[发明专利]一种受电弓滑板复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铜基受电弓滑板复合材料及其制备方法。

背景技术

当今世界铁路运输发展的趋势是电气化和高速化。随着我国高速铁路时代的来临，我国的电气化铁路也进入一个暂新的时期，这就更要求新型的，高要求的受电弓滑板的出现。目前高性能的受电弓滑板要求具有良好的自润滑、耐磨减磨性、导电性，冲击韧性、抗压强度、抗弯强度。而我国由于研发受电弓起步较晚，投入不足，高性能的受电弓滑板主要靠进口。现在使用的受电弓滑板主要分为浸金属滑板，纯碳滑板，粉末冶金滑板。但是都有各自的问题。浸金属滑板抗冲击力不足，易出现掉块现象，使用受限；纯碳滑板机械强度低，抗冲击韧性差，遇硬点掉块，弓网故障大，不均匀磨损严重；粉末冶金滑板使用最多，但是由于材料接近，且润滑不易，对接触线的磨耗比较大。

利用复合材料来制作滑板具有极大的优势，尤其是铜基复合材料的滑板。纯铜具有很多优点，比如优良的导电性、导热性、耐腐蚀性、接合性、可加工性、且价格适中。但是纯铜也有缺点，比如强度低，耐磨性差等。而在纯铜里面添加Ti₃AlC₂，在适当提高铜基复合材料强度、硬度、耐磨性等综合机械物理性能的同时保证材料良好的导电性能，更为重要的具有优异的自润滑性能，与铜基的其他增强体材料相比具有巨大的优势，使得Ti₃AlC₂在制造受电弓滑板上有巨大的发展潜力。

目前国内也有人开展了类似的研究工作，主要问题集中在Ti₃AlC₂与Cu之间的界面结合上，因为二者，Ti₃AlC₂是陶瓷，Cu是金属，所以存在界面润湿的问题以及界面结合强度的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有铜基受电弓滑板复合材料中陶瓷增强相与铜之间的界面润湿性差，界面结合强度低的问题，本发明提供了一种受电弓滑板复合材料及其制备方法。

本发明的受电弓滑板复合材料是按体积百分比由60％～90％的铜粉和10％～40％的陶瓷颗粒制得的，其中陶瓷颗粒表面具有化学镀铜层。其中所述陶瓷颗粒为Ti₃AlC₂陶瓷颗粒、Ti₃SiC₂陶瓷颗粒或者Ti₂AlC陶瓷颗粒。

本发明的受电弓滑板复合材料的制备方法是通过以下步骤实现的：一、利用化学镀铜工艺在陶瓷颗粒表面得到化学镀铜层；二、将经步骤一处理后的陶瓷颗粒和铜粉混合均匀得混合物料，其中混合物料中按体积百分比由10％～40％的步骤一处理后的陶瓷颗粒和60％～90％的铜粉组成；三、热压烧结：将步骤二的混合物料在800～900℃、40～160MPa条件下热压烧结0.5～1h，得到陶瓷颗粒/Cu受电弓滑板复合材料，完成受电弓滑板复合材料的制各。

本发明的铜粉粒度为150～250目，陶瓷颗粒粒度为150～250目。步骤一中陶瓷颗粒为Ti₃AlC₂陶瓷颗粒、Ti₃SiC₂陶瓷颗粒或者Ti₂AlC陶瓷颗粒。

本发明的受电弓滑板复合材料的制备方法是通过以下步骤实现的：一、利用化学镀铜工艺在陶瓷颗粒表面得到化学镀铜层；二、将经步骤一处理后的陶瓷颗粒和铜粉混合均匀得混合物料，其中混合物料中按体积百分比由10％～40％的步骤一处理后的陶瓷颗粒和60％～90％的铜粉组成；三、热压烧结：将步骤二的混合物料在800～900℃、40～160MPa条件下热压烧结0.5～1h，得复合材料；四、将经步骤三热压烧结得的复合材料进行热挤压，热挤压工艺为：挤压杯、磨具温度为400～450℃，保温1h，复合材料温度为760～850℃，保温1h，得到陶瓷颗粒/Cu受电弓滑板复合材料，完成受电弓滑板复合材料的制备。