一種采用新工藝制備高速列車受電弓滑板碳滑板的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及碳滑板領(lǐng)域，具體講，設(shè)及一種采用新工藝制備高速列車受電弓滑板 碳滑板的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 等靜壓技術(shù)原理是根據(jù)帕斯卡原理，利用制品在各向均等的超高壓壓力狀態(tài)下 成型的先進(jìn)技術(shù)。其制成品的各向同一性好，針對性能要求高，形狀復(fù)雜及細(xì)長比大的零 件有很好效果。等靜壓技術(shù)已有70多年的歷史，初期主要應(yīng)用于粉末冶金成型；近20年 來，等靜壓技術(shù)已廣泛應(yīng)用于陶瓷、鑄造、原子能、塑料、石墨、陶瓷、永磁體、高壓電磁瓷瓶、 生物藥物制備、食品保鮮、高性能材料、軍工等領(lǐng)域。等靜壓技術(shù)按成型和固結(jié)時的溫度高 低，分為、冷等靜壓、溫等靜壓、熱等靜壓=種不同類型。冷等靜壓技術(shù)（ColdIsostatic Pressing,簡稱Cl巧是在常溫下，通常用橡膠或塑料作包套模具材料，W液體為壓力介質(zhì)， 主要用于粉體材料成型，為進(jìn)一步燒結(jié)，般造或熱等靜壓工序提供。一般使用壓力為100~ 630MPa〇
[0003] 我國電力機(jī)車和高速列車發(fā)展很快，電力機(jī)車鐵路里程數(shù)已經(jīng)超過十二萬公里， 并且還在快速延伸。受電弓滑板是電力機(jī)車獲得動力來源的重要集電元件，滑板質(zhì)量是影 響受流質(zhì)量的一個關(guān)鍵因素。受電弓滑板即是一種電接觸材料，又是一種耐磨減磨材料；既 要有良好的導(dǎo)電性能和集電能力，又要有較好的綜合機(jī)械性能。運(yùn)里所指滑板的內(nèi)涵是指 滑板中的關(guān)鍵材料碳滑板。
[0004] 電力機(jī)車受電弓滑板按材料分類，主要有粉末冶金滑板和碳素滑板兩大類。粉末 冶金滑板分為鐵基和銅基兩類。有較好的導(dǎo)電性，但對鐵路銅接觸網(wǎng)導(dǎo)線的磨耗比較嚴(yán)重。 碳素滑板分為純碳滑板和浸金屬碳滑板。浸金屬碳滑板抗沖擊強(qiáng)度差，此外由于其生產(chǎn)工 藝復(fù)雜，設(shè)備要求高，難度大，成本高。
[0005] 純碳本身就是很好的潤滑劑，自潤滑性能和減磨性能好，碳滑板對接觸網(wǎng)導(dǎo)線磨 損小，滑動時電磁噪聲小，且耐高溫，不易和接觸網(wǎng)導(dǎo)線發(fā)生焊附現(xiàn)象。碳滑板在與銅接觸 網(wǎng)導(dǎo)線摩擦?xí)r可W在導(dǎo)線上形成一層碳膜，大大地改善了導(dǎo)線的磨耗狀況。
[0006] 純碳滑板為了達(dá)到1250mm長度的整體式滑板，目前主要采用擠壓工藝，生產(chǎn)出 38X38X1250mm的巧料，擠壓工藝生產(chǎn)的巧料為直形，純碳滑板機(jī)械強(qiáng)度低，耐沖擊性差， 運(yùn)行中遇到導(dǎo)線硬質(zhì)點容易造成滑板折斷和破裂，使用壽命低，特別是在雨季和潮濕地區(qū)， 易局部拉溝，常出現(xiàn)弓網(wǎng)事故。
[0007] 受電弓滑板一般由兩部分組成，一是直接與接觸線接觸承擔(dān)滑動受流功能的滑條 (一般為碳材料）；另一部分是強(qiáng)化滑條力學(xué)承載功能的托架。兩者必須通過一定的裝配工 藝技術(shù)組合到一起，形成一個完整受流部件。目前國內(nèi)外生產(chǎn)的電力機(jī)車（含高速列車） 受電弓滑板碳滑板，大多數(shù)采用擠壓設(shè)備擠壓成形工藝生產(chǎn)1250mm長度的整體式滑板，都 存在一定的缺陷，材料密度低，有的有微裂紋，材料機(jī)械強(qiáng)度差，在電力機(jī)車受電弓上使用 會存在一定的安全隱患。
[0008] 專利化201110288129. 3公開了一種電力機(jī)車受電弓碳滑板，采用下述重量份的 原料制成：半補(bǔ)強(qiáng)碳黑含量4. 3~6. 3份、-398鱗片石墨含量1. 5~3. 5份、599鱗片石墨 含量0. 8~2. 8份、木碳粉含量0. 5~1. 5份和融化煤漸青含量4. 6~6. 6份。其制備方 法為：熱混、社片、磨粉、壓制、賠燒、浸潰、石墨化、粗加工、浸潰、固化、精加工、浸潰、粘接、 固化和成品檢驗。
[0009] 專利申請201310582451. 6公開了一種受電弓碳滑板及其制造方法，原料為：石油 焦粉28~43、漸青焦粉25~28、噴霧碳黑10~12、硫橫2~5、氮化棚3~5、碳纖維5~ 8、天然石墨4~6、人造石墨5~7、氯化巧粉末1~3、改制漸青30~35。
[0010]專利化201110406182. 9公開了一種碳纖維增強(qiáng)受電弓碳滑板材料及其制造方 法，包括石墨層間化合物、石油焦、碳纖維和中溫漸青，其中石墨層間化合物的質(zhì)量百分含 量為30~60%，石油焦的質(zhì)量百分含量為8~32%，碳纖維的質(zhì)量百分含量為2~16%， 中溫漸青的質(zhì)量百分含量為15~35%。本發(fā)明的碳纖維增強(qiáng)受電弓碳滑板與現(xiàn)有技術(shù)相 比具有電阻率低、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點，且其導(dǎo)電性、抗磨損性和自潤滑性等綜合性能優(yōu)異， 經(jīng)測試達(dá)到國外先進(jìn)技術(shù)水平；本發(fā)明的制造方法簡單，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，可W實現(xiàn)大規(guī)模生 產(chǎn)。
[0011] 針對性現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，特提出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的首要發(fā)明目的在于提出了一種采用新工藝制備高速列車受電弓滑板碳 滑板的方法。
[0013]本發(fā)明的第二發(fā)明目的在于提出了該受電弓滑板碳滑板及其應(yīng)用。
[0014]為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用的技術(shù)方案為：
[0015]本發(fā)明設(shè)及一種采用新工藝制備高速列車受電弓滑板碳滑板的方法，受電弓滑板 碳滑板的原料中含有：鱗片石墨15~30重量份、膠體石墨粉10~25重量份和碳粉50~ 75重量份；并將鱗片石墨、膠體石墨粉和純碳粉研磨至粒度為180~300目。
[0016]本發(fā)明的第一優(yōu)選技術(shù)方案為：受電弓滑板碳滑板的原料中還含有改質(zhì)漸青 20~30重量份，采用熱混的方法進(jìn)行混合，先將鱗片石墨、膠體石墨和純碳粉進(jìn)行干混，干 混溫度為170°C~185°C，干混30~45分鐘后，加入改質(zhì)漸青，混合40~45分鐘，混合后 利用漉式社片機(jī)進(jìn)行社片，磨粉，粒度為200~300目，優(yōu)選300目；其中粒度為200~300 目顆粒含量大于80%。
[0017] 本發(fā)明的第二優(yōu)選技術(shù)方案為：所述受電弓滑板碳滑板的原料中還含有碳纖維 15~18重量份、氧化石墨締5~12重量份；將粉碎得到的粉料加入碳纖維和氧化石墨締， 采用星行式混料機(jī)進(jìn)行混合。
[0018]本發(fā)明的第=優(yōu)選技術(shù)方案為：受電弓滑板碳滑板的原料的組成為：鱗片石墨 20~30重量份、膠體石墨粉15~20重量份、碳粉60~70重量份、改質(zhì)漸青20~30重量 份、碳纖維16~18重量份和氧化石墨締5~10重量份。
[0019]本發(fā)明的第四優(yōu)選技術(shù)方案為：鱗片石墨粒度為240~300目，純度為99. 99%。
[0020] 本發(fā)明的第五優(yōu)選技術(shù)方案為：膠體石墨粉石墨的純度為99. 85%~99. 9%，粒 度為240~300目，灰分<0. 15%，水分<0.5%;碳粉的全水分《1.0%，灰分《0.5%，揮發(fā) 分《0. 8%，真比重I. 96 ~2. 10g/cm3。
[0021] 本發(fā)明的第六優(yōu)選技術(shù)方案為：冷等靜壓機(jī)的總壓力為10000噸，常溫，壓強(qiáng)為 50Mpa~200Mpa。
[0022] 本發(fā)明的第屯優(yōu)選技術(shù)方案為：經(jīng)冷等靜壓機(jī)壓制成型的巧料制品，再經(jīng)過賠 燒-浸潰工藝制成碳滑板，賠燒工藝條件為：溫度1200~1300°C，時間258~368小時；浸 潰工藝條件為：壓力0. 5~3MPa，溫度180~230°C。
[0023] 本發(fā)明設(shè)及一種受電弓滑板碳滑板，該受電弓碳滑板的電阻率18~30yQ-m，體 積密度1. 70~1. 80g/cm3,抗壓強(qiáng)度120~125MPa。
[0024] 本發(fā)明還設(shè)及該受電弓滑板碳滑板在電力機(jī)車（含高速列車）上的應(yīng)用。
[0025] 下面對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的解釋和說明。
[0026] 本發(fā)明設(shè)及一種采用新工藝制備電力機(jī)車（含高速列車）受電弓滑板碳滑板的方 法。該方法采用各種碳素材料和氧化石墨締等材料按一定配方要求進(jìn)行配料，制備受電弓 滑板碳滑板。其步驟包括：采用研磨工藝和混料工藝處理配料，按冷等靜壓機(jī)的要求制作模 套，接著通過振動機(jī)均勻性加料，加入模套內(nèi)，模套裝入冷等靜壓機(jī)內(nèi)，由冷等靜壓機(jī)完成 壓制成型，制備碳滑板巧料制品，再經(jīng)過賠燒-浸潰工藝，制備出高性能的高速列車受電弓 滑板碳滑板。
[0027] 受電弓滑板的生產(chǎn)方法為：A、提供一侶合金托架和碳滑板，使用噴銅設(shè)備在侶合 金托架表面噴涂銅層；使用噴銅設(shè)備在碳滑板表面噴涂一層銅；B、在侶合金托架銅層表面 放置60目的銅網(wǎng)；C、將粘結(jié)膠均勻涂覆于銅網(wǎng)上，確保銅網(wǎng)孔盛滿粘結(jié)膠；D、使碳滑板的 銅層與銅網(wǎng)接觸、壓合，利用粘接膠自然固化或加熱使其快速固化將侶合金托架、銅網(wǎng)和碳 滑板粘接。
[0028] 其中，本發(fā)明的碳滑板的制備方法為：本發(fā)明的受電弓滑板碳滑板的原料為：鱗 片石墨15~30重量份；膠體石墨粉10~20重量份；碳粉50~75重量份；并將鱗片石 墨、膠體石墨粉和純碳粉研磨至粒度為180~300目。本發(fā)明使不同特性的碳素材料合在 一起，形成各種優(yōu)勢特性的互補(bǔ)，滿足電力機(jī)車受電弓滑板對碳滑板的要求。其中，鱗片石 墨的純度為99. 99%，粒徑為300目，其主要起到潤滑、增加導(dǎo)電性的作用，并可W起到高吸 附、催化性能、可塑性高。
[0029] 將上述干料中添加改質(zhì)漸青20~30重量份，采用熱混方法進(jìn)行混合。添加改質(zhì) 漸青的可增加結(jié)焦值，增加強(qiáng)度。然后再添加碳纖維15~18重量份和氧化石墨締5~12 重量份。采用星行式混料機(jī)進(jìn)行混合，星行式混料機(jī)在一轉(zhuǎn)盤上裝有四個球磨罐，當(dāng)轉(zhuǎn)盤 轉(zhuǎn)動時，球磨罐中屯、軸作行星運(yùn)動，罐中配球在高速運(yùn)動中混合各種碳粉材料，使半補(bǔ)強(qiáng)碳 黑、石墨締與碳素材料有機(jī)結(jié)合，鑲嵌成牢固的結(jié)構(gòu)。氧化石墨締具有高導(dǎo)電性，可顯著增 強(qiáng)碳滑板的強(qiáng)度，并優(yōu)選為氧化石墨締。碳纖維增加強(qiáng)度。
[0030] 本發(fā)明方法制備得到符合電力機(jī)車（含高速列車）受電弓滑板綜合技術(shù)條件的碳 滑板，技術(shù)性能優(yōu)良，經(jīng)權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測，其性能指標(biāo)如表1所示：
[0031]表 1 ;
[0032]

[0034] 比照國家標(biāo)準(zhǔn)：
[0035]電阻率（UQ?m) :40;
[003引體積密度（g/cm3) :1. 65;
[0037]抗壓強(qiáng)度（MPa) :40;
[0038] 比照進(jìn)口產(chǎn)品的指標(biāo)：
[0039]電阻率（UQ?m) :30 ~：34;
[0040]體積密度（g/cm3) :1. 65 ~1. 75;
[0041]抗壓強(qiáng)度（MPa) :90 ~110。
[0042] 本發(fā)明選用的膠體石墨粉除具有潤滑和導(dǎo)電作用外，還具有高吸附性能、催化性 能和可塑性性。膠體石墨粉及鱗片石墨屬于軟碳，石墨表現(xiàn)性能優(yōu)越，導(dǎo)電性能和自潤滑性 能非常好。氧化石墨締具有高導(dǎo)電性、高強(qiáng)度。銅粉增加導(dǎo)電性，增加強(qiáng)度。本發(fā)明制備得 到的碳滑板導(dǎo)電性能好、耐熱、耐電弧、機(jī)械強(qiáng)度高、潤滑性能和耐磨性能好、生產(chǎn)成本低、 容易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
[0043] 本發(fā)明的【具體實施方式】僅限于進(jìn)一步解釋和說明本發(fā)明，并不對本發(fā)明的內(nèi)容構(gòu) 成限制。
【具體實施方式】
[0044] 實施例1
[0045] -種采用新工藝制備高速列車受電弓滑板碳滑板的方法，包括W下步驟：
[004引 （1)配料：鱗片石墨25重量份，膠體石墨粉20重量份，碳粉70重量份，鱗片石墨、 膠體石墨粉和純碳粉的粒度為300目；改質(zhì)漸青30重量份；先將鱗片石墨、膠體石墨和純 碳粉進(jìn)行干混，干混溫度為185°C，干混45分鐘后，加入改質(zhì)漸青，混合45分鐘；混合后利 用漉式社片機(jī)進(jìn)行社片，磨粉，粒度為300目；其中粒度為300目顆粒含量大于80% ;將粉 碎得到的粉料中加入碳纖維18重量份和氧化石墨締5重量份；采用星行式混料機(jī)SFM-2， 大盤轉(zhuǎn)速（公轉(zhuǎn)）100轉(zhuǎn)/分鐘，混料桶（自轉(zhuǎn)）300轉(zhuǎn)/分鐘。