CN108515170A - 一种新型高性能受电弓材料的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型高性能受电弓材料的制备工艺，包括如下步骤：S1、原料，镀铜TiB2粉、镀铜TiSiC2粉、铜粉、石墨粉、沥青焦、改质煤沥青；S2、将以下组分按照重量份数比取出均匀混合：镀铜TiB2粉5‑15、镀铜TiSiC2粉5‑15、铜粉30‑45、石墨粉40‑50、沥青焦5‑15；S3、将S2制备的原料与改质煤沥青按照重量份数比为1:0.5‑1的比例混合均匀；S4、将S3中混后的材料倒入模具中，利用双向压制模压成型制成一定形状和尺寸的压坯，并使之具有一定的密度和强度；S5、将压坯放入真空烧结炉中进行烧结，且保证炉内为真空状态，升温速度：300℃及300℃以前，按照5℃/min升温；300℃以后，按照15℃/min升温，直到达到950℃‑1050℃，保持2‑4h；S6、烧结完成后，关闭真空烧结炉的电源，循环水冷至室温即可。
Description
技术领域
本发明涉及一种制造受电弓碳滑板的材料，特别是涉及一种新型高性能受电弓材料的制备工艺。
背景技术
电力机车的动力连接器就是受电弓碳滑板，而碳滑板的重要材料即碳滑条。其工作原理就是碳滑条与接触电网摩擦接触取电，传送给电力机车，从而来维持其正常运行。由于工作环境是在自然环境中进行，有时会暴露冻雨、冰雪在恶劣的天气中，且还在高速运行，与接触电网不断产生摩擦，在摩擦的过程会有电弧、冲击等现象的发生，因而也成为频繁更换的部件。
由此可见碳滑条材料综合性能是其必备条件，其中高强度、高韧性、低电阻、耐磨以及自润滑特性的滑动电接触材料是最佳选择。
现如今电力机车受电弓碳滑板分为三种：粉末冶金滑板、纯碳滑板、碳基复合材料滑板。
通常采用以铜基石墨、碳黑、沥青焦等作为主要原料，通过挤压、焙烧碳化工艺制造而成。但纯炭滑板材料集电容量小、接触区温度高、产品内部微裂纹较多且易折断，电阻率过高且易发热从而导致性能下降等问题，致使产品性能不稳定，易引起导线过热氧化腐蚀；铜基复合材料炭滑条一定程度上改善了纯碳滑板电阻率高的问题，然而该类滑板中铜金属不能很好地形成连续的三维网络结构，难以完全发挥铜合金低电阻的优势。
因此，申请人提出一种新型高性能受电弓材料的制备工艺，其电阻偏低，且强度、韧性满足现有碳滑板的需求。
发明内容
基于现有技术的不足，本发明提供了一种新型高性能受电弓材料的制备工艺。
具体为，本发明提供的一种新型高性能受电弓材料的制备工艺，包括如下步骤：
S1、原料， 镀铜TiB2粉、镀铜TiSiC2粉、铜粉、石墨粉、沥青焦、改质煤沥青；
所述镀铜TiB2粉、镀铜TiSiC2粉为采用化学方式镀铜，且其粒度为100-300目；
所述铜粉的密度为8.92×103/cm3，电阻率为1.694*10-8Ω·m，导热系数1083.4℃；
所述改质煤沥青的软化点为105-115℃，结焦值为≥56%,灰分≤0.35%；
所述石墨粉的粒度为30-55μm，电阻率≤8.0μΩm，抗折强度≥25Mpa，抗压强度≥35Mpa，灰分≤0.20%；
所述的沥青焦粒径为0.55mm至0.35mm；
S2、将以下组分按照重量份数比取出均匀混合：
镀铜TiB2粉5-15、镀铜TiSiC2粉5-15、铜粉30-45、石墨粉40-50、沥青焦5-15；
混合可以采用湿混，即混料机中以液体为介质进行均匀混合20-24h，混合完成后烘干。所述液态介质为乙醇。
S3、将S2制备的原料与改质煤沥青按照重量份数比为1:0.5-1的比例混合均匀；
S4、将S3中混后的材料倒入模具中，利用双向压制模压成型制成一定形状和尺寸的压坯，并使之具有一定的密度和强度。本案采用500*400*200的尺寸进行模压；
S5、将压坯放入真空烧结炉中进行烧结，且保证炉内为真空状态，升温速度：300℃及300℃以前，按照5℃/min升温；300℃以后，按照15℃/min升温，直到达到950℃-1050℃，保持2-4h；
S6、烧结完成后，关闭真空烧结炉的电源，使得S5中烧结的压坯的真空调解下循环水冷至室温，即可获得新型高性能受电弓材料。
S7、为了进一步增加其导电性，可以进行浸金属，具体为，将S6制备的受电弓材料放入预热炉内预热至500℃；
同时将铜粉熔化成液体，然后将将S6制备的受电弓材料放入此液体中，在氩气环境下，保持气压10-20KPa，2-4小时后取出并进行清理即可。
本发明的有益效果是：本发明实施起来较为简单，且成本偏低，成品具有较好的导电性能和耐磨性、自润滑性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
实施例一
一种新型高性能受电弓材料的制备工艺，包括如下步骤：
S1、原料， 镀铜TiB2粉、镀铜TiSiC2粉、铜粉、石墨粉、沥青焦、改质煤沥青；
所述镀铜TiB2粉、镀铜TiSiC2粉为采用化学方式镀铜，且其粒度为200目；
所述铜粉的密度为8.92×103/cm3，电阻率为1.694*10-8Ω·m，导热系数1083.4℃；
所述改质煤沥青的软化点为105-115℃，结焦值为≥56%,灰分≤0.35%；
所述石墨粉的粒度为30-55μm，电阻率≤8.0μΩm，抗折强度≥25Mpa，抗压强度≥35Mpa，灰分≤0.20%；
所述的沥青焦粒径为0.55mm；
S2、将以下组分按照重量份数比取出均匀混合：
镀铜TiB2粉10、镀铜TiSiC2粉5、铜粉30、石墨粉50、沥青焦15；
混合可以采用湿混，即混料机中以液体为介质进行均匀混合24h，混合完成后烘干。所述液态介质为乙醇。
S3、将S2制备的原料与改质煤沥青按照重量份数比为1:0.7的比例混合均匀；
S4、将S3中混后的材料倒入模具中，利用双向压制模压成型制成500*400*200长方体状的压坯，并使之具有一定的密度和强度。
S5、将压坯放入真空烧结炉中进行烧结，且保证炉内为真空状态，升温速度：300℃及300℃以前，按照5℃/min升温；300℃以后，按照15℃/min升温，直到达到950℃-1050℃，保持4h；
S6、烧结完成后，关闭真空烧结炉的电源，使得S5中烧结的压坯的真空调解下循环水冷至室温，即可获得新型高性能受电弓材料。
S7、将S6制备的受电弓材料放入预热炉内预热至500℃；
同时将铜粉熔化成液体，然后将将S6制备的受电弓材料放入此液体中，在氩气环境下，保持气压20KPa，3小时后取出并进行清理即可。
实施例二
一种新型高性能受电弓材料的制备工艺，包括如下步骤：
S1、原料， 镀铜TiB2粉、镀铜TiSiC2粉、铜粉、石墨粉、沥青焦、改质煤沥青；
所述镀铜TiB2粉、镀铜TiSiC2粉为采用化学方式镀铜，且其粒度为100目；
所述铜粉的密度为8.92×103/cm3，电阻率为1.694*10-8Ω·m，导热系数1083.4℃；
所述改质煤沥青的软化点为105-115℃，结焦值为≥56%,灰分≤0.35%；
所述石墨粉的粒度为30-55μm，电阻率≤8.0μΩm，抗折强度≥25Mpa，抗压强度≥35Mpa，灰分≤0.20%；
所述的沥青焦粒径为0.55mm；
S2、将以下组分按照重量份数比取出均匀混合：
镀铜TiB2粉5、镀铜TiSiC2粉5、铜粉35、石墨粉45、沥青焦10；
混合可以采用湿混，即混料机中以液体为介质进行均匀混合20h，混合完成后烘干。所述液态介质为乙醇。
S3、将S2制备的原料与改质煤沥青按照重量份数比为1:0.5的比例混合均匀；
S4、将S3中混后的材料倒入模具中，利用双向压制模压成型制成500*400*200长方体状的压坯，并使之具有一定的密度和强度。
S5、将压坯放入真空烧结炉中进行烧结，且保证炉内为真空状态，升温速度：300℃及300℃以前，按照5℃/min升温；300℃以后，按照15℃/min升温，直到达到950℃-1050℃，保持3h；
S6、烧结完成后，关闭真空烧结炉的电源，使得S5中烧结的压坯的真空调解下循环水冷至室温，即可获得新型高性能受电弓材料。
S7、将S6制备的受电弓材料放入预热炉内预热至500℃；
同时将铜粉熔化成液体，然后将将S6制备的受电弓材料放入此液体中，在氩气环境下，保持气压20KPa，4小时后取出并进行清理即可。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种新型高性能受电弓材料的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、原料， 镀铜TiB2粉、镀铜TiSiC2粉、铜粉、石墨粉、沥青焦、改质煤沥青；
S2、将以下组分按照重量份数比取出均匀混合：镀铜TiB2粉5-15、镀铜TiSiC2粉5-15、铜粉30-45、石墨粉40-50、沥青焦5-15；
S3、将S2制备的原料与改质煤沥青按照重量份数比为1:0.5-1的比例混合均匀；
S4、将S3中混后的材料倒入模具中，利用双向压制模压成型制成一定形状和尺寸的压坯，并使之具有一定的密度和强度；
S5、将压坯放入真空烧结炉中进行烧结，且保证炉内为真空状态，升温速度：300℃及300℃以前，按照5℃/min升温；300℃以后，按照15℃/min升温，直到达到950℃-1050℃，保持2-4h；
S6、烧结完成后，关闭真空烧结炉的电源，使得S5中烧结的压坯的真空调解下循环水冷至室温即可。
2.如权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述镀铜TiB2粉、镀铜TiSiC2粉为采用化学方式镀铜，且其粒度为100-300目；
所述铜粉的密度为8.92×103/cm3，电阻率为1.694*10-8Ω·m，导热系数1083.4℃；
所述改质煤沥青的软化点为105-115℃，结焦值为≥56%,灰分≤0.35%；
所述石墨粉的粒度为30-55μm，电阻率≤8.0μΩm，抗折强度≥25Mpa，抗压强度≥35Mpa，灰分≤0.20%；
所述的沥青焦粒径为0.55mm至0.35mm。
3.如权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，S2中的混合采用湿混，即混料机中以液体为介质进行均匀混合20-24h，混合完成后烘干。
4.如权利要求3所述的制备工艺，其特征在于，所述液态介质为乙醇。
5.如权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，还包括如下步骤:
S7、浸金属，将S6制备的受电弓材料放入预热炉内预热至500℃；
同时将铜粉熔化成液体，然后将将S6制备的受电弓材料放入此液体中，在氩气环境下，保持气压10-20KPa，2-4小时后取出并进行清理即可。
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