[发明专利]一种电力机车用石墨烯改性炭/炭受电弓滑板的制备方法

说明书

本发明属于交通运输车辆配件技术领域，涉及一种电力机车用石墨烯改性炭/炭受电弓滑板的制备方法。本发明利用石墨烯具有高强度、高导电性以及高导热性能的特点，采用石墨烯对炭/炭复合材料进行功能化改性，将石墨烯通过有机溶剂与树脂混合稀释后，加压浸入多孔的经过化学气相沉积处理后的炭/炭复合材料坯体内，然后采用固化、炭化和石墨化工艺制得的石墨烯改性炭/炭复合材料受电弓滑板，其弯曲强度≥270MPa，剪切强度≥120MPa，冲击韧性≥2.7J/cm²，电阻率≤11.5μΩ.m，磨损率≤11.0mm/10000km，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的优点。

技术领域

本发明属于交通运输车辆配件技术领域，具体涉及一种电力机车用石墨烯改性炭/炭受电弓滑板的制备方法。

背景技术

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。