专利名称：电力机车受电弓滑板及其制造方法
技术领域：
本发明关于一种使用于电力机车受电弓上的滑板及其制造方法，是属于电力机车牵引动力设备的专用器材领域。
现今铁道电力机车受电弓上使用的滑板有纯碳素滑板、粉末冶金滑板和浸渍金属碳素滑板。纯碳素滑板对接触网导线减磨性好，特别是对铜接触网导线减磨性很好，但由于自身强度较低，性脆易折断，因此使用寿命较短，粉末冶金滑板，强度高，耐磨性好，使用寿命长，但由于自身润滑性差，对接触网导线，特别是对铜接触网导线磨耗大。而目前使用的浸渍铜合金碳素滑板，由于使用的是普通铜铅合金(含Cu70%重量和Pb30%重量)，这种合金熔融后易偏析，使浸渍后的产品性能不均，易出现裂纹缺陷。
本发明的目的是提供一种强度高，耐磨性好，对各类接触网导线减磨性优良，特别是对铜接触网导线减磨性优良，而且性能均一的铁道电力机车受电弓滑板及其制造方法。
本发明的目的是这样实现的按重量比，65～75%的生沥青焦粉粉、5～10%的隐晶石墨粉、5～10%的槽法碳黑和10%以下的Fe2O3粉，与相对于前述固体粉料总量30～40%的熔化沥青混合，混合时间和温度控制适宜。将混合料用模压或挤压法成型为一定尺寸的碳条，把成型碳条置于1250～1350℃温度下焙烧不少于120h。焙烧后的碳条装入石墨坩埚内，置于1000℃以上的电炉内预热30～60mim。然后取出，把已熔融好的铜合金倒入坩埚内，并使金属液浸没碳条，立即将坩埚置于高压釜内，用空气对釜内施以23～30MPa的压力，并维持2～5min。泄压后，倒出金属液，取出碳条在隔绝空气下冷却至室温，最后精加工至图纸尺寸要求。必要时再在产品底部包覆金属托板和安装固定螺钉。上述浸渍用的铜合金，组成(按重量比)为Pb15～20%，Sn8～10%，Si和Ni均为1～2%，余量为Cu。
本发明中，由于固体粉料配方中添加了少量的Fe2O3粉，改善了合金对碳条的浸润性，使产品的性能更加均一。所用的合金不但具有强度高，耐磨性好的特点，而且克服了合金熔融后偏析缺陷。因此，所制造的滑板，抗折、抗压和抗冲击强度高，是纯碳素滑板的4～5倍，耐磨性提高4倍，自润滑性好，对铜接触网导线的磨耗率与纯碳素滑板相近，但只有粉末冶金滑板的1/4～1/6。对其他材质的接触网导线的减磨性也很好。本发明方法制造的滑板，可广泛地适用于在各类接触网导线电气化铁道区段上运行的电力机车受电弓上作集流元件。
图1是本发明底部包覆金属托板的滑板的主视图。
图2是图1中A-A方向的剖视图。
为了进一步说明本发明，下面用实施例和对比例加以说明。
实施例1按重量比，73%的生沥青焦粉、10%的隐晶石墨粉、9%的槽法碳黑和8%的Fe2O3粉，与相当于上述固体粉料总量35%的熔化沥青混合后，在150MPa压力下模压成290×40×30(mm)的滑板碳素基体碳条，碳条在焙烧炉中加热到1300℃，总时间为120h。焙烧碳条的体积密度为1.6g/cm3，开口气孔率19.4%，抗压强度101MPa，然后，将焙烧碳条粗加工成275×38×26(mm)的碳条后，装于石墨坩埚内，面上盖上木炭粒，连同坩埚一块放入电炉内于1150℃下加热40min。同时，将组成重量比为Pb17%、Sn7%、Si1.7%和Ni1.3%，余量为Cu的铜合金置于1250℃温度下熔融。接着，取出已预热好的装有碳条的坩埚，把熔融好的铜合金注入，并使碳条全部浸没在合金液中，此时，立即把坩埚置于高压釜内，用空气对釜内加压至30MPa，维持压力2.5min。最后，泄压，倒去合金液，取出浸渍后的碳条于隔绝空气下冷却至室温。经性能测试，浸后碳条的铜合金含量为41%，体积密度2.85g/cm3，开口气孔率0.4%，抗压强度359MPa，抗折强度110MPa，电阻率7μΩm。把浸渍后的碳条精加工至图纸要求，底部装上金属托板和螺钉。现场试用结果在铜接触网导线上使用，滑板自身磨耗比为2mm/104km，对铜接触网导线的磨耗比为0.19mm2/104km。
实施例2按实施例1的方法，把Fe2O3用量取为4%，成型压力取为130MPa。所制得的焙烧碳条，体积密度为1.54g/cm3，开口气孔率21%，抗压强度117MPa。然后，用组成重量比为Pb15%、Sn9%、Si1.4%和Ni1.7%，余量为Cu的铜合金熔液按实施例1的方法进行浸渍。所得浸渍后碳条的性能为体积密度3.0g/cm3，开口气孔率1%，抗压强度为357MPa，抗折强度为95MPa，铜合金含量为42%。
比较例1按实施例1的方法，固体粉料组成中不添加Fe2O3粉。所制成的焙烧碳条，体积密度为1.52g/cm3，开口气孔率为23%，抗压强度为68MPa，浸渍铜合金后的碳条，体积密度为2.8g/cm3，开口气孔率为5%，抗压强度为250MPa，抗折强度为80MPa，碳条内合金分布从里到外形成明显的梯度，性能不均一。
比较例2按实施例1的方法制成的焙烧碳条，用组成重量比为Cu70%和Pb30%的铜合金浸渍。浸渍后的碳条，体积密度为3.1g/cm3，开口气孔率为4%，抗压强度为260MPa，抗折强度为85MPa，碳条性能不均一，并约有20%的碳条存在裂纹缺陷。
权利要求
1.一种电力机车受电弓滑板的制造方法及其产品，包括碳素基体碳条的制造，对碳条用熔融铜合金浸渍，以及对浸渍碳条进行机械加工成成品，其特征是在碳素基体碳条的制造配方中添加重量比为10%以下的Fe2O3粉，熔融铜合金中添加重量比为1～2%的Si和1～2%的Ni的电力机车受电弓滑板的制造方法及其产品。
2.根据权利要求1所述的方法及其产品，其特征是在碳素基体碳条的制造配方中添加重量比为4～9%的Fe2O3粉的电力机车受电弓滑板的制造方法及其产品。
3.根据权利要求1或2所述的方法及其产品，其特征是铜合金中添加重量比为1.4～1.7%的Si和1.3～1.7%的Ni的电力机车受电弓滑板的制造方法及其产品。
4.根据权利要求1、2或3所述的产品，其特征是滑板底部包覆有金属托板和装有固定螺钉的电力机车受电弓滑板。
5.根据权利要求1～4所述的产品，其特征是这种产品用于牵引电力机车受电弓上作集流元件。
全文摘要
一种电力机车受电弓滑板的制造方法，包括先用添加有少量某种金属氧化物粉的碳素粉料制成碳基体，然后浸渍含有少量防偏析剂的铜合金和最后再机加工至尺寸要求。所用的铜合金能快速、均匀地渗透到碳基体的气孔中去，提高滑板的物理机械性能。这种滑板适用于各类接触网导线电气化铁道区段上运行的电力机车受电弓上作集流元件。
文档编号B60L5/20GK1099343SQ93111950
公开日1995年3月1日 申请日期1993年8月24日 优先权日1993年8月24日
发明者刘志远, 罗平, 顾祥熙 申请人:东新电碳厂