一种铜基受电弓滑板的制备方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN01133723.0

申请日:

2001.12.21

公开号:

CN1362306A

公开日:

2002.08.07

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

专利权的终止(未缴年费专利权终止)授权公告日:2004.12.22|||授权|||公开|||实质审查的生效

IPC分类号:

B22F3/16; C22C9/00; C22C1/05; B60L5/04

主分类号:

B22F3/16; C22C9/00; C22C1/05; B60L5/04

申请人:

昆明理工大学;

发明人:

陈敬超; 孙加林; 甘国友; 李强; 周晓龙; 杜焰

地址:

650000云南省昆明市学府路253号

优先权:

专利代理机构:

云南协立专利事务所

代理人:

旃习涵;程韵波

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内容摘要

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。

权利要求书

1.采用本发明制备铜基受电弓滑板,其特征在于:
1)工艺流程: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,
2)原料成分及所占百分比:
减磨剂:
晶体石墨粉,粒度为负300目,占总重量的2-10%;
添加元素:
①铁(Fe):不超过总重量的3%
②铬(Cr):不超过总重量的1%
③镍(Ni):不超过总重量的2%
主原料:
工业电解铜粉,或由电解铜加入上述添加元素之一熔炼获得的铜合金制
备的合金粉末,粒度为负200目,
3)原料配方:
减磨剂+工业电解铜粉
或:
减磨剂+铜合金粉末
4)技术条件:
①混料时间1-30小时;
②坯料成形压力500-1000MPa;
③坯料烧结温度900℃,时间4-8小时,氢气氛保护;
④复压压力300-600MPa;
挤压温度400-600℃。
2.根据权力要求1所述的方法制备铜基受电弓滑板,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,最后机加工整形。
3.根据权力要求1所述的方法制备铜基受电弓滑板,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,最后机加工整形,可获得铜基受电弓滑板成品。

说明书

一种铜基受电弓滑板的制备方法

(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。
一、原料成分及其所占重量百分比
   1.减磨剂:

晶体石墨粉,粒度为负300目,占总重量的2-10%;
   2.添加元素:

①铁(Fe):不超过总重量的3%

②铬(Cr):不超过总重量的1%

③镍(Ni):不超过总重量的2%
   3.主原料:

工业电解铜粉,或由电解铜加入上述添加元素之一熔炼获得

的铜合金制备的合金粉末,粒度为负200目。
二、原料配方

①减磨剂+工业电解铜粉或②减磨剂+铜合金粉末
三、技术条件

①混料时间1-30小时;

②坯料成形压力500-1000MPa;

③坯料烧结温度900℃,时间4-8小时,氢气氛保护;

④复压压力300-600MPa;

⑤挤压温度400-600℃;
   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,最后机加工整形,可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,最后机加工整形,可获得铜基受电弓滑板成品。

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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。

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