專利名稱：一種銅基受電弓滑板的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
金屬基復(fù)合材料科學(xué)領(lǐng)域背景技術(shù)：
公知的受電弓滑板的制備方法有以下幾種①純金屬滑板該類滑板采用銅板或鋼板經(jīng)機加工制成，具有機械強度高、取材方便、使用壽命長、成本低，引發(fā)弓網(wǎng)事故障礙概率小的特點，但對接觸導(dǎo)線磨耗大，特別對銅接觸導(dǎo)線磨耗嚴(yán)重，國內(nèi)早期電力機車采用，現(xiàn)限制使用。②粉末冶金滑板，它是采用某種金屬粉末為基體(如鐵基、銅基等)，加入多種金屬和非金屬材料，通過成形、燒結(jié)等工藝制成。機械強度較好，表面硬度適中，滑板和導(dǎo)線的磨耗比較匹配，因該類滑板引發(fā)的弓網(wǎng)事故概率很低，具有較好的綜合性能。該類滑板存在的問題主要是滑板的含油率低，當(dāng)形成的潤滑膜遇到破壞或者失效時，難以形成新的潤滑膜來維持滑板與導(dǎo)線間的良好磨合狀態(tài)，這樣就產(chǎn)生了滑板對接觸網(wǎng)導(dǎo)線嚴(yán)重磨耗的情況。③碳滑板，碳本身就是很好的潤滑劑，且耐高溫，不致和接觸導(dǎo)線發(fā)生焊附現(xiàn)象，由于磨耗條件的改善，電弧和離線減少，電磁噪音也小，但是，碳滑板機械強度低，耐沖擊韌性差，運行中遇到導(dǎo)線硬點容易造成滑板條折斷和破裂，使用壽命低且易局部拉溝，特別是在雨季和潮濕地區(qū)，因摩擦力增大，常出現(xiàn)弓網(wǎng)故障。另外碳滑板電阻率高，在靜止取流時，有引起導(dǎo)線過熱軟化的可能。④碳浸金屬滑板，它是將碳基體中存在的大量氣孔填滿金屬，形成實用
的凝體，集中碳材料和金屬材料的優(yōu)點。從理論上講，是目前最為理想的銅導(dǎo)電區(qū)段的受電弓滑板，分為整體式(國外)和組裝式(國內(nèi))兩類，具有較好的電學(xué)性能，基本解決了碳滑板機械強度低的問題，耐磨性能大為提高，能根本解決導(dǎo)線磨耗過快的問題；但這類滑板的抗沖擊力不足，易出現(xiàn)掉塊現(xiàn)象，使用過程中需要整形，且價格過高，維護成本高，給機務(wù)部門帶來較大的經(jīng)濟壓力。
為了解決上述受電弓滑板在使用方面的不足，相繼研制開發(fā)了各類受電弓滑板的改進型，如，銅基粉末冶金滑板加固體潤滑條組成的機械復(fù)合式銅基粉末冶金滑板，增加碳條強度的鋁包碳滑板，碳纖維增強碳滑板，碳纖維增強金屬基滑板等，金屬/碳復(fù)合滑板等。這些滑板的使用因制備技術(shù)復(fù)雜、生產(chǎn)成本高，或使用性能不能滿足高速、重載荷滑動摩擦等要求而受到制約。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對公知技術(shù)存在的不足而研制成功的一種新方法，該方法通過粉末混合工藝的控制，形成在銅基體網(wǎng)絡(luò)中均勻分布的石墨顆粒，而后在燒結(jié)和擠壓工藝中進一步提高基體與減磨劑的結(jié)合能力，從而獲得機械物理性能優(yōu)異、減磨效果良好的受電弓滑板制品，具有原料準(zhǔn)備簡單、工藝過程容易控制、無污染、生產(chǎn)成本低、可形成大批量生產(chǎn)的特點。
本發(fā)明是通過下面的技術(shù)方案實現(xiàn)的。
圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。原料經(jīng)配料后在混料機中混合均勻，經(jīng)過冷壓成形后，坯料送入燒結(jié)爐中進行燒結(jié)，燒結(jié)后的錠坯再經(jīng)復(fù)壓后送擠壓機擠出板坯，最后對板坯進行機加工，制成滑板成品?；宓闹饕阅苤笜?biāo)如表1所示。一、原料成分及其所占重量百分比1.減磨劑晶體石墨粉，粒度為負(fù)300目，占總重量的2-10％；2.添加元素①鐵(Fe)不超過總重量的3％②鉻(Cr)不超過總重量的1％③鎳(Ni)不超過總重量的2％3.主原料工業(yè)電解銅粉，或由電解銅加入上述添加元素之一熔煉獲得的銅合金制備的合金粉末，粒度為負(fù)200目。二、原料配方①減磨劑+工業(yè)電解銅粉或②減磨劑+銅合金粉末三、技術(shù)條件①混料時間1-30小時；②坯料成形壓力500-1000MPa；③坯料燒結(jié)溫度900℃，時間4-8小時，氫氣氛保護；④復(fù)壓壓力300-600MPa；⑤擠壓溫度400-600℃；與共知技術(shù)相比所具有的優(yōu)點及積極效果1.通過粉末混合工藝的控制，形成在銅基體網(wǎng)絡(luò)中均勻分布的石墨顆粒，而后在燒結(jié)和擠壓工藝中進一步提高基體與減磨劑的結(jié)合能力，成品的機械物理性能優(yōu)異，減磨效果顯著；2.原料準(zhǔn)備簡單、工藝流程容易控制、生產(chǎn)周期短、產(chǎn)品成本低；3.可實現(xiàn)大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)過程對環(huán)境無污染。


圖1是本發(fā)明工藝流程圖，表1是本發(fā)明滑板的主要性能指標(biāo)。
具體實施例方式實施例一按石墨粉10％，工業(yè)電解銅粉余量的比例配制原料，經(jīng)過10小時混合，在鋼模中雙向壓制成形，成形壓力800MPa，經(jīng)過850℃，4小時燒結(jié)，500MPa復(fù)壓，600℃擠壓，最后機加工整形，可獲得銅基受電弓滑板成品。實施例二按石墨粉7％，鉻含量0.5％的銅合金粉余量的比例配制原料，經(jīng)過8小時混合，在鋼模中雙向壓制成形，成形壓力650MPa，經(jīng)過850℃、4小時燒結(jié)，550MPa復(fù)壓，600℃擠壓，最后機加工整形，可獲得銅基受電弓滑板成品。
權(quán)利要求
1.采用本發(fā)明制備銅基受電弓滑板，其特征在于1)工藝流程原料經(jīng)配料后在混料機中混合均勻，經(jīng)過冷壓成形后，坯料送入燒結(jié)爐中進行燒結(jié)，燒結(jié)后的錠坯再經(jīng)復(fù)壓后送擠壓機擠出板坯，最后對板坯進行機加工，制成滑板成品，2)原料成分及所占百分比減磨劑晶體石墨粉，粒度為負(fù)300目，占總重量的2-10％；添加元素①鐵(Fe)不超過總重量的3％②鉻(Cr)不超過總重量的1％③鎳(Ni)不超過總重量的2％主原料工業(yè)電解銅粉，或由電解銅加入上述添加元素之一熔煉獲得的銅合金制備的合金粉末，粒度為負(fù)200目，3)原料配方減磨劑+工業(yè)電解銅粉或減磨劑+銅合金粉末4)技術(shù)條件①混料時間1-30小時；②坯料成形壓力500-1000MPa；③坯料燒結(jié)溫度900℃，時間4-8小時，氫氣氛保護；④復(fù)壓壓力300-600MPa；擠壓溫度400-600℃。
2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的方法制備銅基受電弓滑板，其特征在于按石墨粉10％，工業(yè)電解銅粉余量的比例配制原料，經(jīng)過10小時混合，在鋼模中雙向壓制成形，成形壓力800MPa，經(jīng)過850℃、4小時燒結(jié)，500MPa復(fù)壓，600℃擠壓，最后機加工整形。
3.根據(jù)權(quán)力要求1所述的方法制備銅基受電弓滑板，其特征在于按石墨粉7％，鉻含量0.5％的銅合金粉余量的比例配制原料，經(jīng)過8小時混合，在鋼模中雙向壓制成形，成形壓力650MPa，經(jīng)過850℃、4小時燒結(jié)，550MPa復(fù)壓，600℃擠壓，最后機加工整形，可獲得銅基受電弓滑板成品。
全文摘要
銅基受電弓滑板制備的方法,屬金屬基復(fù)合材料領(lǐng)域。以工業(yè)電解銅粉或銅合金粉末為基體、石墨粉為減磨劑,經(jīng)粉末混合后壓制成形,再經(jīng)過燒結(jié)和擠壓工藝制備受電弓滑板。通過粉末混合工藝的控制,形成在銅基體網(wǎng)絡(luò)中均勻分布的石墨顆粒,在燒結(jié)和擠壓工藝中進一步提高基體與減磨劑的結(jié)合能力,獲得機械物理性能優(yōu)異、減磨效果良好的受電弓滑板制品,具有原料準(zhǔn)備簡單、工藝過程容易控制、無污染、生產(chǎn)成本低、可形成大批量生產(chǎn)的特點。
文檔編號C22C9/00GK1362306SQ0113372
公開日2002年8月7日 申請日期2001年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月21日
發(fā)明者陳敬超, 孫加林, 甘國友, 李強, 周曉龍, 杜焰 申請人:昆明理工大學(xué)