CN102898143B - 一种用于装配电力机车受电弓的炭滑板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于装配电力机车受电弓的炭滑板的制备方法，其特点是，将煅烧后沥青焦和人造石墨粉经过破碎、配料，添加3％～5％的N330炭黑和0.5％～2％的硬脂酸，20％～30％熔融态的沥青混捏；经过挤压机按一定的截面形状挤压成型，在830～900℃条件下焙烧260～320h；经过粗加工后，再采用30％～50％熔融态的铜浸渍；经过抛光加工后完成。本发明制备工艺操作简单，成品率高，充分利用资源，节约成本，同时还保持了较高的机械强度和较好耐磨性能，实用性强。

Description

一种用于装配电力机车受电弓的炭滑板的制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于装配电力机车受电弓的炭滑板的制备方法。
背景技术
电力机车通过受电弓滑板从路网导线上获取电能，驱动牵引电机运行来带动列车行驶。电力机车高速行驶过程中，需要克服车轮与轨道的摩擦阻力，还需克服空气阻力，就必须具备强大的动力源。这强大的动力源就是路网导线提供的高压电力，靠安装在机车顶部的受电弓滑板与输电网的接触导线之间的滑动接触来实现的。受电弓滑板与路网导线可靠地接触是保证高速受流的重要条件。在受流过程中，路网导线和受电弓滑板在机械与电气上密切相关，只要其中之一出现问题，都会破坏正常的受电特性。受电弓滑板和路网导线一直处于相对滑动状态，引起相互磨损。由于更换滑板更容易，费用更低，不影响运行，因此滑板的质量就更加重要。工业发达国家先后研制出受电弓用炭滑板，取代了粉末冶金等金属滑板，有效地减少了接触导线的磨损，延长了导线使用寿命。
受电弓用炭滑板与传统粉末冶金滑板相比，有如下优点：1.对铜导线的磨耗能减少10倍，即使用炭滑板比粉末冶金滑板能使铜导线使用寿命提高10倍左右，使导线延长寿命40年之久；2.炭滑板比粉末冶金滑板抑制电弧能力强，能减少对电讯的干扰，尤其是在宇航、卫星事业高度发展的今天，减少通讯干扰更为重要。因此炭滑板会大大促进铁路电气化的发展，具有广阔的应用前景。
炭滑板以沥青焦和石墨粉为原料，煤沥青作结合剂，经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、浸铜而制成，是在电力机车高速行驶过程中受流提供电能的导体。而目前，各企业对该炭滑板的制备方法的研究存在空缺。同时，添加石墨粉使降低炭滑板的电阻率，提高润滑性，添加炭黑提高炭滑板的耐磨性能，添加硬脂酸增加压型的成品率。
发明内容
本发明的目的是：提供一种用于装配电力机车受电弓的炭滑板的制备方法，该方法操作简单，节约资源。
本发明采取的技术方案是：一种用于装配电力机车受电弓的炭滑板的制备方法，其特点是，包含以下几个步骤：
①准备原料：原料按重量％，其组成为：粒度1～0mm的沥青焦煅后焦颗粒60％～68％，0.5～0mm人造石墨粉8％～11％，N330炭黑3％～5％和0.5％～2％的硬脂酸，沥青20％～30％；
②混捏：将分级的配料倒入混捏锅中进行搅拌，下到混捏锅内沥青温度为145～150℃，混捏的干混时间为50～60分钟，温度118～130℃；混捏的湿混时间为35～45分钟，温度135～150℃；
③压型：将混捏的糊料倒入成型容器中，通过压力机将糊料从成型模具的开口处挤出，预压压力18～25MPa，挤压压力在8～15Mpa，挤压炭条长度为650～1100mm；
④一次焙烧：将经压型的生坯品装入钢制坩埚里，填入填充料，然后把坩埚放入焙烧炉中，在隔绝空气的情况下，按升温曲线逐步加热，在最高温度850～900℃条件下进行一次焙烧260～320h，出炉后，把焙烧品表面粘附的填充料清理干净；
⑤浸渍金属铜：将一次焙烧品放入高压浸渍罐中，将金属铜熔化，使铜液浸入一次焙烧品的孔隙中，铜在一次焙烧品的增重比为30％～50％，铜液温度800～900℃，加压压力1.0～1.5MPa，加压时间1.0～2.5h；
⑥加工：浸完铜之后，把粘附在表面的铜渣清理干净，然后按图纸要求对外形进行机加工成最终产品。
根据权利要求1所述的炭滑板的制备方法，其特征在于：步骤①中使用沥青焦作主要骨料，添加了人造石墨、N330炭黑和硬脂酸。
根据权利要求1所述的炭滑板的制备方法，其特征在于：步骤①中1～0mm沥青焦煅后焦颗粒的重量为60％～68％，0.5～0mm人造石墨粉重量为8％～11％，N330炭黑重量为3％～5％，硬脂酸的重量为0.5％～2％，沥青重量为20％～30％。
本发明制备的炭滑板的理化指标是：
项目 指标
体积密度 2.1～2.5g/cm3
电阻率 max10μΩm
抗折强度 min50MPa
抗压强度 min140MPa
冲击韧性 min0.2J/cm2
肖氏硬度 70～100
磨耗高度 max12mm
本发明的有益效果是：制备工艺操作简单，成品率高，充分利用资源，节约成本，同时还保持了较好的耐磨性能、电阻率和机械强度，实用性强。
附图说明
图1是受电弓炭滑板制备工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
产品制备方法：
将粒度为1～0mm的煅烧后沥青焦颗粒625kg，0.5～0mm的人造石墨颗粒100kg，N330炭黑30kg，与240kg熔融态沥青混合，添加5kg硬脂酸，然后用挤压机在11MPa压力下挤压成30×60×880mm方条，在850℃条件下焙烧300h，再采用400kg熔融态铜液浸渍2h，浸铜碳滑板的重量为1350kg。产品理化指标：
规格尺寸 30×60×880mm
体积密度 2.57g/cm3
电阻率 7.52μΩm
抗折强度 87MPa
抗压强度 170MPa
冲击韧性 未冲断
肖氏硬度 82
磨耗高度 4.7
实施例2
产品制备方法：
将粒度为1～0mm的煅烧后沥青焦颗粒630kg，0.5～0mm的人造石墨颗粒85kg，N330炭黑40kg，与235kg熔融态沥青混合，添加10kg硬脂酸，然后用挤压机在9MPa压力下挤压成30×60×1000mm方条，在850℃条件下焙烧320h，每根切割成3段，再采用400kg熔融态铜液浸渍2h，浸铜碳滑板的重量为1300kg。产品理化指标：
规格尺寸 30×60×305mm
体积密度 2.51g/cm3
电阻率 8.52μΩm
抗折强度 92MPa
抗压强度 183MPa
冲击韧性 未冲断
肖氏硬度 85
磨耗高度 4.3
实施例3
产品制备方法：
将粒度为1～0mm的煅烧后沥青焦颗粒630kg，0.5～0mm的人造石墨颗粒90kg，N330炭黑35kg，与235kg熔融态沥青混合，添加10kg硬脂酸，然后用挤压机在14MPa压力下挤压成24×30×650mm方条，在850℃条件下焙烧280h，再采用400kg熔融态铜液浸渍2h，浸铜碳滑板的重量为1360kg。产品理化指标：
规格尺寸 24×30×600mm
体积密度 2.35g/cm3
电阻率 7.82μΩm
抗折强度 87MPa
抗压强度 210MPa
冲击韧性 未冲断
肖氏硬度 85
磨耗高度 4.3

Claims (3)

1.一种用于装配电力机车受电弓的炭滑板的制备方法，包含以下步骤：
①准备原料：原料按重量％，其组成为：粒度1～0mm的沥青焦煅后焦颗粒60％～68％，0.5～0mm人造石墨粉8％～11％，N330炭黑3％～5％和0.5％～2％的硬脂酸，沥青20％～24％；
②混捏：将分级的配料倒入混捏锅中进行搅拌，下到混捏锅内沥青温度为145～150℃，混捏的干混时间为50～60分钟，温度118～130℃；混捏的湿混时间为35～45分钟，温度135～150℃；
③压型：将混捏的糊料倒入成型容器中，通过压力机将糊料从成型模具的开口处挤出，预压压力18～25MPa，挤压压力在8～15Mpa，挤压炭条长度为650～1100mm；
④一次焙烧：将经压型的生坯品装入钢制坩埚里，填入填充料，然后把坩埚放入焙烧炉中，在隔绝空气的情况下，按升温曲线逐步加热，在最高温度850～900℃条件下进行一次焙烧260～320h，出炉后，把焙烧品表面粘附的填充料清理干净；
⑤浸渍金属铜：将一次焙烧品放入高压浸渍罐中，将金属铜熔化，使铜液浸入一次焙烧品的孔隙中，铜在一次焙烧品的增重比为30％～50％，铜液温度800～900℃，加压压力1.0～1.5MPa，加压时间1.0～2.5h；
⑥加工：浸完铜之后，把粘附在表面的铜渣清理干净，然后按图纸要求对外形进行机加工成最终产品。
2.根据权利要求1所述的炭滑板的制备方法，其特征在于：步骤①中使用沥青焦煅后焦作主要骨料，添加了人造石墨、N330炭黑和硬脂酸；所述沥青焦煅后焦重量比为63％，人造石墨重量比为8.5％、N330炭黑重量比为4％，硬脂酸重量比为1％。
3.根据权利要求1所述的炭滑板的制备方法，其特征在于：步骤①中1～0mm沥青焦煅后焦颗粒的重量为62.5％，0.5～0mm人造石墨粉重量为10％，N330炭黑重量为3％，硬脂酸的重量为0.5％，沥青重量为24％；挤压压力11Mpa，在850℃条件下焙烧300h，铜液浸渍时间为2h。
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