[發明專利]一種以球形鉻粉為強化相的銅基粉末冶金受電弓滑板材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810985095.5
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN109182833B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 蔣陽;胥恩澤;黃建祥;李姚傳;仲洪海;劉君武
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C22C9/02
• 分類號: C22C9/02;C22C1/10
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 喬恒婷

本發明公開了一種以球形鉻粉為強化相的銅基粉末冶金受電弓滑板材料及其制備方法，其中以球形鉻粉為強化相的銅基粉末冶金受電弓滑板材料的組分按質量百分比構成如下：Cu 75?85wt％，球形鉻粉1?10wt％，Pb 1?5wt％，Sn 5?10wt％，Ni 1?5wt％，鱗片石墨0.5?2wt％，二硫化鉬0.5?2wt％。本發明所制得的粉末冶金受電弓滑板具有優異的力學性能，良好的耐磨性和自潤滑性、低電阻率、高強度以及優良的滅弧性能。本發明所述的銅基粉末冶金受電弓滑板材料主要用于城市軌道交通以及低速重載機車的取電元件。

技術領域

本發明涉及一種以球形鉻粉為強化相的銅基粉末冶金受電弓滑板材料及其制備方法。

背景技術

進入21世紀以來我國經濟快速發展，城鎮化水平不斷提高，城市規模不斷擴大，城鎮人口及資源消耗也隨之快速增加。為滿足城市交通運輸和大宗礦產資源的運輸需求，近年來各地都在修建城市軌道交通及從資源產地到大中城市間的重載貨運鐵路。受電弓滑板做為電力機車重要的取電原件，必須同時具有較高的導熱性、足夠的機械強度、優異的導電性、高耐電弧性、良好的耐磨性、高拉伸強度以及良好的抗沖擊韌性等綜合性能于一體的電接觸材料。

銅基粉末冶金滑板由于制造成本低，適用性良好且生產工藝快捷簡單從而獲得了較為廣泛的應用，目前在城市軌道交通和低速重載機車運輸中發揮著巨大的作用。但是隨著石墨的加入，會使合金的力學性能降低，從而導致滑板的使用壽命大幅降低。通過加入鉻等合金元素，可以有效的改善銅與石墨的浸潤性提高合金的力學性能。本發明采用球化鉻粉代替普通鉻粉，提高了粉末的壓制性，有效的增大了比表面積，有利于硬質相鉻顆粒與基體材料的結合，從而促進燒結過程的進行。獲得具有優異的耐磨性和自潤滑性、低電阻率、高強度以及優良的滅弧性能的銅基粉末冶金受電弓滑板材料。

文獻一，專利CN 104070172 A公開了一種球形鉻粉的制備方法，將金屬鉻塊進行機械破碎后采用液氮低溫研磨的方式得到金屬鉻粉。洗滌干燥后經高能球磨獲得粒徑在5-10μm的鉻粉。將鉻粉噴入等離子炬中，經迅速融化與快速冷卻后得到球形鉻粉。此方法工藝簡單，成本較低，可實現規模化生產。

文獻二，專利CN 105671357 A公開了一種銅基受電弓滑板及其制備方法，通過將石墨烯負載銅粉末、錫粉和銅粉，按一定比例混合，混料均勻后經熱壓燒結后便可得到受電弓滑板材料。達到將石墨烯強化相均勻分散在金屬基體中，形成強界面化學結合的目的。相比于普通鱗片石墨，石墨烯成本較高，制備工藝較為復雜。

文獻三，專利CN 105256168 A公開了一種銅基-石墨自潤滑復合材料及其制備方法，該材料由銅合金與石墨骨架組成，利用選擇性激光燒結成形技術制備三維石墨骨架坯體，再進行石墨化后獲得三維石墨骨架，再通過鑄造的方式實現銅合金與三維石墨骨架的復合。該方法實現了石墨分布范圍可控，保證了銅合金基體的連續性，具有優良的導電導熱性及自潤滑性能。由于激光燒結成本較高，不利于工業化生產。

文獻四，專利CN 103469123 A公開了一種碳纖維增強銅基受電弓滑板材料的制造方法，采用機械合金化方式將石墨與電解銅粉制成具有納米結構的復合材料作為基體材料，再將碳纖維表面進行合金化處理，經等離子放電燒結過程后得到受電弓滑板材料。此材料具有減摩性能好、耐磨性好、導電性好、電弧敏感性低等特點。但碳纖維表面合金化處理工藝復雜，且等離子放電燒結系統價格昂貴，不利于降低成本和工業化生產。

發明內容

本發明公開了一種以球形鉻粉為強化相的銅基粉末冶金受電弓滑板材料及其制備方法。本發明制得的粉末冶金受電弓滑板材料具有優異的耐磨性和自潤滑性、低電阻率、高強度以及優良的滅弧性能。

本發明以球形鉻粉為強化相的銅基粉末冶金受電弓滑板材料，其組分按質量百分比構成如下：Cu 75-85wt％，球形鉻粉1-10wt％，Pb 1-5wt％，Sn 5-10wt％，Ni 1-5wt％，鱗片石墨0.5-2wt％，二硫化鉬0.5-2wt％。