[發明專利]高速鐵路受電弓炭基滑板材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210437561.9
• 申請日: 2012-11-06
• 公開（公告）號: CN102923008A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 楊慧君;喬珺威;唐賓;王恒朋;種海寧
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B60L5/20
• 分類號: B60L5/20;C04B35/532;C04B35/622;C04B35/63;C04B41/88
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 戎文華

技術領域

本發明涉及一種高速鐵路受電弓滑板材料及其制備方法，尤其是一種用于銅導線受電的高速鐵路受電弓炭基滑板材料及其制備方法。

背景技術??

現代軌道交通所涉及的受電弓或受電靴與接觸電網導線或導電軌相互摩擦受流，為電力機車的動力部件，受流摩擦材料質量的優劣對電力機車的穩定、安全和可靠運輸有重要的影響。

受電弓滑板材料與接觸電網導線相互摩擦受流，出于保護導線的原因，要求受電弓滑板材料對導線的磨損和受電阻力要小，基于此來尋求和研究各種受電弓滑板材料，以適應現代軌道交通的需要。

現有的受電弓滑板的材料主要是粉末冶金材料和炭質材料。粉末冶金滑板主要分為鐵基滑板和銅基滑板兩種。鐵基滑板適用于鋼鋁導線，銅基滑板適用于銅導線。粉末冶金滑板是以金屬鐵和銅粉末為基本成分，添加一些潤滑成分如炭、鉛和二硫化鉬等硫化物，通過機械混合使各種成分均勻分布后，利用液壓機將混料模壓成型，后將毛坯高溫燒結，最后浸入潤滑油制得。由于粉末冶金滑板材料是金屬體，和導線材質相近，而且導線是靜態，滑板是動態，所以粉末冶金滑板對導線磨耗較大，而且在使用中易產生電弧。

炭滑板本身具有很好的潤滑性，自潤滑性能和減摩性能好，對導線的磨損較小，滑動時電磁噪聲小，且耐高溫，不易和導線發生焊附現象。炭滑板與銅接觸導線摩擦時在導線上形成一層炭膜，大大改善了導線的磨耗狀況。但是炭滑板機械強度低，耐沖擊性差，特別是雨季和潮濕地區，易出現局部拉溝，常出現弓網事故。另外，炭滑板固有電阻大、集電容量小、接觸溫度高，有可能引起導線過熱氧化，燒成連續麻坑，加速導線磨耗，且自身磨損較嚴重。國外較為先進的炭滑板經過特殊的石墨化工藝處理，斷裂敏感度降低，抗沖擊性增強，但這類產品生產成本較高，價格昂貴，作為易損件不適于一般應用。

從理論上講，浸金屬炭滑板是目前最為理想的銅導電區段滑板，分為整體式和組裝式兩類，既具有粉末冶金滑板機械強度高、電阻率小的特點，又具有純炭滑板對導線磨耗小、在導線摩擦表面易形成潤滑膜和熄弧性強的優良性能，改善了純炭滑板機械強度低的問題。經每萬弓次統計，浸金屬炭滑板對銅導線的磨耗比炭滑板的高10％～20％，僅為粉末冶金滑板的1/6～1/4；滑板自身磨耗量是粉末冶金滑板的2.2倍，是純炭滑板的1/4～1/3。但其存在很多缺陷，抗沖擊力不足，易出現掉塊現象，使用過程中需要通過整形來保證滑板的表面平行性，制備工藝復雜，價格過高，生產和維護成本都較高，而且對銅接觸網導線的磨損比純炭滑板嚴重的多，給機務段造成了一定的經濟負擔，因此該類滑板在應用上也受到一定限制。

綜上所述，上述現有技術中，粉末冶金滑板對銅接觸網導線的磨損十分嚴重，而且在使用中易產生電弧；浸漬金屬炭滑板制備工藝復雜，生產和維護成本都較高，而且對銅接觸網導線的磨損比純炭滑板嚴重的多；純炭滑板具有自潤滑性能，雖然對導線磨耗較低，但是自身磨損較嚴重，且其固有電阻較大。

為了解決上述受電弓滑板材料在使用方面的不足，相繼進行了一些改進，如公開號為CN1468891A公開了“一種電力機車受電弓用碳纖維增強碳滑板”。該滑板以石墨、電解銅粉/銅纖維為導電填料、碳纖維為增強材料、耐高溫新型改性酚醛樹脂為粘合劑，經熱壓成型制成電力機車受電弓用碳滑板，本發明的碳滑板具有優良的摩擦性能，不僅耐磨、使用壽命長，而且對接觸網導線的磨損極小，但是碳纖維和銅纖維價格昂貴，且纖維與石墨粉、電解銅粉結合強度較低，機械性能較差。

公開號為CN1719549A公開了“一種混雜纖維增強復合材料受電弓滑板”。該滑板以金屬網和混雜纖維增強復合材料為基材并使之相互層間分布，其中混雜纖維增強復合材料以酚醛樹脂為基體，以混雜纖維為增強劑，以橡膠、石墨、銅粉、硫酸鋇、二氧化硅中的至少三種作為摩擦性能調節劑，將這些原料充分混合后，與金屬網一起進行熱壓成型，制得混雜纖維增強復合材料受電弓滑板。該滑板雖具有高的力學性能和優良的耐磨特性，但是原料成本較高，且對導線磨耗較嚴重。

目前國內針對受流摩擦材料具有較低的摩擦磨損性能和良好的導電性能的研究報道甚少。

發明內容

本發明要解決的技術問題是在現有技術的基礎上，進一步改進和提高受電弓滑板材料的導電性能和摩擦性能，目的是提供一種高速鐵路受電弓炭基滑板材料及其制備方法。

為了實現上述目的，本發明所提供的一種高速鐵路受電弓炭基滑板材料的組成及其含量按質量百分比為：石墨10～30?wt%，焦炭粉40～60?wt%，熱固性酚醛樹脂15～25?wt%，氧化鋁2～8?wt%，玻璃粉1～5?wt%。