一种采用新工艺制备高速列车受电弓滑板碳滑板的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及碳滑板领域，具体讲，设及一种采用新工艺制备高速列车受电弓滑板 碳滑板的方法。
【背景技术】
[0002] 等静压技术原理是根据帕斯卡原理，利用制品在各向均等的超高压压力状态下 成型的先进技术。其制成品的各向同一性好，针对性能要求高，形状复杂及细长比大的零 件有很好效果。等静压技术已有70多年的历史，初期主要应用于粉末冶金成型；近20年 来，等静压技术已广泛应用于陶瓷、铸造、原子能、塑料、石墨、陶瓷、永磁体、高压电磁瓷瓶、 生物药物制备、食品保鲜、高性能材料、军工等领域。等静压技术按成型和固结时的溫度高 低，分为、冷等静压、溫等静压、热等静压=种不同类型。冷等静压技术（ColdIsostatic Pressing,简称Cl巧是在常溫下，通常用橡胶或塑料作包套模具材料，W液体为压力介质， 主要用于粉体材料成型，为进一步烧结，般造或热等静压工序提供。一般使用压力为100~ 630MPa〇
[0003] 我国电力机车和高速列车发展很快，电力机车铁路里程数已经超过十二万公里， 并且还在快速延伸。受电弓滑板是电力机车获得动力来源的重要集电元件，滑板质量是影 响受流质量的一个关键因素。受电弓滑板即是一种电接触材料，又是一种耐磨减磨材料；既 要有良好的导电性能和集电能力，又要有较好的综合机械性能。运里所指滑板的内涵是指 滑板中的关键材料碳滑板。
[0004] 电力机车受电弓滑板按材料分类，主要有粉末冶金滑板和碳素滑板两大类。粉末 冶金滑板分为铁基和铜基两类。有较好的导电性，但对铁路铜接触网导线的磨耗比较严重。 碳素滑板分为纯碳滑板和浸金属碳滑板。浸金属碳滑板抗冲击强度差，此外由于其生产工 艺复杂，设备要求高，难度大，成本高。
[0005] 纯碳本身就是很好的润滑剂，自润滑性能和减磨性能好，碳滑板对接触网导线磨 损小，滑动时电磁噪声小，且耐高溫，不易和接触网导线发生焊附现象。碳滑板在与铜接触 网导线摩擦时可W在导线上形成一层碳膜，大大地改善了导线的磨耗状况。
[0006] 纯碳滑板为了达到1250mm长度的整体式滑板，目前主要采用挤压工艺，生产出 38X38X1250mm的巧料，挤压工艺生产的巧料为直形，纯碳滑板机械强度低，耐冲击性差， 运行中遇到导线硬质点容易造成滑板折断和破裂，使用寿命低，特别是在雨季和潮湿地区， 易局部拉沟，常出现弓网事故。
[0007] 受电弓滑板一般由两部分组成，一是直接与接触线接触承担滑动受流功能的滑条 (一般为碳材料）；另一部分是强化滑条力学承载功能的托架。两者必须通过一定的装配工 艺技术组合到一起，形成一个完整受流部件。目前国内外生产的电力机车（含高速列车） 受电弓滑板碳滑板，大多数采用挤压设备挤压成形工艺生产1250mm长度的整体式滑板，都 存在一定的缺陷，材料密度低，有的有微裂纹，材料机械强度差，在电力机车受电弓上使用 会存在一定的安全隐患。
[0008] 专利化201110288129. 3公开了一种电力机车受电弓碳滑板，采用下述重量份的 原料制成：半补强碳黑含量4. 3~6. 3份、-398鱗片石墨含量1. 5~3. 5份、599鱗片石墨 含量0. 8~2. 8份、木碳粉含量0. 5~1. 5份和融化煤渐青含量4. 6~6. 6份。其制备方 法为：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、 固化和成品检验。
[0009] 专利申请201310582451. 6公开了一种受电弓碳滑板及其制造方法，原料为：石油 焦粉28~43、渐青焦粉25~28、喷雾碳黑10~12、硫横2~5、氮化棚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。
[0010]专利化201110406182. 9公开了一种碳纤维增强受电弓碳滑板材料及其制造方 法，包括石墨层间化合物、石油焦、碳纤维和中溫渐青，其中石墨层间化合物的质量百分含 量为30~60%，石油焦的质量百分含量为8~32%，碳纤维的质量百分含量为2~16%， 中溫渐青的质量百分含量为15~35%。本发明的碳纤维增强受电弓碳滑板与现有技术相 比具有电阻率低、机械强度高等优点，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；本发明的制造方法简单，产品性能稳定，可W实现大规模生 产。
[0011] 针对性现有技术的缺陷，特提出本发明。
【发明内容】
[0012] 本发明的首要发明目的在于提出了一种采用新工艺制备高速列车受电弓滑板碳 滑板的方法。
[0013]本发明的第二发明目的在于提出了该受电弓滑板碳滑板及其应用。
[0014]为了实现本发明的目的，采用的技术方案为：
[0015]本发明设及一种采用新工艺制备高速列车受电弓滑板碳滑板的方法，受电弓滑板 碳滑板的原料中含有：鱗片石墨15~30重量份、胶体石墨粉10~25重量份和碳粉50~ 75重量份；并将鱗片石墨、胶体石墨粉和纯碳粉研磨至粒度为180~300目。
[0016]本发明的第一优选技术方案为：受电弓滑板碳滑板的原料中还含有改质渐青 20~30重量份，采用热混的方法进行混合，先将鱗片石墨、胶体石墨和纯碳粉进行干混，干 混溫度为170°C~185°C，干混30~45分钟后，加入改质渐青，混合40~45分钟，混合后 利用漉式社片机进行社片，磨粉，粒度为200~300目，优选300目；其中粒度为200~300 目颗粒含量大于80%。
[0017] 本发明的第二优选技术方案为：所述受电弓滑板碳滑板的原料中还含有碳纤维 15~18重量份、氧化石墨締5~12重量份；将粉碎得到的粉料加入碳纤维和氧化石墨締， 采用星行式混料机进行混合。
[0018]本发明的第=优选技术方案为：受电弓滑板碳滑板的原料的组成为：鱗片石墨 20~30重量份、胶体石墨粉15~20重量份、碳粉60~70重量份、改质渐青20~30重量 份、碳纤维16~18重量份和氧化石墨締5~10重量份。
[0019]本发明的第四优选技术方案为：鱗片石墨粒度为240~300目，纯度为99. 99%。
[0020] 本发明的第五优选技术方案为：胶体石墨粉石墨的纯度为99. 85%~99. 9%，粒 度为240~300目，灰分<0. 15%，水分<0.5%;碳粉的全水分《1.0%，灰分《0.5%，挥发 分《0. 8%，真比重I. 96 ~2. 10g/cm3。
[0021] 本发明的第六优选技术方案为：冷等静压机的总压力为10000吨，常溫，压强为 50Mpa~200Mpa。
[0022] 本发明的第屯优选技术方案为：经冷等静压机压制成型的巧料制品，再经过赔 烧-浸溃工艺制成碳滑板，赔烧工艺条件为：溫度1200~1300°C，时间258~368小时；浸 溃工艺条件为：压力0. 5~3MPa，溫度180~230°C。
[0023] 本发明设及一种受电弓滑板碳滑板，该受电弓碳滑板的电阻率18~30yQ-m，体 积密度1. 70~1. 80g/cm3,抗压强度120~125MPa。
[0024] 本发明还设及该受电弓滑板碳滑板在电力机车（含高速列车）上的应用。
[0025] 下面对本发明的技术方案做进一步的解释和说明。
[0026] 本发明设及一种采用新工艺制备电力机车（含高速列车）受电弓滑板碳滑板的方 法。该方法采用各种碳素材料和氧化石墨締等材料按一定配方要求进行配料，制备受电弓 滑板碳滑板。其步骤包括：采用研磨工艺和混料工艺处理配料，按冷等静压机的要求制作模 套，接着通过振动机均匀性加料，加入模套内，模套装入冷等静压机内，由冷等静压机完成 压制成型，制备碳滑板巧料制品，再经过赔烧-浸溃工艺，制备出高性能的高速列车受电弓 滑板碳滑板。
[0027] 受电弓滑板的生产方法为：A、提供一侣合金托架和碳滑板，使用喷铜设备在侣合 金托架表面喷涂铜层；使用喷铜设备在碳滑板表面喷涂一层铜；B、在侣合金托架铜层表面 放置60目的铜网；C、将粘结胶均匀涂覆于铜网上，确保铜网孔盛满粘结胶；D、使碳滑板的 铜层与铜网接触、压合，利用粘接胶自然固化或加热使其快速固化将侣合金托架、铜网和碳 滑板粘接。
[0028] 其中，本发明的碳滑板的制备方法为：本发明的受电弓滑板碳滑板的原料为：鱗 片石墨15~30重量份；胶体石墨粉10~20重量份；碳粉50~75重量份；并将鱗片石 墨、胶体石墨粉和纯碳粉研磨至粒度为180~300目。本发明使不同特性的碳素材料合在 一起，形成各种优势特性的互补，满足电力机车受电弓滑板对碳滑板的要求。其中，鱗片石 墨的纯度为99. 99%，粒径为300目，其主要起到润滑、增加导电性的作用，并可W起到高吸 附、催化性能、可塑性高。
[0029] 将上述干料中添加改质渐青20~30重量份，采用热混方法进行混合。添加改质 渐青的可增加结焦值，增加强度。然后再添加碳纤维15~18重量份和氧化石墨締5~12 重量份。采用星行式混料机进行混合，星行式混料机在一转盘上装有四个球磨罐，当转盘 转动时，球磨罐中屯、轴作行星运动，罐中配球在高速运动中混合各种碳粉材料，使半补强碳 黑、石墨締与碳素材料有机结合，镶嵌成牢固的结构。氧化石墨締具有高导电性，可显著增 强碳滑板的强度，并优选为氧化石墨締。碳纤维增加强度。
[0030] 本发明方法制备得到符合电力机车（含高速列车）受电弓滑板综合技术条件的碳 滑板，技术性能优良，经权威机构检测，其性能指标如表1所示：
[0031]表 1 ;
[0032]
[0034] 比照国家标准：
[0035]电阻率（UQ?m) :40;
[003引体积密度（g/cm3) :1. 65;
[0037]抗压强度（MPa) :40;
[0038] 比照进口产品的指标：
[0039]电阻率（UQ?m) :30 ~：34;
[0040]体积密度（g/cm3) :1. 65 ~1. 75;
[0041]抗压强度（MPa) :90 ~110。
[0042] 本发明选用的胶体石墨粉除具有润滑和导电作用外，还具有高吸附性能、催化性 能和可塑性性。胶体石墨粉及鱗片石墨属于软碳，石墨表现性能优越，导电性能和自润滑性 能非常好。氧化石墨締具有高导电性、高强度。铜粉增加导电性，增加强度。本发明制备得 到的碳滑板导电性能好、耐热、耐电弧、机械强度高、润滑性能和耐磨性能好、生产成本低、 容易实现产业化。
[0043] 本发明的【具体实施方式】仅限于进一步解释和说明本发明，并不对本发明的内容构 成限制。
【具体实施方式】
[0044] 实施例1
[0045] -种采用新工艺制备高速列车受电弓滑板碳滑板的方法，包括W下步骤：
[004引 （1)配料：鱗片石墨25重量份，胶体石墨粉20重量份，碳粉70重量份，鱗片石墨、 胶体石墨粉和纯碳粉的粒度为300目；改质渐青30重量份；先将鱗片石墨、胶体石墨和纯 碳粉进行干混，干混溫度为185°C，干混45分钟后，加入改质渐青，混合45分钟；混合后利 用漉式社片机进行社片，磨粉，粒度为300目；其中粒度为300目颗粒含量大于80% ;将粉 碎得到的粉料中加入碳纤维18重量份和氧化石墨締5重量份；采用星行式混料机SFM-2， 大盘转速（公转）100转/分钟，混料桶（自转）300转/分钟。