[发明专利]一种受电弓碳滑板材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳材料领域，具体讲，涉及一种受电弓碳滑板材料的制备方法。

背景技术

安全是铁路运输生产永恒的主题。机车是铁路运输生产中最重要的动力设备。为运用提供质量良好、数量充足的机车，以良好的设备质量保障运输任务的顺利完成和运输生产安全，是机务检修工作的主要任务。

电力机车受电弓碳滑板是高铁、动车和客货电力机车提供动力的一个“咽喉”部件，其主要功能为：电力机车通过车头上受电弓的最上部，直接与接触网导线接触，并在自然环境中工作。由于在运行中与接触网导线不断产生摩擦和冲击，所以这一部件是一种经常更换的消耗性部件。

作为受电弓碳滑板的关键组成部份碳滑条的选用必须对其综合性能有严格的要求指标：合适的电阻率和接触电阻、足够的机械强度、良好的减磨性及自润滑性、良好的耐热、耐电弧性和一定的耐磨性，如今中国主流碳滑条材料有纯碳、冶金粉末和浸金属碳滑条。

如果碳滑条的体积密度不大、纯度不高、电阻率过大、机械强度不理想，可能直接导致受电弓碳滑板的一系列指标，并可能因此造成机车安全事故。所以要使受电弓碳滑板要求达标，必须从关键部位着手，利用电解石墨烯作为主要原材料生产新型碳滑条，其理化指标可完全满足受电弓碳滑板的高标准所要求性能。

专利申请201110004880.6公开了一种以镀铜碳纳米管增强受电弓滑板材料及其制备方法。该材料含有Cu、CNTs、Ti3SiC₂和TiB₂原料，四种原料的体积比为V(Cu)：V(CNTs)：V(Ti3SiC₂)：V(TiB₂)＝(65～90)：(1～20)：(2～30)：(1～20)。该方法是：将四种原料与丙三醇混匀和烘烤后装入钢质模具，先冷压再置于氢气保护气氛的高温炉中，升温至700～900℃，保温5～30分钟，之后取出样品再冷压，然后在800～900℃下进行二次烧结，保温30～60min。

专利申请201310445254.X公开了一种碳纤维增强铜基受电弓滑板材料的制造方法，材料由铜、石墨、碳纤维组成，采用机械合金化方式将石墨与电解铜粉制成具有纳米结构的复合粉末作为基体材料，再将碳纤维表面进行合金化处理，使其表面覆盖30～40μm厚的铜镀层，将镀铜后的碳纤维切成段，然后再与基体烧结在一起。

现有技术中将石油焦、沥青焦、炭黑、硫磺、氮化硼、碳纤维、天然石墨、氯化钙粉等末置于搅拌机中进行搅拌处理，制成混合干粉在混合干粉中加入熔化的改制沥青进行混捏处理，制成混捏物料；利用所述混捏物料制成碳滑条初坯；将碳滑条初坯冷却至室温后，进行焙烧处理，制成烧结碳滑条初坯；将烧结碳滑条初坯依次进行浸渍、干燥处理，即得。现有的受电弓碳滑条及其制造方法，生产的纯碳碳条体积密度介于最大只有1.70g/cm³；电阻率≤60μΩ.m；抗折强度≥30Mpa；抗压强度≥45Mpa；肖氏硬度介于75～78HS，而它的体积密度、电阻率等直接影响受电弓关键性能要求。现有技术的受电弓碳滑板中加入了硫磺、氮化硼、氯化钙粉等化学制剂，严格意义上讲不属于纯碳质材料；受电弓碳滑板的体积密度、强械强度和可靠性等项指标不太理想。未达到要求的理化指标，不能满足相应的使用寿命；原料的多元化高端化，如碳纤维、天然石墨等材料必然使其制造成本增加。

针对现有技术的缺陷，特提出本发明。

发明内容

本发明的首要发明目的在于提出了一种受电弓碳滑板材料的制备方法。

为了实现本发明的目的，采用的技术方案为：

一种受电弓碳滑板材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括混捏、成型、一次焙烧、浸渍和二次焙烧；混捏中的骨料为粒径30～45nm的电解石墨烯、粒径为50～70nm半补强炭黑和针状石油焦；粘结剂为中温沥青，浸渍剂为浸渍沥青；其中，电解石墨烯粒径优选为35～45nm，更优选为36～42nm，最优选为40nm；半补强炭黑的粒径优选为40～55nm，更优选为45～55nm，最优选为55nm。

本发明的第一优选技术方案为：骨料中电解石墨烯的重量比为65～75％、半补强炭黑的重量比为15～20％、针状石油焦的重量比为10～15％。

本发明的第二优选技术方案为：针状石油焦的粒径范围和含量为：

优选为：按重量百分含量计，所述针状石油焦的粒径范围与含量为：