一种TiB制造技术

本发明专利技术涉及碳滑条制备技术领域，更具体而言，涉及一种TiB

A kind of TiB

【技术实现步骤摘要】
一种TiB2/Cu复合材料制备受电弓碳滑条材料的方法
本专利技术涉及碳滑条制备
，更具体而言，涉及一种TiB2/Cu复合材料制备受电弓碳滑条材料的方法。
技术介绍
受电弓滑板是电力机车上的重要集电元件，安装在受电弓的最上部，直接与接触网导线接触，在列车走行过程中，从接触网导线上获得电流为机车供应电力。受电弓碳滑条材料必须具有良好的减磨性和自润滑性、良好的耐热和耐电弧性、一定的耐磨性、足够的抗冲击强度以及稳定的电阻率和接触电阻。现如今电力机车受电弓碳滑条分为三种：粉末冶金滑板、纯碳滑条、碳基复合材料滑板。其中碳基复合材料为浸金属碳材料、碳纤维材料及MCC材料或陶瓷材料。碳滑条材料综合性能是其必备条件，其中高强度、高韧性、低电阻、耐磨以及自润滑特性的滑动电接触材料是最佳选择。TiB2颗粒具有抗热性强、热膨胀率低、密度、硬度、弹性模量、抗弯强度均优于各单一材料。利用其制备的碳滑条各项性能指标满足国标要求，且工艺简单、效率高。TiB2颗粒本身具有熔点高(熔点为3225℃)，强度好，耐磨性好（硬度为30Gpa，弯曲强度为750MPa），热膨胀系数较低（约为8.2×10-6K-1），良好的导电导热（电阻率为10-5Ω·cm）等特性，因而其强化效果明显，同其它陶瓷增强材料相比，它具有使金属的电导率、热导率下降量较小的特点。20世纪80年代末美国在复合强化高导电Cu材的研究中，采用新奇的混合合金工艺，制得了TiB2相的体积分数为5％的弥散强化复合Cu合金，代号为MXT5，其某些性能指标超过GlidcopAI-60（美国SCM公司推出的氧化铝弥散强化Cu合金，A12O3的质量分数为1.2％，导电率80％IACS，强度620MPa，抗高温软化温度在870℃以上）。国内西安交通大学中南大学、浙江大学、中南产业大学等大学分别进行了有关TiB2/Cu复合材料制备研究。
技术实现思路
为了克服现有技术中所存在的不足，本专利技术提供一种一种TiB2/Cu复合材料制备受电弓碳滑条材料的方法。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种TiB2/Cu复合材料制备受电弓碳滑条材料的方法，包括以下步骤：S1、研磨：将TiB2、SiC、Cu、纳米碳粉、石墨粉置于球磨机中，在200-300℃温度下研磨2-6h，研磨转速为350～600r/min，研磨后混合料自然冷却至常温；S2、二次干混：将S1中混合料与沥青焦混合，进行混捏，混捏温度为160℃～220℃，混捏时间为1～5h，混捏后的粉料自然冷却至常温；S3、湿混：将S2中二次混合料与粘结剂的混合物，混合料与粘结剂改质煤沥青进行混捏，湿混粘结剂温度为120-170℃，湿混时间为40-60分钟；S4、模压成型：将S3湿混后的材料倒入模具中，利用双向压制模压成型制成一定形状和尺寸的压坯，并使之具有一定的密度和强度，利用冷却设备对碳滑条初胚进行冷却处理；S5、焙烧：将S4预成型的生坯装入焙烧炉中进行焙烧得到第一次坯体；S6、浸Cu：将第一次坯体称重后置入石墨坩埚中，将预热炉按升温曲线进行预热，加入Cu熔融液，将石墨坩埚放入真空设备中，确保无误后开始抽真空，当真空度达到0.085MPa后，真空结束，再次放入预热炉中预热半小时至室温后取出，增重率为33-35%；S7、二次焙烧：将S6中浸渍后的坯体放入焙烧炉中进行第二次焙烧得到第二次坯体，焙烧温度为20℃～1200℃，并在1200℃温度下保温4h，焙烧时间为16h；S8、烧结：将S7中二次焙烧后碳滑条材料放入烧结炉中，使钢碳完全包裹，然后充入保护气氩气，直到压力达到15-20兆帕，然后加热至1000-1250摄氏度，保持24-32小时后取出；S9、将S8中烧结后碳滑条材料在隔绝空气的条件下，通过电加热到375-500℃，电流强度为15A，保持6-8小时，填充材料内部微气孔，形成晶须，制得纯净的TiB2/Cu复合材料；S10、后续处理得到的产品：根据制品性能的要求选择适当的后续处理工艺，如精整、机械加工、化学处理、电镀等，以满足产品的综合性能。进一步地，所述沥青焦作为骨料，真密度≥2.13g/cm3，灰分≤0.25%、含硫量≤0.3%、挥发份≤0.5%；SiC粉的密度3.2g/cm3；Cu粉的密度为8.92×103/cm3；粉料石墨粉的真密度≥2.0g/cm3，电阻率≤8.0μΩm，抗折强度≥25Mpa，抗压强度≥35Mpa，灰分≤0.20%；所述粘结剂采用改质煤沥青，软化点为105-120℃，结焦值为≥58%，灰分≤0.30%；熔融态Cu作为浸渍剂，采用99%纯Cu。进一步地，所述TiB2、SiC、Cu、纳米碳粉、石墨粉的混合料，其重量比为8:12:20:25:35，所述研磨后混合料与沥青焦，重量比为65:35；所述二次混合料与粘结剂，重量比为70:30-75:25。进一步地，所述沥青焦的粒度1-10μm占其重量的10%、粒度为10-20μm占其重量的20%、粒度为20-30μm占其重量的20%、粒度为30-40μm占其重量的20%、粒度为40-50μm占其重量的20%、粒度为50-60μm占其重量的10%；TiB2粉的粒度为1-3μm占其重量的20%、粒度为3-5μm占其重量的30%、粒度为5-8μm占其重量的30%、粒度为8-10μm占其重量的20%；SiC粉的粒度为1-5μm占其重量的15%、粒度为5-10μm占其重量的35%、粒度为10-15μm占其重量的35%、粒度为15-20μm占其重量的15%；粉料Cu粉的粒度为1-5μm占其重量的10%、粒度为5-10μm占其重量的20%、粒度为10-15μm占其重量的20%、粒度为15-20μm占其重量的20、粒度为20-25μm占其重量的20%、粒度为25-30μm占其重量的10%；粉料纳米碳粉的粒度为1-10μm占其重量的25%、粒度为10-20μm占其重量的25%、粒度为20-30μm占其重量的25%、粒度为30-40μm占其重量的25%；粉料石墨粉的粒度为1-10μm占其重量的10%、粒度为10-20μm占其重量的20%、粒度为20-30μm占其重量的20%、粒度为30-40μm占其重量的25%、粒度为40-50μm占其重量的25%。进一步地，所述混捏机内部的温度设置为160-220℃和120-170℃。混捏机上设置有自动报警装置，且自动报警装置用于设定时间到达时进行报警。进一步地，所述S5焙烧升温程序：为20℃～1250℃，室温-100℃，按照100℃/h升温，保持1h；100-200℃，按照100℃/h升温，保持1h；200℃-900℃、按照100℃/h升温，保持7h；900℃-1250℃、按照按照150℃/h升温，保持2h；并在1250℃温度下保温4h，然后自然冷却。进一步地，所述S6中Cu熔融液具体为：Cu放入到融化池中，开始通电，将电流调至220A，通电2小时后Cu化为熔融体符合浸金属要求，通电前检查电路、水路是否畅通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种TiB

【技术特征摘要】
1.一种TiB2/Cu复合材料制备受电弓碳滑条材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、研磨：将TiB2、SiC、Cu、纳米碳粉、石墨粉置于球磨机中，在200-300℃温度下研磨2-6h，研磨转速为350～600r/min，研磨后混合料自然冷却至常温；
S2、二次干混：将S1中混合料与沥青焦混合，进行混捏，混捏温度为160℃～220℃，混捏时间为1～5h，混捏后的粉料自然冷却至常温；
S3、湿混：将S2中二次混合料与粘结剂的混合物，混合料与粘结剂改质煤沥青进行混捏，湿混粘结剂温度为120-170℃，湿混时间为40-60分钟；
S4、模压成型：将S3湿混后的材料倒入模具中，利用双向压制模压成型制成一定形状和尺寸的压坯，并使之具有一定的密度和强度，利用冷却设备对碳滑条初胚进行冷却处理；
S5、焙烧：将S4预成型的生坯装入焙烧炉中进行焙烧得到第一次坯体；
S6、浸Cu：将第一次坯体称重后置入石墨坩埚中，将预热炉按升温曲线进行预热，加入Cu熔融液，将石墨坩埚放入真空设备中，确保无误后开始抽真空，当真空度达到0.085MPa后，真空结束，再次放入预热炉中预热半小时至室温后取出，增重率为33-35%；
S7、二次焙烧：将S6中浸渍后的坯体放入焙烧炉中进行第二次焙烧得到第二次坯体，焙烧温度为20℃～1200℃，并在1200℃温度下保温4h，焙烧时间为16h；
S8、烧结：将S7中二次焙烧后碳滑条材料放入烧结炉中，使钢碳完全包裹，然后充入保护气氩气，直到压力达到15-20兆帕，然后加热至1000-1250摄氏度，保持24-32小时后取出；
S9、将S8中烧结后碳滑条材料在隔绝空气的条件下，通过电加热到375-500℃，电流强度为15A，保持6-8小时，制得TiB2/Cu复合材料。


2.根据权利要求1所述的一种TiB2/Cu复合材料制备受电弓碳滑条材料的方法，其特征在于：所述沥青焦作为骨料，真密度≥2.13g/cm3，灰分≤0.25%、含硫量≤0.3%、挥发份≤0.5%；SiC粉的密度3.2g/cm3；Cu粉的密度为8.92×103/cm3；粉料石墨粉的真密度≥2.0g/cm3，电阻率≤8.0μΩm，抗折强度≥25Mpa，抗压强度≥35Mpa，灰分≤0.20%；所述粘结剂采用改质煤沥青，软化点为105-120℃，结焦值为≥58%，灰分≤0.30%；熔融态Cu作为浸渍剂，采用99%纯Cu。


3.根据权利要求1所述的一种TiB2/Cu复合材料制备受电弓碳滑条材料的方法，其特征在于：所述TiB2、SiC、Cu、纳米碳粉、石墨粉的混合料，其重量比为8:12:20:25:35，所述研磨后混合料与沥青焦，重量比为65:35；所述二次混合料与粘结剂，重量比为70:30-75:25。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏健，张锦俊，闵洁，张培林，庞中海，武建军，刘伟凯，纪永良，雷涛，张彦举，徐保国，吕星薄，孟鹏，
申请(专利权)人：大同新成新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14