轨道车辆用炭基滑块材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种轨道车辆用炭基滑块材料，其特征在于：该材料是以石墨、焦炭两者的混合物作为基体，两者含量占总组分质量百分比分别为１５－３５％和３５－５５％；以煤沥青为粘结剂，其在总组分中所占的质量百分比为２５－３０％；以硫粉、玻璃粉、氧化铝和二硫化钼的混合物作为摩擦改性剂，在总组分中所占的质量百分比分别为１－３％，１－３％，１－２％和０．５－１％；将上述物料采用干态混合的方法，将原料充分混合后，分三个阶段进行热压成型，然后在氮气气氛中常压炭化，最后渗青铜。本发明专利技术方法操作简单、价格低廉、可进行大规模生产；该材料具有良好的导电性能、优异的摩擦性能和较好的机械性能，适宜用作轨道交通车辆所用受流摩擦材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属于炭基受流摩擦材料

技术介绍
铁路的电气化和高速化已成为世界铁路运输发展的趋势，而受电弓滑板是电力机 车的灵魂部件，滑板质量的优劣对机车的取流状况有重要的影响。目前电力机车使用的滑 板主要有铜滑板、纯炭滑板、粉末冶金滑板和浸金属炭滑板。铜滑板导电性能好，机械强度 高，取材方便，使用寿命长，成本低，但其对接触网导线磨耗大，耐电弧性能差，目前已限制 使用；纯炭滑板具有自润滑性能，对导线磨耗低，并具有良好的接触稳定性，但其固有电阻 大，机械强度低，质脆，易出现断裂和掉块现象，在使用范围方面也受到很大限制；粉末冶金 滑板一般有铁基和铜基两种，其机械强度高，抗冲击能力强，但对接触网导线而言，其并不 是理想的材料，最大的缺欠是抗电弧能力差，离线时产生的电弧经常将滑板烧熔或把网导 线烧熔；浸金属滑板具有较好的导电性能，基本解决了纯炭滑板机械强度低的问题，耐磨性 能大为提高，能根本解决网导线磨耗过快的问题，但其抗冲击能力不足，易出现掉块现象， 使用过程中需要不断整形，而且制备工艺复杂，生产和维护成本都过高。为了解决上述受电弓滑板存在的不足，近年来国内一些科研机构又开始了以炭基 复合材料作为滑板材料的研究，一部分滑板是以镀铜石墨为导电基料或者改性组分，分别 以短切炭纤维(不大于8cm)、连续长炭纤维(直径小于20 μ m)和镀铜炭纤维作为增强材料 来研制滑板材料，虽然均具有较好的机械强度和导电性能，摩擦磨损性能也较优异，但原料 预处理工艺复杂，生产成本较高，大大降低其市场竞争力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中存在的缺陷，提出一种轨道车辆用炭基滑块 材料及其制备方法。该材料具有良好的导电性能、优异的摩擦性能、较强的机械强度，适宜 用作轨道交通车辆所用受流摩擦材料。本专利技术轨道车辆用炭基滑块材料，其技术方案如下以石墨、焦炭两者的混合物作 为基体，两者含量占总组分质量百分比分别为15-35%和35-55%;以煤浙青为粘结剂，其在 总组分中所占的质量百分比为25-30% ；以硫粉、玻璃粉、氧化铝和二硫化钼的混合物作为 摩擦改性剂，在总组分中所占的质量百分比分别为1_3%，1-3%，1-2%和0. 5-1%。将上述 物料采用于态混合的方法，将原料充分混合后进行热压成型，然后在氮气气氛中常压炭化， 最后渗青铜粉。其中，青铜粉粒度小于200目，青铜粉型号为663型，质量百分比组成为铜85%， 锡6%，锌6%，铅3% ；石墨和焦炭粉粒度小于150目；作为摩擦改性剂的硫粉、玻璃粉、氧 化铝和二硫化钼均粒度小于200目。上述轨道车辆用炭基滑块材料的制备方法如图1所示，包括如下几个步骤3(1)混料先将石墨、焦炭、煤浙青和摩擦改性剂混合均勻，在球磨机中搅拌混合， 球磨时间20 40h制成模压粉料；(2)热压成型将步骤⑴制得的模压粉料放入模具中，在热压成型机上分三个阶 段加热加压，使煤浙青固化成型第一阶段温度80-90°C，压力200-220MPa，保压时间30min第二阶段温度120-130°C，压力 100-120MPa，保压时间30min第三阶段温度200-220°C，压力50_70MPa，保压时间10min。(3)炭化对步骤⑵所压制的试样进行炭化处理，处理温度为900-1100°C，炭化 时间为2-4h ；(4)将步骤C3)炭化后的样品抽真空烘干，装入热等静压炉预热后，将样品和青铜 粉一起放入石墨坩埚内，升到1000-1200°C使青铜粉熔融，开动加压系统，使炉内压力达到 8-lOMPa，温度1000-1200°C保压lh，卸压冷却，便制成浸渍金属炭基滑块材料。本专利技术的优点及功效在于本专利技术方法操作简单、价格低廉、可进行大规模生产； 该材料具有良好的导电性能、优异的摩擦性能和较好的机械性能，适宜用作轨道交通车辆 所用受流摩擦材料。附图说明图1是本专利技术轨道车辆用炭基滑块材料的制备工艺流程图。图2(a) (b)是炭基滑块材料试样1、2的金相照片图3是炭基滑块材料试样1、2的摩擦曲线图表1是炭基滑块材料试样1、2 (实施例1、幻的基本性能表单位说明°C 摄氏度°〇/11:摄氏度/小时MPa 兆帕g/cm3:克/立方厘米KJ/m2:千焦/平方米Ω · m 欧 米μ m 微米mm 毫米wt % 质量百分比HS 肖氏硬度L/min:升 / 分钟min 分钟h 小时具体实施方式下面结合具体实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的说明。实施例1 (1)混料先将石墨25wt %，焦炭粉40wt %，硫粉2. Owt. %，二硫化钼0. 5wt %，氧 化铝1. 5wt%，玻璃粉1. Owt %和煤浙青30wt%在球磨机中搅拌混合均勻，球磨时间24h制 成模压粉料；(2)热压成型将步骤(1)制得的模压粉料放入模具中，在热压成型机上分三个阶 段加热加压，使煤浙青固化成型第一阶段温度80°C，压力200MPa，保压时间30min第二阶段温度120°C，压力lOOMPa，保压时间30min第三阶段温度200°C，压力50MPa，保压时间10min。(3)炭化对步骤( 所压制的试样真空炭化炉中进行炭化处理，处理温度为 1000°C，炭化时间为2h ；(4)将步骤( 炭化炭化后的样品抽真空烘干，装入热等静压炉预热后，将样品和 青铜粉一起放入石墨坩埚内，升到1000°c使青铜粉熔融，开动加压系统，使炉内压力达到 8MPa，温度1000°C保压lh，卸压冷却，制成炭基受流摩擦材料试样1。其金相照片如图2(a) 所示，摩擦性能曲线如图3所示，其力学、摩擦磨损和电阻率等性能如表1所示。表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轨道车辆用炭基滑块材料，其特征在于：该材料是以石墨、焦炭两者的混合物作为基体，两者含量占总组分质量百分比分别为１５－３５％和３５－５５％；以煤沥青为粘结剂，其在总组分中所占的质量百分比为２５－３０％；以硫粉、玻璃粉、氧化铝和二硫化钼的混合物作为摩擦改性剂，在总组分中所占的质量百分比分别为１－３％，１－３％，１－２％和０．５－１％。

【技术特征摘要】
1.一种轨道车辆用炭基滑块材料，其特征在于该材料是以石墨、焦炭两者的混合物 作为基体，两者含量占总组分质量百分比分别为15-35%和35-55%;以煤浙青为粘结剂，其 在总组分中所占的质量百分比为25-30% ；以硫粉、玻璃粉、氧化铝和二硫化钼的混合物作 为摩擦改性剂，在总组分中所占的质量百分比分别为1_3%，1-3%，1-2%和0. 5-1%。2.根据权利要求1所述的轨道车辆用炭基滑块材料，其特征在于所述的青铜粉粒度 小于200目，青铜粉型号为663型，质量百分比组成为铜85 %，锡6 %，锌6 %，铅3 %。3.根据权利要求1所述的轨道车辆用炭基滑块材料，其特征在于所述的石墨和焦炭 粉粒度小于150目；作为摩擦改性剂的硫粉、玻璃粉、氧化铝和二硫化钼均粒度小于200目。4.一种轨道车辆用炭基滑块材料的制备方法，其特征在于，包括如下几个步骤(1)混料先将石墨、焦炭、煤浙...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗瑞盈，苏琛涵，杨慧君，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]