CN1180905C - 一种铜基受电弓滑板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
铜基受电弓滑板制备的方法，属金属基复合材料领域。以工业电解铜粉或铜合金粉末为基体、石墨粉为减磨剂，经粉末混合后压制成形，再经过烧结和挤压工艺制备受电弓滑板。通过粉末混合工艺的控制，形成在铜基体网络中均匀分布的石墨颗粒，在烧结和挤压工艺中进一步提高基体与减磨剂的结合能力，获得机械物理性能优异、减磨效果良好的受电弓滑板制品，具有原料准备简单、工艺过程容易控制、无污染、生产成本低、可形成大批量生产的特点。
Description
(一)技术领域：金属基复合材料科学领域
(二)背景技术：公知的受电弓滑板的制备方法有以下几种：
①纯金属滑板：该类滑板采用铜板或钢板经机加工制成，具有机械强度高、取材方便、使用寿命长、成本低，引发弓网事故障碍概率小的特点，但对接触导线磨耗大，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粉末冶金滑板，它是采用某种金属粉末为基体(如铁基、铜基等)，加入多种金属和非金属材料，通过成形、烧结等工艺制成。机械强度较好，表面硬度适中，滑板和导线的磨耗比较匹配，因该类滑板引发的弓网事故概率很低，具有较好的综合性能。该类滑板存在的问题主要是滑板的含油率低，当形成的润滑膜遇到破坏或者失效时，难以形成新的润滑膜来维持滑板与导线间的良好磨合状态，这样就产生了滑板对接触网导线严重磨耗的情况。
③碳滑板，碳本身就是很好的润滑剂，且耐高温，不致和接触导线发生焊附现象，由于磨耗条件的改善，电弧和离线减少，电磁噪音也小，但是，碳滑板机械强度低，耐冲击韧性差，运行中遇到导线硬点容易造成滑板条折断和破裂，使用寿命低且易局部拉沟，特别是在雨季和潮湿地区，因摩擦力增大，常出现弓网故障。另外碳滑板电阻率高，在静止取流时，有引起导线过热软化的可能。
④碳浸金属滑板，它是将碳基体中存在的大量气孔填满金属，形成实用的凝体，集中碳材料和金属材料的优点。从理论上讲，是目前最为理想的铜导电区段的受电弓滑板，分为整体式(国外)和组装式(国内)两类，具有较好的电学性能，基本解决了碳滑板机械强度低的问题，耐磨性能大为提高，能根本解决导线磨耗过快的问题；但这类滑板的抗冲击力不足，易出现掉块现象，使用过程中需要整形，且价格过高，维护成本高，给机务部门带来较大的经济压力。
为了解决上述受电弓滑板在使用方面的不足，相继研制开发了各类受电弓滑板的改进型，如，铜基粉末冶金滑板加固体润滑条组成的机械复合式铜基粉末冶金滑板，增加碳条强度的铝包碳滑板，碳纤维增强碳滑板，碳纤维增强金属基滑板等，金属/碳复合滑板等。这些滑板的使用因制备技术复杂、生产成本高，或使用性能不能满足高速、重载荷滑动摩擦等要求而受到制约。
(三)发明内容
本发明的目的是针对公知技术存在的不足而研制成功的一种新方法，该方法通过粉末混合工艺的控制，形成在铜基体网络中均匀分布的石墨颗粒，而后在烧结和挤压工艺中进一步提高基体与减磨剂的结合能力，从而获得机械物理性能优异、减磨效果良好的受电弓滑板制品，具有原料准备简单、工艺过程容易控制、无污染、生产成本低、可形成大批量生产的特点。
本发明是通过下面的技术方案实现的。
图1是本发明的工艺流程图。原料经配料后在混料机中混合均匀，经过冷压成形后，坯料送入烧结炉中进行烧结，烧结后的锭坯再经复压后送挤压机挤出板坯，最后对板坯进行机加工，制成滑板成品。滑板的主要性能指标如表1所示。
制备方法按以下步骤完成：
1)按原料总重量2～10％的减磨剂加工业电解铜或铜合金粉余量配料，其中铜合金粉由电解铜中加入不超过铜合金粉总重量的3％铁、1％铬、2％镍三种中之一熔炼获得，减磨剂为晶体石墨粉，粒度为负300目，工业电解铜粉或铜合金粉粒度为负200目；
2)配好的原料经1～30小时混料后在压力为500～1000Mpa压力下冷压成形为坯料，
3)坯料在烧结炉中氢气氛保护下，控制烧结温度850℃，经4～8小时烧结成锭坯，
4)锭坯经300～600Mpa压力复压后，在挤压温度400～600℃下挤压成板坯，
5)板坯进行机加工，制成滑板成品。
与共知技术相比所具有的优点及积极效果：
1.通过粉末混合工艺的控制，形成在铜基体网络中均匀分布的石墨颗粒，而后在烧结和挤压工艺中进一步提高基体与减磨剂的结合能力，成品的机械物理性能优异，减磨效果显著；
2.原料准备简单、工艺流程容易控制、生产周期短、产品成本低；
3.可实现大批量生产，生产过程对环境无污染。
(四)附图说明：图1是本发明工艺流程图，表1是本发明滑板的主要性能指标。
(五)具体实施方式：
实施例一：按石墨粉10％，工业电解铜粉余量的比例配制原料，经过10小时混合，在钢模中双向压制成形，成形压力800MPa，经过850℃，4小时烧结，500MPa复压，600℃挤压，最后机加工成形，获得铜基受电弓滑板成品。
实施例二
按石墨粉7％，铬含量0.5％的铜合金粉余量的比例配制原料，经过8小时混合，在钢模中双向压制成形，成形压力650MPa，经过850℃、4小时烧结，550MPa复压，600℃挤压，最后机加工成形，获得铜基受电弓滑板成品。
Claims (3)
1.一种铜基受电弓滑板的制备方法，其特征在于：制备方法按以下步骤完成，
1)按原料总重量2～10％的减磨剂加工业电解铜粉或铜合金粉余量配料，其中铜合金粉由电解铜粉中加入不超过铜合金粉总重量的3％铁、1％铬、2％镍三种中之一熔炼获得，减磨剂为晶体石墨粉其粒度为负300目，工业电解铜粉或铜合金粉粒度为负200目；
2)配好的原料经1～30小时混料后，在500～1000Mpa压力下冷压成形为坯料，
3)坯料在烧结炉中氢气氛保护下，控制烧结温度850℃，经4～8小时烧结成锭坯，
4)锭坯经300～600Mpa压力复压后，在挤压温度400～600℃下挤压成板坯，
5)板坯进行机加工，制成滑板成品。
2.根据权利要求1所述的铜基受电弓滑板的制备方法，其特征在于：按石墨粉10％，工业电解铜粉余量的比例配制原料，经过10小时混合，在钢模中双向压制成形，成形压力800MPa，经过850℃、4小时烧结，500MPa复压，600℃挤压，最后机加工成形，获得成品。
3.根据权利要求1所述的铜基受电弓滑板的制备方法，其特征在于：按石墨粉7％，铬含量0.5％的铜合金粉余量的比例配制原料，经过8小时混合，在钢模中双向压制成形，成形压力650MPa，经过850℃、4小时烧结，550MPa复压，600℃挤压，最后机加工成形，获得铜基受电弓滑板成品。
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