CN102432293B - 电力机车受电弓碳滑板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力机车受电弓碳滑板，它采用下述重量份的原料制成：半补强炭黑含量4.3～6.3份、-398鳞片石墨含量1.5～3.5份、599鳞片石墨含量0.8～2.8份、木炭粉含量0.5～1.5份和融化煤沥青含量4.6～6.6份。其制备方法的工艺步骤为：热混、轧片、磨粉、压制、焙烧、浸渍、石墨化、粗加工、浸渍、固化、精加工、浸渍、粘接、固化和成品检验。本发明的有益效果是：具有独特的耐磨和自润滑性；电阻率低、粘接电阻小、抑制火花能力强，具有优良的载流能力，适合大功率、大电流工况；结构均匀、致密，具有较高的机械强度和耐冲击韧性；具有优良的耐腐蚀性能，适合在各种气候环境条件下工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力机车受电弓碳滑板，适用于城市轨道交通、地铁、矿山机车技术领域。
背景技术
电力机车受电弓碳滑板是机车导入电能的重要集电部件，随着电气化铁路及高速铁路的发展，铁路接触网导线减磨和提高滑板耐磨自润性的课题，一直是世界铁路发展极为重要的研究项目。
受电弓滑板主要有三大类：粉末冶金滑板、碳滑板、浸金属碳滑板。工业发达国家先后研制出了碳滑板，取代了粉末冶金滑板，有效减少了对接触网导线的磨耗，延长了导线的使用寿命。浸金属碳滑板是碳滑板在热等静压下浸铜合金制成的，其有良好的导电性能和抗冲击韧性，且强度高，硬度高，但对接触网导线磨耗比碳滑板高。目前碳滑板仍是国内外铁路部门广泛采用的首选材料，碳滑板是以碳-石墨为基础材料，具有良好的导电、导热及耐磨自润滑性，并具有很好的抑制火花作用和高温不变形、对接触网导线磨耗小的特点。目前提高碳滑板机械强度、抗冲击韧性、耐磨、自润滑性仍是关键技术，我国现阶段电气化铁路及高速铁路采用的受电弓碳滑板，主要依赖进口。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种机械强度高、抗冲击韧性强、耐磨自润滑性强、能够减少对接触网导线磨耗的电力机车受电弓碳滑板。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：电力机车受电弓碳滑板，它采用下述重量份的原料制成：半补强炭黑4.3～6.3份、-398鳞片石墨1.5～3.5份、599鳞片石墨0.8～2.8份、木炭粉0.5～1.5份和融化煤沥青4.6～6.6份。
电力机车受电弓碳滑板的制备方法，该方法的工艺步骤为：（1）热混：将原料中的半补强炭黑、-398鳞片石墨、599鳞片石墨和木炭粉按重量配比加入500立升混捏机进行热混，热混50～60分钟，当温度大于130℃时，加入融化煤沥青，然后闭盖热混2～3个小时，当温度达到170～180℃时，卸料；
（2）轧片：控制轧片厚度在2mm以内；
（3）磨粉：使用3R摆式磨粉机进行磨粉，控制粒度为：240目通过率55-75%；
（4）压制：使用500吨油压机进行模压，模具规格为1135×45×150mm，表压力为25Mpa，体积密度为1.35～1.40kg/cm3；
（5）焙烧：采用倒焰窑对步骤（4）之后的产品进行焙烧；
（6）浸渍：将步骤（5）之后的产品放入φ1200×2700立式浸渍罐中，用煤沥青浸渍，然后再进行焙烧，焙烧之后再浸渍，如此反复进行三次；
（7）石墨化：遵循一定的送电控制方案对步骤（6）之后的产品进行石墨化；
（8）粗加工：采用切、铣、磨工艺对步骤（7）之后的产品进行粗加工；
（9）浸渍：将步骤（8）之后的产品放入φ800×2700立式浸渍罐中，用高分子树脂材料进行浸渍；
（10）固化：将步骤（9）之后的产品放入碳化罐中进行固化；
（11）精加工：对固化之后的产品按照图纸要求进行精加工，直至达到配合尺寸要求；
（12）浸渍：将精加工之后的产品放入φ800×2700立式浸渍罐中，用高分子润滑材料进行浸渍；
（13）粘接：采用导电胶对产品进行粘接；
（14）固化：再次对产品进行固化；
（15）成品：对产品进行校验，合格者进入成品库。
本发明的有益效果如下：
（1）本发明采用半补强炭黑、石墨、木炭粉等原料制成的受电弓碳滑板，具有独特的耐磨和自润滑性，经浸渍高分子润滑材料后，使得碳滑板在-30℃～280℃的高温、严寒、干燥或潮湿的环境下，其表面保持一层润滑膜和氧化膜，使得碳滑板耐磨性强、使用寿命长，并对接触网导线起到润滑作用，对接触网导线的磨耗显著降低，延长接触网导线的使用寿命和整修周期。
（2）本发明的受电弓碳滑板电阻率低、粘接电阻小、抑制火花能力强，具有优良的载流能力，适合大功率、大电流工况。
（3）本发明结构均匀、致密，具有较高的机械强度和耐冲击韧性，可显著减少机车高速通过接触网线硬点时，滑板发生掉块和断裂风险。
（4）本发明具有优良的耐腐蚀性能，适合在各种气候环境条件下工作。
具体实施方式
实施例1：电力机车受电弓碳滑板，采用下述重量份的原料制成：半补强炭黑5.3份、-398鳞片石墨2.5份、599鳞片石墨1.8份、木炭粉1份和融化煤沥青5.6份。
制备方法的工艺步骤为：（1）热混：将上述原料中的半补强炭黑、-398鳞片石墨、599鳞片石墨和木炭粉按重量配比加入500立升混捏机进行热混，热混50～60分钟，当温度大于130℃时，加入融化煤沥青，然后闭盖热混2～3个小时，当温度达到170～180℃时，卸料；
（2）轧片：控制轧片厚度在2mm以内；
（3）磨粉：使用3R摆式磨粉机进行磨粉，控制粒度为：240目通过率55-75%；
（4）压制：使用500吨油压机进行模压，模具规格为1135×45×150mm，压力为25Mpa，体积密度为1.35～1.40kg/cm3；
（5）焙烧：采用倒焰窑对步骤（4）之后的产品进行焙烧，焙烧过程的控制条件如下：
（6）浸渍：将步骤（5）之后的产品放入φ1200×2700立式浸渍罐中，用煤沥青浸渍，然后再进行焙烧，焙烧之后再浸渍，如此反复进行三次，其中第二次和第三次焙烧的控制条件如下：
浸渍技术条件如下：
| 制品规格 | 预热温度（℃） | 预热时间（h） | 抽真空（h） | 浸渍压力（MPa） | 浸渍时间（h） | 保持温度（℃） |
| 260～320 | 3～4 | 0.5 | 0.7～0.8 | 3～4 | 220～250 |
浸渍的目的是将浸渍剂浸到制品空隙中，以提高制品密度和强度；
（7）石墨化：遵循一定的送电控制方案对步骤（6）之后的产品进行石墨化，石墨化送电的控制条件如下：
（8）粗加工：采用切、铣、磨工艺对步骤（7）之后的产品进行粗加工；
（9）浸渍：将步骤（8）之后的产品放入φ800×2700立式浸渍罐中，用高分子树脂材料进行浸渍，浸渍技术条件如下：
| 制品规格（mm） | 抽真空（h） | 浸渍压力（MPa） | 浸渍时间（h） |
| 0.5 | 0.7～0.8 | 3～4 |
（10）固化：将步骤（9）之后的产品放入碳化罐中进行固化，固化技术条件如下：
| 温度（℃） | 时间（h） |
| 室温～80℃ | 1 |
| 80～120℃ | 1 |
| 120～180℃ | 3 |
（11）精加工：对固化之后的产品按照图纸要求进行精加工，直至达到配合尺寸要求；
（12）浸渍：将精加工之后的产品放入φ800×2700立式浸渍罐中，用高分子润滑材料进行浸渍，浸渍技术条件如下：
| 制品规格（mm） | 抽真空（h） | 浸渍压力（MPa） | 浸渍时间（h） |
| 0.5 | 0.7～0.8 | 3～4 |
（13）粘接：采用导电胶对产品进行粘接；
（14）固化：再次对产品进行固化，固化技术条件同步骤（10）；
（15）成品：对产品进行校验，合格者进入成品库。
实施例2：电力机车受电弓碳滑板，采用下述重量份的原料制成：半补强炭黑4.3份、-398鳞片石墨1.5份、599鳞片石墨0.8份、木炭粉0.5份和融化煤沥青4.6份。
制备方法同实施例1。
实施例3：电力机车受电弓碳滑板，采用下述重量份的原料制成：半补强炭黑6.3份、-398鳞片石墨3.5份、599鳞片石墨2.8份、木炭粉1.5份和融化煤沥青6.6份。
制备方法同实施例1。
下面是铁道部产品质量监督检验中心对本发明产品的检验报告：
Claims (3)
1.一种电力机车受电弓碳滑板，其特征在于：它采用下述重量份的原料制成：半补强炭黑4.3～6.3份、-398鳞片石墨1.5～3.5份、599鳞片石墨0.8～2.8份、木炭粉0.5～1.5份和融化煤沥青4.6～6.6份。
2.根据权利要求1所述的电力机车受电弓碳滑板，其特征在于：所述原料的重量份为：半补强炭黑5.3份、-398鳞片石墨2.5份、599鳞片石墨1.8份、木炭粉1份和融化煤沥青5.6份。
3.权利要求1或2所述的电力机车受电弓碳滑板的制备方法，其特征在于，该方法的工艺步骤为：（1）热混：将原料中的半补强炭黑、-398鳞片石墨、599鳞片石墨和木炭粉按重量配比加入500立升混捏机进行热混，热混50～60分钟，当温度大于130℃时，加入融化煤沥青，然后闭盖热混2～3个小时，当温度达到170～180℃时，卸料；
（2）轧片：控制轧片厚度在2mm以内；
（3）磨粉：使用3R摆式磨粉机进行磨粉，控制粒度为：240目通过率55-75%；
（4）压制：使用500吨油压机进行模压，模具规格为1135×45×150mm，表压力为25Mpa，体积密度为1.35～1.40kg/cm3；
（5）焙烧：采用倒焰窑对步骤（4）之后的产品进行焙烧；
（6）浸渍：将步骤（5）之后的产品放入φ1200×2700立式浸渍罐中，用煤沥青浸渍，然后再进行焙烧，焙烧之后再浸渍，如此反复进行三次；
（7）石墨化：遵循一定的送电控制方案对步骤（6）之后的产品进行石墨化；
（8）粗加工：采用切、铣、磨工艺对步骤（7）之后的产品进行粗加工；
（9）浸渍：将步骤（8）之后的产品放入φ800×2700立式浸渍罐中，用高分子树脂材料进行浸渍；
（10）固化：将步骤（9）之后的产品放入碳化罐中进行固化；
（11）精加工：对固化之后的产品按照图纸要求进行精加工，直至达到配合尺寸要求；
（12）浸渍：将精加工之后的产品放入φ800×2700立式浸渍罐中，用高分子润滑材料进行浸渍；
（13）粘接：采用导电胶对产品进行粘接；
（14）固化：再次对产品进行固化；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: XINGTAI XIANGJIU GRAPHITE MANUFACTURING CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: XINGTAI CHIYU ELECTRICAL CARBON CO., LTD. Effective date: 20150225 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20150225 Address after: 054000, Hebei County, Xingtai City, Longgang province Xingtai Economic Development Zone Qi Cun East Patentee after: Xingtai Xiang nine graphite manufacturing Co., Ltd. Address before: Xingtai City, Hebei province 054000 city village of Xingtai County Patentee before: Xingtai Chiyu Electrical Carbon Co., Ltd. |