一种动车组接地回流装置用电刷制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种动车组接地回流装置用电刷，所述电刷通过如下方法制备而成：在常温下，将包括高纯电解铜粉、锡粉、锌粉、纯化石墨粉、润滑剂、镀铜石墨纤维、纳米氧化铝和脱模剂的原料混合均匀，制得预混料，将预混料干燥处理后，对其进行压制处理，制得电刷压坯，对电刷压坯进行烧结处理，制得电刷坯料，对进行了时效处理后的电刷坯料进行电刷成品加工处理，得到电刷成品；其中，所述润滑剂选择二硫化钨和/或二硫化钼，所述脱模剂为硬脂酸盐。本发明专利技术制备的动车组接地回流装置用电刷性能优良，一对电刷接触压降低，允许通过的工作电流大，硬度高，磨损率和摩擦系数低，允许线速度高，可完全满足动车组的运行要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电刷，尤其涉及一种动车组接地回流装置用电刷，属于电力机车

技术介绍
在由电力提供动力源的机车上，既有获得动力的受流部件(受电弓滑板)，也必须有形成回路的接地部件(接地回流装置电刷，简称接地电刷)，以防止电流从轴承箱、轴承端、车轮、铁轨形成回路，电蚀或烧损轴承。以往由于电力牵引机车的电机功率相对较小，通常采用的接地电刷为一个直径为50mm，内孔直径为10-16mm，不同高度的圆环状电刷，接地电刷安装于轴承端正中。由于机车功率(电流)、速度相对较低，此结构可满足电力牵引机车的使用要求。随着电力机车的运力、时速、安全可靠性的提高，催生了大功率交流动车组的应用，机车牵引力功率从原来(电力机车)的6400KW提高至9600KW，速度由原来的160KM/h提高至250KM/h(动车组)，甚至350KM/h(高铁)，配置良好的回流接地装置(电刷)，将单个的环形接地电刷改进成3只截面为20×40mm或6只截面10×40mm(高铁)，为确保机车安全可靠运行，有效防护轴承箱、轴承提供保障。接地回流装置用电刷(接地电刷)，配置在接地回流装置中，作为机车主电路的一部分，安装在机车转向架的轴箱上，用以主电路回流接地的功能，其导出的电流与电机功率同步。由于以往的接地电刷使用于电力牵引机车上(最高时速170km/h)，接地电刷位于轴承端正中，对接地电刷的要求没有明确规定。通常使用的接地电刷技术满足：1、能导出电流，使接地电刷或轴箱温升不超过130℃；2)、使用寿命(以12mm为磨耗极限)不低于30万机车公里；3)、对轴承端不产生有害磨损；4)、有一定的机械强度，在使用中刷体不碎裂，联接导线不脱落，接线端子不失效。5)、使用线速度满足20m/s。目前使用的动车组接地回流装置用接地电刷(每只装置中有3只截面为20×40mm的电刷及6只截面10×40mm(高铁))，材料以铜-锡-石墨模压成型、加工、组装而成，存在接触电阻高、温升高、使用寿命短、对轴承端磨损严重的隐患。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有动车组接地回流装置用接地电刷存在的技术问题，基于动车组高功率(电流极大)、高速(电刷的线速度大，可达到28.8m/s)、高安全可靠性的特点，提供一种动车组接地回流装置用电刷，本方法制备的电刷电阻率低、润滑性好、使用寿命长。本专利技术提供了一种动车组接地回流装置用电刷，所述电刷通过如下方法制备而成：在常温下，将包括高纯电解铜粉、锡粉、锌粉、纯化石墨粉、润滑剂、镀铜石墨纤维、纳米氧化铝和脱模剂的原料混合均匀，制得预混料；对所述预混料进行干燥处理后，对其进行压制处理，制得电刷压坯；对所述电刷压坯进行烧结处理，制得电刷坯料；对所述电刷坯料进行时效处理；对所述进行了时效处理后的电刷坯料进行电刷成品加工处理，得到电刷成品；其中，所述润滑剂选择二硫化钨和/或二硫化钼；其中，所述脱模剂为硬脂酸盐。其中，所述动车组包括动车、高铁和城市轨道交通。其中，所述高纯电解铜粉、锡粉、锌粉、纯化石墨粉、润滑剂、镀铜石墨纤维、纳米氧化铝和脱模剂的重量份配比为：高纯电解铜粉80-88、锡粉2.5-5.5、锌粉2-8、纯化石墨粉4-12.5、润滑剂2.5-5、镀铜石墨纤维0.2-2、纳米氧化铝0.1-0.5、脱模剂0.1-0.5。特别是，所述高纯电解铜粉、锡粉、锌粉、纯化石墨粉、润滑剂、镀铜石墨纤维、纳米氧化铝和脱模剂的重量份配比优选为：高纯电解铜粉83-85、锡粉3-4、锌粉3-6、纯化石墨粉6-10、润滑剂3-4、镀铜石墨纤维0.5-1、纳米氧化铝0.2-0.3、脱模剂0.2-0.3。其中，所述高纯电解铜粉的含铜量为99.70-99.95％，粒度为15-46μm，松装比为0.6～0.9g/cm3。铜粉在原料中占有较大体积比例，可使铜粉在原料中形成较发达的铜合金网络，以提高材料的导电率。特别是，所述锡粉为37-74μm(400-200目)的雾化锡粉，含锡量不低于99％。尤其是，所述锌粉为25-150μm(500-100目)的球状锌粉，含锌量为96-99.5％。锡、锌原料可与铜形成连续固溶体以提高合金材料(铜-锡-锌合金材料)的机械性能、耐蚀性能，并提高材料的导电率。特别是，所述纯化石墨粉是利用天然隐晶石墨经过提纯处理后得到的石墨粉，粒径小于1μm，纯化石墨粉的导电性能优良，并可使电刷材料具有优良的润滑性。其中，所述润滑剂选择二硫化钨和/或二硫化钼。润滑剂的加入可以使电刷在干燥工况下保持其良好润滑的状态，特别适用于在较高压力下高线速度的要求，并对轴箱轴承起到的减磨作用。尤其是，所述二硫化钨为灰色晶状粉末，为天然提纯或化学合成所得，二硫化钨具有极低的摩擦系数和较高的PV特性，润滑性能好，抗压强度大。特别是，所述二硫化钼为黑色固体粉末，有金属光泽，二硫化钼的具有极低的摩擦系数及较高的PV特性，适用于高真空、高温下的润滑工况。其中，所述镀铜石墨纤维为采用化学镀的方法在石墨纤维长丝表面镀覆铜层后，剪切而得，其具有良好的导电、导热和耐磨性能，并能平衡接地电刷工作面的润滑膜，确保轴箱轴承端与电刷接触良好(接触电阻低)，防止发热。特别是，所述镀铜石墨纤维由线径7μm的石墨纤维长丝镀铜后，再短切成长度为5-15mm的镀铜石墨纤维，具有导电性能好，耐磨及平衡氧化膜，降低接触电阻的功能。其中，所述纳米氧化铝的粒度为5-10纳米。本专利技术所述的纳米氧化铝为纳米氧化铝的醇类溶液，为透明液体，质量分数为20-30％；其他形态的纳米氧化铝，如纳米氧化铝粉末等均适用于本专利技术；纳米氧化铝在醇类溶液中具有很好的相容性，因此在使用时将纳米氧化铝溶于醇溶液中，再与其它原料混合，更容易与其它原料混合均匀。本专利技术制备的电刷原料中加入纳米氧化铝，可以提高电刷制品的硬度和尺寸稳定性，提高材料的冷热疲劳性，改善材料的耐磨性能，使材料具有更长的使用寿命，使回流接地装置长期稳定工作。其中，所述脱模剂为硬脂酸盐，可以是硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸钡或硬脂酸铅中的一种或几种。脱模剂的加入可以减少原料粉末间及粉末与模具间的摩擦力，并使材料均匀紧密，有利于压坯达到预期的密度。其中，所述制得预混料包括：在常温下，将高纯电解铜粉、锡粉、锌粉、纯化石墨粉、润滑剂和镀铜石墨纤维混合均匀，制得第一预混料；将纳米氧化铝加入到所述第一混合料中，混合均匀，制得第二预混料；将脱模剂加入到所述第二混合料中，混合均匀，得到预混料。首先，将高纯电解铜粉、锡粉、锌粉、纯化石墨粉、润滑剂和镀铜石墨纤维通过搅拌混合均匀，制得第一预混料；接着，将纳米氧化铝的醇溶液呈雾状喷洒到已经混合均匀的第一预混料中，边加边搅拌，可以使纳米氧化铝更好的分散在原料中，混合均匀，制得第二预混料；最后，将脱模剂加入到第二混合料中，搅拌混合均匀，得到预混料，脱模剂最后加入，可以防止其被纳米氧化铝包裹在其中，充分发挥使脱模剂的功效，减少原料与模具之间的摩擦力，使压坯具有良好的脱模性。特别是，所述制得第一预混料的混合时间为20-40min，所述制得第二预混料的混合时间为40-80min，所述将脱模剂加入到所述第二混合料中混合均匀的时间为40-80min。其中，对所述预混料进行干燥处理后，对其进行压制处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动车组接地回流装置用电刷，其特征在于，所述电刷通过如下方法制备而成：在常温下，将包括高纯电解铜粉、锡粉、锌粉、纯化石墨粉、润滑剂、镀铜石墨纤维、纳米氧化铝和脱模剂的原料混合均匀，制得预混料；对所述预混料进行干燥处理后，对其进行压制处理，制得电刷压坯；对所述电刷压坯进行烧结处理，制得电刷坯料；对所述电刷坯料进行时效处理；对所述进行了时效处理后的电刷坯料进行电刷成品加工，得到电刷成品；其中，所述润滑剂选择二硫化钨和/或二硫化钼；其中，所述脱模剂为硬脂酸盐。

【技术特征摘要】
1.一种动车组接地回流装置用电刷，其特征在于，所述电刷通过如下方法制备而成：在常温下，将包括高纯电解铜粉、锡粉、锌粉、纯化石墨粉、润滑剂、镀铜石墨纤维、纳米氧化铝和脱模剂的原料混合均匀，制得预混料；对所述预混料进行干燥处理后，对其进行压制处理，制得电刷压坯；对所述电刷压坯进行烧结处理，制得电刷坯料；对所述电刷坯料进行时效处理；对所述进行了时效处理后的电刷坯料进行电刷成品加工，得到电刷成品；其中，所述润滑剂选择二硫化钨和/或二硫化钼；其中，所述脱模剂为硬脂酸盐。2.如权利要求1所述的动车组接地回流装置用电刷，其特征在于，所述锡粉、锌粉、润滑剂、纳米氧化铝的重量份配比为：锡粉2.5-5.5、锌粉2-8、润滑剂2.5-5、纳米氧化铝0.1-0.5。3.如权利要求2所述的动车组接地回流装置用电刷，其特征在于，所述高纯电解铜粉、纯化石墨粉、镀铜石墨纤维和脱模剂的重量份配比为：高纯电解铜粉80-88、纯化石墨粉4-12.5、镀铜石墨纤维0.2-2、脱模剂0.1-0.5；其中，所述高纯电解铜粉、纯化石墨粉、镀铜石墨纤维和脱模剂与所述锡粉、锌粉、润滑剂和纳米氧化铝的重量份单位相同。4.如权利要求1所述的动车组接地回流装置用电刷，其特征在于，所述制得预混料包括：在常温下，将高纯电解铜粉、锡粉、锌粉、纯化石...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾志平，朱约辉，
申请(专利权)人：苏州东南电碳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32