Газодинамическое напыление меди

В электротехнической промышленности актуальной задачей является нанесение слоя меди на алюминиевые поверхности для повышения электропроводности и защиты от воздействия коррозионных процессов, восстановление геометрических размеров и т. д.

Для напыления меди на алюминиевую деталь можно использовать различные методы, такие как электрохимическое осаждение, плазменное напыление или термическое напыление.

Метод плазменного напыления — это один из способов, которые могут быть использованы для нанесения меди на поверхность деталей. В процессе плазменного напыления порошковый материал, содержащий медь, нагревается до высокой температуры и распыляется на поверхность детали, где он затвердевает, образуя медное покрытие.

Технологии газотермического напыления (HVOF) и газодинамического напыления используются для нанесения покрытий на поверхность металлов и изделий по ГОСТ 28076-89. Объединяет оба этих метода то, что для покрытия используются порошковые материалы. Но, при газотермическом напылении порошковый материал нагревается и растворяется в газе, затем высокоскоростным напором подается на поверхность детали. Попадающие на подложку частицы имеют высокую температуру, обычно выше температуры плавления материала. В газодинамической технологии на подложку наносятся частицы с более низкой температурой, но имеющие очень высокую скорость (500…1000 м/с). Газодинамическое напыление бывает холодным (ХГН) и импульсным (ИГН). В первом случае частицы не подвергаются нагреву, а их разгон обеспечивается с помощью сверхзвукового газового потока. Во втором же происходит средний нагрев и ускорение частиц серией ударных волн фиксированной частоты.

Газодинамическое напыление металла

Холодное газодинамическое напыление (ХГН) металлических покрытий — это новейший процесс формирования металлических покрытий при соударении холодных (с температурой, существенно меньшей температуры плавления) металлических частиц, ускоренных сверхзвуковым газовым потоком до скорости несколько сот метров в секунду, с поверхностью обрабатываемой детали. При ударах нерасплавленных металлических частиц о подложку происходит их пластическая деформация и кинетическая энергия частиц преобразуется в тепло, обеспечивая формирование сплошного слоя из плотно упакованных металлических частиц. По сравнению с обычными процессами газотермического напыления холодное газодинамическое напыление имеет особые преимущества, поскольку распыляемый материал не расплавляется и не плавится во время процесса. Таким образом, тепловое воздействие на покрытие и материал подложки остается низким. Высокая кинетическая энергия частиц металла и высокая степень деформации при воздействии на подложку, которая связана с ней, позволяет изготавливать однородные и очень плотные покрытия. Диапазон толщины покрытия металлом варьируется от нескольких сотых долей миллиметра до нескольких сантиметров.

Метод холодного газодинамического напыления меди заключается в нанесении и закреплении на поверхности алюминиевой заготовки или детали твердых частиц медного порошка размером от 0,01 до 50 мкм, разогнанных до необходимой скорости в воздухе, азоте или гелии. Среда, с помощью которой осуществляют перемещение материала, может быть холодной или подогреваться до температуры не выше 700 °C.  В получаемых медных покрытиях, физические и химические свойства практически не отличаются от свойств базового металла.

Преимущества технологии  холодного газодинамического напыления металла

• выполнение работ при любых климатических условиях (давлении, температуре, влажности);
• возможность применения оборудования стационарного и переносного типа, что в последнем случае позволяет осуществлять работы по месту их проведения;
• возможность нанесения покрытия на локальные участки;
• возможность создания слоев с разными свойствами;
• возможность создания слоя необходимой толщины или разных по толщине в многослойных покрытиях;
• процесс не оказывает влияния на структуру изделия, на которое наносится напыление, что является важным преимуществом;
• безопасность;
• экологичность.

В настоящее время широко применяется газодинамическое напыление медных покрытий на алюминиевые контактные поверхности,  обеспечивающее защиту от электрохимической коррозии и качественный электрический контакт.  При внедрении технологии  нанесения на рабочую  алюминиевую поверхность тонкого (50 – 200 мкм) слоя меди, никеля и цинка методом холодного газодинамического напыления в РФ проводились многочисленные испытания изделий на соответствие требованиям ГОСТ 10434-82 “Соединения контактные электрические».  По результатам этих испытаний были внесены изменения в ГОСТ 9581–80, пункт 2: “Кабельные наконечники могут изготавливаться с защитными покрытиями Н6 или Ц6 или с покрытием контактной поверхности зажимной части наконечника медью, никелем, или цинком, нанесенным способом газодинамического напыления”.

Напыление меди на алюминиевые детали широко применяется при производстве алюмо-медных кабельных наконечников, шайб, гильз или кабельных соединителей, пластин переходных МА, МАП и т.п. По этой технологии производятся пластины переходные биметаллические алюмо-медные, предлагаемые НТЦ ЭНЕРГО-РЕСУРС.

По теме

Пластины переходные для соединения алюминиевых и медных проводников. Типы и технологии