CN107617748B - 一种铜/石墨导电滑板材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铜/石墨导电滑板材料的制备方法，属于电力机车接触滑动材料技术领域。本发明采用球磨混粉、粉末成形与烧结、塑形加工与整形相结合的工艺制备铜/石墨导电滑板材料。本发明方法可利用现有生产设备，投资少，生产成本低，能够充分改善石墨与铜基体的界面润湿性，获得自润滑性、导电良好的铜基滑板材料。

Description

一种铜/石墨导电滑板材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种铜/石墨导电滑板材料的制备方法，属于电力机车接触滑动材料技术领域。
背景技术
随着高速铁路的发展，高铁速度已经达到每小时300-350公里，这样高的运行速度对机车部件的性能要求非常高，而滑板是连接机车和电线的重要集电受流装置。在电力机车高速行驶中，滑板和接触线之间发生高速相对的带电摩擦，这就必然要求导电滑块材料不仅要具有良好的导电性、摩擦磨损性，而且又要保证不对导线造成严重的损伤，不降低导线的寿命。
铜基粉末冶金滑板是重要的导电滑板材料。传统的粉末冶金滑板是将金属粉和自润滑相粉末充分混合，混合粉末再经过压制成形、烧结、复压复烧、挤压拉拔或轧制工艺获得导电滑板材料。这种制备方法容易造成粉末界面污染、界面结合差，致密度低、导电性差；特别是对于铜石墨滑板材料而言，由于石墨与铜界面润湿性差，导致使用过程中石墨颗粒容易从铜基体脱落，自润滑效果急剧降低，对导线造成损伤严重。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种铜/石墨导电滑板材料的制备方法，即通过沥青为介质来改善铜基体与石墨的界面润湿性，采用球磨混粉、粉末成形与烧结、塑形加工与整形相结合的工艺制备铜/石墨导电滑板材料。
一种铜/石墨导电滑板材料的制备方法，具体步骤为：
（1）将铜粉和沥青混合均匀并进行球磨处理3~36h得到混合物A；
（2）将石墨与锡粉混合均匀并进行球磨处理3~36h得到混合物B；
（3）将步骤（1）所得混合物A与步骤（2）所得混合物B混合均匀并进行球磨处理3~36h得到混合物C；
（4）在压力为500~900Mpa的条件下，将步骤（3）所得混合物C压制成型得到坯体；
（5）将步骤（4）所得坯体进行真空烧结处理，冷却即得锭坯；
（6）在压力为800~1200 MPa的条件下，将步骤（5）所得锭坯挤压成滑板条形，整形即得铜/石墨导电滑板材料；
所述步骤（1）中铜粉和沥青的质量比为(100~50):1；
所述石墨与铜粉的质量比为1:(50~5)；以质量百分数计，混合物C中锡粉的含量为2~6%；
所述球磨转速为100~600r/min，磨球与物料的质量比为(5~3):1；
所述步骤（4）真空烧结的真空度为5×10-5Pa，真空烧结处理的温度为800~980℃，真空烧结处理的时间为30~240min；
所述铜粉为市售铜粉，市售铜粉的平均粒度35μm，纯度为99.95%；石墨粉为市售石墨粉，市售石墨粉的粒径为200~800nm，纯度为99.95%；锡粉为市售锡粉，市售锡粉的平均粒径为0.8μm，纯度为99.95%；沥青为市售沥青；
本发明的有益效果：通过沥青为介质来改善铜基体与石墨的界面润湿性，采用球磨混粉、粉末成形与烧结、塑形加工与整形相结合的工艺制备出了铜与石墨界面润湿性良好、导电性能优异的铜/石墨导电滑板材料。
附图说明
图1为本发明实施例1铜/石墨导电滑板材料的显微组织图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1：一种铜/石墨导电滑板材料的制备方法，具体步骤为：
（1）将铜粉和沥青混合均匀并进行球磨处理3h得到混合物A，其中铜粉和沥青的质量比为100:1，磨球与物料的质量比为3:1，球磨转速为100r/min；
（2）将石墨与锡粉混合均匀并进行球磨处理3h得到混合物B，其中石墨与铜粉的质量比为1:50，磨球与物料的质量比为3:1，球磨转速为100r/min；
（3）将步骤（1）所得混合物A与步骤（2）所得混合物B混合均匀并进行球磨处理3h得到混合物C，其中以质量百分数计，混合物C中锡粉的含量为2%，磨球与物料的质量比为3:1，球磨转速为100r/min；
（4）在压力为500Mpa的条件下，将步骤（3）所得混合物C压制成型得到坯体；
（5）将步骤（4）所得坯体进行真空烧结处理，冷却即得锭坯，其中真空烧结的真空度为5×10-5Pa，真空烧结处理的温度为800℃，真空烧结处理的时间为20min；
（6）在压力为800 MPa的条件下，将步骤（5）所得锭坯挤压成滑板条形，整形即得铜/石墨导电滑板材料；
本实施例铜/石墨导电滑板材料的显微组织图如图1所示，从图1可知，铜和石墨两种材料分布均匀。
实施例2：一种铜/石墨导电滑板材料的制备方法，具体步骤为：
（1）将铜粉和沥青混合均匀并进行球磨处理15h得到混合物A，其中铜粉和沥青的质量比为80:1，磨球与物料的质量比为4:1，球磨转速为300r/min；
（2）将石墨与锡粉混合均匀并进行球磨处理15h得到混合物B，其中石墨与铜粉的质量比为1:30，磨球与物料的质量比为4:1，球磨转速为300r/min；
（3）将步骤（1）所得混合物A与步骤（2）所得混合物B混合均匀并进行球磨处理20h得到混合物C，其中以质量百分数计，混合物C中锡粉的含量为4%，磨球与物料的质量比为4:1，球磨转速为300r/min；
（4）在压力为700Mpa的条件下，将步骤（3）所得混合物C压制成型得到坯体；
（5）将步骤（4）所得坯体进行真空烧结处理，冷却即得锭坯，其中真空烧结的真空度为5×10-5Pa，真空烧结处理的温度为890℃，真空烧结处理的时间为120min；
（6）在压力为1000 MPa的条件下，将步骤（5）所得锭坯挤压成滑板条形，整形即得铜/石墨导电滑板材料。
实施例3：一种铜/石墨导电滑板材料的制备方法，具体步骤为：
（1）将铜粉和沥青混合均匀并进行球磨处理36h得到混合物A，其中铜粉和沥青的质量比为50:1，磨球与物料的质量比为5:1，球磨转速为600r/min；
（2）将石墨与锡粉混合均匀并进行球磨处理36h得到混合物B，其中石墨与铜粉的质量比为1:5，磨球与物料的质量比为5:1，球磨转速为600r/min；
（3）将步骤（1）所得混合物A与步骤（2）所得混合物B混合均匀并进行球磨处理36h得到混合物C，其中以质量百分数计，混合物C中锡粉的含量为6%，磨球与物料的质量比为5:1，球磨转速为600r/min；
（4）在压力为900Mpa的条件下，将步骤（3）所得混合物C压制成型得到坯体；
（5）将步骤（4）所得坯体进行真空烧结处理，冷却即得锭坯，其中真空烧结的真空度为5×10-5Pa，真空烧结处理的温度为980℃，真空烧结处理的时间为240min；
（6）在压力为1200 MPa的条件下，将步骤（5）所得锭坯挤压成滑板条形，整形即得铜/石墨导电滑板材料。

Claims (5)

1.一种铜/石墨导电滑板材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
（1）将铜粉和沥青混合均匀并进行球磨处理3~36h得到混合物A；
（2）将石墨与锡粉混合均匀并进行球磨处理3~36h得到混合物B；
（3）将步骤（1）所得混合物A与步骤（2）所得混合物B混合均匀并进行球磨处理3~36h得到混合物C；
（4）在压力为500~900Mpa的条件下，将步骤（3）所得混合物C压制成型得到坯体；
（5）将步骤（4）所得坯体进行真空烧结处理，冷却即得锭坯；
（6）在压力为800~1200 MPa的条件下，将步骤（5）所得锭坯挤压成滑板条形，整形即得铜/石墨导电滑板材料。
2.根据权利要求1所述铜/石墨导电滑板材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中铜粉和沥青的质量比为(100~50):1。
3.根据权利要求1所述铜/石墨导电滑板材料的制备方法，其特征在于：石墨与铜粉的质量比为1:(50~5)；以质量百分数计，混合物C中锡粉的含量为2~6%。
4.根据权利要求1所述铜/石墨导电滑板材料的制备方法，其特征在于：球磨转速为100~600r/min，磨球与物料的质量比为(5~3):1。
5.根据权利要求1所述铜/石墨导电滑板材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）真空烧结的真空度为5×10-5Pa，真空烧结处理的温度为800~980℃，真空烧结处理的时间为30~240min。
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