев, Водухофлотский просп., 31. Е-mal: knuba@knuba.edu.ua
 
Реферат
В статье представлен метод электронно-лучевого испарения–конденсации в вакууме для наиболее перспективных технологий получения современных композиционных материалов, используемых в сварочной и коммутационной технике. В настоящее время этот метод является одним из составляющих технологического процесса получения тонких (до 5 мкм) пленок для радиотехники, микроэлектроники, вычислительной техники и др., а также толстых (более 5 мкм) пленок-конденсатов, широко используемых в качестве эффективных защитных и износостойких покрытий. Изложены результаты научной и производственной деятельности по внедрению в промышленность технологий нанесения на поверхность электрических контактов и электродов толстых пленок на основе меди и тугоплавких металлов (молибдена, вольфрама, хрома) с добавками редкоземельных и других металлов (иттрий, цирконий). По результатам проведенных испытаний на более чем 54 предприятиях Украины, России, Грузии, Румынии, Польши, КНР установлено, что по эксплуатационной надежности разработанные материалы не уступают серебросодержащим порошковым композициям, и в то же время они примерно в 3 раза дешевле последних. Библиогр. 57, табл. 1, рис. 4.
 
Ключевые  слова: композиционные материалы, медь и тугоплавкие металлы, сварочная и коммутационная техника, электронно-лучевое испарение, пленки конденсатов, эксплуатационная надежность
 
Поступила в редакцию 21.07.2015
Подписано в печать 04.02.2016
 

1. Новые материал / Под ред. Ю.С. Коробасова. – М.: МИ-СИС , 2002. – 736 с.
2. Материаловедение. Технологии конструкционных материалов / Под ред. В.С. Чередниченко. – М.: Омего-Л, 2008. – 751 с.
3. Bunshah R.F. Vacuum evaporation – history. Recent developments and application // Zeitschrijt jur Metallkunde. – 1984. – 75, № 11. – P. 840–846.
4. Зуев И.В. Обработка материалов концентрированными потоками энергии. – М.: МЭИ , 1998. –162 с.
5. Технология тонких пленок. Справочник / Под ред. Л. Майселла и З. Гленга. – М.: Сов. радио, 1997. – Т.И. – 662 с. – Т.2 – 764 с.
6. Самсонов Г.В., Эпик А.П. Тугоплавкие покрытия. – М.: Металлургия, 1973. – 398 с.
7. Шиллер З., Гайзиг Г., Панцер З. Электронно-лучевая технология. – М.: Энергия, 1980. – 528 с.
8. Мовчан Б.А., Малошенко И.С. Жаростойкие покрытия, осаждаемые в вакууме. – Киев: Наук. думка, 1983. – 230 с.
9. Повышение качества поверхности и плакирование металлов. Справочник / Под ред. А. Кнаунирс. – М.: Металлургия, 1984. – 376 с.
10. Елисеев Ю.С., Абрамов Н.В., Кримов В.В. Химико-термическая обработка и защитные покрытия в авиастроении. – М.: Высш. шк., 1999. – 522 с.
11. Косторжицкий А.И., Лебединский О.В. Многокомпонентные вакуумные покрытия. – М.: Машиностроение, 1987. – 207 с.
12. Ильинский А.И. Структура и прочность слоистых и дисперсно-упрочненных пленок. – М.: Металлургия, 1986. – 140 с.
13. Францевич И.Н. Электрические контакты, получаемые методом порошковой металлургии // Порошковая металлургия. –1980. – № 8. – С. 36–47.
14. Раховский В.И., Левченко Г.В., Теодорович О.К. Разрывные контакты электрических аппаратов. – М.: Металлургия, 1966. – 295 с.
15. Спеченные материалы для электротехники и электроники. Справочник / Под ред. Г.Г. Гнесина. – М.: Металлургия, 1981. – 343 с.
16. Материалы в приборостроении и автоматике. Справочник / Под ред. Ю.М. Пятина. – М: Машиностроение, 1982. – 527 с.
17. Композиционные материалы. Справочник / Под ред. Д.М. Карпиноса. – Киев: Наук. думка, 1985. – 591 с.
18. Тучинский Л.И. Композиционные материалы, получаемые методом пропитки. – М.: Металлургия, 1998. – 206 с.
19. Композиционные материалы для контактов и электродов / Р.В. Минакова, М.Л. Грекова А.П., Кресанова, Л.А. Крячко // Порошковая металлургия. – 1995. – № 7/8. – С. 32–52.
20. Slade Paul G. The Vacuum Interrupter.Theory, Design and Application. – CRC Press, 2008. – 528 p.
21. Хоменко Е.В., Гречанюк Н.И., Затовский В.Г. Современные композиционные материалы для коммутационной и сварочной техники. Сообщение 1. Порошковые композиционные материалы // Автомат. сварка. – 2014. – № 10. – С. 38–44.
22. Leis P., Schuster K.K. Der einjlus des kontactmaterials auf die austildundvon plasmastrhlen // Electric. – 1979. – 33, № 10. – S. 541–516, 559.
23. Мовчан Б.А., Гречанюк Н.И. Новые материалы и покрытия, получаемые по электронно-лучевым технологиям // Сб. тр. ЭЛТ -88 (31 мая–4 июня 1988 г., Варна, Болгария). – Варна, 1988. – С. 1005–1023.
24. Фаткуллин О.Х. Новые конструкционные порошковые материалы и их применение // Итоги науки и техники. Порошковая металлургия. – М.: ВИНИТИ , 1991. – Т. 5. – С. 140–177.
25. Singh I., Wolfe D.E. Review Nano and macro-structured component fabrication by electron (EB-PVD) // J. of Materials Science. – 2005. – 40. – P. 1–26.
26. Демчишин А.В. Структура и свойства толстых вакуумных конденсатов металлических и неметаллических материалов и научные основы их получения: Автореф. дис. ... д-ра техн. наук. – Киев: ИЭС им. Е.О. Патона АН УСС Р, 1981. – 35 с.
27. Гречанюк Н.И. Новые конструкционные материалы, полученные путем конденсации паровой фазы в вакууме для изделий новой техники: Дис. ... д-ра техн. наук. – Киев: ИЭС им. Е.О. Патона АН УСС Р, 1988. – 520 с.
28. Минакова Р.В., Кресанова А.П., Гречанюк Н.И. Композиционные материалы для контактов и электродов. Материалы на основе молибдена // Электрические контакты и электроды. – Киев: Ин-т проблем материаловедения НАН Украины, 1996. – С. 95–105.
29. Slade P.E. Arc erosion of tungsten based contact materials. A. review // Int. J. of Refractory and Hard Metals. – 1986. – 5, № 4. – P. 208–214.
30. Двойные и многокомпонентные системы на основе меди / Под ред. М.Е. Дриц, Н.П. Бочвар, Л.С. Гузей и др. – М: Наука, 1979. – 248 с.
31. Mackey T., Ziolkowski I. Sybsolias phase diagram of Cu2O–CuO–MoO system // J. Solid Stat. Chem. –1980. – № 31. – Р. 135–143.
32. Mackey T., Ziolkowski I. Phase relation in the cupric molibdates –cuprous molibdates system // Ibid – P. 145–151.
33. Гречанюк И.Н. Структура, свойства и электронно-лучевая технология получения композиционных материалов Cu–Zr–Y–Mo для электрических контактов: Дис. ... канд. техн. наук. – Киев: ИПМ им. И.Н. Францевича НАН Украины, 2007. – С. 171.
34. Чорновол В.О. Структура і корозійна стійкість композиційних матеріалів Cu–Mo, Cu–W, отриманих методом електронно-променевого випаровування-конденсації: А втореф. дис. .... канд. техн. наук. – Киев: ИПМ им. И.Н. Францевича НАН Украины, 2011. – 22 с.
35. Артюх А.Ю. Розробка матеріалів для електричних контактів на основі міді й молибдену, легованих Al, Cr, Zn, отриманих методом електронно-променевого випаровування – конденсації: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. – Киев: ИПМ им. И.Н. Францевича НАН Украины, 2011. – С. 20.
36. Гречанюк В.Г. Фізико-хімічні основи формування конденсованих з парової фази композиційних матеріалів на основі міді: Автореф. дис .... канд. техн. наук. – Киев: ИПМ им. И.Н. Францевича НАН Украины, 2013. – С. 40.
37. Композиционные материалы на основе меди и молибдена для электрических контактов, конденсированные из паровой фазы. Структура, свойства, технология. Ч. 2. Основы электронно-лучевой технологии получения материалов для электрических контактов / Н.И. Гречанюк, В.А. Осокин, И.Н. Гречанюк и др. // Современ. электрометаллургия. – 2006. – № 2. – С. 9–19.
38. ТУУ 20113410.001–98. Материалы дисперсно-упрочненные для электрических контактов. – Введ. 02.06.98.
39. ТУ У24.4-33966101-001:2014. Матеріали дисперсно-зміцнені для електричних контактів. – Введ. 17.11.14.
40. Пат. 34875 Україна. Композиційний матеріал для електричних контактів та спосіб його отримання / М.І. Гречанюк, В.О. Осокін, І.Б. Афанасьєв, І.М. Гречанюк. – Опубл.16.12.2002 р.
41. Пат. 74155 Україна. Спосіб отримання мікрошаруватих термостабільних матеріалів / М.І. Гречанюк. – Опубл. 15.11.2005 р.
42. Пат. № 2271404 РФ. Способ получения микрослойных термостабильных материалов / Н.И. Гречанюк. – Опубл. 03.10.2006 г.
43. www.weldinglivetissues.com
44. Пат. 104673 Украина. Композиційний матеріал для електричних контактів та спосіб його отримання / М.І. Гречанюк, В.Г. Гречанюк, В.В. Бухановський. – Опубл. 25.02.2014 р.
45. Perfomance of sliding contacts with Cu–Mo layers for transportation in mining industry / B. Miedzinski, Z. Okraszewski, N. Grechanyuk, S. Wandzio // Электрические контакты и электроды. – Киев: Ин-т проблем материаловедения НАН Украины, 2008. – С. 150–155.
46. Manufacturing Technique and Properties of Condensed Copper-Carbon Composite Materials for Sliding Electrical Contacts / N. Grechanyuk, R. Minakova, V. Bukhanovsky, N. Rudnitsky // Open Access Library J. – 2014. Vol.1. – P. 1–9.
47. Пат. 86434 Україна. Композиційний матеріал для електричних контактів і електродів та спосіб його отримання / М.І. Гречанюк, І.М. Гречанюк, В.Г. Гречанюк. – Опубл. 27.04.2009 р.
48. Взаємозв’язок між складом, структурою і механічними властивостями конденсованого композиційного матеріалу системи мідь–вольфрам / В.В. Бухановський, М.П. Рудницький, В.В. Харченко та ін. / Проблемы прочности. – 2011. – № 4. – С .87–102.
49. Production technology, structure and properties of Cu–W layered composite condensed materials for electrical contacts / V.V. Bukhanovskyi, N.I Grechanyuk, R.V. Minakova еt. al. // Refractory Metals and Hard Materials. – 2001. – 29, Is. 5. – P. 573–581.
50. Структура і фізико-хімічні властивості композиційних матеріалів на основі міді і вольфраму, отриманих методом електронно-променевого випаровування / В.О. Денисенко, Р.В. Мінакова, В.Г. Гречанюк, І.М. Гречанюк // Наук. вісн. Чернівецького ун-ту. Хімія. – 2008. – Вип. № 422. – С. 26–33.
51. Perfomance of LV vacuum contactors with condensed composite multicomponent contacts / B. Miedzinski, Z. Okrasczewski, M. Grechanyuk еt. al. // Электрические контакты и электроды. – Киев: Ин-т проблем материаловедения НАН Украины, 2010. – С.139–144.
52. Влияние технологических факторов на структуру, механические свойства и характер разрушения композиционного материала системы медь–хром / В.В. Бухановский, Н.И. Гречанюк, Н.П. Рудницкий и др. // Металловед. и терм. обработка металлов. – 2009. – № 8. – С. 26–31.
53. Пат. 32368А. Украина. Контактный материал для дугогасительных камер и способ его получения // М.І. Гречанюк, М.М. Плащенко, В.О. Осокін та ін. – Опубл. 15.12.2000 р.
54. Пат. 76737 Україна. Контактна система вакуумної дугогасної камери / М.І. Гречанюк, М.М. Плащенко, А.В. Зварич, В.О. Осокін. – Опубл. 15.09.2006 р.
55. Гречанюк В.Г. Корозійностійкі композиційні матеріали на основі міді й електронно-променеве обладнання для їх створення // Наук. вісн. Чернівецького ун-ту. – 2013. – № 640. – С. 43–51.
56. ДСТУ ГОСТ 15.005:2009. Создание изделий единичного и мелкосерийного производств, собираемых на месте эксплуатации. – Введ. 02.01.09.
57. ТУ У 31.20113410-003–2002. Контакти електричні на основі дисперсно-зміцнених матеріалів (МДК). – Введ. 30.10.02.