一種受流器滑塊的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種受流器滑塊的制備方法，該方法包括以下步驟：（a）按照質(zhì)量比3.6～5:1選取焦炭和瀝青；（b）將原材料放入破碎機(jī)內(nèi)破碎后放入球磨機(jī)內(nèi)球磨3～5h；（c）將粉末放入壓機(jī)壓制成預(yù)制塊，壓制溫度為150℃～200℃，壓制壓強(qiáng)為600MPa～750MPa；（d）將預(yù)制塊放入箱式氣氛爐內(nèi)進(jìn)行惰性氣體保護(hù)燒結(jié)，箱式氣氛爐內(nèi)的溫度由室溫逐步升溫至1200℃～1300℃，然后保溫100～160min，保溫結(jié)束后冷卻至室溫即可獲得受流器滑塊的成品。本發(fā)明制備的受流器滑塊具有一定的孔隙率、良好的機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)電性，利于提高后續(xù)滲銅工藝中的滲銅效率和滲銅量，制備工藝簡(jiǎn)單、高效，易于生產(chǎn)推廣。
【專利說(shuō)明】一種受流器滑塊的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種受流器滑塊，特別提供了一種通過(guò)高能球磨混粉、壓制和快速燒結(jié)工藝相結(jié)合來(lái)制備受流器滑塊的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]受流器滑塊是指安裝在采用第三軌受流的城軌列車的受流器上，為城軌列車從剛性供電軌(第三軌)進(jìn)行動(dòng)態(tài)采集電流。在城軌列車運(yùn)行過(guò)程中受流器滑塊與剛性供電軌(第三軌)中的不銹鋼摩擦帶形成一對(duì)動(dòng)態(tài)受流摩擦副，實(shí)現(xiàn)從剛性供電軌(第三軌)上的動(dòng)態(tài)受流。目前這種受流器滑塊的制備技術(shù)只有少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家才具有，國(guó)內(nèi)雖然在此領(lǐng)域也進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的研究開(kāi)發(fā)，但目前制備技術(shù)仍不成熟，產(chǎn)品容易開(kāi)裂，故障率較高，從而影響城軌列車的行駛安全。因此，這種產(chǎn)品目前主要依賴進(jìn)口，采購(gòu)成本較高。近年來(lái)我國(guó)城際交通和市內(nèi)軌道交通取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，對(duì)受流器滑塊的需要量也日益增多，人們對(duì)受流器滑塊國(guó)有化的呼聲越來(lái)越高。受流器滑塊的新型制備技術(shù)意義在于擺脫對(duì)進(jìn)口產(chǎn)品的依賴，同時(shí)節(jié)約采購(gòu)成本，并提高了本土品牌的競(jìng)爭(zhēng)力。
[0003]目前受流器滑塊的制備工藝主要包括混捏，壓制，燒結(jié)和滲銅。在混捏過(guò)程中由于浙青粘性較大，流動(dòng)性不好，容易造成浙青和焦炭混合不均勻，從而影響產(chǎn)品燒結(jié)質(zhì)量。另一方面，受流器滑塊的燒結(jié)通常采用尺寸較大的窯爐進(jìn)行燒結(jié)，溫差較大(通常在50-100°C)，容易造成受流器滑塊產(chǎn)品加熱不均勻。并且，由于不是在真空或惰性氣氛保護(hù)下進(jìn)行燒結(jié)，受流器滑塊在高溫下容易產(chǎn)生氧化，導(dǎo)致廢品率升高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有制備工藝存在的問(wèn)題，提供一種通過(guò)高能球磨混粉、壓制和快速燒結(jié)工藝相結(jié)合來(lái)制備`受流器滑塊的方法。
[0005]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案解決的:
一種受流器滑塊的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
(a)、選取原材料:按照質(zhì)量比3.6~5:1選取焦炭和浙青；
(b)、破碎磨粉:將上述原材料放入破碎機(jī)內(nèi)破碎I~10min，然后放入球磨機(jī)內(nèi)球磨3 ~5h ;
(C)、壓制:將球磨后的粉末放入壓機(jī)壓制成預(yù)制塊，壓制溫度為150°C~200°C，壓制壓強(qiáng)為 600Mpa ~750Mpa ；
(d)、燒結(jié):將壓制好的預(yù)制塊放入箱式氣氛爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)氣氛為氫氬混合氣且氫氬混合氣的流量為lL/min~1.5L/min，箱式氣氛爐內(nèi)的溫度由室溫逐步升溫至1200°C~1300°C，然后保溫100~160min，保溫結(jié)束后冷卻至室溫即可獲得受流器滑塊的成品。
[0006]所述步驟(a)中的原材料中焦炭和浙青的質(zhì)量比為3.8~4.5:1 所述步驟(b)中的球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為500~600rpm，球料比為10~15:1。[0007]所述步驟(c)中球磨后的粉末壓制前需要預(yù)熱至150°C~200°C，然后將預(yù)熱后的粉末放入溫度為150°C~200°C的壓機(jī)模具內(nèi)。
[0008]所述步驟(d)中的氫氬混合氣內(nèi)氫氣和氬氣的摩爾比為0.8~2:1。
[0009]所述步驟(d)中的升溫過(guò)程包括兩個(gè)階段:第一個(gè)階段室溫~700°C的升溫速率為2~4V /min ;第二個(gè)階段700°C之后的升溫速率為4~6°C /min。
[0010]升溫過(guò)程第一個(gè)階段包括四個(gè)步驟:室溫~200°C的升溫速率為2~3°C /min,200°C~300°C的升溫速率為3~4°C /min，300°C~500°C的升溫速率為2~3°C /min,500°C~700°C的升溫速率為3~4°C /min。
[0011]所述步驟(d)中的冷卻過(guò)程包括兩個(gè)階段:第一個(gè)階段保溫溫度~700°C的降溫速率為6~8°C /min ;第二個(gè)階段700°C以下隨爐冷卻至室溫。
[0012]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明利用高能球磨的工藝將焦炭粉和浙青粉末進(jìn)行混合，以此來(lái)替代傳統(tǒng)的捏合工藝，在高能球磨過(guò)程中，一方面焦炭粉和浙青粉不斷破碎，另一方面焦炭粉和浙青粉之間發(fā)生固態(tài)擴(kuò)散以及充分的機(jī)械合金化，從而實(shí)現(xiàn)焦炭和浙青的均勻分布；在燒結(jié)工藝中采用尺寸相對(duì)較小的箱式氣氛爐，這樣不僅降低了爐內(nèi)溫差，而且燒結(jié)過(guò)程是在惰性氣氛保護(hù)下進(jìn)行，不僅可以提高燒結(jié)效率，而且還可以避免燒結(jié)過(guò)程的氧化。
[0013]本發(fā)明的燒結(jié)過(guò)程采用升溫速率分階段變化的方式，其目的在于使壓制成型的材料在燒結(jié)過(guò)程中，在不同的溫度 范圍內(nèi)，根據(jù)材料的特性使其在合適的升溫速率條件下進(jìn)行物理結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，確保產(chǎn)品的致密程度和混合粘結(jié)的均勻，為后續(xù)的滲銅工序創(chuàng)造合適的條件；在溫度達(dá)到700°C后，提高升溫速率使產(chǎn)品的物理結(jié)構(gòu)快速的定型，確保物理結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
[0014]本發(fā)明的方法制備的受流器滑塊，金相觀察發(fā)現(xiàn)材料內(nèi)部有大量的空隙，XRD分析結(jié)果顯示受流器滑塊材料的石墨化程度不高，電阻率測(cè)試結(jié)果顯示材料平均電阻率為
6.7 Ω.αιι,壓縮試驗(yàn)結(jié)果顯示材料平均壓縮強(qiáng)度為60Mpa。
[0015]本發(fā)明的方法制備的受流器滑塊具有一定的孔隙率，有利于提高后續(xù)滲銅工藝中的滲銅效率和滲銅量，并具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)電性，制備工藝簡(jiǎn)單、高效，易于生產(chǎn)推廣，故具有非常重要的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]附圖1為本發(fā)明的制備方法獲得的受流器滑塊金相照片。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0018]實(shí)施例一
一種受流器滑塊的制備方法，該制備方法包括以下步驟:
(a)、選取原材料:按照質(zhì)量比3.6:1選取焦炭和浙青；
(b)、破碎磨粉:將上述原材料放入破碎機(jī)內(nèi)破碎3min，然后放入球磨機(jī)內(nèi)球磨3h，球磨介質(zhì)可選取直徑為8~15mm的不銹鋼球,球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為500rpm,球料比為10:1 ；
(C)、壓制:將球磨后的粉末預(yù)熱到150°C，然后將預(yù)熱好的粉末放入溫度為150°C的模具內(nèi)，通過(guò)壓機(jī)將粉末壓制成預(yù)制塊，壓強(qiáng)為650Mpa ；
(d)、燒結(jié):將壓制好的預(yù)制塊放入箱式氣氛爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)氣氛為氫氬混合氣，氫IS混合氣內(nèi)氫氣和IS氣的摩爾比為0.8:1且氫IS混合氣的流量為1.5L/min,箱式氣氛爐內(nèi)的溫度由室溫逐步升溫至1200°C，在升溫過(guò)程中，室溫~200°C的升溫速率為2V /min，200°C~300°C的升溫速率為3°C /min，300°C~500°C的升溫速率為3°C /min，500°C~700°C的升溫速率為4°C /min，700°C~1200°C的升溫速率為5°C /min，升溫至1200°C后保溫160min，保溫結(jié)束后，首先將爐溫由1200°C按照6°C /min的降溫速率降溫至700°C，然后700°C以下隨爐冷卻至室溫即可獲得受流器滑塊的成品。
[0019]實(shí)施例二
一種受流器滑塊的制備方法，該制備方法包括以下步驟:
(a)、選取原材料:按照質(zhì)量比3.8:1選取焦炭和浙青；
(b)、破碎磨粉:將上述原材料放入破碎機(jī)內(nèi)破碎5min，然后放入球磨機(jī)內(nèi)球磨3h，球磨介質(zhì)可選取直徑為8~15mm的不銹鋼球,球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為520rpm,球料比為10:1 ；
(C)、壓制:將球磨后的粉末預(yù)熱到160°C，然后將預(yù)熱好的粉末放入溫度為160°C的模具內(nèi)，通過(guò)壓機(jī)將粉末壓制成預(yù)制塊，壓強(qiáng)為600Mpa ；
(d)、燒結(jié):將壓制好的預(yù)制塊放入箱式氣氛爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)氣氛為氫氬混合氣，氫氬混合氣內(nèi)氫氣和氬氣的摩爾比為1:1且氫氬混合氣的流量為1.3L/min，箱式氣氛爐內(nèi)的溫度由室溫逐步升溫至1280°C，在升溫過(guò)程中，室溫~200°C的升溫速率為2V /min,200°C~300°C的升溫速率為3°C /min，300°C~500°C的升溫速率為3°C /min，500°C~700°C的升溫速率為4°C /min，700°C~1280°C的升溫速率為5°C /min，升溫至1280°C后保溫130min，保溫結(jié)束后，首先將爐溫由1280°C按照7V /min的降溫速率降溫至700°C，然后700°C以下隨爐冷卻至室溫即可獲得受流器滑塊的成品。
[0020]實(shí)施例三
一種受流器滑塊的制備方法，該制備方法包括以下步驟:
(a)、選取原材料:按照質(zhì)量比4:1選取焦炭和浙青；
(b)、破碎磨粉:將上述原材料放入破碎機(jī)內(nèi)破碎6min，然后放入球磨機(jī)內(nèi)球磨3.5h，球磨介質(zhì)可選取直徑為8~15mm的不銹鋼球,球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為520rpm,球料比為12:1 ；
(C)、壓制:將球磨后的粉末預(yù)熱到180°C，然后將預(yù)熱好的粉末放入溫度為180°C的模具內(nèi)，通過(guò)壓機(jī)將粉末壓制成預(yù)制塊，壓強(qiáng)為650Mpa ；
(d)、燒結(jié):將壓制好的預(yù)制塊放入箱式氣氛爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)氣氛為氫氬混合氣，氫氬混合氣內(nèi)氫氣和氬氣的摩爾比為1.2:1且氫氬混合氣的流量為1.2L/min，箱式氣氛爐內(nèi)的溫度由室溫逐步升溫至1200°C，在升溫過(guò)程中，室溫~200°C的升溫速率為3°C /min，200°C~300°C的升溫速率為3°C /min，300°C~500°C的升溫速率為3°C /min，500°C~700°C的升溫速率為3°C /min，700°C~1200°C的升溫速率為4°C /min，升溫至1200°C后保溫120min，保溫結(jié)束后，首先將爐溫由1200°C按照6°C /min的降溫速率降溫至700°C，然后700°C以下隨爐冷卻至室溫即可獲得受流器滑塊的成品。
[0021]實(shí)施例四
一種受流器滑塊的制備方法，該制備方法包括以下步驟:
(a)、選取原材料:按照質(zhì)量比4.5:1選取焦炭和浙青；(b)、破碎磨粉:將上述原材料放入破碎機(jī)內(nèi)破碎8min，然后放入球磨機(jī)內(nèi)球磨4h，球磨介質(zhì)可選取直徑為8~15mm的不銹鋼球,球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為550rpm,球料比為13:1 ；
(C)、壓制:將球磨后的粉末預(yù)熱到150°C，然后將預(yù)熱好的粉末放入溫度為150°C的模具內(nèi)，通過(guò)壓機(jī)將粉末壓制成預(yù)制塊，壓強(qiáng)為700Mpa ；
(d)、燒結(jié):將壓制好的預(yù)制塊放入箱式氣氛爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)氣氛為氫氬混合氣，氫IS混合氣內(nèi)氫氣和IS氣的摩爾比為1.5:1且氫IS混合氣的流量為lL/min,箱式氣氛爐內(nèi)的溫度由室溫逐步升溫至1250°C，在升溫過(guò)程中，室溫~200°C的升溫速率為3°C /min,200°C~300°C的升溫速率為4°C /min，300°C~500°C的升溫速率為2 V /min，500°C~700°C的升溫速率為3°C /min，700°C~1250°C的升溫速率為4°C /min，升溫至1250°C后保溫140min，保溫結(jié)束后，首先將爐溫由1250°C按照8°C /min的降溫速率降溫至700°C，然后700°C以下隨爐冷卻至室溫即可獲得受流器滑塊的成品。
[0022] 實(shí)施例五
一種受流器滑塊的制備方法，該制備方法包括以下步驟:
(a)、選取原材料:按照質(zhì)量比5:1選取焦炭和浙青；
(b)、破碎磨粉:將上述原材料放入破碎機(jī)內(nèi)破碎lOmin，然后放入球磨機(jī)內(nèi)球磨5h，球磨介質(zhì)可選取直徑為8~15mm的不銹鋼球,球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為600rpm,球料比為15:1 ;
(C)、壓制:將球磨后的粉末預(yù)熱到200°C，然后將預(yù)熱好的粉末放入溫度為200°C的模具內(nèi)，通過(guò)壓機(jī)將粉末壓制成預(yù)制塊，壓強(qiáng)為750Mpa ；
(d)、燒結(jié):將壓制好的預(yù)制塊放入箱式氣氛爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)氣氛為氫氬混合氣，氫氬混合氣內(nèi)氫氣和氬氣的摩爾比為2:1且氫氬混合氣的流量為lL/min，箱式氣氛爐內(nèi)的溫度由室溫逐步升溫至1300°C，在升溫過(guò)程中，室溫~200°C的升溫速率為2°C/min，200°C~300°C的升溫速率為4°C /min，300°C~500°C的升溫速率為3°C /min，500°C~700°C的升溫速率為4°C /min，700°C~1300°C的升溫速率為6°C /min，升溫至1300°C后保溫lOOmin，保溫結(jié)束后，首先將爐溫由^(^^按照”^化的降溫速率降溫至700°C，然后700°C以下隨爐冷卻至室溫即可獲得受流器滑塊的成品。
[0023]經(jīng)過(guò)上述制備方法制備的受流器滑塊，金相觀察發(fā)現(xiàn)材料內(nèi)部有大量的空隙，附圖1即為本發(fā)明的制備方法獲得的受流器滑塊金相照片；XRD分析結(jié)果顯示受流器滑塊材料的石墨化程度不高，電阻率測(cè)試結(jié)果顯示材料平均電阻率為6.7Ω._，壓縮試驗(yàn)結(jié)果顯不材料平均壓縮強(qiáng)度為60Mpa。
[0024]本發(fā)明利用高能球磨的工藝將焦炭粉和浙青粉末進(jìn)行混合，以此來(lái)替代傳統(tǒng)的捏合工藝，在高能球磨過(guò)程中，一方面焦炭粉和浙青粉不斷破碎，另一方面焦炭粉和浙青粉之間發(fā)生固態(tài)擴(kuò)散以及充分的機(jī)械合金化，從而實(shí)現(xiàn)焦炭和浙青的均勻分布；在燒結(jié)工藝中采用尺寸相對(duì)較小的箱式氣氛爐，這樣不僅降低了爐內(nèi)溫差，而且燒結(jié)過(guò)程是在惰性氣氛保護(hù)下進(jìn)行，不僅可以提高燒結(jié)效率，而且還可以避免燒結(jié)過(guò)程的氧化；在燒結(jié)過(guò)程中采用升溫速率分階段變化的方式，其目的在于使壓制成型的材料在燒結(jié)過(guò)程中，在不同的溫度范圍內(nèi)，根據(jù)材料的特性使其在合適的升溫速率條件下進(jìn)行物理結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，確保產(chǎn)品的致密程度和混合粘結(jié)的均勻，為后續(xù)的滲銅工序創(chuàng)造合適的條件；在溫度達(dá)到700°C后，提高升溫速率使產(chǎn)品的物理結(jié)構(gòu)快速的定型，確保物理結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
[0025]本發(fā)明制備的受流器滑塊具有一定的孔隙率，有利于提高后續(xù)滲銅工藝中的滲銅效率和滲銅量，并具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)電性，制備工藝簡(jiǎn)單、高效，易于生產(chǎn)推廣，故具有非常重要的應(yīng)用前景。
[0026]以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)；本發(fā)明未涉及的技 術(shù)均可通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種受流器滑塊的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (a)、選取原材料:按照質(zhì)量比3.6~5:1選取焦炭和浙青； (b)、破碎磨粉:將上述原材料放入破碎機(jī)內(nèi)破碎I~10min，然后放入球磨機(jī)內(nèi)球磨3 ~5h ; (C)、壓制:將球磨后的粉末放入壓機(jī)壓制成預(yù)制塊，壓制溫度為150°C~200°C，壓制壓強(qiáng)為 600Mpa ~750Mpa ； (d)、燒結(jié):將壓制好的預(yù)制塊放入箱式氣氛爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)氣氛為氫氬混合氣且氫氬混合氣的流量為lL/min~1.5L/min，箱式氣氛爐內(nèi)的溫度由室溫逐步升溫至1200°C~1300°C，然后保溫100~160min，保溫結(jié)束后冷卻至室溫即可獲得受流器滑塊的成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的受流器滑塊的制備方法，其特征在于所述步驟(a)中的原材料中焦炭和浙青的質(zhì)量比為3.8~4.5:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的受流器滑塊的制備方法，其特征在于所述步驟(b)中的球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為500~600rpm，球料比為10~15:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的受流器滑塊的制備方法，其特征在于所述步驟(d)中的氫氬混合氣內(nèi)氫氣和IS氣的摩爾比為0.8~2:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的受流器滑塊的制備方法，其特征在于所述步驟(c)中球磨后的粉末壓制前需要預(yù)熱至150°C~200°C，然后將預(yù)熱后的粉末放入溫度為150°C~200°C的壓機(jī)模具內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的受流`器滑塊的制備方法，其特征在于所述步驟(d)中的升溫過(guò)程包括兩個(gè)階段:第一個(gè)階段室溫~700°C的升溫速率為2~4°C /min ;第二個(gè)階段700°C之后的升溫速率為4~6°C /min。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的受流器滑塊的制備方法，其特征在于:升溫過(guò)程第一個(gè)階段包括四個(gè)步驟:室溫~200°C的升溫速率為2~3°C /min，200°C~300°C的升溫速率為3~40C /min, 300°C~500°C的升溫速率為2~3°C /min, 500°C~700°C的升溫速率為3~4°C /min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的受流器滑塊的制備方法，其特征在于所述步驟(d)中的冷卻過(guò)程包括兩個(gè)階段:第一個(gè)階段保溫溫度~700°C的降溫速率為6~8°C /min ;第二個(gè)階段700°C以下隨爐冷卻至室溫。
【文檔編號(hào)】C04B35/622GK103482979SQ201310437962
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】林敏 , 何紅心, 陳侃 申請(qǐng)人:常州神馳軌道裝備有限公司