本發(fā)明涉及一種電刷材料，具體涉及一種高速列車接地回流裝置用自降溫導(dǎo)電耐磨復(fù)合式電刷及其制備方法。

背景技術(shù)：

眾所周知，機車通過受電弓滑板從接觸網(wǎng)獲得特高壓電源電力，以驅(qū)動機車運動，而牽引電流經(jīng)車輪、軌道和大地流回牽引變電所。因此，高速動車組齒輪箱通常都安裝接地裝置，將車軸上的漏電電流收集起來并接地，以保護軸承和齒輪，防止其發(fā)生電蝕。接地裝置則是通過接地電刷，來牽引變壓器的回流線電流直接回流到車軸。作為接地裝置的關(guān)鍵零部件，電刷性能好壞直接影響到接地裝置性能的優(yōu)劣，以及列車運行的安全可靠性。

石墨/銅復(fù)合材料集石墨良好的接觸潤滑性和低的熱膨脹系數(shù)、密度以及銅的高電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率和良好的延展性為一體，因而具有優(yōu)異的導(dǎo)電導(dǎo)熱性，載流量大，耐磨性能高，耐電弧燒蝕和抗熔焊等性能良好，被廣泛用作了高速列車的接地電刷材料。

近幾年，隨著電力機車的運力、時速、安全可靠性的提高，機車牽引力功率從原來(電力機車)的6400kw提高至9600kw，速度由原來的160km/h提高至250km/h(動車組)，甚至350km/h(高鐵)，接地電刷的最高線速度也由20m/s(對應(yīng)時速170km/h)提高到28.8m/s及以上。列車速度的大幅提高，使得電刷在與摩擦副摩擦摩擦過程中產(chǎn)生的摩擦熱增多，摩擦面溫度升高，導(dǎo)致石墨潤滑層氧化并破壞，同時由于石墨具有耐電弧燒蝕性能，故潤滑層的破壞會增大電弧發(fā)生的幾率，從而導(dǎo)致摩擦面因電弧激發(fā)而產(chǎn)生電蝕坑，從而增大摩擦面的粗糙度，進而使摩擦因數(shù)增大。而且，電弧強度高而產(chǎn)生電弧熱，摩擦表面受熱變軟，強度下降，致使銅基體被拔出造成質(zhì)量損失，增大電刷的磨損率。

此外，在摩擦熱、電阻熱和電弧熱的高溫作用下，電刷摩擦表層的銅基體大量熔融軟化，進而轉(zhuǎn)移到對磨盤上，而后又粘附到電刷表而，如此反復(fù)造成了電刷和對磨盤的質(zhì)量損失，顯著降低了兩者的使用壽命。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對目前高速列車高功率、高速、高安全可靠性的特點，提供了一種高速列車接地回流裝置用電刷，本方法制備的電刷生產(chǎn)工藝簡單、導(dǎo)電性好、耐磨、自潤滑性好，且使用壽命長。

本發(fā)明一種自降溫導(dǎo)電耐磨復(fù)合式電刷，所述自降溫導(dǎo)電耐磨復(fù)合式電刷由多孔高導(dǎo)電高強固定塊1、多孔高強耐磨摩擦塊2組成；所述多孔高導(dǎo)電高強固定塊1與多孔高強耐磨摩擦塊2的孔隙內(nèi)填有降溫劑；所述降溫劑的熔化溫度為50-150℃，進一步優(yōu)選為60-100℃；所述多孔高導(dǎo)電高強固定塊1填充降溫劑前，其孔隙率為10-15％、孔徑為10-20微米；所述多孔高強耐磨摩擦塊(2)填充降溫劑前，其孔隙率為6-10％、孔徑為5-10微米。

本發(fā)明一種自降溫導(dǎo)電耐磨復(fù)合式電刷，所述多孔高導(dǎo)電高強固定塊1填充降溫劑前，其孔隙的孔徑大于所述多孔高強耐磨摩擦塊2填充降溫劑前所具備孔隙的孔徑。

本發(fā)明一種自降溫導(dǎo)電耐磨復(fù)合式電刷，所述多孔高導(dǎo)電高強固定塊1所填充的降溫劑的質(zhì)量與多孔高強耐磨摩擦塊2所填充的降溫劑的質(zhì)量之比為2.5-1：1。

本發(fā)明一種自降溫導(dǎo)電耐磨復(fù)合式電刷，所述復(fù)合式石墨/銅復(fù)合材料包括高導(dǎo)電高強固定塊1和高強耐磨摩擦塊2；通過熱壓將高導(dǎo)電高強固定塊1和高強耐磨摩擦塊2連接成一體。

本發(fā)明一種自降溫導(dǎo)電耐磨復(fù)合式電刷，所述高導(dǎo)電高強固定塊以質(zhì)量百分比計包括下述原料：

電解銅粉60～90％、優(yōu)選為70～83％；

樹脂包覆石墨粉10～40％、優(yōu)選為17～30％；

所述樹脂包覆石墨粉中石墨的質(zhì)量百分比為50-80％；

所述高強耐磨摩擦塊粗坯以質(zhì)量百分比計包括下述原料：

電解銅粉60～90％、優(yōu)選為70～83％；

鍍銅石墨粉9.5～39％、優(yōu)選為16.5～29％；

所述鍍銅石墨粉中銅的質(zhì)量百分比為20-60％；

耐磨相顆粒粉0.5～1％；

所述耐磨相顆粒為陶瓷顆粒，選自二氧化硅、氧化鋯、碳化硅中的一種。

本發(fā)明一種自降溫導(dǎo)電耐磨復(fù)合式電刷，所述降溫劑為石蠟。

本發(fā)明一種自降溫導(dǎo)電耐磨復(fù)合式電刷的制備方法，包括下述步驟：

步驟一高導(dǎo)電高強固定塊粗坯的制備

所述高導(dǎo)電高強固定塊粗坯以質(zhì)量百分比計包括下述原料：

電解銅粉60～90％、優(yōu)選為70～83％；

樹脂包覆石墨粉10～40％、優(yōu)選為17～30％；

所述樹脂包覆石墨粉中石墨的質(zhì)量百分比為50-80％；

所述電解銅粉的粒度為40～50μm；

所述樹脂包覆石墨粉的粒度為30～40μm；

所述樹脂包覆石墨粉為石墨粉與酚醛樹脂有機溶劑濕混均勻、干燥、破碎、過篩后得到的粉末；

按設(shè)計組分配取電解銅粉、樹脂包覆石墨粉；將二者混合均勻后，在300-500mpa壓制成型；得到高導(dǎo)電高強固定塊預(yù)壓坯；

步驟二高強耐磨摩擦塊粗坯的制備

所述高強耐磨摩擦塊粗坯以質(zhì)量百分比計包括下述原料：

電解銅粉60～90％、優(yōu)選為70～83％；

鍍銅石墨粉9.5～39％、優(yōu)選為16.5～29％；

所述鍍銅石墨粉中銅的質(zhì)量百分比為20-60％；

耐磨相顆粒粉0.5～1％；

所述耐磨相顆粒為陶瓷顆粒，選自二氧化硅、氧化鋯、碳化硅中的一種；

所述電解銅粉的粒度為40～50μm；

所述鍍銅石墨粉的粒度為30～40μm；

所述耐磨相顆粒粉的粒度為20～45μm、優(yōu)選為30～40μm。

所述鍍銅石墨粉為采用化學(xué)鍍方法在石墨粉表面鍍覆銅層得到的粉末；

按設(shè)計組分配取電解銅粉、鍍銅石墨粉、耐磨相顆粒粉；將三者混合均勻后，在400-600mpa壓制成型；得到高強耐磨摩擦塊預(yù)壓坯；

步驟三熱壓成型

將高導(dǎo)電高強固定塊粗坯與高強耐磨摩擦塊粗坯的待連接面打磨至表面粗糙度ra0.5～2.5μm，清洗、烘干；然后將高導(dǎo)電高強固定塊粗坯與高強耐磨摩擦塊粗坯的待連接面貼合并沿貼合面的垂直方向施加20～40mpa的壓力，熱壓，熱壓溫度為800～920℃，保溫時間為5～10分鐘，之后卸壓，冷卻，得到復(fù)合式石墨/銅復(fù)合材料連接件坯體；

步驟四

將步驟三所得復(fù)合式石墨/銅復(fù)合材料連接件坯體；浸漬于熔融的降溫劑中，在真空條件下進行浸漬；得到自降溫導(dǎo)電耐磨復(fù)合式電刷。

本發(fā)明一種自降溫導(dǎo)電耐磨復(fù)合式電刷的制備方法，

當(dāng)降溫劑為石蠟時，步驟四中，控制浸漬溫度為60-180℃，優(yōu)選為60-100℃，進一步優(yōu)選為60-80℃，真空度為10^-2-10^-3mpa、浸漬時間為1-3小時、進一步優(yōu)選為1-2小時。

作為優(yōu)選方案，本發(fā)明一種自降溫導(dǎo)電耐磨復(fù)合式電刷的制備方法，制備高導(dǎo)電高強固定塊預(yù)壓坯壓制壓力小于制備高強耐磨摩擦塊預(yù)壓坯的壓力。

本發(fā)明一種自降溫導(dǎo)電耐磨復(fù)合式電刷的制備方法，所制備的自降溫導(dǎo)電耐磨電刷的抗彎強度為110-130mpa、肖氏硬度為52-60、20℃電阻率2-4.2μω*cm、摩擦系數(shù)為0.05-0.06、50小時的磨損值為1.5-1.8mm³、50小時的接觸電壓降為0.1-0.13v。

原理和優(yōu)勢：

本發(fā)明的自降溫導(dǎo)電耐磨電刷首次嘗試了采用復(fù)合式結(jié)構(gòu)，其針對電刷各部分的使用特性，將其分為了高導(dǎo)電高強固定塊和高強耐磨摩擦塊?？拷鼘δツΣ帘P一側(cè)需要材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能，特別是耐磨性能，因此選用鍍銅石墨粉和耐磨相顆粒粉，結(jié)合電解銅粉壓制-燒結(jié)得到銅呈三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、耐磨相均勻鑲嵌的石墨/銅復(fù)合材料，作為電刷的高強耐磨摩擦塊部分，提高電刷整體的抗磨損性能。而遠(yuǎn)離磨摩擦盤一端則需要具有優(yōu)異的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，以及一定的力學(xué)性能的材料，因此遠(yuǎn)離對磨摩擦盤的一端選用樹脂包覆石墨粉和電解銅粉壓制-燒結(jié)得到高導(dǎo)電、高強度的石墨/銅復(fù)合材料，該部分對電刷起到了有效的支撐連接作用，以及優(yōu)異的導(dǎo)電導(dǎo)熱作用，且不需要添加耐磨相。

同時本發(fā)明所設(shè)計的高導(dǎo)電高強固定塊還是一個很好的降溫劑儲藏器；但由于的降溫劑一般會提升電刷的電阻率，所以必須尋求一個合理的平衡點；而本發(fā)明控制多孔高導(dǎo)電高強固定塊1填充降溫劑前的孔隙率為10-15％；達到了逼近該平衡點的目的。同時控制多孔高導(dǎo)電高強固定塊1中孔隙的孔徑為10-20微米以及多孔高強耐磨摩擦塊2的孔徑為5-10微米，在確保電刷強度的同時，保證使用時液化的降溫劑能很好的由多孔高導(dǎo)電高強固定塊進入多孔高強耐磨摩擦塊中以彌補多孔高強耐磨摩擦塊中揮發(fā)掉的降溫劑。本發(fā)明控制多孔高強耐磨摩擦塊中的孔徑，其另外一個目的在于：電刷使用時，利用孔徑的內(nèi)壁吸附液態(tài)降溫劑，使得降溫劑的脫離溫度適當(dāng)升高；進而提升其帶走熱量的能力(即電刷使用時，氣化的降溫劑是屬于過熱狀態(tài)的)。除此之外，通過控制二者的孔隙率還能適當(dāng)?shù)臏p緩降溫劑的脫離速度；進而達到在保證電刷能正常使用的前提下，盡可能的提升其使用壽命。

本發(fā)明控制多孔高強耐磨摩擦塊以及多孔高導(dǎo)電高強固定塊的通空率是為了確保降溫劑能夠順利浸入其中。同時控制多孔高強耐磨摩擦塊的孔徑，是為了確保使用時；液態(tài)的降溫劑不直接滴入與電刷接觸的器具上，這為保證整個設(shè)備高精度、長壽命的使用提供了了必要條件。由于控制多孔高強耐磨摩擦塊的孔徑以及通孔率；在電刷使用時，磨損下來的細(xì)微顆粒自然或堵死電刷摩擦面上的細(xì)小微孔；這就從最大程度上降低了液態(tài)或氣態(tài)降溫劑附著于摩擦副上的概率。

本發(fā)明，多孔高強耐磨摩擦塊以及多孔高導(dǎo)電高強固定塊的主要成分基本一致；通過適當(dāng)?shù)臒釅汉?，可以得到剪切強度較高，結(jié)合致密較為合理的界面。

本發(fā)明在設(shè)計和制備高強耐磨石墨/銅復(fù)合材料(多孔高強耐磨摩擦塊)時，采用電解銅粉作為主要銅源，所用電解銅粉在壓制以及熱壓過程中會產(chǎn)生少量的孔隙，同時所得孔隙的孔徑也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于高導(dǎo)電高強石墨/銅復(fù)合材料(即多孔高導(dǎo)電高強固定塊)中的孔徑。同時在制備多孔高強耐磨摩擦塊采用鍍銅后的石墨，這些鍍銅后的石墨能夠更緊密地結(jié)合于三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的銅基體中，銅基體與石墨的界面結(jié)合力增強，材料的導(dǎo)電性顯著提高，石墨在載流摩擦中減少剝落而提高潤滑性能，終使材料的磨損率減小。

本發(fā)明選用了合適的耐磨相顆粒，如二氧化硅的加入既可降低電刷材料本身的磨損量，也可以降低對磨盤的磨耗。而且，適量的二氧化硅不會大幅度增大摩擦系數(shù)，這樣就可以減少發(fā)熱與能耗，利于延長金屬石墨電刷的使用壽命。

此外，本發(fā)明選用了粒度合適的電解銅粉、表面改性的石墨粉和耐磨相顆粒，這有利于提高了燒結(jié)銅坯體對耐磨相顆粒的夾持能力，充分發(fā)揮了耐磨相顆粒的耐磨損作用。

本發(fā)明在設(shè)計和制備高導(dǎo)電高強石墨/銅復(fù)合材料(即多孔高導(dǎo)電高強固定塊)時，通過設(shè)計原料的組成以及各原料的粒徑，確保其功能能得以實施；同時采用樹脂包覆石墨粉作為原料并控制其樹脂的用量，是為了利用樹脂高溫碳化后形成活性炭的過程中所產(chǎn)生的氣體，為多孔高導(dǎo)電高強固定塊提供合適的孔隙以及孔徑和通孔率；除此之外，活性炭生成后，還可以顯著提高材料的導(dǎo)電性能。

本發(fā)明優(yōu)選選擇石蠟作為降溫劑，雖然石蠟的電阻率(3.0×10¹⁶ω·m，20℃)遠(yuǎn)高于銅(1.7×10^-8ω·m，20℃)，添加一定量會導(dǎo)致室溫時材料整體的導(dǎo)電性略微降低。但是石蠟也是很好的儲熱材料，其比熱容為2.14～2.9j·g^-1·k^-1，熔化熱為200～220j·g^-1。石蠟受熱熔化時能吸收大量熱量，實現(xiàn)材料整體的控溫，并借助空氣很快帶走吸收的大量熱量。眾所周知，溫度升高，銅電子的遷移率下降，銅的導(dǎo)電性能顯著降低。如溫度為20℃時，銅的導(dǎo)電率為58×10^-6ohm^-1·m^-1，50℃時，銅的導(dǎo)電率降低至50×10^-6ohm^-1·m^-1，100℃時，則快速至40×10^-6ohm^-1·m^-1。此外，溫度升高，銅基體的強度也會降低。因此，降低石墨/銅復(fù)合材料整體的溫度，對于保持材料的導(dǎo)電性十分有利。目前，電刷的使用時的溫度為60～90℃，在這個溫度下，石蠟開始融化，雖然石蠟的添加會一定程度略微降低材料的導(dǎo)電性，但適量的石蠟在特殊機構(gòu)條件下是會使得材料快速降溫，保證了石墨/銅復(fù)合材料的高導(dǎo)電性能和高的強度。

總之，本發(fā)明具有制備工藝簡單、所得產(chǎn)品性能優(yōu)良，便于大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明提供的自降溫導(dǎo)電耐磨復(fù)合式電刷的制備流程圖；

附圖2為本發(fā)明提供的自降溫導(dǎo)電耐磨復(fù)合式電刷的結(jié)構(gòu)示意圖

附圖3為對比例3制備的電刷中石墨和銅的分布情況圖；

附圖4為對比例3制備的電刷中銅基體對二氧化硅的加持情況圖；

附圖5為實施例1制備的復(fù)合式電刷上部高導(dǎo)電高強固定塊中石墨和銅的分布情況圖；

附圖6為實施例1制備的復(fù)合式電刷下部高強耐磨摩擦塊中石墨和銅的分布情況，以及銅基體對二氧化硅的加持情況圖；

附圖7為對比例4制備的電刷摩擦后表面的sem形貌；

附圖8為實施例1制備的復(fù)合式電刷摩擦后表面的sem形貌。

從圖1中可以看出自降溫導(dǎo)電耐磨復(fù)合式電刷的制備流程圖。具體為：首先，分別將樹脂包覆石墨粉與電解銅粉，以及鍍銅石墨粉、電解銅粉和耐磨相顆粒粉末按一定比例進行干混，再將混合粉壓制成坯體后，經(jīng)氫氣氣氛燒結(jié)，分別得到高導(dǎo)電高強和高強耐磨石墨/銅復(fù)合材料多孔坯體，然后將兩者熱壓成一體；最后將多孔坯體真空浸漬石蠟，得到自降溫導(dǎo)電耐磨復(fù)合式電刷材料。

從圖2中可以看出本發(fā)明方案設(shè)計的自降溫導(dǎo)電耐磨復(fù)合式電刷包括孔徑大、高孔隙度、高導(dǎo)電、高強固定塊1和孔徑小、較高孔隙度、高強耐磨摩擦塊2。電刷靠近上部高導(dǎo)電、高強固定塊1處接入刷辮3。

由圖3和圖4可知，壓制壓力過低，銅粉間的接觸較少，燒結(jié)后，銅的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成不連續(xù)。而且由于石墨粒度過大，耐磨相二氧化硅顆粒部分卡在銅基體中，但絕大部分分布在石墨或是石墨與銅基體的夾縫中。

由圖5和圖6可知，本發(fā)明所制備的金屬石墨電刷銅基體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)連通更好，石墨和銅的分布很均勻，且銅基體對耐磨相二氧化硅的夾持能力較好。

圖7和圖8分別為對比例4和實施例1的電刷材料在滑動速度為50m·s^-1下磨損表而的sem形貌。由圖可知，未浸漬石蠟的電刷的摩擦表面沿滑動方向出現(xiàn)了明顯的交替裂口和凹穴，而浸漬石蠟的電刷的表而很光滑，可見摩擦過程中摩擦面潤滑良好。

具體實施方式

對比例1

本對比例1中所制備的電刷，以質(zhì)量百分比計包括下述組分：

電解銅粉75％、鱗片石墨粉25％。電解銅粉的粒度為45μm，鱗片石墨粉的粒度為50μm。

將配制的鱗片石墨粉和電解銅粉在v型混料機中混合6h，得到混合粉料。之后將混合粉料在室溫下進行冷壓成型，壓制壓力為300mpa，保壓時間為20s，制備的壓坯在氫氣氣氛保護下，在950℃燒結(jié)2h，爐子的升溫速率與降溫速率均為12℃/min，得到對比試樣1。測試結(jié)果見表1。所述復(fù)合坯體的孔隙率為20～28％、孔徑為20-30微米。

由于將銅粉和石墨粉直接干混、壓制、燒結(jié)，石墨和銅機械嚙合很弱，在材料內(nèi)部無法形成連續(xù)的銅網(wǎng)結(jié)構(gòu)，電刷的強度、硬度和電導(dǎo)率極低，耐磨性能很差。

對比例2

本對比例2中所制備的電刷，以質(zhì)量百分比計包括下述組分：

電解銅粉65％、鍍銅石墨粉34％。電解銅粉的粒度為45μm，鍍銅石墨粉的粒度為40μm。鍍銅石墨粉中，銅的質(zhì)量百分比為35％。

將配制的鍍銅石墨粉和電解銅粉在v型混料機中混合6h，得到混合粉料。之后將混合粉料在室溫下進行冷壓成型，壓制壓力為450mpa，保壓時間為20s，制備的壓坯在氫氣氣氛保護下，在950℃燒結(jié)2h，爐子的升溫速率與降溫速率均為12℃/min，得到對比試樣2。測試結(jié)果見表1。所述復(fù)合坯體的孔隙率為5～10％、孔徑為5-10微米。

雖然材料的力學(xué)性能和電阻較高，但由于未添加耐磨顆粒，材料耐磨性較差。

對比例3

本對比例3中所制備的電刷，以質(zhì)量百分比計包括下述組分：

電解銅粉75％、樹脂包覆石墨粉24％、二氧化硅粉1％。電解銅粉的粒度為45μm，樹脂包覆石墨粉的粒度為50μm，二氧化硅粉的粒度為40μm。樹脂包覆石墨粉中，石墨的質(zhì)量百分比為80％。

將配制的樹脂包覆石墨粉、電解銅粉和二氧化硅在v型混料機中混合6h，得到混合粉料。之后將混合粉料在室溫下進行冷壓成型，壓制壓力為250mpa，保壓時間為20s，制備的壓坯在氫氣氣氛保護下，在950℃燒結(jié)2h，爐子的升溫速率與降溫速率均為10～15℃/min，得到對比試樣3。測試結(jié)果見表1。所述復(fù)合坯體的孔隙率為20～30％、孔徑為15-30微米。

當(dāng)壓制壓力較小時，銅粉間的接觸較少，燒結(jié)后，銅的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成不連續(xù)。而且由于石墨粒度過大，二氧化硅顆粒部分卡在銅基體中，但絕大部分分布在石墨或是石墨與銅基體的夾縫中。這類未能固定的二氧化硅顆粒在與對磨盤發(fā)生摩擦?xí)r，極易脫落或是留在對磨盤上，反而提高了電刷本身的磨損。

對比例4

本對比例4中所制備的電刷，以質(zhì)量百分比計包括下述組分：

電解銅粉60％、鍍銅石墨粉34％、二氧化硅粉1％。電解銅粉的粒度為45μm，鍍銅石墨粉的粒度為40μm。鍍銅石墨粉中，銅的質(zhì)量百分比為40％。

將配制的鍍銅石墨粉、電解銅粉和二氧化硅粉在v型混料機中混合6h，得到混合粉料。之后將混合粉料在室溫下進行冷壓成型，壓制壓力為450mpa，保壓時間為20s，制備的壓坯在氫氣氣氛保護下，在950℃燒結(jié)2h，爐子的升溫速率與降溫速率均為12℃/min，得到對比試樣4。測試結(jié)果見表1。所述復(fù)合坯體的孔隙率為5～10％、孔徑為5-10微米。

以鍍銅石墨粉和電解銅粉為原料，添加了適量的二氧化硅耐磨相后，材料燒結(jié)致密，銅的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較好，因此力學(xué)性能、導(dǎo)電和耐磨性均較理想。

對比例5

本對比例5中所制備的電刷，以質(zhì)量百分比計包括下述組分：

電解銅粉60％、鍍銅石墨粉34％、二氧化硅粉1％。

電解銅粉75％、樹脂包覆石墨粉25％。

電解銅粉的粒度為45μm，樹脂包覆石墨粉的粒度為40μm，鍍銅石墨粉的粒度為40μm，二氧化硅粉的粒度為40μm。鍍銅石墨粉中，銅的質(zhì)量百分比為40％。樹脂石墨粉中，石墨的質(zhì)量百分比為80％。

分別將配制的樹脂包覆石墨粉和電解銅粉，以及鍍銅石墨粉、電解銅粉和二氧化硅在v型混料機中混合6h，得到混合粉料。之后將混合粉料在室溫下進行冷壓成型，樹脂包覆石墨粉、電解銅粉混合粉料的壓制壓力為400mpa，鍍銅石墨粉、電解銅粉和二氧化硅混合粉料的壓制壓力為500mpa，保壓時間均為20s。制備的壓坯在氫氣氣氛保護下，在950℃燒結(jié)2h，爐子的升溫速率與降溫速率均為10～15℃/min，得到兩種燒結(jié)坯體。將兩種燒結(jié)坯體的待連接面用砂紙打磨，使表面粗糙度ra1.0μm，然后用無水乙醇擦洗表面并干燥后，將待連接面貼合并沿貼合面的垂直方向施加40mpa的壓力，在空氣中進行熱壓，熱壓溫度為900℃，保溫時間為10分鐘，之后卸壓，自然冷卻，得到多孔高導(dǎo)電高強固定塊/多孔高強耐磨摩擦塊復(fù)合坯體，即對比試樣5。測試結(jié)果見表1。所述多孔高導(dǎo)電高強固定塊/多孔高強耐磨摩擦塊復(fù)合坯體中；多孔高導(dǎo)電高強固定塊孔隙率為15％、孔徑為10-20微米；所述多孔高強耐磨摩擦塊的孔隙率為10％、孔徑為5-10微米。

對比例6

本對比例6中制備的電刷，以質(zhì)量百分比計包括下述組分：

電解銅粉60％、鍍銅石墨粉34％、二氧化硅粉1％。電解銅粉的粒度為45μm，鍍銅石墨粉的粒度為40μm。鍍銅石墨粉中，銅的質(zhì)量百分比為40％。

將配制的鍍銅石墨粉、電解銅粉和二氧化硅在v型混料機中混合6h，得到混合粉料。之后將混合粉料在室溫下進行冷壓成型，壓制壓力為500mpa，保壓時間為20s，制備的壓坯在氫氣氣氛保護下，在950℃燒結(jié)2h，爐子的升溫速率與降溫速率均為10～15℃/min，得到密度為5.50g/cm³，孔徑為5-10微米，孔隙度10％的多孔坯體。最后將多孔坯體在真空爐中進行浸漬石蠟處理，浸漬溫度為80℃，真空度為10^-2mpa、浸漬時間為2小時，得到對比例6樣件。測試結(jié)果見表1。

對比例7

本對比例7中制備的電刷，以質(zhì)量百分比計包括下述組分：

電解銅粉75％、樹脂包覆石墨粉24％、二氧化硅粉1％。電解銅粉的粒度為45μm，樹脂包覆石墨粉的粒度為40μm，二氧化硅粉的粒度為40μm。樹脂包覆石墨粉中，石墨的質(zhì)量百分比為80％。

將配制的樹脂包覆石墨粉、電解銅粉和二氧化硅在v型混料機中混合6h，得到混合粉料。之后將混合粉料在室溫下進行冷壓成型，壓制壓力為500mpa，保壓時間為20s，制備的壓坯在氫氣氣氛保護下，在950℃燒結(jié)1h，爐子的升溫速率與降溫速率均為10～15℃/min，得到密度為5.38g/cm³，孔徑為10-20微米，孔隙度15％多孔坯體。最后將多孔坯體在真空爐中進行浸漬處理，浸漬溫度為80℃，真空度為10^-2mpa、浸漬時間為2小時，得到對比例7樣件。測試結(jié)果見表1。

實施例1

本實施例1中制備電刷所用原料粉末成分、含量與對比例5完全一致。區(qū)別在于本實施例燒結(jié)后進行了浸漬石蠟處理。浸漬處理條件為，浸漬溫度為80℃，真空度為10^-2mpa、浸漬時間為2小時，得到實施例1樣件。測試結(jié)果見表1。

實施例2

本實施例2中所制備的電刷，以質(zhì)量百分比計包括下述組分：

電解銅粉75％、鍍銅石墨粉24％、二氧化硅粉1％。

電解銅粉75％、樹脂包覆石墨粉25％。

電解銅粉的粒度為45μm，樹脂包覆石墨粉的粒度為40μm，鍍銅石墨粉的粒度為40μm，二氧化硅粉的粒度為40μm。鍍銅石墨粉中，銅的質(zhì)量百分比為40％。樹脂石墨粉中，石墨的質(zhì)量百分比為80％。

分別將配制的樹脂包覆石墨粉和電解銅粉，以及鍍銅石墨粉、電解銅粉和二氧化硅在v型混料機中混合6h，得到混合粉料。之后將混合粉料在室溫下進行冷壓成型，樹脂包覆石墨粉、電解銅粉混合粉料的壓制壓力為400mpa，鍍銅石墨粉、電解銅粉和二氧化硅混合粉料的壓制壓力為550mpa，保壓時間均為20s。制備的壓坯在氫氣氣氛保護下，在950℃燒結(jié)2h，爐子的升溫速率與降溫速率均為10～15℃/min，得到兩種燒結(jié)坯體。將兩種燒結(jié)坯體的待連接面用砂紙打磨，使表面粗糙度ra1.0μm，然后用無水乙醇擦洗表面并干燥后，將待連接面貼合并沿貼合面的垂直方向施加40mpa的壓力，在空氣中進行熱壓，熱壓溫度為920℃，保溫時間為10分鐘，之后卸壓，自然冷卻，得到多孔高導(dǎo)電高強固定塊/多孔高強耐磨摩擦塊復(fù)合坯體，即實施例2。測試結(jié)果見表1。所述多孔高導(dǎo)電高強固定塊/多孔高強耐磨摩擦塊復(fù)合坯體中；多孔高導(dǎo)電高強固定塊孔隙率為15％、孔徑為10-20微米；所述多孔高強耐磨摩擦塊的孔隙率為9％、孔徑為5-10微米。

由表1數(shù)據(jù)可知，本發(fā)明材料制備的復(fù)合式電刷的導(dǎo)電和耐磨性能優(yōu)異，一對電刷接觸壓降低，允許通過的工作電流大，防止溫升過高，確保軸箱與電刷的正常工作，強度和硬度高，磨損率和摩擦系數(shù)低，允許線速度高，可完全滿足動車組的運行要求。

表1對比例和實施例制備的電刷的性能值