Научные основы создания антифрикционных электропроводящих покрытий с использованием холодного газодинамического напыления

Применение антифрикционных металломатричных покрытий, обладающих электрической проводимостью, является эффективным способом обеспечения качественного токосъема и минимального износа в контактных парах трения в различных областях машиностроения. Одним из перспективных материалов для применения в данной сфере являются композиционные покрытия на основе медной матрицы и дисперсных включений графита. Применение такой композиции позволяет в процессе трения сформировать на поверхности покрытия тонкий антифрикционный слой, защищающий ее от изнашивания, и, одновременно обеспечить электрическую проводимость на приемлемом уровне. Холодное газодинамическое напыление (ХГН) является привлекательным способом создания композитных покрытий с сохранением фазового состава, равномерным распределением компонентов, минимальными остаточными напряжениями и высокой производительностью. Однако при использовании в ХГН смеси порошков меди и графита смазывающее свойство графита ингибирует адгезионно-когезионные процессы препятствуя росту покрытия, в связи с чем на практике оказывается невозможным получить такой композит. Решением данной проблемы может стать использование для напыления смеси медного порошка и плакированного порошка графит-никель структуры ядро-оболочка. Никелевая оболочка на частицах графита толщиной несколько микрометров позволит избежать смазывающего эффекта в процессе напыления и сформировать композитное покрытие требуемого состава за счет когезионной связи между медной матрицей и никелевой оболочкой плакированных частиц графита. Научная значимость решения поставленной проблемы заключается в получении фундаментальных знаний о процессе получения антифрикционных покрытий методом ХГН с использованием порошка структуры ядро-оболочка, а также структурных особенностях и свойствах получаемых данным способом материалов. Для решения обозначенной проблемы будет проведен комплекс исследований, включающий в себя практическое получение покрытий различного состава, изучение их микроструктурных, механических, трибологических и электрических характеристик, а также влияния на них термической постобработки. Актуальность предлагаемой работы обуславливается растущим практическим интересом к производству покрытий из новых материалов с контролируемым фазовым составом и уникальными функциональными свойствами. Решение поставленных задач позволит развить научные основы создания новых материалов методом ХГН и откроет перспективы для разработки на его основе технологии получения антифрикционных электропроводящих покрытий. В проекте предлагается новая методика, предполагающая использование плакированного порошка графита, введение которого в металлическую матрицу покрытия позволяет значительно улучшить антифрикционные свойства, однако электрические свойства таких покрытий до сих пор не исследовались. Также стоит отметить, что в России комплексные исследования в области производства таких материалов методом ХГН до сих пор не проводились. В связи с этим поставленная в настоящем проекте задача является новой и актуальной.