CN107904429A - 一种Cu‑NbSe2受电弓滑板材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种Cu‑NbSe2受电弓滑板材料的制备方法。本发明所述方法在熔化的铜液中加入纳米级的NbSe2颗粒，然后在半固态条件下，经过螺旋挤压获得Cu‑NbSe2材料杆坯，最后经过整形获得受电弓滑板产品。该方法的优点在于：与传统铜基受电弓滑板材料制备方法相比，生产周期短、工艺简单；所制备的Cu‑NbSe2受电弓滑板致密度高、电阻率低、耐磨性和耐电弧侵蚀性能好。

Description

一种Cu-NbSe2受电弓滑板材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种Cu-NbSe2受电弓滑板材料的制备方法，属于导电滑板材料技术领域。
背景技术
随着我国高速铁路的快速发展，作为高速列车最重要的集电元件，受电弓滑板的用量越来越大。滑板在静止或滑动状态下从接触网导线上获得电流，为机车供应电力，受电弓滑板在大自然环境中工作，并且在运行中与接触网导线不断产生冲击力。因此，受电弓滑板与接触网导线构成的是一对机械与电气耦合的特殊摩擦副，对选用材料的综合性能有严格的要求。
目前已知的受电弓滑板有以下几种：
1纯金属滑板：机械强度高，取材方便，使用寿命长，成本低，引发弓网事故障碍概率小，但是对接触导线磨耗大，特别对铜接触导线磨耗严重。国内早期电力机车采用，现限制使用。
2纯碳材料滑板：对导线磨耗低，可延长导线使用寿命，但其机械强度低、易出现断裂、掉块现象，耐冲击性差，使用寿命低。特别是在雨季和潮湿地区，易局部拉沟，常出现弓网事故，适用范围受限。
3浸金属碳滑板：分为整体式(国外)和组装式(国内)两类，具有较好的性能，基本解决了碳滑板机械强度低的问题，但抗冲击力不足，易掉块，使用过程中需要整形，价格过高，维护成本高。
4粉末冶金滑板：可以分为铜基粉末冶金滑板和铁基粉末冶金滑板两类。铁基板的特点为机械强度高，表面硬度稍高，不易出现断裂、不均匀损耗现象，自身带有润滑材料，能减轻对导线的磨耗，但是对铜导线磨耗较大，应避免在铜导线区段使用；铜基板的特点为机械强度较好，表面硬度适中，滑板和导线的磨耗比较匹配。
基于上述行业背景，本发明提出采用熔炼与螺旋挤压法来制备Cu-NbSe2受电弓滑板材料。该技术特点在于所获得的Cu-NbSe2受电弓滑板致密度高、导电性好。
发明内容
本发明直接以纯铜与和纳米NbSe2粉为原料，在通过熔炼后，经过螺旋挤压技术获得Cu-NbSe2受电弓滑板材料，最后通过整形获得Cu-NbSe2受电弓滑板产品。
本发明提供一种Cu-NbSe2受电弓滑板材料制备方法，具体包括以下步骤：
(1)纯铜在真空度为10-5Pa，温度为1100-1200℃条件下熔化，并在机械搅拌速率为400-1500r/min条件下搅拌；优选的熔炼温度为1150℃，机械搅拌速率为450r/min。
(2)将颗粒尺度为50nm-500nm纳米NbSe2按照总重量的8％-40％(重量百分比)加入到(1)中熔化的铜熔体中，并在400-1500r/min条件下搅拌；优选的纳米NbSe2尺度为300nm，纳米NbSe2的加入量为30％，机械搅拌速率为900r/min。
(3)搅拌均匀的熔体在1080-1150℃条件下加入到螺旋挤压设备中，并在螺旋速率为300-800r/min的条件下挤出杆坯，并在挤出口进行水冷；优选的加入螺旋挤压设备的熔体温度为1100℃，螺旋速率为600r/min。
(4)将(3)中的杆坯经过整形获得Cu-NbSe2受电弓滑板。
本发明的有益效果：所获得的Cu-NbSe2受电弓滑板致密度高、导电率好。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方案
以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述，但本发明的保护内容不限于实施例所述范围。
实施例1
如图1的工艺流程，以市售的紫铜为原料，在真空度为10-5Pa的真空感应炉中熔化，并在搅拌速率为450r/min条件下进行机械搅拌；同时将占总重量的30％的纳米NbSe2加入到铜熔体中，并在搅拌速率为900r/min条件下加速搅拌；然后在温度为1100℃条件下，将该混合溶体加入到螺旋挤压设备中，在螺旋速率为600r/min的条件下挤出杆坯，并在挤出口进行水冷；最后对所获得的杆坯进行整形得到致密度97％、导电率15.26s/m Cu-NbSe2受电弓滑板。
实施例2
如图1的工艺流程，以市售的紫铜为原料，在真空度为10-5Pa的真空感应炉中熔化，并在搅拌速率为550r/min条件下进行机械搅拌；同时将占总重量的20％的纳米NbSe2加入到铜熔体中，并在搅拌速率为1000r/min条件下加速搅拌；然后在温度为1080℃条件下，将该混合溶体加入到螺旋挤压设备中，在螺旋速率为600r/min的条件下挤出杆坯，并在挤出口进行水冷；最后对所获得的杆坯进行整形得到致密度97.2％、导电率15.82s/m Cu-NbSe2受电弓滑板。
实施例3
如图1的工艺流程，以市售的紫铜为原料，在真空度为10-5Pa的真空感应炉中熔化，并在搅拌速率为850r/min条件下进行机械搅拌；同时将占总重量的40％的纳米NbSe2加入到铜熔体中，并在搅拌速率为900r/min条件下加速搅拌；然后在温度为1100℃条件下，将该混合溶体加入到螺旋挤压设备中，在螺旋速率为400r/min的条件下挤出杆坯，并在挤出口进行水冷；最后对所获得的杆坯进行整形得到致密度97.5％、导电率16.68s/m Cu-NbSe2受电弓滑板。
实施例4
如图1的工艺流程，以市售的紫铜为原料，在真空度为10-5Pa的真空感应炉中熔化，并在搅拌速率为1500r/min条件下进行机械搅拌；同时将占总重量的10％的纳米NbSe2加入到铜熔体中，并在搅拌速率为1200r/min条件下加速搅拌；然后在温度为1150℃条件下，将该混合溶体加入到螺旋挤压设备中，在螺旋速率为600r/min的条件下挤出杆坯，并在挤出口进行水冷；最后对所获得的杆坯进行整形得到致密度97.5％、导电率17.25s/m Cu-NbSe2受电弓滑板。

Claims (3)

1.一种Cu-NbSe2受电弓滑板材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将纯铜在真空感应炉中熔化，在机械搅拌的过程中，加入纳米NbSe2，并加速搅拌，然后将该熔体加入到螺旋挤压设备中挤出杆坯；最后经过整形获得Cu-NbSe2受电弓滑板。
2.根据权利要求1所述的Cu-NbSe2受电弓滑板材料的制备方法，其特征在于：
(1)纯铜熔炼条件为：真空度为10-5Pa，熔化温度为1100-1200℃，机械搅拌速率为400-1500r/min；
(2)纳米NbSe2的尺度为50nm-500nm，加入量占总重量的百分比为8％-40％；
(3)搅拌均匀的熔体在1080-1150℃条件下加入到螺旋挤压设备中，并在螺旋速率为每分钟300-800r/min的条件下挤出杆坯，并在挤出口进行水冷；
(4)将(3)中的杆坯经过整形获得Cu-NbSe2受电弓滑板。
3.根据权利要求1所述的一种Cu-NbSe2受电弓滑板材料的制备方法，其特征在于，熔炼温度为1150℃，机械搅拌速率为450r/min；纳米NbSe2尺度为300nm，纳米NbSe2的加入量为30％，机械搅拌速率为900r/min；加入螺旋挤压设备的熔体温度为1100℃，螺旋速率为600r/min。
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