一种受电弓碳滑板及其制造方法

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一种受电弓碳滑板及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力机车技术领域,尤其涉及一种新型高速牵引机车受电弓碳滑板及 其制造方法。
【背景技术】
[0002] 高速列车是通过受电弓滑板从路网导线上获取电能,驱动牵引电机运行来带动列 车行驶。受电弓滑板与路网导线可靠地接触是保证高速受流的重要条件。受电弓弓头上的 滑板与路网导线接触,相对滑动,从路网导线上取下电流,输送给电力机车,该一过程称为 受流。在受流过程中,路网导线和受电弓滑板在机械与电气上密切相关,只要其中之一出现 问题,都会破坏正常的受电特性。受电工滑板和路网导线一旦发生事故,将会带来十分严重 的后果,直接造成重大经济损失。弓网关系与轮轨关系是电力机车高速运行的关键部分,滑 板质量稳定是高速列车正常行驶的前提。
[0003] 电力机车使用的滑板主要有粉末冶金滑板、浸溃金属碳滑板、树脂基滑板和碳滑 板。
[0004] 粉末冶金滑板的优势是导电性能好,但该滑板与路网同质,在载流条件下磨损较 严重,同时对导线的磨损大。
[0005] 浸溃金属碳滑板的内部细孔隙中浸入金属,从理论上分析其主要目的是解决碳滑 板电阻高和金属滑板不耐磨的矛盾,但其制造工艺的局限性,带来另一方面的问题:首先硬 度较高,一般大于85服,该硬度远超过路网导线的硬度,对导线的磨损较大;其次所浸入的 金属与碳不相容,自成体系,一旦有缺陷,其整体质量很难保证;再次浸入金属中含有低烙 点金属,在电弧的作用下烙出金属,结晶在摩擦副接触表面上,加剧了颗粒磨损。
[0006] 树脂基滑板是近几年开发出来的新型滑板材料,该类滑板W树脂为基体,通过添 加铜粉增加导电性能;通过增加石墨降低摩擦系数、增强导电性;通过添加碳纤维提高其 强度。但是树脂基体的热分解温度约为40(TC,在列车高速运行中存在摩擦发热和电弧热 等,将使摩擦接触点的温度高于40(TC,造成树脂基体局部分解,严重恶化接触表面,使磨损 加剧。
[0007] 碳滑板是近几年发展起来的,欧美高速列车上普遍使用碳滑板,碳滑板的机械强 度高,在德国ICE运行中每个滑板的走行公里数达到12万km。目前,碳滑板仍是国内外铁 路部口广泛采用的首选材料,碳滑板是W碳-石墨为基础材料,具有良好的导电、导热及耐 磨自润滑性,并具有很好的抑制火花作用和高温不变形、对接触网导线磨耗小的特点。例 如:
[000引专利号为201110288129. 3的中国发明专利,提供了一种电力机车受电弓碳滑板, 该碳滑板由4. 3-6. 3份半补强炭黑、1. 5-3. 5份-398鱗片石墨、0. 8-2. 8份599鱗片石墨、 0. 5-1. 5份木炭粉和4. 6-6. 6份融化煤渐青组成。通过将上述原料进行热混、社片、磨粉、压 制、赔烧、浸溃、石墨化、粗加工、浸溃、固化、精加工、浸溃、粘接、固化而成,该碳滑板具有独 特的耐磨和自润滑性;电阻率低、粘接电阻小、抑制火花能力强,具有优良的载流能力,适合 大功率、大电流工况;结构均匀、致密,具有较高的机械强度和耐冲击初性;具有优良的耐 腐蚀性能,适合在各种气候环境条件下工作。
[0009] 专利号为201110153691. 5的中国发明专利,提供了一种碳纤维增强受电弓碳滑 板材料及其制造方法,该碳滑板材料,包括30-60%的石墨层间化合物(按重量计),8-32%的 石油焦,2-16%的碳纤维和15-35%的中温渐青。该方法制备的碳滑板电阻率低、机械强度 高、且其导电性、抗磨损性和自润滑性等综合性能优异,经测试达到国外先进技术水平。
[0010] 专利号为02138492. 4的中国发明专利,提供了一种电力机车受电弓用碳纤维增 强碳滑板及其制造方法,W石墨、电解铜粉/铜纤维为导电填料、碳纤维为增强材料,耐高 温新型改性酷酵树脂作为粘合剂、热压成型制得,该碳滑板具有优良的摩擦性能、机械性 能,抗冲击强度比浸金属碳滑板高金10倍,成本低、能耗少。
[0011] 专利号为200510016747. 7的中国专利,提供了一种电力机车受电弓用滑板及其 制造方法,该滑板包括碳素基体,其碳素基体由10-60份石油焦粉、5-40份渐青焦粉、3-30 份石墨粉、5-30份调制碳、10-55份改制渐青组成,该滑板通过将锻烧后粒度为0. 075-3mm 的石油焦粉和渐青焦粉、粒度为0. 〇5-2mm的石墨粉分别球化后与调制碳干混、湿混均匀至 糊料,经挤压成型制成碳素基体,经赔烧,浸溃烙融的渐青,再赔烧,冷却后表面机加工完 成,该滑板具有优良的机械性能和导电性,减小对接触导线的磨损,延长接触导线的使用寿 命。
[0012] 我国现阶段电气化铁路及高速铁路采用的受电弓碳滑板,主要依赖进口。目前,提 高碳滑板机械强度、抗冲击初性、耐磨、自润滑性仍是制造碳滑板的关键技术。

【发明内容】

[0013] 本发明的目的是针对现有技术中的技术难题,提供一种新型高速牵引机车受电弓 碳滑板及其制造方法,该受电弓碳滑板机械强度高、自润滑性能好、抗电弧性能好、耐磨损。
[0014] 为实现上述目的,本发明一方面提供一种受电弓碳滑板的制造方法,包括如下步 骤:
[0015] 将石油焦粉、渐青焦粉、喷雾炭黑、硫賴、氮化测、碳纤维、天然石墨、人造石墨、氯 化巧粉末置于揽拌机中进行揽拌处理,制成混合干粉;
[0016] 在混合干粉中加入烙化的改制渐青进行混捏处理,制成混捏物料;
[0017] 利用所述混捏物料制成碳滑板初逐;
[0018] 将碳滑板初逐冷却至室温后,进行赔烧处理,制成烧结碳滑板初逐;
[0019] 将烧结碳滑板初逐依次进行浸溃、干燥处理,即得。
[0020] 其中,所述石油焦粉、渐青焦粉、喷雾炭黑、硫賴、氮化测、碳纤维、天然石墨、人造 石墨、氯化巧粉末、改制渐青的重量份配比为:石油焦粉28-43、渐青焦粉25-28、喷雾炭黑 10-12、硫賴2-5、氮化测3-5、碳纤维5-8、天然石墨4-6、人造石墨5-7、氯化巧粉末1-3、改 制渐青30-35。
[0021] 特别是,所述原料的重量份配比为:石油焦粉28-43、渐青焦粉25-28、喷雾炭黑 10-12、硫賴2-5、氮化测3-5、碳纤维5-8、天然石墨5、人造石墨6、氯化巧粉末1-3、改制渐 青 30-35。
[0022] 其中,所述所述石油焦粉粒度和渐青焦粉粒度《100目;所述硫賴和氮化测均为 六方晶系,其纯度为99% ;所述碳纤维的长度为5-lOmm ;所述天然石墨和人造石墨的粒度为 75 y m ;所述氯化巧粉末粒度为200-300目。
[0023] 其中,所述揽拌处理的温度为110-130。优选为12(TC ;所述揽拌处理时间为 40-50min,优选为 45min。
[0024] 特别是,还包括将所述混合干粉冷却至100-12(TC之后,再加入所述烙化的改制渐 青进行混捏处理。
[0025] 其中,所述混捏处理的温度为140-160。优选为15CTC ;所述混捏处理时间 > 60min。
[0026] 其中,利用所述混捏物料制成碳滑板初逐的步骤如下:
[0027] 将混捏物料置于密炼机中进行密炼处理,得到片状物料;
[0028] 将片状物料冷却至室温后,磨成粉料,然后将粉料置于立式液压机中进行预压处 理,制成料柱;
[0029] 将料柱进行热压处理,制成碳滑板初逐。
[0030] 特别是,所述粉料中,粒度为75 y m的粉料占总粉料重量的40-60%。
[0031] 特别是,还包括将所述粉料过筛,装入混合机内进行混合处理后,再放入立式模压 机中进行预压处理。
[0032] 特别是,还包括将所述料柱进行预热处理后,再进行所述的预压处理。
[0033] 尤其是,所述预热处理温度为130-14(TC,优选为138C ;所述预热处理的时间为 16-2化。
[0034] 其中,所述热压处理的温度为140-16(TC,优选为15(TC。
[00巧]特别是,还包括将所述碳滑板初逐在室温下放置4她W上,待碳滑板初逐冷却、定 型后,再进行所述的赔烧处理。
[0036] 其中,所述赔烧处理的温度为1300。赔烧处理的时间为8-lOh。
[0037] 其中,所述浸溃处理包括如下步骤:
[00測 A )配制浸溃液
[00
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