电沉积银镀层下多种电力复合脂的导电性能及其润滑性能研究

摘要

随着我国输变电工程的大力发展，高压隔离开关的应用也是越来越广泛。然而这些设备常因电接触区磨损严重及过热等故障，造成了严重的后果。针对这类情况，除了对电接触材料进行研究外，在电接触区进行防护润滑处理也是一种有效的解决方法。然而在过去，针对此类的研究大多数都是在未载流的条件下进行研究，并不能真实的模拟出实际条件下的滑动电接触。本课题围绕电接触材料和电力复合脂，对比研究载流与不载流的条件下的脂润滑，寻求一种摩擦学性能和导电能力具佳的滑动电接触，研究内容和结果如下:
　　1、以碳纳米管作为导电添加剂，聚四氟乙烯(PTFE)为基础脂，制备了一种新型电力复合脂;考察了在载流与不载流的条件下，三种电接触材料（铜，银，银石墨)在边界润滑下的摩擦学性能和导电能力。实验结果表明:纳米碳管的加入可以有效的减小体积电阻率，最大可降低42.8％，具有优异的导电性能;在润滑条件下，当未载流时，相比于铜和银，银石墨具有较好的减摩抗磨性能;但当载流时，银却具有较好的减摩抗磨性能，铜基体减摩抗磨性能最差。总体而言，在新型PTFE电力复合脂润滑下，三种材料未达到载流摩擦学性能与导电性能的统一。
　　2、以微米导电聚苯胺颗粒作为导电添加剂，高温复合锂基脂(paocli)为基础脂，制备了一种新型高温电力复合脂;考察了在载流与不载流的条件下，三种电接触材料（铜，银，银石墨）在新型电力复合脂润滑下的摩擦学性能和导电能力。实验结果表明:加入导电聚苯胺的复合锂基脂的新型电力复合脂滴点更高，达到了312℃，其抗高温性能更强，体积电阻率更低，提高了耐高温性能和电导率;导电聚苯胺起到了优良的润滑性能，在添加剂浓度为1％时表现出最佳的减摩抗磨性能，摩擦系数可降低22.4％，磨痕宽度可降低23.7％;在润滑条件下，当未载流时，银石墨镀层由于固体石墨和润滑脂的协同润滑作用，表现出优异减摩抗磨性能;然而，在载流时，由于新型电力复合脂与银的协同润滑与载流作用，银不仅表现出了最优的摩擦学性能（摩擦系数是0.048，磨痕宽度0.308mm），而且具有最低的接触电阻，摩擦学性能和导电能力具佳，有望为低磨损高导电的电接触设计提供新思路。
　　3、通过ANSYS有限元分析软件，对磨损体积随时间的变化量进行了相关仿真，仿真过程分析了磨损表面的应力及应变的变化情况，并利用公式建立了磨损体积的分析模型，预测结果显示了较为良好的效果，对实践生产有一定的指导意义。

目录

声明

摘要

1．1 选题背景及意义

1．2 电接触材料概述

1．3 电接触材料的制作工艺

1．4 电力润滑脂

1．4．1 电力润滑脂简介

1．4．2 电力润滑脂特点

1．5 电力润滑脂的国内外发展现状

1．5．1 国内研究现状

1．5．2 国外研究现状

1．6 本文研究意义和主要研究内容

2．1 实验原料和仪器

2．1．1 润滑脂制备实验设备

2．1．2 润滑脂理化分析实验设备

2．1．3 摩擦磨损实验设备

2．2 实验原料的选取

2．3 润滑脂的制备

2．3．1 聚四氟乙烯(PTFE)润滑脂的制备

2．3．2 复合锂基润滑脂(Paocli)的制备

2．4 电接触材料Ag和AgC镀层的制备

2．4．1 镀层的制备

2．4．2 镀层的表征

第3章 新型PTFE电力复合脂导电性能和摩擦学性能的研究

3．1 引言

3．2 PTFE新型电力复合脂理化性能及其导电能力

3．2．1 PTFE新型电力复合脂的理化性能

3．2．2 PTFE电力复合脂的导电性能

3．3 PTFE电力复合脂的摩擦学性能

3．3．1 添加剂浓度对摩擦学性能的影响

3．3．2 载荷对摩擦学性能的影响

3．3．3 频率对摩擦学性能的影响

3．3．4 载流对摩擦学性能的影响

3．4 摩擦表面的分析

3．5 本章小结

第4章 复合锂基电力复合脂导电性能和摩擦学性能的研究

4．1 引言

4．2 Paocli电力复合脂理化性能及其导电性能

4．2．1 Paocli电力复合脂理化性能

4．2．2 Paocli电力复合脂的导电性能

4．3 Paocli电力复合脂的摩擦学性能

4．3．1 添加剂浓度对摩擦学性能的影响

4．3．2 载荷对摩擦学性能的影响

4．3．3 频率对摩擦学性能的影响

4．3．4 载流对摩擦学性能的影响

4．4 摩擦表面的分析

4．5 摩擦机理

4．6 本章小结

5．1 引言

5．2 接触仿真模型的建立

5．3 仿真情况

5．4 磨损体积模型

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

致谢