[发明专利]一种低电阻率C/C复合材料碳滑条的制备方法

说明书

本发明涉及一种低电阻率C/C复合材料碳滑条的制备方法，属于电力机车用材料制备技术领域。本发明将单层0°无纬炭布，炭纤维网胎、石墨粉、单层90°无纬炭布、炭纤维网胎、石墨粉、单层0°无纬炭布依次循环叠加后，采用接力式针刺的方法在垂直于铺层方向引入炭纤维束，制成密度为0.2～0.9g/cm3的2.5D炭纤维针刺整体毡，之后在1500～2100℃进行前高温处理前高温处理后，进行化学气相沉积热解碳处理，得到密度为1.4～1.6g/cm3的C/C复合材料；接着进行机加工和聚合物浸渍‑碳化处理得到密度为1.7～1.9g/cm3的高密度C/C复合材料；最后经石墨化处理后，得到碳滑条。本发明制备工艺简单，所得产品性能优越，便于大规模的产业化应用和生产。

技术领域

本发明涉及一种低电阻率C/C复合材料碳滑条的制备方法，属于电力机车用材料制备技术领域。

背景技术

电力牵引的高速列车是通过受电弓碳滑板上的碳滑条与接触网导线摩擦接触，将电网上的电流传输给机车电力系统，从而供给高速列车动力，维持机车正常运行的。

作为碳滑板上起导电作用的碳滑条，其导电性能直接与碳滑条本身的电阻率密切相关。碳滑条的电阻率越小，导电性能越好。为此，动车组碳滑板暂行技术条件TJ/CL328-2014对碳滑板的电阻率做了明确规定。此文件规定纯碳滑板的电阻率应≤40μΩ·m，目前已报道的文献中，纯碳滑板的电阻率约在20～40μΩ·m。

为确保电力机车碳滑板具备良好的导电能力，碳滑条的电阻率应尽可能小。目前，专利申请号201110153691.5“一种炭纤维增强受电弓碳滑板及其制造方法”公开了一种以碳纤维、石油焦、中温沥青和石墨等为原料，经挤压、焙烧制备的碳滑条，其电阻率为35～40μΩ·m。专利申请号201310308748.3“一种用于高速列车受电弓滑板碳/碳-石墨复合材料的制备方法”公开了一种以石墨和短碳纤维为原料，经沥青浸渍、碳化工艺制备的碳滑条，其电阻率为25.6～28.5μΩ·m。

如何仅用碳材质制备得到电阻率小于等23μΩ·m、甚至小于20μΩ·m以及小于等于10μΩ·m碳滑条的技术，在现有文献中还未见报道。

发明内容

针对现有技术所制备碳滑条存在电阻率高的不足，本发明提供一种低电阻率C/C复合材料碳滑条的制备方法。

本发明一种低电阻率C/C复合材料碳滑条的制备方法，包括下述步骤：

步骤一

将单层0°无纬炭布，炭纤维网胎、石墨粉、单层90°无纬炭布、炭纤维网胎、石墨粉、单层0°无纬炭布依次循环叠加后，采用接力式针刺的方法在垂直于铺层方向引入炭纤维束制成密度为0.2～0.9g/cm3的2.5D炭纤维针刺整体毡，所述2.5D炭纤维针刺整体毡中，石墨粉的体积含量为1％～30％、优选为5-30％、进一步优选为20-30％，更进一步优选为24-28％；

步骤二

将步骤一所得2.5D炭纤维针刺整体毡置于加热炉中，在保护气氛下，于1500～2100℃，优选为1800-2100℃，进一步优选为1800-2000℃，进行前高温热处理，得到前高温热处理后的整体毡；

步骤三

将步骤二所得前高温热处理后的整体毡进行化学气相沉积热解碳处理，得到沉积均匀且密度为1.4～1.6g/cm3的C/C复合材料；

步骤四