[发明专利]一种受电弓碳滑板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于电力机车技术领域，尤其涉及一种新型高速牵引机车受电弓碳滑板及其制造方法。

背景技术

高速列车是通过受电弓滑板从路网导线上获取电能，驱动牵引电机运行来带动列车行驶。受电弓滑板与路网导线可靠地接触是保证高速受流的重要条件。受电弓弓头上的滑板与路网导线接触，相对滑动，从路网导线上取下电流，输送给电力机车，这一过程称为受流。在受流过程中，路网导线和受电弓滑板在机械与电气上密切相关，只要其中之一出现问题，都会破坏正常的受电特性。受电工滑板和路网导线一旦发生事故，将会带来十分严重的后果，直接造成重大经济损失。弓网关系与轮轨关系是电力机车高速运行的关键部分，滑板质量稳定是高速列车正常行驶的前提。

电力机车使用的滑板主要有粉末冶金滑板、浸渍金属碳滑板、树脂基滑板和碳滑板。

粉末冶金滑板的优势是导电性能好，但该滑板与路网同质，在载流条件下磨损较严重，同时对导线的磨损大。

浸渍金属碳滑板的内部细孔隙中浸入金属，从理论上分析其主要目的是解决碳滑板电阻高和金属滑板不耐磨的矛盾，但其制造工艺的局限性，带来另一方面的问题：首先硬度较高，一般大于85HS，该硬度远超过路网导线的硬度，对导线的磨损较大；其次所浸入的金属与碳不相容，自成体系，一旦有缺陷，其整体质量很难保证；再次浸入金属中含有低熔点金属，在电弧的作用下熔出金属，结晶在摩擦副接触表面上，加剧了颗粒磨损。

树脂基滑板是近几年开发出来的新型滑板材料，该类滑板以树脂为基体，通过添加铜粉增加导电性能；通过增加石墨降低摩擦系数、增强导电性；通过添加碳纤维提高其强度。但是树脂基体的热分解温度约为400℃，在列车高速运行中存在摩擦发热和电弧热等，将使摩擦接触点的温度高于400℃，造成树脂基体局部分解，严重恶化接触表面，使磨损加剧。

碳滑板是近几年发展起来的，欧美高速列车上普遍使用碳滑板，碳滑板的机械强度高，在德国ICE运行中每个滑板的走行公里数达到12万km。目前，碳滑板仍是国内外铁路部门广泛采用的首选材料，碳滑板是以碳-石墨为基础材料，具有良好的导电、导热及耐磨自润滑性，并具有很好的抑制火花作用和高温不变形、对接触网导线磨耗小的特点。例如：

专利号为201110288129.3的中国发明专利，提供了一种电力机车受电弓碳滑板，该碳滑板由4.3-6.3份半补强炭黑、1.5-3.5份-398鳞片石墨、0.8-2.8份599鳞片石墨、0.5-1.5份木炭粉和4.6-6.6份融化煤沥青组成。通过将上述原料进行热混、轧片、磨粉、压制、焙烧、浸渍、石墨化、粗加工、浸渍、固化、精加工、浸渍、粘接、固化而成，该碳滑板具有独特的耐磨和自润滑性；电阻率低、粘接电阻小、抑制火花能力强，具有优良的载流能力，适合大功率、大电流工况；结构均匀、致密，具有较高的机械强度和耐冲击韧性；具有优良的耐腐蚀性能，适合在各种气候环境条件下工作。

专利号为201110153691.5的中国发明专利，提供了一种碳纤维增强受电弓碳滑板材料及其制造方法，该碳滑板材料，包括30-60%的石墨层间化合物（按重量计），8-32%的石油焦，2-16%的碳纤维和15-35%的中温沥青。该方法制备的碳滑板电阻率低、机械强度高、且其导电性、抗磨损性和自润滑性等综合性能优异，经测试达到国外先进技术水平。

专利号为02138492.4的中国发明专利，提供了一种电力机车受电弓用碳纤维增强碳滑板及其制造方法，以石墨、电解铜粉/铜纤维为导电填料、碳纤维为增强材料，耐高温新型改性酚醛树脂作为粘合剂、热压成型制得，该碳滑板具有优良的摩擦性能、机械性能，抗冲击强度比浸金属碳滑板高金10倍，成本低、能耗少。

专利号为200510016747.7的中国专利，提供了一种电力机车受电弓用滑板及其制造方法，该滑板包括碳素基体，其碳素基体由10-60份石油焦粉、5-40份沥青焦粉、3-30份石墨粉、5-30份调制碳、10-55份改制沥青组成，该滑板通过将煅烧后粒度为0.075-3mm的石油焦粉和沥青焦粉、粒度为0.05-2mm的石墨粉分别球化后与调制碳干混、湿混均匀至糊料，经挤压成型制成碳素基体，经焙烧，浸渍熔融的沥青，再焙烧，冷却后表面机加工完成，该滑板具有优良的机械性能和导电性，减小对接触导线的磨损，延长接触导线的使用寿命。

我国现阶段电气化铁路及高速铁路采用的受电弓碳滑板，主要依赖进口。目前，提高碳滑板机械强度、抗冲击韧性、耐磨、自润滑性仍是制造碳滑板的关键技术。

发明内容