Патент на изобретение №2200210
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНТАКТОВ ВАКУУМНОЙ ДУГОГАСИТЕЛЬНОЙ КАМЕРЫ
(57) Реферат: Изобретение относится к области электротехники, а именно к технологии изготовления контактов вакуумной дугогасительной камеры. Способ включает предварительное приготовление порошковой смеси по крайней мере из двух порошковых компонентов – проводящего и термостойкого, помещение заготовки из материала с высокой электропроводностью в вакуумную камеру и нанесение покрытия из порошковой смеси методом электронно-лучевой наплавки. Изобретение направлено на улучшение качества контактов за счет получения мелкодисперсного и обезгаженного контактного материала. 1 табл. Изобретение относится к области электротехники, а именно к технологии изготовления контактов вакуумных дугогасительных камер. Известен способ [Патент РФ 2063086, МПК 6 Н 01 H 33/66, 1994г.], в котором технология изготовления контактов состоит из следующих этапов: – смешивание проводящего металлического порошка с термостойким порошковым материалом, имеющим более высокую температуру плавления, чем проводящий металлический порошок; – прессование полученной смеси, чтобы получить заготовку; – предварительное спекание заготовки в атмосфере высокочистого водорода; – окончательное спекание, уплотнение и обезгаживание заготовки диффузионной сваркой. Недостатками известного способа изготовления контактов являются нетехнологичность процесса, выраженная в длительных термических операциях; закрытая пористость спеченной заготовки и в результате – низкое качество обезгаживания всего объема спеченного материала. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ изготовления контактов [Патент США 4723589 от 88.02.09, МПК В 22 D 23/00], в котором заготовку, изготовленную из материала, содержащего медь, сталь и керамику, устанавливают в вакуумную камеру против плазменного пистолета и подогревают с помощью плазмы. Затем в плазменный пистолет подают заданное количество по меньшей мере двух порошкообразных металлов из группы, в которую входят медь, хром, висмут и литий. Металлы могут быть в чистом виде или иметь форму сплавов. Металлический порошок захватывается плазменной дугой и с большой скоростью направляется на поверхность заготовки. После удара о поверхность заготовки указанные металлы затвердевают и образуют безпористое покрытие. Недостатками известного способа, принятого за прототип, является повышенное газосодержание электродной заготовки из-за необходимости применения в плазмотроне плазмообразующего газа; крупнозернистая структура покрытия, определяемая дисперсностью напыляемых порошков; низкая прочность сцепления покрытия с подложкой и достаточно высокая остаточная пористость напыленного слоя. Минимальная пористость напыленных покрытий находится в пределах 3-5% (см. Кудинов В.В., Иванов В.М. Нанесение плазмой тугоплавких покрытий. М.: Машиностроение, 1981, 192 с.). Основной задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание способа изготовления контактов вакуумной дугогасительной камеры, при осуществлении которого достигается повышение технологичности процесса получения высокоплотного контактного материала и улучшение качества контактов за счет получения более мелкодисперсного и обезгаженого контактного материала. Данная задача решается тем, что в предлагаемом способе изготовления контактов вакуумной дугогасительной камеры предварительно готовят порошковую смесь по крайней мере из двух порошковых компонентов – проводящего и термостойкого, и наносят покрытие из порошковой смеси на заготовку из материала с высокой электропроводностью в вакуумной камере. Новым является то, что покрытие наносят на заготовку методом электронно-лучевой наплавки. Во всех известных в настоящее время применениях электронно-лучевой наплавки причина формирования мелкодисперсной структуры покрытия – большая скорость охлаждения в интервалах кристаллизации жидкометаллической ванны и последующих структурных превращений в закристаллизовавшемся сплаве. Формирование конечной структуры покрытия при электронно-лучевой наплавке при этом проходит через следующие последовательные этапы: 1) расплавление электронным лучом металлических компонентов порошковой смеси; 2) перемешивание расплавленных компонентов с образованием жидкого раствора; 3) быстрая кристаллизация жидкого раствора с образованием мелкозернистой структуры сплава; 4) быстрое охлаждение в области структурных превращений в сплаве с формированием мелкодисперсной структуры продуктов превращений. В предлагаемом способе изготовления контактов порошковая смесь состоит из проводящего и термостойкого компонентов, которые из-за полной несмешиваемости в твердом и жидком состоянии не сплавляются, а образуют так называемый псевдосплав, то есть механическую смесь компонентов (в приведенном нами примере – меди и хрома). Поэтому вышеуказанная схема формирования мелкодисперсной структуры в псевдосплавах не может быть реализована, так как отсутствует этап – “перемешивание расплавленных компонентов с образованием жидкого раствора”. Кроме того, известно, что “при полной несмешиваемости в жидком и твердом состояниях смачивание отсутствует…” [Сумм Б.Д., Горюнов Ю. В. Физико-химические основы смачивания и растекания. М.: Химия, 1976, с. 91] . Отсутствие смачивания препятствует уплотнению и приводит к повышенной пористости [Анциферов В. Н. , Бобров Г.В., Дружинин Л.К. и др. Порошковая металлургия и напыленные покрытия. М.: Металлургия, 1987, с. 227]. Следовательно, уменьшение пористости при электронно-лучевой наплавке псевдосплавов не является очевидно ожидаемым результатом. Это знание препятствовало использованию электронно-лучевой наплавки для изготовления контактов. Именно поэтому на дату подачи заявки из уровня техники были известны лишь плазменное напыление и метод порошковой металлургии изготовления контактов. Указанное в заявке уменьшение размера частиц хрома до 4-15 мкм по сравнению с исходными 90-160 мкм в наплавляемой порошковой смеси происходит благодаря разбиению крупных капель на мелкие под действием электронного луча. Такое измельчение не может быть достигнуто другими способами, используемыми для получения контактных материалов, в том числе способом плазменного напыления, используемым в прототипе. Получение указанного в заявке технического эффекта – снижение пористости и мелкозернистости, не является ожидаемым результатом при изготовлении контактов методом электронно-лучевой наплавки. Таким образом, использование электронно-лучевой наплавки для изготовления контактов, с указанным выше техническим эффектом, не следует явным образом из уровня техники. В результате такого решения существенно повышается технологичность изготовления контактов и улучшается их качество. Улучшение качества объясняется тем, что в процессе электронно-лучевой наплавки каждая частица порошка подвергается воздействию электронного луча, в результате которого она нагревается и расплавляется, что приводит к переплаву контактного материала в вакууме и его полному обезгаживанию. Дополнительно, благодаря существованию интенсивных гидродинамических явлений в жидкометаллической ванне расплава, происходит диспергация частиц тугоплавкого соединения и его равномерное распределение по всему объему наплавленного слоя. При осуществлении предлагаемого способа изготовления контактов вакуумной дугогасительной камеры предварительно готовят смесь проводящего металлического порошка, например медь ГОСТ 4960-75 (50-90 мкм), с термостойким порошковым материалом, например хром ТУ 14-1-1474-75 (90-160 мкм), в соотношении 1:1. Использование предлагаемого изобретения улучшает технологичность изготовления контактов за счет нанесения покрытия на заготовку методом электронно-лучевой наплавки, позволяющим существенно улучшить качество контактного материала за счет диспергации структурных составляющих, уменьшения пористости и обезгаживания в процессе наплавки в вакууме. Формула изобретения
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 03.02.2005
Извещение опубликовано: 27.03.2006 БИ: 09/2006
|
||||||||||||||||||||||||||
