一種采用冷等靜壓工藝制備電力機(jī)車(含高速列車)受電弓滑板復(fù)合材料炭芯的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種采用冷等靜壓工藝制備電力機(jī)車（含高速列車）受電弓滑板復(fù)合材料炭芯的方法。該方法采用各種炭素材料按一定配方加工成受電弓滑板炭芯材料，或者采用炭素材料與樹枝狀鎳粉或銅粉按一定的配方要求進(jìn)行配料，制備受電弓滑板復(fù)合材料炭芯；工藝過程為：采用研磨工藝或者采用星行式混料工藝處理配料，按冷等靜壓機(jī)的要求制作模套，接著通過振動(dòng)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，制備復(fù)合材料炭芯坯料，坯料制品，再經(jīng)過焙燒--浸漬工藝，制備出高性能的電力機(jī)車受電弓滑板炭芯復(fù)合材料。本發(fā)明的炭芯導(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(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
【專利說明】-種采用冷等靜壓工藝制備電力機(jī)車(含高速列車）受電弓 滑板復(fù)合材料炭芯的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及材料加工及復(fù)合材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種電力機(jī)車(含高速列車） 受電弓滑板復(fù)合材料炭芯的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 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(dòng)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(gè)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。這里所指滑板的內(nèi)涵是指滑 板中的關(guān)鍵材料炭芯。
[0003] 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炭素滑板兩大類。
[0004] 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。
[0005] 炭素滑板分為純碳滑板和浸金屬碳滑板。
[0006] 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。浸金屬碳滑板長度為250mm，通過5節(jié)才能拼接成1250mm整體式滑板，所以在與鐵路 接觸網(wǎng)導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)摩擦受電時(shí)，其拼接逢隙影響導(dǎo)電和滑動(dòng)摩擦。
[0007] 純碳本身就是很好的潤滑劑，自潤滑性能和減磨性能好，炭滑板對接觸網(wǎng)導(dǎo)線磨 損小，滑動(dòng)時(shí)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可以在導(dǎo)線上形成一層碳膜，大大地改善了導(dǎo)線的磨耗狀況。
[0008] 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的述料，擠壓工藝生產(chǎn)的述料為直形，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(diǎn)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。
[0009] 目前國內(nèi)外生產(chǎn)的電力機(jī)車(含高速列車）受電弓滑板炭芯，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(huì)存在一定的安全隱患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，而提供一種炭芯 導(dǎo)電性能好、耐熱、耐電弧、機(jī)械強(qiáng)度高、摩擦系數(shù)低、潤滑性能和耐磨性能好、容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn) 業(yè)化、降低生產(chǎn)成本的電力機(jī)車受電弓滑板炭復(fù)合材料的制備方法。
[0011] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是： 一種采用冷等靜壓工藝制備電力機(jī)車(含高速列車）受電弓滑板復(fù)合材料炭芯的方法， 包括以下步驟： 步驟一 所述滑板炭芯復(fù)合材料根據(jù)材料的導(dǎo)電性能和機(jī)械強(qiáng)度以及自潤滑特點(diǎn)要求選擇下 述其中的一種配方： 配方一：（重量比）鱗片石墨15 -30% ;針狀石墨10 -20% ;炭纖維< 2. 0% ;炭粉48- 75% ;鱗片石墨、針狀石墨和純炭粉的粒度為180300目； 配方二：（重量比）鱗片石墨15 - 30% ;高純石墨15 - 25% ;炭纖維彡2. 0% ;炭粉43- 70%;鱗片石墨、高純石墨和純炭粉的粒度為180300目； 配方三：（重量比）鱗片石墨、針狀石墨、炭纖維、純炭粉之和60- 90% ;樹枝狀鎳粉或銅 粉10-40% ;上述四者之和的內(nèi)部比例為：鱗片石墨15-30% ;針狀石墨10-20% ;石墨纖維 彡 2. 0% ;炭粉 48- 75% ; 配方四：（重量比）鱗片石墨、高純石墨、炭纖維、純炭粉之和60-90% ;樹枝狀鎳粉或銅 粉10-40% ;上述四者之和的內(nèi)部比例為：鱗片石墨15-30% ;高純石墨15-25% ;石墨纖維 彡 2. 0% ;炭粉 43- 70% ; 配方五：（重量比）石墨28- 47% ;炭纖維彡2. 0% ;炭粉51 - 72% ;石墨和炭粉的粒度為 180-300 目； 配方六：（重量比）石墨、炭纖維、炭粉之和50- 90% ;樹枝狀鎳粉或銅粉10 - 50% ;上述 三者之和的內(nèi)部比例為：石墨15 - 40% ;炭纖維彡2. 0% ;炭粉48- 85% ; 步驟二 采用研磨工藝處理上述配方一、二或五配料，或者采用星行式混料工藝處理配方三、四 或六配料： 研磨工藝 采用現(xiàn)有通用的高效機(jī)械合金法研磨工藝，處理配方一、二或五，配方一、二、五中各種 碳素材料具有不同的特性，該工藝方法有效地使不同特性的碳素材料結(jié)合在一起，形成各 種優(yōu)勢特性的互補(bǔ)，滿足電力機(jī)車受電弓滑板對炭芯材料的綜合要求，研磨后粒度達(dá)180- 300 目； 星行式混料工藝 為了強(qiáng)化導(dǎo)電性能和機(jī)械強(qiáng)度，采用配方三、四或六，加入樹枝狀導(dǎo)電鎳粉或銅粉，鎳 粉或銅粉的加入量為總質(zhì)量的10%-40%。采用星行式混料機(jī)，星行式混料機(jī)是在一轉(zhuǎn)盤上 裝有四個(gè)球磨罐，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，球磨罐中心軸作行星運(yùn)動(dòng)，罐中配球在高速運(yùn)動(dòng)中混合各 種炭粉材料，使樹枝狀導(dǎo)電鎳粉或銅粉與各性能炭素材料有機(jī)結(jié)合，鑲嵌成牢固的結(jié)構(gòu)； 步驟三 制作冷等靜壓機(jī)模套 冷等靜壓機(jī)工藝技術(shù)特點(diǎn)要求，冷等靜壓機(jī)是通過冷等靜壓機(jī)模套來壓制滑板復(fù)合材 料成型。所有的材料都裝進(jìn)冷等靜壓機(jī)模套內(nèi)，冷等靜壓機(jī)模套放入冷等靜壓機(jī)內(nèi)部，進(jìn) 行壓制成型。本項(xiàng)目所使用的冷等靜壓機(jī)模套，為兩層結(jié)構(gòu)，外層為鋼模套3,鋼板厚度： 3~6_，長：1000~1800_，徑向?yàn)榉叫危簩?5~80_，長40~90_。內(nèi)層為橡膠模套4,其形狀 與鋼模套一樣，尺寸略有不同，長比鋼模套多出l〇〇~300mm，徑向各項(xiàng)比鋼模套少出l~5mm。 [0012] 鋼模套和橡膠模套都是一端封底而另一端敞開。
[0013] 鋼模套的四個(gè)側(cè)面鉆有小孔6，# 5~20mm，孔與孔之間間隔為100~200mm。
[0014]橡膠模套敞開一端設(shè)有模套塞子5,模套塞子為橡膠材質(zhì)。
[0015] 步驟四 配料裝入橡膠模套內(nèi)： 冷等靜壓機(jī)通過鋼模套的小孔，壓力傳遞到橡膠模套上，并通過橡膠模套把壓力施加 到橡膠模套內(nèi)的配料上，隨著壓力的增加，配料逐漸成型。
[0016] 按照步驟一中的某一配方進(jìn)行配料，配料后的粉料均可加入橡膠模套內(nèi)，進(jìn)行壓 制成型。粉料裝入橡膠模套內(nèi)的工藝，其主要技術(shù)難點(diǎn)，是加料均勻性。一般是通過震動(dòng)加 料，鋼模套固定在振動(dòng)機(jī)上，保持振動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定性，同時(shí)加料的速度也要保持勻速。
[0017] 步驟五 冷等靜壓機(jī)壓制成型工藝： 把裝完粉料的冷等靜壓機(jī)模套，通過專用的吊籃，放入冷等靜壓機(jī)內(nèi)，進(jìn)行壓制成型， 制備復(fù)合材料炭芯坯料。
[0018] 工藝條件：冷等靜壓機(jī)總壓力10000噸，常溫，壓強(qiáng)為50Mpa至200Mpa. 步驟六 冷等靜壓機(jī)壓制成型的坯料制品，再經(jīng)過焙燒一浸漬工藝制成成品。
[0019]焙燒工藝條件：溫度，12001300°C;時(shí)間，258368小時(shí)；浸漬工藝條件：壓 力，0.5-3MPa;溫度，180-230°C。
[0020] 本發(fā)明方法制備的符合電力機(jī)車(含高速列車）受電弓滑板綜合技術(shù)條件的復(fù)合 材料炭芯產(chǎn)品，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)如下： 電阻率（UQ?m) :20-32 ； 體積密度（g/cm3) :1. 70-1. 85 ； 抗壓強(qiáng)度（MPa) : 130 ; 比照國家標(biāo)準(zhǔn)： 電阻率（iiQ?m) :40 ; 體積密度（g/cm3) :1.65 ; 抗壓強(qiáng)度（MPa) :40 ; 比照進(jìn)口產(chǎn)品的指標(biāo)： 電阻率（UQ?m) :30-34 ； 體積密度（g/cm3) :1. 65-1. 75 ； 抗壓強(qiáng)度（MPa) :90 -110。
[0021] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)效果： 1、復(fù)合材料結(jié)構(gòu) 針狀石墨和炭短纖維都屬于長徑比大的炭素材料，樹枝狀導(dǎo)電鎳粉也具有長徑比大的 特性。在受電弓滑板炭芯材料中，炭材料與金屬材料之間的浸潤角非常大，基本沒有結(jié)合 力，所以屬于炭一金屬復(fù)合材料結(jié)構(gòu)形式。而炭材料之間，針狀石墨、鱗片石墨及人造石 墨等屬于軟炭，石墨表現(xiàn)性能優(yōu)越，導(dǎo)電性能和自潤滑性能非常好。炭短纖維由裂解炭而 來，屬于硬炭，石墨化程度相對低。石墨和炭短纖維在焙燒過程中，發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，生成 炭一炭復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，結(jié)合力強(qiáng)，能結(jié)合成不規(guī)則的半網(wǎng)狀連接形式，有利于導(dǎo)電通道的 形成，同時(shí)強(qiáng)化了材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)，機(jī)械強(qiáng)度增強(qiáng)。另外針狀石墨和炭短纖維之間，由于不 規(guī)則狀態(tài)，留有微細(xì)間隙，給樹枝狀導(dǎo)電鎳粉或銅粉的復(fù)合提供空間。樹枝狀鎳粉或銅粉與 短纖維等炭素材料之間，通過鑲嵌的形式，達(dá)到復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。不規(guī)則連接結(jié)構(gòu)進(jìn)一 步連通，導(dǎo)電通道更順，機(jī)械強(qiáng)度更高。
[0022] 本發(fā)明含在炭一炭復(fù)合材料基礎(chǔ)上，另外可與金屬材料進(jìn)一步合成為炭一金屬復(fù) 合材料。
[0023] 2、冷等靜壓機(jī)壓制成形新工藝 本工藝發(fā)明其中重點(diǎn)解決炭芯產(chǎn)品在擠壓工藝中制備成形坯料的材料密度過低的問 題，同時(shí)有效降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。目前炭素材料加工生產(chǎn)設(shè)備中，只有擠壓設(shè)備 可生產(chǎn)長度為1250mm的長條炭芯，但是密度偏低，約為1.55-170 (g/cm3)。因?yàn)樵谔克?材料中，配方相同的情況下，提高材料密度，相應(yīng)來說，該炭素材料的導(dǎo)電性能和機(jī)械強(qiáng)度 將隨之提_。
[0024] 模壓設(shè)備生產(chǎn)的炭芯密度比擠壓工藝生產(chǎn)的炭芯密度高，但是，目前模壓設(shè)備只 能生產(chǎn)壓制< 600_的長條炭芯。不能滿足電力機(jī)車受電弓滑板1250mm整體式炭芯的要 求。
[0025] 本項(xiàng)目發(fā)明的冷等靜壓機(jī)一種壓制成形法工藝，可較好地同時(shí)解決了生產(chǎn)1250mm 的長條炭芯，而能提高其材料密度。該項(xiàng)發(fā)明特別適合純炭滑板炭芯的制備，針狀石墨、鱗 片石墨、人造石墨屬于導(dǎo)電性能和潤滑性能都優(yōu)良的材料，碳粉屬于結(jié)構(gòu)性過度材料，炭纖 維屬于增強(qiáng)型材料，這些材料按上述一、二、五配方，結(jié)合配料預(yù)處理工藝，即高效機(jī)械合金 法研磨工藝，該工藝方法有效地使不同特性的碳素材料結(jié)合在一起，形成各種優(yōu)勢特性的 互補(bǔ)，再通過冷等靜壓機(jī)的壓制成型，可制備出性能優(yōu)異的滿足高速列車受電弓滑板炭芯 各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的新型材料。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明滑板結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明冷等靜壓機(jī)模套結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為冷等靜壓機(jī)鋼模套示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027] 參見圖1，受電弓滑板是電力機(jī)車（含高速列車）車頂上的受電弓最上部安裝的一 塊導(dǎo)電板，是與鐵路路網(wǎng)導(dǎo)線接觸并摩擦而接收電機(jī)車運(yùn)行所需電力的部件，接觸網(wǎng)系統(tǒng) 的受流質(zhì)量決定著機(jī)車能否獲得足夠的牽引動(dòng)力并安全可靠的運(yùn)行，因此，滑板質(zhì)量是影 響受流質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵因素。
[0028]負(fù)荷電流通過接觸線和受電弓滑板接觸面的流暢程度，它與滑板與接觸線間的接 觸壓力、過渡電阻、接觸面積有關(guān)，取決于受電弓和接觸網(wǎng)之間的相互作用。
[0029] 受電弓滑板是電力機(jī)車供電系統(tǒng)中的重要集電元件，作為電氣材料，首先要求滑 板材料導(dǎo)電性能良好；其次作為運(yùn)動(dòng)中摩擦受電材料，要求摩擦系數(shù)小，滑動(dòng)性能好，致使 滑板本身磨耗小，且不易使匹配的接觸網(wǎng)導(dǎo)線材料磨耗；此外電力機(jī)車行駛中，會(huì)發(fā)生震動(dòng) 等，所以要求材料強(qiáng)度高，不易損壞，否則滑板斷裂造成停車或?qū)㈦娐方佑|網(wǎng)導(dǎo)線磨損等事 故，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)螖嗦肪W(wǎng)線路造成全線停車等重大事故。
[0030] 受電弓滑板產(chǎn)品由炭芯、銅網(wǎng)、銅管、氣嘴、鋁合金支架、固定螺栓組成整體式滑 板，為帶弧型。
[0031] 其中，炭芯材料為本發(fā)明所指炭復(fù)合材料2,它由導(dǎo)電膠粘結(jié)在鋁合金支架1上， 直接與輸電網(wǎng)導(dǎo)線接觸滑動(dòng)，摩擦中受電，是整體式滑板中最核心的部分。
[0032] 實(shí)施例1 步驟一 根據(jù)滑板炭芯材料的導(dǎo)電性能和機(jī)械強(qiáng)度以及自潤滑特點(diǎn)要求選擇配方一： 鱗片石墨15%;針狀石墨15% ;炭纖維0. 5% ;炭粉69. 5% ;鱗片石墨、針狀石墨和炭粉的 粒度為180300目。
[0033]步驟二 采用高效機(jī)械合金法研磨工藝，處理配方一，配方一中各種碳素材料具有不同的特性， 該工藝方法有效地使不同特性的碳素材料結(jié)合在一起，形成各種優(yōu)勢特性的互補(bǔ)，滿足電 力機(jī)車受電弓滑板對炭芯材料的綜合要求，粒度達(dá)180-300目。
[0034] 步驟三 采用冷等靜壓成型工藝，制備炭芯坯料： 粉體處理完成后，粉體均勻的加入到模套內(nèi)，密封好的模套裝入到冷等靜壓機(jī)里面，進(jìn) 行冷等靜壓壓制成型。工藝條件：常溫，工作壓強(qiáng)1〇〇Mpa。時(shí)間3h。
[0035] 最后定型為斷面為50mmX38mmX1300mm的述料制品。
[0036] 步驟四 冷等靜壓機(jī)壓制成型工藝制備的坯料制品，再經(jīng)過焙燒一浸漬工藝；焙燒工藝條件： 溫度，1300°C;時(shí)間，258小時(shí)；浸漬工藝條件：壓力，2MPa;溫度，180°C。
[0037] 實(shí)施例2 步驟一 根據(jù)滑板炭芯材料的導(dǎo)電性能和機(jī)械強(qiáng)度以及自潤滑特點(diǎn)要求選擇配方二： 鱗片石墨30%;高純石墨25% ;炭纖維2. 0% ;炭粉43% ; 鱗片石墨、高純石墨和炭粉的粒度為180250目。
[0038]步驟二 采用高效機(jī)械合金法研磨工藝，處理配方二，配方二中各種碳素材料具有不同的特性， 該工藝方法有效地使不同特性的碳素材料結(jié)合在一起，形成各種優(yōu)勢特性的互補(bǔ)，滿足電 力機(jī)車受電弓滑板對炭芯材料的綜合要求，粒度達(dá)180-220目。
[0039] 步驟三 采用冷等靜壓成型工藝，制備炭芯坯料： 粉體處理完成后，粉體均勻的加入到模套內(nèi)，密封好的模套裝入到冷等靜壓機(jī)里面，進(jìn) 行冷等靜壓壓制成型。工藝條件：常溫，工作壓強(qiáng)1〇〇Mpa。時(shí)間3h。
[0040] 最后定型為斷面為50mmX38mmX1300mm的述料制品。
[0041] 步驟四 冷等靜壓機(jī)壓制成型工藝制備的坯料制品，再經(jīng)過焙燒一浸漬工藝；焙燒工藝條件： 溫度，1250°C;時(shí)間，328小時(shí)；浸漬工藝條件：壓力，0? 5MPa;溫度，220°C。
[0042] 實(shí)施例3 步驟一 根據(jù)滑板炭芯材料的導(dǎo)電性能和機(jī)械強(qiáng)度以及自潤滑特點(diǎn)要求選擇配方三： 鱗片石墨20%;針狀石墨20% ;炭纖維1% ;炭粉59% ; 鱗片石墨、針狀石墨和炭粉的粒度為180230目。
[0043]步驟二 采用高效機(jī)械合金法研磨工藝，處理配方三，配方三中各種碳素材料具有不同的特性， 該工藝方法有效地使不同特性的碳素材料結(jié)合在一起，形成各種優(yōu)勢特性的互補(bǔ)，滿足電 力機(jī)車受電弓滑板對炭芯材料的綜合要求，粒度達(dá)180-240目。
[0044] 步驟三 采用冷等靜壓成型工藝，制備炭芯坯料： 粉體處理完成后，粉體均勻的加入到模套內(nèi)，密封好的模套裝入到冷等靜壓機(jī)里面，進(jìn) 行冷等靜壓壓制成型。工藝條件：常溫，工作壓強(qiáng)90Mpa。時(shí)間2. 5h。
[0045] 最后定型為斷面為50mmX38mmX1300mm的述料制品。
[0046] 步驟四 冷等靜壓機(jī)壓制成型工藝制備的坯料制品，再經(jīng)過焙燒一浸漬工藝；焙燒工藝條件： 溫度，1280°C;時(shí)間，300小時(shí)；浸漬工藝條件：壓力，1MPa;溫度，200°C。
[0047] 實(shí)施例4 步驟一 根據(jù)滑板炭芯材料的導(dǎo)電性能和機(jī)械強(qiáng)度以及自潤滑特點(diǎn)要求，選擇配方四 鱗片石墨15% :高純石墨15% ;炭粉30% ;樹枝狀鎳粉或銅粉40%。
[0048]步驟二 星行式混料工藝： 為了強(qiáng)化導(dǎo)電性能和機(jī)械強(qiáng)度，采用配方二，加入樹枝狀導(dǎo)電鎳粉，采用星行式混料 機(jī)，星行式混料機(jī)是在一轉(zhuǎn)盤上裝有四個(gè)球磨罐，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，球磨罐中心軸作行星運(yùn) 動(dòng)，罐中配球在高速運(yùn)動(dòng)中混合各種炭粉材料，使樹枝狀導(dǎo)電鎳粉或銅粉與各性能炭素材 料有機(jī)結(jié)合，鑲嵌成牢固的結(jié)構(gòu)。
[0049]步驟三： 采用冷等靜壓成型工藝，制備炭芯坯料： 粉體處理完成后，粉體均勻的加入到模套內(nèi)，密封好的模套裝入到冷等靜壓機(jī)里面，進(jìn) 行冷等靜壓壓制成型。工藝條件：常溫，工作壓強(qiáng)120Mpa。時(shí)間3h。
[0050] 最后定型為斷面為50mmX38mmX1300mm的述料制品。
[0051] 步驟四 冷等靜壓機(jī)壓制成型工藝制備的坯料制品，再經(jīng)過焙燒一浸漬工藝；焙燒工藝條件： 溫度，1200°C;時(shí)間，258小時(shí)；浸漬工藝條件：壓力，2MPa;溫度，180°C。
[0052] 實(shí)施例5 步驟五 根據(jù)滑板炭芯材料的導(dǎo)電性能和機(jī)械強(qiáng)度以及自潤滑特點(diǎn)要求，選擇配方五： 石墨40%;炭纖維1. 5% ;炭粉58. 5% ; 步驟二 合金法研磨工藝： 采用高效機(jī)械合金法研磨工藝，處理配方五，配方五中各種碳素材料具有不同的特性， 該工藝方法有效地使不同特性的碳素材料結(jié)合在一起，形成各種優(yōu)勢特性的互補(bǔ)，滿足電 力機(jī)車受電弓滑板對炭芯材料的綜合要求，粒度達(dá)180- 240目。
[0053] 步驟三 采用冷等靜壓成型工藝，制備炭芯坯料： 粉體處理完成后，粉體均勻的加入到模套內(nèi)，密封好的模套裝入到冷等靜壓機(jī)里面，進(jìn) 行冷等靜壓壓制成型。工藝條件：常溫，工作壓強(qiáng)1〇〇Mpa。時(shí)間3h。
[0054] 最后定型為斷面為50mmX38mmX1300mm的述料制品。
[0055] 步驟四 冷等靜壓機(jī)壓制成型工藝制備的弧形坯料制品，再經(jīng)過焙燒一浸漬工藝；焙燒工藝條 件：溫度，1300°C;時(shí)間，358小時(shí)；浸漬工藝條件：壓力，0? 5MPa;溫度，220°C。
[0056] 實(shí)施例6 步驟一 根據(jù)滑板炭芯材料的導(dǎo)電性能和機(jī)械強(qiáng)度以及自潤滑特點(diǎn)要求，選擇配方六： 石墨30%;炭纖維1% ;炭粉44% ; 樹枝狀鎳粉或銅粉25%。
[0057]步驟二 星行式混料工藝： 為了強(qiáng)化導(dǎo)電性能和機(jī)械強(qiáng)度，采用配方二，加入樹枝狀導(dǎo)電鎳粉，采用星行式混料 機(jī)，星行式混料機(jī)是在一轉(zhuǎn)盤上裝有四個(gè)球磨罐，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，球磨罐中心軸作行星運(yùn) 動(dòng)，罐中配球在高速運(yùn)動(dòng)中混合各種炭粉材料，使樹枝狀導(dǎo)電鎳粉或銅粉與各性能炭素材 料有機(jī)結(jié)合，鑲嵌成牢固的結(jié)構(gòu)。
[0058] 步驟三 采用冷等靜壓成型工藝，制備炭芯坯料： 粉體處理完成后，粉體均勻的加入到模套內(nèi)，密封好的模套裝入到冷等靜壓機(jī)里面，進(jìn) 行冷等靜壓壓制成型。工藝條件：常溫，工作壓強(qiáng)1〇〇Mpa。時(shí)間3h。
[0059] 最后定型為斷面為50mmX38mmX1300mm的述料制品。
[0060] 步驟四 冷等靜壓機(jī)壓制成型工藝制備的坯料制品，再經(jīng)過焙燒一浸漬工藝；焙燒工藝條件： 溫度，1250°C;時(shí)間，300小時(shí)；浸漬工藝條件：壓力，IMPa;溫度，200°C。
【權(quán)利要求】
1. 一種采用冷等靜壓工藝制備電力機(jī)車(含高速列車）受電弓滑板復(fù)合材料炭芯的方 法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一 配方一：各組分重量比為：鱗片石墨15-30% ;針狀石墨10-20% ;炭纖維彡2. 0% ;炭粉 48- 75% ;鱗片石墨、針狀石墨和純炭粉的粒度為180300目； 配方二：各組分重量比為：鱗片石墨15-30% ;高純石墨15-25% ;炭纖維彡2. 0% ;炭粉 43- 70% ;鱗片石墨、高純石墨和純炭粉的粒度為180300目； 配方三：各組分重量比為：鱗片石墨、針狀石墨、炭纖維、純炭粉之和60- 90% ;樹枝狀 鎳粉或銅粉10-40% ;上述四者之和的內(nèi)部比例為：鱗片石墨15 - 30% ;針狀石墨10 - 20% ; 石墨纖維彡2. 0% ;炭粉48- 75% ; 配方四：各組分重量比為：鱗片石墨、高純石墨、炭纖維、純炭粉之和60- 90% ;樹枝狀 鎳粉或銅粉10 - 40% ;上述四者之和的內(nèi)部重量比例為：鱗片石墨15 - 30% ;高純石墨15- 25% ;石墨纖維彡2. 0% ;炭粉43- 70% ; 配方五：各組分重量比為：石墨28-47% ;炭纖維彡2. 0% ;炭粉51-72% ;石墨和炭粉的 粒度為180300目； 配方六：各組分重量比為：石墨、炭纖維、炭粉之和50- 90% ;樹枝狀鎳粉或銅粉10- 50% ;上述三者之和的內(nèi)部重量比例為：石墨15-40% ;炭纖維彡2. 0% ;炭粉48-85% ; 步驟二 采用研磨工藝處理配方一、二或五配料，或者采用星行式混料工藝處理配方三、四或六 配料； 步驟三 制作冷等靜壓機(jī)模套 所述冷等靜壓機(jī)模套，為兩層結(jié)構(gòu)，外層為鋼模套，鋼板厚度：3~6mm，長： 1000~1800mm，徑向?yàn)榉叫危?580-4090mm ;內(nèi)層為橡膠模套，形狀與鋼模套一樣，長 比鋼模套多出100~300mm，徑向各項(xiàng)比鋼模套少l~5mm ; 鋼模套和橡膠模套都是一端封底而另一端敞開； 鋼模套的四個(gè)側(cè)面鉆有小孔，# 5~20_，孔與孔之間間隔為100~200mm ; 步驟四 配料裝入橡膠模套內(nèi)： 冷等靜壓機(jī)通過鋼模套的小孔，壓力傳遞到橡膠模套上，并通過橡膠模套把壓力施加 到橡膠模套內(nèi)的配料上，隨著壓力的增加，配料逐漸成型； 步驟五 冷等靜壓機(jī)壓制成型工藝： 把裝完配料的冷等靜壓機(jī)模套，通過吊籃，放入冷等靜壓機(jī)內(nèi)，進(jìn)行壓制成型，制備復(fù) 合材料炭芯坯料； 步驟六 冷等靜壓機(jī)壓制成型的坯料制品，再經(jīng)過焙燒一浸漬工藝制成成品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用冷等靜壓工藝制備電力機(jī)車(含高速列車）受電弓 滑板復(fù)合材料炭芯的方法，其特征在于，所述研磨工藝為： 采用機(jī)械合金法研磨工藝，處理配方一、二或五，該工藝方法使不同特性的碳素材料結(jié) 合在一起，形成各種優(yōu)勢特性的互補(bǔ)，滿足電力機(jī)車受電弓滑板對炭芯材料的要求，研磨后 粒度達(dá)180- 300目。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用冷等靜壓工藝制備電力機(jī)車(含高速列車）受電弓 滑板復(fù)合材料炭芯的方法，其特征在于，所述星行式混料工藝為： 配方三、四或六，加入樹枝狀導(dǎo)電鎳粉或銅粉，鎳粉或銅粉的加入量為總質(zhì)量的 10%--40% ;采用星行式混料機(jī)，星行式混料機(jī)在一轉(zhuǎn)盤上裝有四個(gè)球磨罐，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 球磨罐中心軸作行星運(yùn)動(dòng)，罐中配球在高速運(yùn)動(dòng)中混合各種炭粉材料，使樹枝狀導(dǎo)電鎳粉 或銅粉與炭素材料有機(jī)結(jié)合，鑲嵌成牢固的結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用冷等靜壓工藝制備電力機(jī)車(含高速列車）受電弓 滑板復(fù)合材料炭芯的方法，其特征在于，所述橡膠模套敞開一端設(shè)有模套塞子，模套塞子為 橡膠材質(zhì)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用冷等靜壓工藝制備電力機(jī)車(含高速列車）受電弓 滑板復(fù)合材料炭芯的方法，其特征在于，所述配料均加入橡膠模套內(nèi)，進(jìn)行壓制成型，配料 裝入橡膠模套內(nèi)的工藝，是通過震動(dòng)加料，鋼模套固定在振動(dòng)機(jī)上，保持振動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定性， 同時(shí)加料的速度也保持勻速。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用冷等靜壓工藝制備電力機(jī)車(含高速列車）受電 弓滑板復(fù)合材料炭芯的方法，其特征在于，所述冷等靜壓機(jī)工藝條件：冷等靜壓機(jī)總壓力 10000噸，常溫，壓強(qiáng)為50 Mpa至200 Mpa。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用冷等靜壓工藝制備電力機(jī)車(含高速列車）受電弓 滑板復(fù)合材料炭芯的方法，其特征在于，所述焙燒工藝條件：溫度，12001300°C ;時(shí)間， 258368小時(shí)；浸漬工藝條件：壓力，0? 5-3 MPa ;溫度，180-230°C。
【文檔編號】C04B35/52GK104494447SQ201410555890
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】趙飛, 趙郅磊 申請人:趙飛, 趙郅磊, 長沙磊毅金屬材料有限公司