一種銅基受電弓滑板復合材料的制備方法技術

本發明專利技術涉及一種銅基受電弓滑板復合材料的制備方法，屬于受電弓滑板材料制備技術領域。本發明專利技術首先以石墨粉、鈦粉以及鋁粉等物質為原料，制備得到陶瓷坯體，將其進行高溫燒結后，與預處理的石墨、銅粉進行球磨，得到復合材料粉料，最后將其進行壓制、燒結和拋光處理，即可得到銅基受電弓滑板復合材料。本發明專利技術制備的銅基受電弓滑板復合材料對導線的磨耗較小，其摩擦系數低于0.07；且自身磨損量較小，磨損量低于1.9×10?4mm/km，延長其使用壽命。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種銅基受電弓滑板復合材料的制備方法，屬于受電弓滑板材料制備

技術介紹
滑板是裝在電力機車頂部的受電弓上，直接與電網導線磨擦接觸，將電網上的電流引入機車的接觸導電元件?；宀牧闲柰瑫r滿足或協調以下幾個方面的性能指標：（1）低的電阻率和接觸電阻；（2）足夠的抗沖擊強度；（3）良好的減磨、自潤滑性能；（4）一定的耐磨性；（5）良好的耐熱、耐電弧性能；（6）一定的經濟性；（7）便于成型和實現輕量化。受電弓滑板的研究和應用方面，其材料主要經歷了純金屬滑板、粉末冶金滑板、純碳滑板、浸金屬碳滑板、金屬基復合材料滑板和無機非金屬基復合材料滑板等發展過程?，F有的受電弓滑板的材料主要是粉末冶金材料和炭質材料。粉末冶金滑板主要分為鐵基滑板和銅基滑板兩種。鐵基滑板適用于鋼鋁導線，銅基滑板適用于銅導線。粉末冶金滑板是以金屬鐵和銅粉末為基本成分，添加一些潤滑成分如炭、鉛和二硫化鉬等硫化物，通過機械混合使各種成分均勻分布后，利用液壓機將混料模壓成型，后將毛坯高溫燒結，最后浸入潤滑油制得。由于粉末冶金滑板材料是金屬體，和導線材質相近，而且導線是靜態，滑板是動態，所以粉末冶金滑板對導線磨耗較大，而且在使用中易產生電弧。炭滑板本身具有很好的潤滑性，自潤滑性能和減摩性能好，對導線的磨損較小，滑動時電磁噪聲小，且耐高溫，不易和導線發生焊附現象。炭滑板與銅接觸導線摩擦時在導線上形成一層炭膜，大大改善了導線的磨耗狀況。但是炭滑板機械強度低，耐沖擊性差，特別是雨季和潮濕地區，易出現局部拉溝，常出現弓網事故。另外，炭滑板固有電阻大、集電容量小、接觸溫度高，有可能引起導線過熱氧化，燒成連續麻坑，加速導線磨耗，且自身磨損較嚴重。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題：針對粉末冶金滑板材料對導線的磨耗較大，且在使用中易產生電弧的問題，本專利技術首先以石墨粉、鈦粉以及鋁粉等物質為原料，制備得到陶瓷坯體，將其進行高溫燒結后，與預處理的石墨、銅粉進行球磨，得到復合材料粉料，最后將其進行壓制、燒結和拋光處理，即可得到銅基受電弓滑板復合材料。本專利技術制備的銅基受電弓滑板復合材料對導線的磨損較小，不易產生電弧，可適用于制備鐵路電力機車受電弓滑板。為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案是：（1）稱取140～145g鈦粉，27～28g鋁粉，21～22g石墨粉，23～24g錫粉，裝入球磨機中球磨混合9～10h，得混合粉料，將混合粉料置于干壓成型機中，在20～25MPa下預壓成型，并將其轉入干燥箱中，在105～110℃下，干燥至恒重，得陶瓷坯體，備用；（2）稱取30～40g石墨粉，加入至80～100mL質量分數為10%氫氧化鈉溶液中，以200～300r/min攪拌加熱至沸騰并保持溫度20～25min，冷卻至室溫，真空抽濾，用去離子水洗滌濾餅至洗滌液呈中性，將洗滌后的濾餅加入至50～60mL質量分數為20%硝酸溶液中，以200～300r/min攪拌加熱至沸騰并保持溫度20～25min，冷卻至室溫，真空抽濾，用去離子水洗滌濾渣至洗滌液呈中性，并轉入干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，得預處理石墨；（3）將上述步驟（1）制備的陶瓷坯體置于高溫燒結爐中，在氬氣保護條件下，加熱至1350～1400℃，高溫燒結15～20min，冷卻至室溫，得Ti3AlC2陶瓷，將Ti3AlC2陶瓷加入粉碎機中粉碎，過200目篩，稱取180～200g過篩后的Ti3AlC2陶瓷粉末裝入球磨罐中，并向球磨罐中加入上述制備的預處理石墨和750～800g銅粉，在氬氣保護條件下，封罐球磨5～6h，得復合材料粉料；（4）將上述制備的復合材料粉料裝入模具中，在300～400MPa壓力下壓制1～2min，將壓制后的模具置于真空燒結爐中，在體積比為1:1的氮氣和氫氣混合氣體氣氛下，以80～100℃/min升溫至800～900℃，保持溫度10～15min后，冷卻至室溫，拆模得粗坯，并將其置于拋光機中，打磨拋光，得銅基受電弓滑板復合材料。本專利技術制備的銅基受電弓滑板復合材料摩擦系數低于0.07，磨損量低于1.9×10-4mm/km，壓縮強度達到325MPa以上，拉伸強度達到56.7MPa以上，沖擊韌性達到2.7J/cm2以上。本專利技術與其他方法相比，有益技術效果是：（1）本專利技術制備的銅基受電弓滑板復合材料對導線的磨耗較小，其摩擦系數低于0.07；（2）本專利技術制備的銅基受電弓滑板復合材料自身磨損量較小，磨損量低于1.9×10-4mm/km，延長了使用壽命。具體實施方式首先稱取140～145g鈦粉，27～28g鋁粉，21～22g石墨粉，23～24g錫粉，裝入球磨機中球磨混合9～10h，得混合粉料，將混合粉料置于干壓成型機中，在20～25MPa下預壓成型，并將其轉入干燥箱中，在105～110℃下，干燥至恒重，得陶瓷坯體，備用；再稱取30～40g石墨粉，加入至80～100mL質量分數為10%氫氧化鈉溶液中，以200～300r/min攪拌加熱至沸騰并保持溫度20～25min，冷卻至室溫，真空抽濾，用去離子水洗滌濾餅至洗滌液呈中性，將洗滌后的濾餅加入至50～60mL質量分數為20%硝酸溶液中，以200～300r/min攪拌加熱至沸騰并保持溫度20～25min，冷卻至室溫，真空抽濾，用去離子水洗滌濾渣至洗滌液呈中性，并轉入干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，得預處理石墨；接著將上述制備的陶瓷坯體置于高溫燒結爐中，在氬氣保護條件下，加熱至1350～1400℃，高溫燒結15～20min，冷卻至室溫，得Ti3AlC2陶瓷，將Ti3AlC2陶瓷加入粉碎機中粉碎，過200目篩，稱取180～200g過篩后的Ti3AlC2陶瓷粉末裝入球磨罐中，并向球磨罐中加入上述制備的預處理石墨和750～800g銅粉，在氬氣保護條件下，封罐球磨5～6h，得復合材料粉料；最后將上述制備的復合材料粉料裝入模具中，在300～400MPa壓力下壓制1～2min，將壓制后的模具置于真空燒結爐中，在體積比為1:1的氮氣和氫氣混合氣體氣氛下，以80～100℃/min升溫至800～900℃，保持溫度10～15min后，冷卻至室溫，拆模得粗坯，并將其置于拋光機中，打磨拋光，得銅基受電弓滑板復合材料。實例1首先稱取145g鈦粉，28g鋁粉，22g石墨粉，24g錫粉，裝入球磨機中球磨混合10h，得混合粉料，將混合粉料置于干壓成型機中，在25MPa下預壓成型，并將其轉入干燥箱中，在110℃下，干燥至恒重，得陶瓷坯體，備用；再稱取40g石墨粉，加入至100mL質量分數為10%氫氧化鈉溶液中，以300r/min攪拌加熱至沸騰并保持溫度25min，冷卻至室溫，真空抽濾，用去離子水洗滌濾餅至洗滌液呈中性，將洗滌后的濾餅加入至60mL質量分數為20%硝酸溶液中，以300r/min攪拌加熱至沸騰并保持溫度25min，冷卻至室溫，真空抽濾，用去離子水洗滌濾渣至洗滌液呈中性，并轉入干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，得預處理石墨；接著將上述制備的陶瓷坯體置于高溫燒結爐中，在氬氣保護條件下，加熱至1350℃，高溫燒結15min，冷卻至室溫，得Ti3AlC2陶瓷，將Ti3AlC2陶瓷加入粉碎機中粉碎，過200目篩，稱取180g過篩后的Ti3AlC2陶瓷本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種銅基受電弓滑板復合材料的制備方法，其特征在于具體制備步驟為：（1）稱取140～145g鈦粉，27～28g鋁粉，21～22g石墨粉，23～24g錫粉，裝入球磨機中球磨混合9～10h，得混合粉料，將混合粉料置于干壓成型機中，在20～25MPa下預壓成型，并將其轉入干燥箱中，在105～110℃下，干燥至恒重，得陶瓷坯體，備用；（2）稱取30～40g石墨粉，加入至80～100mL質量分數為10%氫氧化鈉溶液中，以200～300r/min攪拌加熱至沸騰并保持溫度20～25min，冷卻至室溫，真空抽濾，用去離子水洗滌濾餅至洗滌液呈中性，將洗滌后的濾餅加入至50～60mL質量分數為20%硝酸溶液中，以200～300r/min攪拌加熱至沸騰并保持溫度20～25min，冷卻至室溫，真空抽濾，用去離子水洗滌濾渣至洗滌液呈中性，并轉入干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，得預處理石墨；（3）將上述步驟（1）制備的陶瓷坯體置于高溫燒結爐中，在氬氣保護條件下，加熱至1350～1400℃，高溫燒結15～20min，冷卻至室溫，得Ti3AlC2陶瓷，將Ti3AlC2陶瓷加入粉碎機中粉碎，過200目篩，稱取180～200g過篩后的Ti3AlC2陶瓷粉末裝入球磨罐中，并向球磨罐中加入上述制備的預處理石墨和750～800g銅粉，在氬氣保護條件下，封罐球磨5～6h，得復合材料粉料；（4）將上述制備的復合材料粉料裝入模具中，在300～400MPa壓力下壓制1～2min，將壓制后的模具置于真空燒結爐中，在體積比為1:1的氮氣和氫氣混合氣體氣氛下，以80～100℃/min升溫至800～900℃，保持溫度10～15min后，冷卻至室溫，拆模得粗坯，并將其置于拋光機中，打磨拋光，得銅基受電弓滑板復合材料。...

【技術特征摘要】
1.一種銅基受電弓滑板復合材料的制備方法，其特征在于具體制備步驟為：（1）稱取140～145g鈦粉，27～28g鋁粉，21～22g石墨粉，23～24g錫粉，裝入球磨機中球磨混合9～10h，得混合粉料，將混合粉料置于干壓成型機中，在20～25MPa下預壓成型，并將其轉入干燥箱中，在105～110℃下，干燥至恒重，得陶瓷坯體，備用；（2）稱取30～40g石墨粉，加入至80～100mL質量分數為10%氫氧化鈉溶液中，以200～300r/min攪拌加熱至沸騰并保持溫度20～25min，冷卻至室溫，真空抽濾，用去離子水洗滌濾餅至洗滌液呈中性，將洗滌后的濾餅加入至50～60mL質量分數為20%硝酸溶液中，以200～300r/min攪拌加熱至沸騰并保持溫度20～25min，冷卻至室溫，真空抽濾，用去離子水洗滌濾渣至洗滌液呈中性，并轉入干燥箱中，在10...

【專利技術屬性】
技術研發人員：梅慶波，薛培龍，高玉剛，
申請(專利權)人：梅慶波，
類型：發明
國別省市：江蘇;32