[发明专利]一种碳纤维增强受电弓碳滑板的制备方法

说明书

本发明公开了一种碳纤维增强受电弓碳滑板的制造方法，包括以下步骤：1)按照中温沥青25‑45wt％；石墨35‑50wt％；碳纤维1‑15wt％；硅灰石1‑10wt％；铜粉1‑15wt％选取上述原料；2)将中温沥青和石墨连续混捏破碎后得到石墨‑沥青混捏物，并高速粉碎；3)将石墨‑沥青混捏物、碳纤维、硅灰石及铜粉在高速混合机中混匀后放入模具内，然后在平板硫化机内进行热压；4)将脱模后的试样进行焙烧；5)将焙烧后的样品和浸渍沥青放置在减压蒸馏釜中进行抽真空加压浸渍；6)重复步骤4)至5)多次，冷却后进行机械处理即可得所述碳纤维增强受电弓碳滑板。本发明的碳纤维增强受电弓碳滑板导电性、抗磨损性和自润滑性等综合性能优异；制造方法简单，可实现大规模生产。

技术领域

本发明属于电力机车技术领域，尤其涉及一种碳纤维增强受电弓碳滑板的制备方法。

背景技术

电力牵引的高速列车是通过受电弓碳滑板系统不间断地与接触网导线摩擦接触，将电网上的电流引导下来，传输给机车电力系统来维持电力机车正常运行的。受电弓碳滑板是一种集高导电性、抗磨性和减摩性能于一体的电接触材料。由于受电弓碳滑板长期暴露在自然环境中，常在干燥、潮湿甚至沙尘和雨雪等恶劣天气下工作，而且，在高速运行过程中，滑板与接触网导线不断产生电冲击与机械冲击磨耗，因而成为电力机车中更换最频繁，消耗量最大的部件。因此选择具有优良综合性能的受电弓碳滑板成为必然，其所需具备的条件为：良好的导电性能；优良的抗磨损性和自润滑性；机械强度高，能经受一定振动和冲击载荷且不损坏；硬度值低于接触导线的硬度；轻量化。

而目前，国内的受电弓碳滑板通常采用石墨、焦碳粉、碳黑、沥青焦、石油焦等作为主要原料，合适的粘结剂，通过传统的糊料热挤压、焙烧碳化工艺制造而成。但碳与石墨有着一个共同的缺点就是电阻较高，该基材在焙烧后电阻一般为40～80mΩ·m，抗压强度和抗冲击强度均较低，产品内部微裂纹较多，且易折断、电阻率过高且易发热从而导致性能下降等问题，致使产品性能不稳定，碳和石墨基材的性能远远满足不了高速动车组的运行要求，难以实现批量大规模生产。

发明内容

本发明正是为了克服上述不足，所要解决的技术问题是提供一种电阻率低、机械强度高、抗磨损性和自润滑性优异的碳纤维增强受电弓碳滑板的制备方法。

本发明为解决上述技术问题提出的技术方案如下：

一种碳纤维增强受电弓碳滑板的制备方法，包括以下步骤：

1)按照中温沥青25-45wt％；石墨35-50wt％；碳纤维1-15wt％；硅灰石1-10wt％；铜粉1-15wt％选取上述原料(石墨和中温沥青的质量比优选为1:0.8)；

2)将中温沥青和石墨连续混捏破碎后得到石墨-沥青混捏物，并高速粉碎；

3)将石墨-沥青混捏物、碳纤维、硅灰石及铜粉在高速混合机中混匀后放入模具内，然后在平板硫化机内进行热压，热压温度为200℃～350℃、压力为15～30MPa、保压时间为30～40min，然后脱模；

4)将脱模后的试样进行焙烧；

5)将焙烧后的样品和浸渍沥青放置在减压蒸馏釜中，加热到140～180℃，预热20min后，进行抽真空加压浸渍，真空度为0.1MPa，压力维持在0.4～1.0MPa，保压时间为30min～90min；

6)重复步骤4)至5)多次，最后按照步骤4)进行焙烧，冷却后进行机械处理即可得所述碳纤维增强受电弓碳滑板。

上述方案中，步骤5)中的浸渍沥青的软化点为80-90℃，喹啉不容物含量＜0.3％，甲苯不溶物含量为12％-20％，结焦值为50％-55％，灰分＜0.2％。

上述方案中，步骤2)中得到石墨-沥青混捏物的具体步骤为：将石墨和中温沥青放入双螺杆混捏造粒机，混捏温度为120℃～170℃、喂料转速为120rpm；然后在室温下，采用塑料粉碎机将冷却的混捏物料粉碎。