[发明专利]一种受电弓滑板用铜/炭基复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种新型铜/炭基复合材料的制备。本发明以泡沫铜作为铜源，通过化学气相沉积在泡沫铜的孔隙以及表面沉积热解碳，得到半成品；所述泡沫铜的孔隙率为60‑98％、通孔率大于98％；将所得半成品包埋于混合粉体A中，在3‑10MPa于540‑560℃进行加压浸渍，浸渍完成后，升温到800‑950℃进行碳化；得到预成品；所述混合粉体A由沥青焦、短纤维、石墨、煤油沥青按质量比，沥青焦：短纤维：石墨：煤油沥青＝5‑25:5‑15:3‑20:50‑87组成；对半成品重复步骤二的加压浸渍和碳化处理至少2次，得到成品。本发明所的产品性能优良，制备工艺简单，便于大规模的工业化应用。

技术领域

本发明涉及一种新型铜/炭基复合材料的制备，特别涉及一种高导电高导热自润滑的材料制备方法。

背景技术

近年来，为缓解日益增长的旅客数量与铁路运力不足的矛盾，提高铁路的运营效率，我国相继开通了时速达到250km/h和350km/h的高速动车组列车。高速动车组列车俨然成为了运行速度最快、效率最高的路上交通工具。受电弓/接触网系统是电力机车动力的源泉，两者通过滑动接触将电流引入机车，驱动机车运行，传输功率高达10000KW。随着铁路向高速化、电气化方向发展，受电弓滑板材料也需要改进和升级换代。

受电弓滑板是一种要求兼具高强度、高韧性、低电阻、耐磨以及自润滑特性的滑动电接触材料。现役受电弓滑板主要有粉末冶金滑板、纯炭滑板和浸金属碳滑板。粉末冶金滑板具有机械强度较高、韧性好、抗冲击性强、电阻小、有利于载流以及维护安装等优点，但随着高速化和集电电流的增加，滑板和架空导线的磨耗率大；纯炭滑板自润滑性和减磨性能好，在与铜接触导线摩擦时可在导线上持续补给润滑炭膜，具有减少导线磨损的效果。但纯炭滑板固有电阻大，集电容量小，接触区温度高，易引起导线过热氧化腐蚀；浸金属炭滑板一定程度上改善了纯碳滑板电阻率高的问题，然而该类滑板中铜金属不能很好地形成连续的三维网络结构，难以完全发挥铜合金低电阻的优势。

泡沫铜是一种在铜基体中均匀分布着大量连续空洞的新型多功能材料。泡沫铜具有连续三维网状结构，导电性和延展性好，且制备成本较低，常被用于电池基体材料的制备。

目前已经有专利提到使用树脂浸渍泡沫铜的方法制备泡沫铜/碳基复合材料，但其所开发的产品极易出现裂纹，进而使得其适用范围受到限制。

发明内容

本发明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、无裂纹、导电性能好、具有自润滑能力、使用性能优异的受电弓滑板用铜/炭基受电弓滑板的制备方法。

本发明一种受电弓滑板用铜/炭基复合材料的制备方法；包括下述步骤：

步骤一化学气相沉积

以泡沫铜作为铜源，通过化学气相沉积在泡沫铜的孔隙以及表面沉积热解碳，得到半成品；所述泡沫铜为具有连通网状结构的泡沫铜，所述泡沫铜的孔隙率为60-98％、通孔率大于98％；

步骤二浸渍-碳化

将步骤一所得半成品包埋于混合粉体A中，在3-10MPa于540-560℃进行加压浸渍，浸渍完成后，在800-950℃进行碳化；得到预成品；所述混合粉体A由沥青焦、短纤维、石墨、煤油沥青按质量比，沥青焦：短纤维：石墨：煤油沥青＝5-25:5-15:3-20:50-87组成；

步骤三

重复步骤二的加压浸渍和碳化处理至少2次，得到成品。

本发明一种受电弓滑板用铜/炭基复合材料的制备方法；所述泡沫铜中，孔隙的孔径为0.1-10mm、优选为1.5mm；所述泡沫铜的孔数为5-130PPI、优选为15PPI。作为优选方案，所述泡沫铜的厚度为5-130mm。在工业上应用时，使用质量分数为10％稀盐酸在超声波下对泡沫铜除氧化物活化，然后用蒸馏水清洗，烘干备用。