一种受电弓滑板材料制备方法及制备装置与流程

本发明涉及石墨材料技术领域，特别涉及一种受电弓滑板材料制备方法及制备装置。

背景技术

受电弓滑板是电力机车供电系统中的重要集电元件,一般安装在机车受电弓的最上部,直接与接触网导线接触,在静止或滑动状态下将输电网上的电流引导下来,传输给机车供电系统,来维持电力机车正常运行，高速运行的电力机车上的滑板一旦失效,将严重危及行车安全,因此滑板质量的优劣对机车有非常重要的影响。金属系列滑板材料主要有铜合金和钢,碳系列滑板材料主要为纯碳，由于金属系列滑板与接触导线的亲和力强,接触导线的磨损严重,因此金属系列滑板的应用逐渐受到了限制，碳系列滑板材料在工作时可在接触导线表面形成一层薄润滑膜,有效降低了接触导线的摩擦因数,因此减少了接触导线的磨损，但是主要使用纯碳素滑板但由于碳系列其固定电阻较大、冲击韧性较小,因此滑板寿命较短。

技术实现要素：

为克服相关技术中存在的问题，本发明提供一种受电弓滑板材料制备方法及制备装置，既能降低接触导线时受电弓滑板的磨损，又能减小电阻增强冲击韧性，延长受电弓滑板的寿命。

本发明实施例公开了一种受电弓滑板材料制备方法及制备装置，所述受电弓滑板制备方法包括以下步骤：

将石墨粉放入炉中350℃下烧结,冷却后用蒸馏水洗涤，将洗后的石墨粉放入溶液中煮沸,冷却后在真空过滤器中用蒸馏水冲洗至中性，得到粗化石墨粉；

将所述粗化石墨粉放入敏化液中煮沸20min后用蒸馏水冲洗，得到敏化石墨粉；

将所述敏化石墨粉放入氯化钯的溶液中并不断搅拌,进行活化后取出,得到活化石墨粉；

将所述活化石墨粉与锌粉混合，同时加入冰乙酸，用玻璃棒搅拌均匀后将浓度为65g/l的硫酸铜溶液倒入,并用电磁搅拌器搅拌至反应完全镀铜完成后,加入钝化液,得到钝化石墨粉；

将所述钝化石墨粉用去离子水清洗,放在真空干燥箱中75℃下真空干燥，得到干燥镀铜石墨粉；

将所述干燥镀铜石墨粉与铜粉混合均匀，放入模具中在250mpa压力下冷压成型，保压1min后得到铜石墨成型块；

将所述铜石墨成型块进行烧结，烧结温度为850-950℃，烧结过程中向烧结器皿中压入氩气，保温6h，得到所述受电弓滑板材料。

可选的，所述钝化液包括比重5%的硝酸和比重4%的重铬酸钾以及比重91%的水。

可选的，所述模具的内壁涂覆有一层凡士林。

可选的，所述坩埚电阻炉为高纯石墨坩埚，并使用石墨粉覆盖。

应用第一方面提供的一种受电弓滑板材料制备方法，首先将石墨粉放入炉中350℃下烧结,冷却后用蒸馏水洗涤，将洗后的石墨粉放入溶液中煮沸,冷却后在真空过滤器中用蒸馏水冲洗至中性，得到粗化石墨粉，石墨粉在制备过程中或在空气中都会接触油性物质,因而有脂肪质滑腻感,亲油疏水,利用化学除油液或高温培烧可去除其表面污物,达到亲水化的目的；第二步将所述粗化石墨粉放入敏化液中煮沸20min后用蒸馏水冲洗，得到敏化石墨粉，敏化处理是使材料表面吸附一层具有还原性的金属离子；第三步将所述敏化石墨粉放入氯化钯的溶液中并不断搅拌,进行活化后取出,得到活化石墨粉，为了使化学镀能自发进行,需要在非金属材料表面生成不连续的、具有催化能力的一层贵金属晶核,作为化学镀中引发金属沉积的活化中心,因此,需要镀施前进行活化处理；第四步将所述活化石墨粉与锌粉混合，同时加入冰乙酸，用玻璃棒搅拌均匀后将硫酸铜溶液倒入,并用电磁搅拌器搅拌至反应完全镀铜完成后,加入钝化液,得到钝化石墨粉，将预处理后的石墨粉与锌粉混合,同时加入冰乙酸,用玻璃棒搅拌均匀后将硫酸铜溶液倒入,并用电磁搅拌器搅拌至反应完全。之所以在化学镀铜过程中要不断搅拌,是因为这样可以使石墨颗粒充分悬浮,有助于铜离子向石墨表面扩散,以维持一定的沉积速率，镀铜完成后,加入钝化液,对镀铜石墨粉进行钝化处理,以防止石墨粉上的铜被氧化；第五步将所述钝化石墨粉用去离子水清洗,放在真空干燥箱中75℃下真空干燥，得到干燥镀铜石墨粉，将石墨粉干燥可以进一步的减少石墨粉表面的镀铜被氧化；第六步将所述干燥镀铜石墨粉与铜粉混合均匀，放入模具中在250mpa压力下冷压成型，保压1min后得到铜石墨成型块，混粉均匀性不仅影响成型过程和压坯质量,而且会严重影响烧结过程的进行和最终制品的质量，冷压成型有助于维持铜与石墨粉之间的结合强度；第七步将所述铜石墨成型块进行烧结，烧结温度为850-950℃，烧结过程中向烧结器皿中压入氩气，保温6h，得到所述受电弓滑板材料，烧结是粉末冶金的关键工序,对粉末冶金生产起着很重要的作用，由于铜在高温下容易氧化,所以通入惰性气体氩气，防止铜在高温下被氧化；本发明提供一种受电弓滑板材料制备方法，既能降低接触导线时受电弓滑板的磨损，又能减小电阻增强冲击韧性，延长受电弓滑板的寿命。

根据本公开的第二方面，提供一种受电弓滑板材料制备装置，所述装置用于烧结所述铜石墨成型块，所述装置包括：烧结主体容置器和烧结主体，所述烧结主体设置于所述烧结主体容置器的顶部，所述烧结主体容置器为密封容器，所述烧结主体容置器的内部设置有隔板，所述隔板将所述烧结主体容置腔器的内部分隔为两个独立的空间分别为上烧结主体容置腔和下烧结主体容置腔，所述上烧结主体容置腔和所述下烧结主体容置腔通过所述隔板上设置的多个通孔相连通；

所述烧结主体容置器的顶部设置有烧结器皿容置腔，所述烧结主体的底部设置于所述烧结器皿容置腔的内部，所述烧结主体的底部形状与所述烧结器皿容置腔的形状相匹配，所述烧结主体包括烧结本体和烧结上盖，所述烧结上盖设置于所述烧结本体的顶部，所述烧结本体的内部设置有石墨块容置腔，所述石墨块容置腔的内部设置有石墨块承接板，所述石墨块承接板与所述石墨块容置腔的内壁相接触；

所述烧结本体的侧壁为中空状所述烧结本体的侧壁设置有气体填充腔，所述烧结本体的侧壁的顶部设置有抽气孔，所述烧结上盖包括上盖承接板，所述上盖承接板的顶部设置有抽气泵，所述抽气泵与所述气体填充腔的内部相连通，所述上盖承接板的顶部设置有充气泵，所述充气泵与所述石墨块容置腔的内部相连通，所述气体填充腔与所述上烧结主体容置腔相连通。

可选的，所述所述烧结器皿容置腔设置为多个，所述烧结主体设置为多个，每个所述烧结主体的所述气体填充腔均与相邻的所述烧结主体的所述气体填充腔相连通。

可选的，所述石墨块承接板设置为多个。

可选的，所述烧结主体容置器包覆有加热器。

可选的，所述烧结本体的侧壁上包覆有保温材料。

第二方面示出的一种受电弓滑板材料制备装置，所述装置用于烧结所述铜石墨成型块，使用时，首先将待烧结的铜石墨成型块放置在石墨块承接板上，将烧结上盖放置在烧结本体的顶部，密封好后，将上烧结主体容置腔和下烧结主体容置腔充满高温的氯化钠，打开抽气泵，此时气体填充腔的气压下降，高温氯化钠溶液被吸入气体填充腔中，完成对石墨块容置腔内部的加热，高温氯化钠可以充满整个气体填充腔，可以给整个石墨块容置腔均匀加热，防止加热不均对铜石墨成型块烧结成品产生裂纹或者烧结不完全等问题，第二方面示出的一种受电弓滑板材料制备装置用于烧结所述铜石墨成型块烧结的铜石墨成型块既能降低接触导线时受电弓滑板的磨损，又能减小电阻增强冲击韧性，延长受电弓滑板的寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种受电弓滑板材料制备方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种受电弓滑板材料制备装置的整体示意图；

图3为本发明另一实施例提供的一种受电弓滑板材料制备装置的整体示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例一

参见图1，为本发明实施例提供的一种受电弓滑板材料制备方法，其特征在于，所述受电弓滑板制备方法包括以下步骤：

将石墨粉放入炉中350℃下烧结,冷却后用蒸馏水洗涤，将洗后的石墨粉放入溶液中煮沸,冷却后在真空过滤器中用蒸馏水冲洗至中性，得到粗化石墨粉；

将所述粗化石墨粉放入敏化液中煮沸20min后用蒸馏水冲洗，得到敏化石墨粉；

将所述敏化石墨粉放入氯化钯的溶液中并不断搅拌,进行活化后取出,得到活化石墨粉；

将所述活化石墨粉与锌粉混合，同时加入冰乙酸，用玻璃棒搅拌均匀后将浓度为65g/l的硫酸铜溶液倒入,并用电磁搅拌器搅拌至反应完全镀铜完成后,加入钝化液,得到钝化石墨粉；

将所述钝化石墨粉用去离子水清洗,放在真空干燥箱中75℃下真空干燥，得到干燥镀铜石墨粉；

将所述干燥镀铜石墨粉与铜粉混合均匀，放入模具中在250mpa压力下冷压成型，保压1min后得到铜石墨成型块；

将所述铜石墨成型块进行烧结，烧结温度为850-950℃，烧结过程中向烧结器皿中压入氩气，保温6h，得到所述受电弓滑板材料。

实施例一提供的一种等静压石墨制备方法，首先将石墨粉放入炉中350℃下烧结,冷却后用蒸馏水洗涤，将洗后的石墨粉放入溶液中煮沸,冷却后在真空过滤器中用蒸馏水冲洗至中性，得到粗化石墨粉，石墨粉在制备过程中或在空气中都会接触油性物质,因而有脂肪质滑腻感,亲油疏水,利用化学除油液或高温培烧可去除其表面污物,达到亲水化的目的；第二步将所述粗化石墨粉放入敏化液中煮沸20min后用蒸馏水冲洗，得到敏化石墨粉，敏化处理是使材料表面吸附一层具有还原性的金属离子；第三步将所述敏化石墨粉放入氯化钯的溶液中并不断搅拌,进行活化后取出,得到活化石墨粉，为了使化学镀能自发进行,需要在非金属材料表面生成不连续的、具有催化能力的一层贵金属晶核,作为化学镀中引发金属沉积的活化中心,因此,需要镀施前进行活化处理；第四步将所述活化石墨粉与锌粉混合，同时加入冰乙酸，用玻璃棒搅拌均匀后将硫酸铜溶液倒入,并用电磁搅拌器搅拌至反应完全镀铜完成后,加入钝化液,得到钝化石墨粉，将预处理后的石墨粉与锌粉混合,同时加入冰乙酸,用玻璃棒搅拌均匀后将硫酸铜溶液倒入,并用电磁搅拌器搅拌至反应完全。之所以在化学镀铜过程中要不断搅拌,是因为这样可以使石墨颗粒充分悬浮,有助于铜离子向石墨表面扩散,以维持一定的沉积速率，镀铜完成后,加入钝化液,对镀铜石墨粉进行钝化处理,以防止石墨粉上的铜被氧化；第五步将所述钝化石墨粉用去离子水清洗,放在真空干燥箱中75℃下真空干燥，得到干燥镀铜石墨粉，将石墨粉干燥可以进一步的减少石墨粉表面的镀铜被氧化；第六步将所述干燥镀铜石墨粉与铜粉混合均匀，放入模具中在250mpa压力下冷压成型，保压1min后得到铜石墨成型块，混粉均匀性不仅影响成型过程和压坯质量,而且会严重影响烧结过程的进行和最终制品的质量，冷压成型有助于维持铜与石墨粉之间的结合强度；第七步将所述铜石墨成型块进行烧结，烧结温度为850-950℃，烧结过程中向烧结器皿中压入氩气，保温6h，得到所述受电弓滑板材料，烧结是粉末冶金的关键工序,对粉末冶金生产起着很重要的作用，由于铜在高温下容易氧化,所以通入惰性气体氩气，防止铜在高温下被氧化；本发明提供一种受电弓滑板材料制备方法，既能降低接触导线时受电弓滑板的磨损，又能减小电阻增强冲击韧性，延长受电弓滑板的寿命。

实施例二

为本发明实施例提供的一种等静压石墨制备方法，其特征在于，所述受电弓滑板制备方法包括以下步骤：

将石墨粉放入炉中350℃下烧结,冷却后用蒸馏水洗涤，将洗后的石墨粉放入溶液中煮沸,冷却后在真空过滤器中用蒸馏水冲洗至中性，得到粗化石墨粉；

将所述粗化石墨粉放入敏化液中煮沸20min后用蒸馏水冲洗，得到敏化石墨粉；

将所述敏化石墨粉放入氯化钯的溶液中并不断搅拌,进行活化后取出,得到活化石墨粉；

将所述活化石墨粉与锌粉混合，同时加入冰乙酸，用玻璃棒搅拌均匀后将浓度为65g/l的硫酸铜溶液倒入,并用电磁搅拌器搅拌至反应完全镀铜完成后,加入钝化液,得到钝化石墨粉；

将所述钝化石墨粉用去离子水清洗,放在真空干燥箱中75℃下真空干燥，得到干燥镀铜石墨粉；

将所述干燥镀铜石墨粉与铜粉混合均匀，放入模具中在250mpa压力下冷压成型，保压1min后得到铜石墨成型块；

将所述铜石墨成型块进行烧结，烧结温度为850-950℃，烧结过程中向烧结器皿中压入氩气，保温6h，得到所述受电弓滑板材料。

其中，所述钝化液包括比重5%的硝酸和比重4%的重铬酸钾以及比重91%的水，使用重铬酸钾不仅可以对铜石墨块钝化处理，还可以清楚各类油污和铜锈等，保证材料的纯度。

实施例三

为本发明实施例提供的一种等静压石墨制备方法，其特征在于，所述受电弓滑板制备方法包括以下步骤：

将石墨粉放入炉中350℃下烧结,冷却后用蒸馏水洗涤，将洗后的石墨粉放入溶液中煮沸,冷却后在真空过滤器中用蒸馏水冲洗至中性，得到粗化石墨粉；

将所述粗化石墨粉放入敏化液中煮沸20min后用蒸馏水冲洗，得到敏化石墨粉；

将所述敏化石墨粉放入氯化钯的溶液中并不断搅拌,进行活化后取出,得到活化石墨粉；

将所述活化石墨粉与锌粉混合，同时加入冰乙酸，用玻璃棒搅拌均匀后将浓度为65g/l的硫酸铜溶液倒入,并用电磁搅拌器搅拌至反应完全镀铜完成后,加入钝化液,得到钝化石墨粉；

将所述钝化石墨粉用去离子水清洗,放在真空干燥箱中75℃下真空干燥，得到干燥镀铜石墨粉；

将所述干燥镀铜石墨粉与铜粉混合均匀，放入模具中在250mpa压力下冷压成型，保压1min后得到铜石墨成型块；

将所述铜石墨成型块进行烧结，烧结温度为850-950℃，烧结过程中向烧结器皿中压入氩气，保温6h，得到所述受电弓滑板材料。

其中，所述模具的内壁涂覆有一层凡士林，在模具内壁涂一层凡士林可起到润滑的作用，防止刮伤铜石墨，提高成品的表面性能。

实施例四

为本发明实施例提供的一种等静压石墨制备方法，其特征在于，所述受电弓滑板制备方法包括以下步骤：

将石墨粉放入炉中350℃下烧结,冷却后用蒸馏水洗涤，将洗后的石墨粉放入溶液中煮沸,冷却后在真空过滤器中用蒸馏水冲洗至中性，得到粗化石墨粉；

将所述粗化石墨粉放入敏化液中煮沸20min后用蒸馏水冲洗，得到敏化石墨粉；

将所述敏化石墨粉放入氯化钯的溶液中并不断搅拌,进行活化后取出,得到活化石墨粉；

将所述活化石墨粉与锌粉混合，同时加入冰乙酸，用玻璃棒搅拌均匀后将浓度为65g/l的硫酸铜溶液倒入,并用电磁搅拌器搅拌至反应完全镀铜完成后,加入钝化液,得到钝化石墨粉；

将所述钝化石墨粉用去离子水清洗,放在真空干燥箱中75℃下真空干燥，得到干燥镀铜石墨粉；

将所述干燥镀铜石墨粉与铜粉混合均匀，放入模具中在250mpa压力下冷压成型，保压1min后得到铜石墨成型块；

将所述铜石墨成型块进行烧结，烧结温度为850-950℃，烧结过程中向烧结器皿中压入氩气，保温6h，得到所述受电弓滑板材料。

其中，所述坩埚电阻炉为高纯石墨坩埚，并使用石墨粉覆盖，由于铜粉在高温下易氧化，采用高纯石墨坩埚并用石墨粉覆盖可以进一步防止铜粉被氧化，提高产品的各项性能。

实施例五

为本发明实施例提供的一种受电弓滑板材料制备装置，所述装置用于烧结所述铜石墨成型块，所述装置包括：烧结主体容置器1和烧结主体2，所述烧结主体2设置于所述烧结主体容置器1的顶部，所述烧结主体容置器1为密封容器，所述烧结主体容置器1的内部设置有隔板11，所述隔板11将所述烧结主体容置腔器1的内部分隔为两个独立的空间分别为上烧结主体容置腔12和下烧结主体容置腔13，所述上烧结主体容置腔12和所述下烧结主体容置腔13通过所述隔板11上设置的多个通孔14相连通；

所述烧结主体容置器1的顶部设置有烧结器皿容置腔16，所述烧结主体2的底部设置于所述烧结器皿容置腔16的内部，所述烧结主体12的底部形状与所述烧结器皿容置腔16的形状相匹配，所述烧结主体2包括烧结本体21和烧结上盖22，所述烧结上盖22设置于所述烧结本体21的顶部，所述烧结本体21的内部设置有石墨块容置腔23，所述石墨块容置腔23的内部设置有石墨块承接板24，所述石墨块承接板24与所述石墨块容置腔23的内壁相接触；

所述烧结本体21的侧壁为中空状所述烧结本体21的侧壁设置有气体填充腔211，所述烧结本体21的侧壁的顶部设置有抽气孔212，所述烧结上盖22包括上盖承接板221，所述上盖承接板221的顶部设置有抽气泵222，所述抽气泵222与所述气体填充腔211的内部相连通，所述上盖承接板221的顶部设置有充气泵223，所述充气泵223与所述石墨块容置腔23的内部相连通，所述气体填充腔211与所述上烧结主体容置腔12相连通。

所述装置用于烧结所述铜石墨成型块，使用时，首先将待烧结的铜石墨成型块放置在石墨块承接板上，将烧结上盖放置在烧结本体的顶部，密封好后，将上烧结主体容置腔和下烧结主体容置腔充满高温的氯化钠，打开抽气泵，此时气体填充腔的气压下降，高温氯化钠溶液被吸入气体填充腔中，完成对石墨块容置腔内部的加热，高温氯化钠可以充满整个气体填充腔，可以给整个石墨块容置腔均匀加热，防止加热不均对铜石墨成型块烧结成品产生裂纹或者烧结不完全等问题，第二方面示出的一种受电弓滑板材料制备装置用于烧结所述铜石墨成型块烧结的铜石墨成型块既能降低接触导线时受电弓滑板的磨损，又能减小电阻增强冲击韧性，延长受电弓滑板的寿命。

实施例六

本发明实施例与实施例五的不同之处在于，所述所述烧结器皿容置腔16设置为多个，所述烧结主体2设置为多个，每个所述烧结主体2的所述气体填充腔211均与相邻的所述烧结主体2的所述气体填充腔211相连通，所述烧结主体设置为多个，每个所述烧结主体的所述气体填充腔均与相邻的所述烧结主体的所述气体填充腔相连通。将多个烧结主体串联使用，可以减小烧结主体的大小，体积小可以有效的减少热量的散失。

实施例七

本发明实施例与实施例五的不同之处在于，所述石墨块承接板24设置为多个，增加石墨块承接板24的数量可以最大限度的提高设备空间的使用效率，节约资源。

实施例八

本发明实施例与实施例五的不同之处在于，所述烧结主体容置器1包覆有加热器15，高温的氯化钠可以在加热器15的作用下进一步加热，防止热量散失，保证烧结温度，烧结完成后，抽气泵222停止工作后，氯化钠溶液流回上烧结主体容置腔12和所述下烧结主体容置腔13，外部加热器15可以直接对温度降低了的氯化钠溶液进行加热，而不必把氯化钠溶液取出用另外的加热设备加热，提高生产效率。

实施例九

本发明实施例与实施例五的不同之处在于，本发明实施例中所述烧结本体21的侧壁上包覆有保温材料25，通过填充保温材料，减少原料的热量散失，提高烧结的效率。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由上面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确流程，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。