一种碳纤维增强受电弓碳滑板碳条的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种碳纤维增强受电弓碳滑板碳条的制备方法，包括：将受电弓碳滑板碳条原料和造孔剂混合均匀，制得混合料；对所述混合料进行压制处理，制得含有造孔剂的碳滑板碳条初坯；通过对所述碳滑板碳条初坯进行焙烧处理，烧掉所述碳滑板碳条初坯中的造孔剂，在所述碳滑板碳条中形成均匀分布的孔隙，从而得到具有孔隙结构的碳滑板碳条；对所述具有孔隙结构的碳滑板碳条进行金属浸渍处理，制得具有均匀分布的金属的碳滑板碳条。本发明专利技术通过加入造孔剂控制碳条内部的孔隙的数量和形状，使之浸渍的金属呈均匀分布的网状结构，使得碳条的电阻率低，导电能力强，强度高，使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种碳纤维增强受电弓碳滑板碳条的制备方法，尤其涉及一种具有均匀分布的金属的碳纤维增强受电弓碳滑板碳条的制备方法，属于电力机车

技术介绍
电力机车是从接触网获取电能，用牵引电机驱动的机车。随着电气化铁道的发展，电力机车也得到了飞速的发展，从直流电机机车到交流传动电力机车。1979年第一台大功率交流传动机车在德国诞生，引来了电力机车的发展的新纪元。为了获得大的运力，较高的速度，电力机车的功率越来越大。1961年中国第一条电气化线路宝鸡到凤州线建成，电力机车的功率从4740kw，发展到6400kw，到现在的9600kw。我国铁路干线采用的是25kv，50hz的接触网供电方式。功率为9600kw的电机机车，电力机车交流传动电机的效率为80％-85％，需要从接触网获得480A电流，如果再考虑一定的过载能力，则需要获得的1000A电流。电力机车通过受电弓碳滑板从接触网受流，传导到交流传动电机和机车上的其它电气设备，再通过接地碳刷，引导到大地，从而形成回路。受电弓碳滑板碳条具有优越的耐磨性，而且对接触网的磨耗很小，具有较好的导电性，从而得到广泛的运用。但随着机车功率的增大，如前所述，受流的电流在增大，纯碳滑板已经不能满足要求，需要能承载更大电流密度的材料，由此诞生了浸渍金属的碳滑板。它通过纯碳碳条浸渍金属的方法，来降低其电阻率，提高其允许承载的电流密度。浸渍金属的碳滑板是将碳条基材中存在的大量孔隙填满金属，形成实用的凝体，以往碳条上的孔隙都是碳条生产过程中自然形成的，这些孔隙呈点状分散在碳条内，从而导致浸渍的金属也是成点状分散在碳条内，并不能达到最好的降低碳条的电阻率的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种碳纤维增强受电弓碳滑板碳条的制备方法，通过控制碳条内部孔隙的数量和形状，使之浸渍的金属均匀分布，可以获得更低的电阻率，允许通过更大的电流。为实现上述目的，本专利技术提供了一种碳纤维增强受电弓碳滑板碳条的制备方法，包括：将受电弓碳滑板碳条原料和造孔剂混合均匀，制得混合料；对所述混合料进行压制处理，制得含有造孔剂的碳滑板碳条初坯；通过对所述碳滑板碳条初坯进行焙烧处理，烧掉所述碳滑板碳条初坯中的造孔剂，在所述碳滑板碳条中形成均匀分布的孔隙，从而得到具有孔隙结构的碳滑板碳条；对所述具有孔隙结构的碳滑板碳条进行金属浸渍处理，制得具有均匀分布的金属的碳滑板碳条。其中，所述受电弓碳滑板碳条原料和造孔剂的重量份配比为：受电弓碳滑板碳条原料68-182，造孔剂1-30。特别是，所述受电弓碳滑板碳条原料包括：炭黑、沥青焦、碳纤维、石墨、硫磺、沥青。尤其是，所述炭黑、沥青焦、碳纤维、石墨、硫磺、沥青的重量份配比为：炭黑5-35、沥青焦30-60、碳纤维3-10、石墨8-25、硫磺2-12、沥青20-40。特别是，所述炭黑、沥青焦、碳纤维、石墨、硫磺、沥青和造孔剂的重量份配比优选为炭黑20-25，沥青焦35-45，碳纤维4-7，石墨10-20，硫磺3-10，沥青30-35，造孔剂10-25。其中，所述炭黑为黑色粉末，粒度为44-420μm。特别是，所述沥青焦的粒度为26-350μm。尤其是，所述碳纤维的长度为0.5-5mm，碳纤维质量轻、强度大、硬度高，用其作为原料制备的材料机械强度高，抗折强度大。特别是，所述石墨的粒度为26-150μm。尤其是，所述硫磺为淡黄色粉末，粒度44-150μm。特别是，所述沥青为黑褐色粘稠液体，软化点温度75℃-90℃。碳纤维的加入是为了增加碳条的抗折强度，石墨、硫磺的加入是为了增加碳条的自润滑性，沥青起粘接作用。其中，所述造孔剂为直径为0.05-0.5mm，长度为1-50mm的分子化合物或有机物。特别是，所述分子化合物为尼龙和/或聚丙烯。尤其是，所述有机物为猪鬃、马毛、牛毛等动物毛发，棉线中的一种或多种。本专利技术通过添加造孔剂人为在碳条里增加孔隙，控制孔隙的数量和形状，使之形成均匀分布的孔隙网络，为后续浸渍形成网状金属打好基础。其中，所述制得混合料包括：将炭黑、沥青焦、碳纤维、石墨、硫磺混合均匀，得到第一混合料；将沥青加入到所述第一混合物料中，混合均匀，得到第二混合料；对所述第二混合料进行轧辊处理，得到片状的第三混合料；对所述片状物料进行粉碎处理，得到第四混合料；将造孔剂加入到所述第四混合料中，混合均匀，制得混合料。特别是，所述得到第一混合料的处理时间为30-200min。其中，所述得到第二混合料为将所述第一混合料加热至130-210℃，再将熔化的沥青加入到所述第一混合物料中，混合均匀。尤其是，所述得到第二混合料的处理时间为30-200min。其中，对所述第二混合料进行轧辊处理，得到所述第三混合料包括：对所述第二混合料进行第一次轧辊处理，得到片状物料；对所述片状物料进行粉碎处理，得到粉碎物料；对所述粉碎物料进行第二次轧辊处理，得到片状的第三混合料。特别是，所述轧辊处理的处理温度为100-180℃。尤其是，所述第三混合料的厚度为1-3mm。特别是，所述第四混合料的粒度为38-420μm。经过二次轧辊并粉碎处理后，物料混合的更加均匀。其中，所述将造孔剂加入到所述第四混合料中，制得混合料包括：将造孔剂加入到所述第四混合料中，在加热条件下搅拌混合均匀，得到粘
稠状的混合料。特别是，所述将造孔剂加入到所述第四混合料中制得混合料的处理温度为80-180℃。尤其是，所述将造孔剂加入到所述第四混合料中制得混合料的时间为30-100min。其中，所述压制处理包括：对所述混合料进行预压处理，得到预压碳圆柱；对所述预压碳圆柱进行热压处理，制得碳滑板碳条初坯。特别是，所述预压处理的温度为50-100℃，时间为0.1-3s。尤其是，所述预压处理的压强为4-8MPa。特别是，所述热压处理的温度为50-150℃。尤其是，所述热压处理的压强为1-10MPa。特别是，将所述热压处理后的碳滑板碳条初坯冷却至室温，所述冷却时间为2-4h。其中，所述焙烧处理的温度为800-1300℃，处理时间为150-400h。尤其是，将所述碳滑板碳条初坯置于焙烧炉中，在100-120h内将炉内温度提升至800-1300℃，并在此温度下保温50-300h。经过焙烧处理后，碳滑板碳条中的造孔剂在高温下被分解，形成了具有均匀孔隙结构的碳滑板碳条。其中，所述金属浸渍处理包括：将铜粉、锡粉、铅粉、镁粉、铝粉、钠粉和硅粉混合均匀，加热熔融，制得金属浸渍液；通过将所述具有孔隙结构的碳滑板碳条浸入到所述金属浸渍液中，使金属充满所述具有孔隙结构的碳滑板碳条的孔隙，制得具有均匀分布的金属的碳滑板碳条。特别是，所述金属浸渍液的配比为：铜粉90-98％，锡粉0.5-3％，铅粉0.5-4％，镁粉0.2-1％，铝粉0.5-1％，钠粉0.1-0.5％，硅粉0.1-1％。尤其是，所述利用所述金属浸渍液对所述具有孔隙结构的碳滑板碳条进行金属浸渍处理包括：首先将所述具有孔隙结构的碳滑板碳条在200-400℃下烘干1-3h；接着将烘干后的具有孔隙结构的碳滑板碳条置于密封浸渍罐中，将浸渍罐抽真空，当真空度达到-0.1MPa时，向浸渍罐中注入金属浸渍液，真空浸渍处理2-10min；再加压至50-100Mpa，浸渍20-40min；最后将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纤维增强受电弓碳滑板碳条的制备方法，其特征在于，包括：将受电弓碳滑板碳条原料和造孔剂混合均匀，制得混合料；对所述混合料进行压制处理，制得含有造孔剂的碳滑板碳条初坯；通过对所述碳滑板碳条初坯进行焙烧处理，烧掉所述碳滑板碳条初坯中的造孔剂，在所述碳滑板碳条中形成均匀分布的孔隙，从而得到具有孔隙结构的碳滑板碳条；对所述具有孔隙结构的碳滑板碳条进行金属浸渍处理，制得具有均匀分布的金属的碳滑板碳条。

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维增强受电弓碳滑板碳条的制备方法，其特征在于，包括：将受电弓碳滑板碳条原料和造孔剂混合均匀，制得混合料；对所述混合料进行压制处理，制得含有造孔剂的碳滑板碳条初坯；通过对所述碳滑板碳条初坯进行焙烧处理，烧掉所述碳滑板碳条初坯中的造孔剂，在所述碳滑板碳条中形成均匀分布的孔隙，从而得到具有孔隙结构的碳滑板碳条；对所述具有孔隙结构的碳滑板碳条进行金属浸渍处理，制得具有均匀分布的金属的碳滑板碳条。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述受电弓碳滑板碳条原料和造孔剂的重量份配比为：受电弓碳滑板碳条原料68-182，造孔剂1-30。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述受电弓碳滑板碳条原料包括：炭黑、沥青焦、碳纤维、石墨、硫磺、沥青，其重量份配比为：炭黑5-35、沥青焦30-60、碳纤维3-10、石墨8-25、硫磺2-12、沥青20-40。4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述造孔剂为直径为0.05-0.5mm，长度为1-50mm的分子化合物或有机物。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述分子化合物为尼龙和/或聚丙烯。6.如权利要求4所述的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹勇，廖仕明，朱约辉，
申请(专利权)人：苏州东南电碳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32