[发明专利]一种采用冷等静压工艺制备电力机车（含高速列车）受电弓滑板复合材料炭芯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料加工及复合材料技术领域，具体涉及一种电力机车（含高速列车）受电弓滑板复合材料炭芯的制备方法。

背景技术

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。这里所指滑板的内涵是指滑板中的关键材料炭芯。

电力机车受电弓滑板按材料分类，主要有粉末冶金滑板和炭素滑板两大类。

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。

炭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。浸金属碳滑板长度为250mm，通过5节才能拼接成1250mm整体式滑板，所以在与铁路接触网导线运动摩擦受电时，其拼接逢隙影响导电和滑动摩擦。

纯碳本身就是很好的润滑剂，自润滑性能和减磨性能好，炭滑板对接触网导线磨损小，滑动时电磁噪声小，且耐高温，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以在导线上形成一层碳膜，大大地改善了导线的磨耗状况。

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38×38×1250mm的坯料,挤压工艺生产的坯料为直形，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。

目前国内外生产的电力机车（含高速列车）受电弓滑板炭芯，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。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是:解决上述现有技术存在的问题，而提供一种炭芯导电性能好、耐热、耐电弧、机械强度高、摩擦系数低、润滑性能和耐磨性能好、容易实现产业化、降低生产成本的电力机车受电弓滑板炭复合材料的制备方法。

本发明采用的技术方案是：

一种采用冷等静压工艺制备电力机车（含高速列车）受电弓滑板复合材料炭芯的方法，包括以下步骤：

步骤一

所述滑板炭芯复合材料根据材料的导电性能和机械强度以及自润滑特点要求选择下述其中的一种配方：

配方一：（重量比）鳞片石墨15—30%；针状石墨10—20%；炭纤维≤2.0%；炭粉48—75%；鳞片石墨、针状石墨和纯炭粉的粒度为180---300 目；

配方二：（重量比）鳞片石墨15—30%；高纯石墨15—25%；炭纤维≤2.0%；炭粉43—70%；鳞片石墨、高纯石墨和纯炭粉的粒度为180---300 目；

配方三：（重量比）鳞片石墨、针状石墨、炭纤维、纯炭粉之和60—90%；树枝状镍粉或铜粉10—40%；上述四者之和的内部比例为：鳞片石墨15—30%；针状石墨10—20%；石墨纤维≤2.0%；炭粉48—75%；

配方四：（重量比）鳞片石墨、高纯石墨、炭纤维、纯炭粉之和60—90%；树枝状镍粉或铜粉10—40%；上述四者之和的内部比例为：鳞片石墨15—30%；高纯石墨15—25%；石墨纤维≤2.0%；炭粉43—70%；

配方五：（重量比）石墨28—47%；炭纤维≤2.0%；炭粉51—72%；石墨和炭粉的粒度为180---300 目；

配方六：（重量比）石墨、炭纤维、炭粉之和50—90%；树枝状镍粉或铜粉10—50%；上述三者之和的内部比例为：石墨15—40%；炭纤维≤2.0%；炭粉48—85%；

步骤二

采用研磨工艺处理上述配方一、二或五配料，或者采用星行式混料工艺处理配方三、四或六配料：

研磨工艺

采用现有通用的高效机械合金法研磨工艺，处理配方一、二或五，配方一、二、五中各种碳素材料具有不同的特性，该工艺方法有效地使不同特性的碳素材料结合在一起，形成各种优势特性的互补，满足电力机车受电弓滑板对炭芯材料的综合要求，研磨后粒度达180—300目；

星行式混料工艺