本发明专利技术公开了一种电力机车用炭/炭-石墨/铜受电弓滑板的制备方法，该方法为：一、采用炭纤维针刺体或者是炭纤维编织体作为预制体材料；二、化学气相沉积致密；三、将树脂与石墨粉、铜粉按一定的比例混合、搅拌均匀；四、树脂混合物浸渍、固化、炭化处理；五、高温石墨化处理；六、树脂混合物浸渍、固化、炭化处理；七、机械加工后，制得电力机车用炭/炭-石墨/铜受电弓滑板。本发明专利技术采用炭纤维作为骨架，热解炭基体、树脂炭基体、石墨粉和铜粉作为增强体的炭/炭-石墨/铜复合材料受电弓滑板，具有力学性能优异，机械强度高、抗冲击韧性好、电阻率低、自润滑性能好以及抗摩擦磨损能力强等优点。
【技术实现步骤摘要】
一种电力机车用炭/炭-石墨/铜受电弓滑板的制备方法
本专利技术属于交通运输车辆配件
，具体涉及一种电力机车用炭/炭-石墨/铜受电弓滑板的制备方法。
技术介绍
受电弓滑板是电力机车从供电接触网获取电能的关键部件，安装在受电弓的最上部，直接与接触网导线相接触；受电弓滑板在自然环境中工作，并且在运行中与接触网导线不断产生摩擦和冲击，受电弓滑板与接触网导线的关系构成一对机械与电气耦合的特殊摩擦副，因此对选用材料的综合性能有严格的要求。作为电力机车从接触网上输入电能的关键部件即受电弓滑板在制备技术的改进和性能的改善等方面仍没有得到很好地解决,国内使用的受电弓滑板大多依赖进口,急需开发出符合实际使用工况的、性能优异的电接触滑动材料。滑板按材质主要分为金属基滑板和炭系滑板两大类，金属基滑板包括纯金属滑板和粉末冶金滑板；炭系滑板包括纯炭滑板和渗金属炭滑板，其中，纯金属滑板由于和接触导线材质相近，亲和力强，对接触导线磨耗十分严重，目前已淘汰；粉末冶金滑板分为铁基和铜基两种，铁基适用于钢铝接触导线，铜基适用于铜接触导线，粉末冶金滑板机械强度高，抗冲击性能较好，电阻率低，有一定的自润滑性，自身耐磨性好，使用寿命较长，一般可达3.5-7万公里，目前被广泛采用，但是，由于粉末冶金滑板的基材仍是金属体，与接触导线材质类似，粉末冶金滑板对接触导线磨耗仍十分严重；纯炭滑板的最大优点是自润滑性能优良，对接触导线磨损小，炭滑板滑动时电磁噪声小，且耐高温，耐弧性强，不易和接触导线发生焊附现象，但是炭滑板机械强度低，耐冲击性差，运行中遇到导线硬点易折断和破碎，炭滑板固有电阻大，接触温度高，有可能引起导线过热氧化，加速导线磨耗；浸金属炭滑板具有纯炭滑板对导线磨耗小和耐弧性强的特点，同时导电性和机械强度比纯炭滑板均有所提高，但是，浸金属炭滑板的机械强度，尤其是抗冲击强度有待进一步提高。根据资料检索，中国专利技术专利CN1178745A公开了一种炭-炭复合材料受电弓滑板，采用炭纤维增强炭基复合材料制造电力机车受电弓滑板，以镀铜碳粉为基体材料，采用短纤维作为增强剂，热固性树脂作为粘接剂，将原料混合进行冷压和热压，使热固性树脂固化成型，这种受电弓滑板材料摩擦磨损性能好，但是机械强度不高；中国专利技术专利CN101049803A采用针刺无纬布准三向结构预制体，通过化学气相沉积热解炭，树脂浸渍-炭化反复致密处理数次，制的密度≥1.70g/cm3的电力机车受电弓滑板材料，这种滑板虽然密度小，质量轻，机械强度高，但是电阻率较大，自润滑能力不强，对导线磨损较为严重；中国专利CN101830723A采用高残炭的树脂溶液中加入硼催化剂和分散剂，再将其浸渍于炭纤维编织体中，之后经过加压固化处理和常压炭化处理，最后进行高温石墨化处理，制得的受电弓滑板虽然具有良好的摩擦性能和导电性能，但是采用纯树脂致密炭纤维编织体，经过高温处理由于树脂收缩会出现大量孔隙，使滑板整体强度下降，另外，树脂炭是硬炭，对导线的磨损量较大，不利于保护导线。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，而提供一种工艺简单、致密效果好、机械强度高、导电性能好、抗摩擦磨损且具有自润滑能力的使用性能优异的电力机车用炭/炭-石墨/铜受电弓滑板的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种电力机车用炭/炭-石墨/铜受电弓滑板的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一：采用炭纤维针刺体或炭纤维编织体作为预制体材料，预制体密度控制在0.18g/cm3-0.80g/cm3。步骤二：将步骤一中采用的预制体进行化学气相沉积致密，采用丙烯或天然气作为碳源气体，气体流量为0.5m3/h-5.0m3/h，当预制体密度≥1.10g/cm3时转入下道致密工序。步骤三：将树脂与石墨粉、铜粉按一定的比例混合，其中石墨粉含量为0.5wt%-15wt%，铜粉含量为0.1wt%-15wt%，余量为树脂，搅拌均匀。步骤四：将步骤三中树脂与石墨粉、铜粉混合物浸渍于步骤二致密后的预制体内，并进行固化、炭化处理，在压力为1.0MPa-5.0MPa下进行浸渍2h-10h后，然后在固化炉内固化处理，出炉后转炭化炉炭化处理，反复浸渍、固化、炭化处理数次，至预制体密度≥1.60g/cm3时转入下道致密工序。步骤五：将步骤四致密后的预制体转高温石墨化炉内进行高温石墨化处理，在升温速率为5℃/h-200℃/h的条件下升温至1600℃-2500℃，然后保温2h-4h进行高温石墨化处理，自然冷却。步骤六：将步骤五高温石墨化处理后的制品再次进行树脂与石墨粉、铜粉混合物浸渍、固化、炭化处理，在压力为1.0MPa-5.0MPa下进行浸渍2h-10h后，然后在固化炉内固化处理，出炉后转炭化炉炭化处理。步骤七：将步骤六出炉的制品经过机械加工后，制得电力机车用炭/炭-石墨/铜受电弓滑板。上述的一种电力机车用炭/炭-石墨/铜受电弓滑板的制备方法，步骤一中所述的炭纤维针刺体包括PAN基1K-24K炭布（包括平纹布、斜纹布和缎纹布）与PAN基短纤维网胎交替铺层针刺预制体、PAN基无纬布与PAN基短纤维网胎交替铺层针刺预制体、PAN基全短纤维网胎铺层针刺预制体、粘胶基1K-24K炭布（包括平纹布、斜纹布和缎纹布）与粘胶基短纤维网胎交替铺层针刺预制体、粘胶基无纬布与粘胶基短纤维网胎交替铺层针刺预制体、粘胶基全短纤维网胎铺层针刺预制体、沥青基1K-24K炭布（包括平纹布、斜纹布和缎纹布）与沥青基短纤维网胎交替铺层针刺预制体、沥青基无纬布与沥青基短纤维网胎交替铺层针刺预制体和沥青基全短纤维网胎铺层针刺预制体。上述的一种电力机车用炭/炭-石墨/铜受电弓滑板的制备方法，步骤一中所述的炭纤维编织体包括炭纤维（PAN基、粘胶基和沥青基）3-9向编织预制体，（PAN基、粘胶基和沥青基）炭布穿刺预制体。上述的一种电力机车用炭/炭-石墨/铜受电弓滑板的制备方法，步骤二中所述的化学气相沉积致密工艺，升温速率为5℃/h-200℃/h，沉积温度为840℃-1200℃，沉积时间为50h-300h。上述的一种电力机车用炭/炭-石墨/铜受电弓滑板的制备方法，步骤三中所述的树脂包括酚醛树脂、环氧树脂和糠酮树脂。上述的一种电力机车用炭/炭-石墨/铜受电弓滑板的制备方法，步骤四中所述的固化温度为140℃-240℃，炭化温度为700℃-1200℃。上述的一种电力机车用炭/炭-石墨/铜受电弓滑板的制备方法，步骤六中所述的固化温度为140℃-240℃，炭化温度为700℃-1200℃。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、与传统电力机车受电弓滑板的制备技术相比，本专利技术采用炭纤维作为骨架，热解炭基体、树脂炭基体、石墨粉和铜粉作为增强体的炭/炭-石墨/铜复合材料受电弓滑板，其压缩强度≥350MPa，弯曲强度≥260MPa，剪切强度≥100MPa，冲击韧性≥2.5J/cm2，电阻率≤12.0μΩ.m，磨损率≤12.0mm/10000km，因此，具有高的力学性能，良好的导电性能和低磨损率等优点。2、本专利技术步骤三中，采用将铜粉和石墨粉与树脂混合浸渍、固化/炭化的致密技术，利用铜的高导电性能，加入铜粉更进一步的降低滑板材料的电阻率，且该技术与传统渗铜技术相比，工艺过程简单，铜粉在滑板材料中的分布均匀，因此，其本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电力机车用炭/炭‑石墨/铜受电弓滑板的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一：采用炭纤维针刺体或者是炭纤维编织体作为预制体材料，预制体密度控制在0.18 g/cm3‑0.80g/cm3；步骤二：将步骤一中采用的预制体进行化学气相沉积致密，采用丙烯或天然气作为碳源气体，当预制体密度≥1.10g/cm3时转入下道致密工序；步骤三：将树脂与石墨粉、铜粉按一定的比例混合，其中石墨粉含量为0.5wt%‑15 wt %，铜粉含量为0.1 wt%‑15 wt %，搅拌均匀；步骤四：将步骤三中树脂与石墨粉、铜粉混合物浸渍于步骤二致密后的预制体内，并进行固化、炭化处理，在压力为1.0MPa‑5.0MPa下进行浸渍2h‑10h后，然后进行固化处理，出炉后转炭化炉炭化处理，反复浸渍、固化、炭化处理数次，至预制体密度≥1.60g/cm3时转入下道致密工序；步骤五：将步骤四致密后的预制体转高温石墨化炉内进行高温石墨化处理，在升温速率为5℃/h‑200℃/h的条件下升温至1600℃‑2500℃，然后保温2h‑4h进行高温石墨化处理，自然冷却；步骤六：将步骤五高温石墨化处理后的制品再次进行树脂与石墨粉、铜粉混合物浸渍、固化、炭化处理，在压力为1.0MPa‑5.0MPa下进行浸渍2h‑10h后，然后在固化炉内固化处理，出炉后转炭化炉炭化处理；步骤七：将步骤六出炉的制品经过机械加工后，制得电力机车炭/炭‑石墨/铜受电弓滑板。...
【技术特征摘要】
1.一种电力机车用炭/炭-石墨/铜受电弓滑板的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一：采用炭纤维针刺体或者是炭纤维编织体作为预制体材料，预制体密度控制在0.18g/cm3-0.80g/cm3；步骤二：将步骤一中采用的预制体进行化学气相沉积致密，采用丙烯或天然气作为碳源气体，当预制体密度≥1.10g/cm3时转入下道致密工序；步骤三：将树脂与石墨粉、铜粉按一定的比例混合，其中石墨粉含量为0.5wt％-15wt％，铜粉含量为0.1wt％-15wt％，搅拌均匀；步骤四：将步骤三中树脂与石墨粉、铜粉混合物浸渍于步骤二致密后的预制体内，并进行固化、炭化处理，在压力为1.0MPa-5.0MPa下进行浸渍2h-10h后，然后进行固化处理，出炉后转炭化炉炭化处理，反复浸渍、固化、炭化处理数次，至预制体密度≥1.60g/cm3时转入下道致密工序；步骤五：将步骤四致密后的预制体转高温石墨化炉内进行高温石墨化处理，在升温速率为5℃/h-200℃/h的条件下升温至1600℃-2500℃，然后保温2h-4h进行高温石墨化处理，自然冷却；步骤六：将步骤五高温石墨化处理后的制品再次进行树脂与石墨粉、铜粉混合物浸渍、固化、炭化处理，在压力为1.0MPa-5.0MPa下进行浸渍2h-10h后，然后在固化炉内固化处理，出炉后转炭化炉炭化处理；步骤七：将步骤六出炉的制品经过机械加工后，制得电力机车炭/炭-石墨/铜受电弓滑板。2.根据权利要求1所述的一种电力机车用炭/炭-石墨/铜受电弓滑板的制备方法，其特征在于：步骤一中所述的炭纤维针刺体包括PAN基1K-24K炭布与PAN基短纤维网胎交替铺层针刺预制体、PAN基无纬布与PAN基短纤维网胎交替铺层针刺预制体、PAN基全短纤维网胎铺层针刺预制体、粘胶基1K-24K炭布与粘胶基短纤维网胎交替铺层针刺预制体、粘胶基无纬布与粘胶基短纤维网胎交替铺层针刺预制体、粘胶基全短纤维网胎铺层针刺预制体、沥青基1K-24K炭布与沥青基短纤维网胎交替铺层针...
【专利技术属性】
技术研发人员：邵海成，乔冠军，刘桂武，徐紫巍，张相召，张波，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。