一種鐵路機車用受電弓滑板材料及其制備方法
【專利摘要】一種鐵路機車用受電弓滑板材料及其制備方法，屬于材料【技術(shù)領(lǐng)域】。選擇抗壓碎強度極高的瀝青焦做為骨料，潤滑、導電、導熱性能良好的石墨粉，再添加一定比例的硬質(zhì)添加劑炭黑，在高強、高殘留粘結(jié)劑的作用下攪拌混勻成型、焙燒與浸漬、加工得到各項到性能極佳的滑板材料，實現(xiàn)了低的電阻率、良好的減磨自潤滑、高強度、經(jīng)濟實用的新型材料。
【專利說明】一種鐵路機車用受電弓滑板材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鐵路機車用受電弓滑板材料及其制備方法，屬于材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著鐵路電力機車的迅速發(fā)展，特別是近年來電力機車在高速或重載方面的飛速發(fā)展，隨著列車速度的不斷提高，對受電弓滑板的綜合性能提出了更高的要求。其材料主要經(jīng)歷了純金屬滑板、粉末冶金滑板、石墨滑板、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(fā)展歷程，而都在一些性能上存在不足，不論是純金屬還是浸金屬和粉末冶金等滑板材料硬度相當高，普遍存在對金屬接觸導線親和力大，易引起粘著磨損，接觸導線磨損嚴重；石墨滑板電阻系數(shù)較大、集電容量小、耐沖擊性能差；碳纖維增強碳滑板兼具了其強度高和減磨性，但存在制造碳纖維成本高、周期長等缺點。而滑板材料需同時滿足或協(xié)調(diào)以下幾個方面的性能指標:①低的電阻率和接觸電阻足夠的沖擊強度良好的減磨、自潤滑性能一定的耐磨性；⑤良好的耐熱、耐電弧性能；⑥一定的經(jīng)濟性；⑦便于成型和實現(xiàn)量產(chǎn)化。目前解決這些問題，需要尋求一種硬度適中，對輸電線磨損小，導電、耐熱、耐電弧、自潤滑性能良好，且具有一定的強度的新型材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鐵路機車用受電弓滑板材料及其制備方法。選擇抗壓碎強度極高的浙青焦做為骨料，潤滑、導電、導熱性能良好的石墨粉，再添加一定比例的硬質(zhì)添 加劑炭黑，在高強、高殘留粘結(jié)劑的作用下攪拌混勻成型、焙燒與浸潰、加工得到各項到性能極佳的滑板材料，實現(xiàn)了低的電阻率、良好的減磨自潤滑、高強度、經(jīng)濟實用的新型材料。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0005]一種鐵路機車用受電弓滑板材料，其特征在于:原材料采用浙青焦、炭黑、石墨粉、硬質(zhì)浙青，以重量比為浙青焦:石墨粉:炭黑:硬質(zhì)浙青=(75±10): (20±5): (5±1): (35±3)混合，擠壓成型，經(jīng)一浸二焙工藝制成。
[0006]進一步，所述浙青焦采用0.2-0mm粒級、200目的混合物，重量比為(30±5): (45±5)。
[0007]進一步，0.2-0_粒級浙青焦純度為70±3% ；200目浙青焦純度為75±3% ；325目石墨粉純度為80±3% ;炭黑粒級在325-800目之間。
[0008]一種鐵路機車用受電弓滑板材料的制備方法，包括如下步驟:
[0009]I)原材料準備:按照重量比浙青焦:石墨粉:炭黑:硬質(zhì)浙青=75: 20: 5: 35，準備0.2-0mm粒級浙青焦、200目浙青焦、325目石墨粉、325-800目之間炭黑、硬質(zhì)浙青，其中0.2-0mm粒級浙青焦、200目浙青焦的重量比為(30±5): (45±5);
[0010]2)生坯成型:將浙青焦、炭黑、石墨粉倒入混捏鍋中，攪拌60min以上，溫度到110-120°C，使物料混勻，加入155-160°C已經(jīng)融化靜止脫水好的浙青粘接劑，再攪拌60min以上，至溫度到150-155°C，出鍋運至涼料設(shè)備，攪拌冷卻至100-110°C，然后用擠壓成型機擠出成型，放置冷卻水中冷卻；
[0011]3) 一次焙燒:將生坯垂直、勻稱裝入預先制備好的鐵匣缽，周圍墊入細顆粒石英砂，將匣缽置入焙燒爐內(nèi)，焙燒溫度到1200-1250°C并保溫40-48h，焙燒總計時間280-320h ；
[0012]4) 一次浸潰:一次焙燒制品清除表面粘接砂粒，裝入浸潰框，放入預熱罐預熱至160-180°C,吊出后立即送入浸潰罐并抽真空，真空度大于0.075MPa，完畢后打入已融化好的185±5°C的浙青浸潰劑，利用壓力泵打壓，壓力保持在0.9-L2MPa之間，待將浙青浸潰劑完全浸入后，吊出后進行水冷卻；
[0013]5) 二次焙燒:將浸潰完畢的浸潰品裝爐，焙燒220_260h，溫度達到900_950°C之間保溫 40-48h。
[0014]進一步，步驟I中，0.2-0mm粒級浙青焦純度為70±3% ;200目浙青焦純度為75±3% ；325目石墨粉純度為80±3% ;炭黑325-800目之間。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:在強度方面，充分利用了浙青焦強度高的特點，在配方中做為基體，充分體現(xiàn)出了這種材料的特性，200目浙青焦粉，325目石墨粉，超細補強炭黑都以不同的粒徑充分填充基體，以便獲得更加密實的結(jié)構(gòu)分布，選用粒子近似球形，粒徑介于10~IOOym之間的補強炭黑，在增強和耐磨方面很大程度上得到了補充，此外，全配方均采用細顆粒，顆粒越細在燒結(jié)時收縮越大這一特點，在一燒溫度1200-1250°C保溫40-48h，生坯充分得到收縮和增強，一次浸潰工藝，再次使密度、強度增加，所選用的粘結(jié)劑為硬質(zhì)浙青，具有高粘接性和高的殘?zhí)柯?，浸潰浙青選用的低喹啉高結(jié)焦浙青，因此，在強度方面得到了保障。在加工方面，由于成型采用細顆粒配方，各材質(zhì)調(diào)配合理，加工表面細膩光滑。另一特點是補強劑選擇了價格低廉的炭黑。工藝采用傳統(tǒng)炭素工藝技術(shù)，制作周期短、成本廉價，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0016]此材料制備方法包括以下步驟:
[0017]1、原材料的選擇和制備:選擇0.2-0mm粒級浙青焦30%、200目浙青焦45%、325目石墨粉20%、超細的補強體炭黑5%、高溫硬質(zhì)浙青粘接劑35%。
[0018]2、生坯成型:經(jīng)破碎、篩分、磨粉成不同粒級和純度的浙青焦、炭黑和石墨粉，合計300Kg，倒入1000L混捏鍋中，導熱油加熱并攪拌60min到110_120°C，使物料混勻，加入155-160°C已經(jīng)融化靜止脫水好的浙青粘接劑108kg，再攪拌60min至溫度到150_155°C，出鍋運至涼料設(shè)備，攪拌冷卻至100-110°C，防止冷卻結(jié)塊，后加入315T立式擠壓成型機，控制好嘴型溫度、擠壓壓力和壓速，勻速擠出成型，放置冷卻水中冷卻。
[0019]3、一次焙燒:將生坯垂直、勻稱裝入預先制備好的鐵匣缽，周圍墊入細顆粒石英砂，將匣缽置入18室環(huán)式爐內(nèi)，制定合理焙燒 曲線，焙燒溫度到1200-1250°C并保溫48h，焙燒總計280h，制品經(jīng)預熱、燒結(jié)、冷卻階段后出爐。
[0020]4、一次浸潰:一次焙燒制品清除表面粘接砂粒，裝入浸潰框，放入預熱罐預熱至160-180°C,吊出后立即送入浸潰罐并抽真空，真空度大于0.075MPa，完畢后打入已融化好的185±5°C的浙青浸潰劑，利用壓力泵打壓，壓力保持在0.9-L2MPa之間，待將浙青浸潰劑完全浸入后，吊出后進行水冷卻。
[0021]5、二次焙燒:將浸潰完畢的浸潰品裝爐，選擇合適的溫度曲線，焙燒220h。900-950°C之間保溫 48h。
[0022]6、機加工:將制作完畢材質(zhì)均質(zhì)的毛坯，根據(jù)加工圖紙，選擇適宜的加工機床加工。
[0023]7、裝配:將加工尺寸精密的產(chǎn)品與受電弓設(shè)備裝配，用于機車輸電。
[0024]委托相關(guān)具有國家資質(zhì)機構(gòu)檢測理化指標如下:
[0025]
【權(quán)利要求】
1.一種鐵路機車用受電弓滑板材料，其特征在于:原材料采用浙青焦、炭黑、石墨粉、硬質(zhì)浙青，重量比為浙青焦:石墨粉:炭黑:硬質(zhì)浙青=(75 + 10): (20±5): (5±1): (35±5),經(jīng)一次浸潰兩次焙燒工藝制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路機車用受電弓滑板材料，其特征在于:所述浙青焦采用0.2-0mm粒級浙青焦、200目浙青焦的混合物,重量比為0.2_0mm粒級浙青焦:200目浙青焦=(30±5): (45±5)混合，擠壓成型，經(jīng)一浸二焙工藝制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鐵路機車用受電弓滑板材料，其特征在于:0.2-0mm粒級浙青焦純度為70±3% ；200目浙青焦純度為75±3% ；325目石墨粉純度為80±3% ;炭黑325-800目之間。
4.一種鐵路機車用受電弓滑板材料的制備方法，包括如下步驟: 1)原材料準備:按照重量比浙青焦:石墨粉:炭黑:硬質(zhì)浙青=75: 20: 5: 35，準備0.2-0mm粒級浙青焦、200目浙青焦、325目石墨粉、325-800目之間炭黑、硬質(zhì)浙青，其中0.2-0mm粒級浙青焦、200目浙青焦的重量比為(30±5): (45±5)； 2)生坯成型:將浙青焦、炭黑、石墨粉倒入混捏鍋中，攪拌60min以上，溫度到110-120°C，使物料混勻，加入155-1600C已經(jīng)融化靜止脫水好的浙青粘接劑，再攪拌60min以上，至溫度到150-155°C，出鍋運至涼料設(shè)備，攪拌冷卻至100-110°C，然后用擠壓成型機擠出成型，放置冷卻水中冷卻； 3)一次焙燒:將生坯垂直、勻稱裝入預先制備好的鐵匣缽，周圍墊入細顆粒石英砂，將匣缽置入焙燒爐內(nèi)，焙燒溫度到1200-1250°C并保溫40-48h，焙燒總計時間280_320h ； 4)一次浸潰:一次焙燒制品清除表面粘接砂粒，裝入浸潰框，放入預熱罐預熱至160-1800C，吊出后立即送入浸潰罐并抽真空，真空度大于0.075MPa,完畢后打入已融化好的185±5°C的浙青浸潰劑，利用壓力泵打壓，壓力保持在0.9-1.2MPa之間，待將浙青浸潰劑完全浸入后，吊出后進行水冷卻； 5)二次焙燒:將浸潰完畢的浸潰品裝爐，焙燒220-260h，溫度達到900-950°C之間保溫40-48h。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法,其特征在于:步驟I中,0.2-0mm粒級浙青焦純度為70±3% ；200目浙青焦純度為75±3% ；325目石墨粉純度為80±3% ;炭黑325-800目之間。
【文檔編號】C04B35/52GK103864429SQ201410111706
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】臧文平, 趙繼國, 蘭建云, 殷正娥, 趙旭, 劉志鵬 申請人:天津錦美碳材科技發(fā)展有限公司