[发明专利]一种动车组轴端接地装置用碳刷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种动车组轴端接地装置用碳刷材料，按质量百分比计，包括以下原料组分：铜70～90wt％，石墨烯0.01～10wt％，石墨0.01～10wt％，碳纳米管0.001～10wt％，锡2～12wt％，铅1～6wt％，硅0.1～1wt％，钴0.01～1wt％，钛0.01～1wt％，其余为不可避免杂质，采用低温预热、中温焙烧、高温保压和保压降温四段式真空热压烧结工艺，所得碳刷材料具有良好的硬度、润滑性、导电性、强度、韧性和耐磨性，且具有较高散热性、高温强度和高温耐磨性。

技术领域

本发明属于高速铁路装备制造领域，具体涉及一种动车组轴端接地装置用耐磨高导电碳刷材料及其制备方法。

背景技术

铁路电力机车以铁轨为零线，与架空导线形成回路，动车转向架的每根车轴上有轴端接地装置，由端盖、恒力弹簧、刷架、碳刷、摩擦盘和绝缘壳体组成，把动车电机电流通过车轴、车轮导到铁轨，是动车电力回路的重要组成部分。摩擦盘固定在车轴上，碳刷在刷架内通过恒力弹簧紧压在摩擦盘上，机车运行时摩擦盘随车轮高速转动，电流通过刷架、碳刷传到与碳刷相对摩擦的摩擦盘上，进而把电流导入车轴、铁轨。在动车行驶过程中碳刷将车体接地电流汇入车轴的同时，还与安装在车轴端部的摩擦盘存在高速转动的带电摩擦，转动速度即为动车组车轮转动速度，同时碳刷中通过的电流可达10～300A，强电流、高转速的带电摩擦导致碳刷在使用过程中极易因磨损而失效，存在电力机车失去电力停运故障的潜在危险。

由于石墨润滑性和导电性良好，传统碳刷材料以石墨为主，但高速动车组车轮转速快，振动冲击载荷大，石墨性脆不能用于高速动车组碳刷；铜具有极高导电性，目前高速动车组碳刷材料一般采用铜/石墨烧结材料，动车制造企业希望碳刷使用120万公里磨损小于1.0mm；但目前国内生产的碳刷还无法满足高速动车组要求，需从国外进口，即使国外进口的碳刷也达不到120万公里使用寿命。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种动车组轴端接地装置用碳刷材料及其制备方法，在传统铜/石墨烧结碳刷的基础上，通过加入其它合金元素，在满足导电性能要求前提下，所得碳刷材料具备良好的硬度、润滑性、导电性、强度、韧性和耐磨性，且具有较高散热性、高温强度和高温耐磨性。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种动车组轴端接地装置用碳刷材料，按质量百分比计，包括以下原料：铜70～90wt％，石墨烯0.01～10wt％，石墨0.01～10wt％，碳纳米管0.001～10wt％，锡2～12wt％，铅1～6wt％，硅0.1～1wt％，钴0.01～1wt％，钛0.01～1wt％，其余为不可避免杂质。

进一步地，所述原料均为粉末状，且平均粒度不大于500μm。

进一步地，上述动车组轴端接地装置用碳刷材料，按质量百分比计，包括：铜75～85wt％，石墨烯0.1～5wt％，石墨0.1～5wt％，碳纳米管0.1～5wt％，锡4～8wt％，铅2～4wt％，硅0.1～0.5wt％，钴0.1～0.5wt％，钛0.1～0.5wt％，其余为不可避免杂质。

需要说明的是，本发明原料配比设计基于以下原理：