CN107584123A

CN107584123A - 一种铜基受电弓滑板毛坯的制备方法

Info

Publication number: CN107584123A
Application number: CN201710717511.9A
Authority: CN
Inventors: 李玉柱; 包崇玺; 秦晓冬
Original assignee: NBTM New Materials Group Co Ltd
Current assignee: NBTM New Materials Group Co Ltd
Priority date: 2017-08-21
Filing date: 2017-08-21
Publication date: 2018-01-16

Abstract

一种铜基受电弓滑板毛坯的制备方法，步骤为：按照质量百分比Sn 5～15％、Bi1～5％、Cr 0～5％、Mo₂C 0％～8％、WC 0～8％、石墨1～10％、P 0.1～0.8％、MoS₂0～5％、粉末润滑剂0.2～0.8％、Cu余量进行混粉，将混好的粉末依次经成形、烧结、复压和复烧得到该铜基受电弓滑板毛坯。本发明将生坯经过一次烧结和复压复烧，使得减磨剂石墨和基体的结合进一步加强；除此之外，在配料中还加入增强相Cr、WC、Mo₂C和低熔点减磨组元Bi，进一步提高了滑板的摩擦磨损性能，具有工艺简单、操作方便、成本低的特点，同时对环境污染较小，可形成批量生产。

Description

一种铜基受电弓滑板毛坯的制备方法

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，尤其涉及一种铜基受电弓滑板毛坯的制备方法。

背景技术

近年来，我国的高速列车得到蓬勃发展，受电弓滑板作为其重要组成部分，其质量要求也越来越严苛，其性能必须满足以下要求：(1)优良的导电性和耐热性；(2)一定的机械强度及表观硬度、拉伸强度和抗冲击性；(3)优良的自润滑性能和耐电弧性能。

目前的受电弓滑板主要有三类：粉末冶金滑板、碳滑板和碳浸金属滑板。其中，粉末冶金滑板的机械性能好，表面硬度适中，综合性能较好，但其对接触导线的磨损较大。碳滑板虽然具有自润滑性能和减磨性能好、对接触导线的磨损较小等优点，但其机械强度低，耐冲击性能差，易发生断裂。对于碳浸金属滑板来说，其兼具粉末冶金滑板机械性能好和碳滑板对导线磨损小的优点，但其抗冲击性差，在使用过程中常需要整形以保证滑板的表面光滑；除此之外，碳浸金属滑板生产成本较高，不利于大批量生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、成本较低的铜基受电弓滑板毛坯的制备方法，制备的粉末冶金滑板性能优异，解决了粉末冶金滑板耐磨性差的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种铜基受电弓滑板毛坯的制备方法，其特征在于依次包括以下步骤：

1)混料：将原料粉末按照质量百分比进行配料：Sn 5～15％，Bi 1～5％，Cr 0～5％，Mo₂C 0％～8％，WC 0～8％，石墨1～10％，P 0.1～0.8％，MoS₂ 0～5％，粉末润滑剂0.2～0.8％，Cu余量；接着将粉末在混料机中混合均匀；

2)成形：在压力200～700MPa下将上述混合粉进行室温模压成形或者温模成形，生坯密度6.5～7.5g/cm³；

3)烧结：将上述生坯置于连续烧结炉中进行烧结，烧结温度为700～950℃，保温时间为20～40min，保护气氛为氮氢混合气；

4)复压：将烧结件进行复压处理，压力为300～700MPa；

5)复烧：将上述复压件在连续烧结炉中进行复烧，复烧温度600～900℃，保温时间为20～40min，保护气氛为氮氢混合气。

作为优选，所述步骤1)中的Cr、Cu采用铬粉、铜粉或者铜基合金粉，P采用其相应的铜基合金粉，Sn、Bi、Mo₂C采用锡粉、铋粉、碳化钼粉，或者/和其相应的铜基合金粉。

再优选，所述P的铜基合金粉为铜磷合金粉，Sn、Bi、Mo₂C的铜基合金粉为Cu-10Sn-4Bi-1Mo₂C扩散合金粉。

作为优选，所述步骤2)温模成形，温模温度60～90℃，成形压力600MPa。

优选地，所述步骤3)的烧结温度800～920℃，保温时间为25min。

进一步优选，所述步骤4)复压是在模壁润滑条件下进行，压力为600MPa，保压1～2min。

最后，所述步骤5)复烧温度700℃，保温时间为25min。

与现有技术相比，本发明的优点在于：配料科学，工艺合理，将生坯经过一次烧结和复压复烧，使得减磨剂石墨在铜基体网络中分布均匀，与基体的结合进一步加强；在配料中加入增强相Cr、WC、Mo₂C和低熔点减磨组元Bi，进一步提高了滑板的摩擦磨损性能。本发明具有工艺简单、操作方便、成本低的特点，同时对环境污染较小，制备的粉末冶金滑板性能优异，可形成批量生产。

附图说明

图1是本发明提供的实施例1复烧后的金相照片；

图2是本发明提供的实施例2复烧后的金相照片；

图3是本发明提供的实施例3复烧后的金相照片；

图4是本发明提供的实施例4复烧后的金相照片。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

1.混料：按照化学成分Cu-10Sn-4Bi-2.5Cr-2.5C-0.6P-2MoS₂(质量百分数)进行配料，配料分别为72.4％的铜粉、10％的锡粉、4％的铋粉、2.5％的铬粉、2.5％的石墨粉、6％的铜磷合金粉(P质量分数10％)和2％的二硫化钼，加入0.6％的粉末润滑剂。

2.成形：将上述混好的粉末在600MPa下进行室温模压成形，生坯密度7.3g/cm³。

3.烧结：将上述生坯置于连续烧结炉中进行烧结，烧结温度920℃，烧结时间25min，烧结气氛为氮氢混合气。

4.复压：将烧结件在模壁润滑条件下，在压力600MPa进行压制，保压1.5min；

5.复烧：将上述复压件在连续烧结炉中进行复烧，烧结温度700℃，烧结时间25min，烧结气氛为氮氢混合气。

复烧后的得到的滑板毛坯的物理性能如下：硬度70HB、电阻率0.25μΩm、摩擦系数0.2-0.3、对摩擦副几乎无磨损，其金相照片如图1所示。

实施例2

1.混料：按照化学成分Cu-8.7Sn-3.5Bi-0.9Mo₂C-1.5Cr-0.6P-5C(质量分数)进行配料，配料分别为86.9％的Cu-10Sn-4Bi-1Mo₂C扩散合金粉、1.5％的铬粉、6％的铜磷合金粉(P质量分数10％)和5％的石墨粉，加入0.6％的粉末润滑剂。

2.成形：将上述混好的粉末在600MPa下进行室温模压成形，生坯密度6.9g/cm³。

3.烧结：将上述生坯置于连续烧结炉中进行烧结，烧结温度800℃，烧结时间25min，烧结气氛为氮氢混合气。

4.复压：将烧结件在模壁润滑条件下，在压力600MPa进行压制，保压1min；

复烧后的得到的滑板毛坯的物理性能如下：硬度60HB、电阻率0.32μΩm、摩擦系数0.15-0.25、对摩擦副几乎无磨损，其金相照片如图2所示。

实施例3

1.混料：按照化学成分Cu-8.6Sn-3.5Bi-3.9Mo₂C-0.6P-4C(质量分数)进行配料，配料分别为86.4％的Cu-10Sn-4Bi-1Mo₂C扩散合金粉、3％的碳化钼粉、6％的铜磷合金粉(P质量分数10％)和4％的石墨粉，加入0.6％的粉末润滑剂。

2.成形：将上述混好的粉末在70℃温模中进行压制，压力为600MPa，生坯密度7g/cm³。

4.复压：将烧结件在模壁润滑条件下，在压力600MPa下进行压制，保压2min；

复烧后的得到的滑板毛坯的物理性能如下：硬度63HB、电阻率0.30μΩm、摩擦系数0.2-0.3、对摩擦副几乎无磨损，其金相照片如图3所示。

实施例4

1.混料：按照化学成分Cu-8.6Sn-3.5Bi-0.9Mo₂C-3WC-0.6P-4C(质量分数)进行配料，配料分别为86.4％的Cu-10Sn-4Bi-1Mo₂C扩散合金粉、3％的碳化钨粉、6％的铜磷合金粉(P质量分数10％)和4％的石墨粉，加入0.6％的粉末润滑剂。

2.成形：上述混好的粉末在在70℃温模中进行压制，压力为600MPa，生坯密度7.1g/cm³。

4.复压：将烧结件在模壁润滑条件下，在压力600MPa下进行压制，保压1.5min；

复烧后的得到的滑板毛坯的物理性能如下：硬度63HB、电阻率0.30μΩm、摩擦系数0.2-0.3、对摩擦副几乎无磨损，其金相照片如图4所示。

Claims

1.一种铜基受电弓滑板毛坯的制备方法，其特征在于依次包括以下步骤：

4)复压：将烧结件进行复压处理，压力为300～700MPa；

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中的Cr、Cu采用铬粉、铜粉或者铜基合金粉，P采用其相应的铜基合金粉，Sn、Bi、Mo₂C采用锡粉、铋粉、碳化钼粉，或者/和其相应的铜基合金粉。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述P的铜基合金粉为铜磷合金粉，Sn、Bi、Mo₂C的铜基合金粉为Cu-10Sn-4Bi-1Mo₂C扩散合金粉。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2中温模成形，温模温度60～90℃，成形压力600MPa。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3)的烧结温度800～920℃，保温时间为25min。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤4)复压是在模壁润滑条件下进行，压力为600MPa，保压1～2min。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤5)复烧温度700℃，保温时间为25min。