一种利用纳米碳粉制备受电弓浸金属碳滑条材料的方法技术

本发明专利技术属于新型炭材料技术领域，提供了一种利用纳米碳粉制备受电弓浸金属碳滑条材料的方法，包括以下步骤：1、选用原料并进行配比，原料包括重量比为65：35~74：26的干料和粘结剂，干料包括质量比为：60：40~80：20的骨料和粉料，骨料选用真密度≥2.08/cm3，灰分≤0.20%，含硫量≤0.5%，挥发份≤0.5%的沥青焦，粉料选用粒度D50为30~80nm的纳米碳粉，粘结剂选用软化点为110~120℃，结焦值为≥55%,灰分≤0.30%的改质煤沥青，原料中干料和粘结剂的；2、研磨；3、造粒挤出；4、焙烧；5、浸金属：将焙烧品预热后，倒入融化好的金属溶液，放入真空设备抽真空，再次预热后冷却至室温后出炉。本发明专利技术制备出的浸金属碳滑条材料结构稳定、理化性能强、可广泛应用于受电弓材料领域。

A method of making metal carbon sliders by using nano carbon powder to be immersed in Pantograph

The invention belongs to the technical field of new carbon materials, provides a nano powder prepared by using method of pantograph slide metal impregnation carbon material, which comprises the following steps: 1, selection of raw materials and the ratio of raw materials, including the weight ratio of 65:35~74:26 dry material and binder, including dry mass ratio: 60:40~80:20 aggregate and powder the true density of aggregate, more than 2.08/cm3, the ash content is less than 0.20%, the sulfur content of less than 0.5%, less than 0.5% of the volatile asphalt coke powder, choose size D50 30~80nm nano powder binder, use the softening point of 110~120 deg.c, coking value is greater than or equal to 55%, coal ash modified asphalt is less than or equal to 0.30%, the dry material and binder materials the 2, 3; grinding; granulation, extrusion; 4, 5, metal roasting; leaching: baking products after preheating, melting into the metal solution well, into the vacuum equipment vacuum preheating again After cooling to room temperature, the furnace is released. The carbon slider material prepared by this invention has stable structure and strong physical and chemical properties, and can be widely used in the field of pantograph material.

【技术实现步骤摘要】
一种利用纳米碳粉制备受电弓浸金属碳滑条材料的方法
本专利技术属于新型炭材料
，具体涉及一种利用纳米碳粉制备受电弓浸金属碳滑条材料的方法。
技术介绍
随着科学技术的发展，轨道交通在国民经济中起着愈来愈得要的作用。在我国国民经济水平飞速发展的今天，轨道交通业尤其是高铁、动车和客货电力机车等均呈现出蓬勃发展的局面。世界上铁路电气化较发达的国家，其使用的接触网导线大多为铜或铜合金导线，广泛选用硬碳滑板或浸渍板。碳滑板是近几年发展起来的，欧美高速列车上普通使用碳滑析机械强度高，在德国ICE运行中每个滑板的走行公里数达到12万千米。目前，碳滑板仍是国内外铁咱部门广泛采用的首选材料，碳滑板是以碳-石墨为基础材料，具有良好的导电、导热及耐磨自润滑性，并具有很好的抑制火花作用和高温形变、对接触网导线磨耗小的特点，作为碳滑板的关键组成部分碳滑条的选用必须对其综合性能有严格的要求指标，需要具有合适的电阻率和接触电阻、足够的机械强度、良好的减磨性及自润滑性、良好的耐热、耐电弧和一定的耐磨性。现有技术中的碳滑板材料由于各种因素，往往存在性能上的不足。
技术实现思路
为适应铁路电气化的实际发展需求，本专利技术克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为提出一种利用纳米碳粉制备受电弓浸金属碳滑条材料的方法，使生产出的浸金属碳滑条材料性能优良，满足受电弓材料的技术要求。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种利用纳米碳粉制备受电弓浸金属碳滑条材料的方法，包括以下步骤：S101、选用原料并进行配比，所述原料包括干料和粘结剂，所述干料包括骨料和粉料，所述骨料选用真密度≥2.08/cm3，灰分≤0.20%，含硫量≤0.5%，挥发份≤0.5%的沥青焦，所述粉料选用粒度D50为30~80nm的纳米碳粉，所述粘结剂选用软化点为110~120℃，结焦值为≥55%,灰分≤0.30%的改质煤沥青，所述原料中干料和粘结剂的重量比为65：35~74：26；所述干料中骨料沥青焦和粉料纳米碳粉的质量比为：60：40~80：20；所述骨料中沥青焦的粒径质量配比为：0.50mmm<粒径≤0.80m的质量比为15～20wt%；0.30mm<粒径≤0.50mm的质量比为20～25wt%；0.10mm<粒径≤0.30mm的质量比为15～20wt%；0<粒径<0.10mm的质量比为45～50wt%；S102、研磨：将步骤S101中配比得到的干料进行研磨得到粉料；S103、造粒挤出：将研磨后的粉料进行造粒后，利用装好模具的挤出机进行挤压成型得到生坯；S104、焙烧：将生坯放入焙烧炉进行焙烧得到焙烧品；S105、浸金属：将焙烧品称重后置入石墨坩埚中，并通过预热炉进行预热，同时将准备好的铜放入到融化池中，开始通电，将电流调至220A，通电2小时后至金属化为符合浸金属要求的液体，然后将石墨坩埚从预热炉中取出，放置在融化池下，将融化好的金属溶液倒入装有碳条的高温石墨坩埚中后，将高温坩埚放入真空设备中抽真空，当真空度达到0.085MPa后，真空结束，再次放入预热炉中预热半小时至室温后取出，出炉后经过清理所得到的产品即浸金属碳滑条材料。所述步骤S105中，预热炉预热的升温曲线为：室温~400℃时以250℃/h速率升温保持1.5h；400~900℃时以500℃/h的速率升温1h；900~1250℃时以175℃/h的速率升温2h。所述骨料中沥青焦的粒径质量配比为：0.50mmm<粒径≤0.80m的质量比为15wt%；0.30mm<粒径≤0.30mm的质量比为25wt%；0.10mm<粒径≤0.30mm的质量比为15wt%；0<粒径<0.10mm的质量比为45wt%。所述步骤S104中，所述焙烧升温曲线为：室温~250摄氏度时每小时升温25℃并保持10h，在250~450℃时每小时升温8℃并保持25h，在450~700℃时，每小时升温5℃保持50h；在700~900℃时，每小时升温5~6℃保持35h，在900~1100℃时，每小时升温6℃保持33h，在1100~1200℃时，每小时升温6~7℃保持15h，1200℃保温24h；1200~300℃自然降温；300~150℃以下通风降温。所述步骤S101还包括对骨料沥青焦的破碎和筛分的步骤。所述步骤S103中，造粒机料筒的温度设定为1区140℃，2区160℃，3区195℃，4区195℃，5区185℃，6区180℃，7区180℃，8区170℃，温度上下浮动±2℃，主机转速≤12R/min，当温度达到设定温度后保持1小时，开始把粉料加入螺旋机，开启螺旋机把粉料送入到造粒机储料仓，调整储料仓的下料速度，开启造粒机；挤出机模具料筒的设定温度为1区180℃，2区185℃，3区180℃，4区185℃，5区180℃，6区160℃，7区155℃，8区140℃，9区135℃，温度上下浮动±5℃，当模具料筒的温度升至设定温度，观察稳定后开始加料挤出成型得到生坯。所述干料中，骨料沥青焦和粉料纳米碳粉的质量比为：73：27~78：22。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：1、本专利技术在制备原料中加入纳米碳粉以保证碳材料结构密实度，提高了材料体积密度，此外，本专利技术所采用的制备原材料为市场广泛材料，成本低，本专利技术制备工艺较为简单，利于大批量生产；2、本专利技术的制备方法通过浸金属技术，提高了产品机械强度、减磨性及自润滑性等；采用本专利技术的制备方法制备的浸金属碳滑条材料，耐大工频和冲击电流冲击，电阻稳定耐电弧；3、采用本专利技术的制备方法制备的碳滑条材料结构稳定，理化性能强、安全性能好，其碳条材料性能为体积密度≤2.0~3.0g/cm3、抗折强度≥80Mpa、抗压强度≥110Mpa、冲击韧性≥0.30J/cm2、20℃电阻率≤10µΩ·m、洛氏硬度≤115。具体实施方式为使本专利技术的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供了一种新型受电弓纯碳滑条材料的制备方法，包括以下步骤：1、选用原料并进行配比。专利技术人经过多次实验，研究分析和产品试生产，在原料选择上，最终确定干料选用沥青焦为骨料、纳米碳粉为粉料，粘结剂选用改质煤沥青，所选用的骨料沥青焦的真密度≥2.08/cm3，灰分≤0.20%、含硫量≤0.5%、挥发份≤0.5%；所述粉料纳米碳粉的粒度D50为30~80nm，所述粘结剂改质煤沥青的软化点为110~120℃，结焦值为≥55%，灰分≤0.30%。有利于得到体积密度较高的焙烧品，有利于提高产品合格率，其最终产品的理化指才能充分得到满足。此外，所述原料中，干料和粘结剂的重量比为65:35~74:26；所述干料中，骨料沥青焦和粉料纳米碳粉的质量比为：60：40~80：20；骨料中沥青焦的粒径质量配比为0.50mmm<粒径≤0.80m的质量比为15～20wt%；0.30mm<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用纳米碳粉制备受电弓浸金属碳滑条材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：S101、选用原料并进行配比，所述原料包括干料和粘结剂，所述干料包括骨料和粉料，所述骨料选用真密度≥2.08/cm

【技术特征摘要】
1.一种利用纳米碳粉制备受电弓浸金属碳滑条材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：S101、选用原料并进行配比，所述原料包括干料和粘结剂，所述干料包括骨料和粉料，所述骨料选用真密度≥2.08/cm3，灰分≤0.20%，含硫量≤0.5%，挥发份≤0.5%的沥青焦，所述粉料选用粒度D50为30~80nm的纳米碳粉，所述粘结剂选用软化点为110~120℃，结焦值为≥55%,灰分≤0.30%的改质煤沥青，所述原料中干料和粘结剂的重量比为65：35~74：26；所述干料中骨料沥青焦和粉料纳米碳粉的质量比为：60：40~80：20；所述骨料中沥青焦的粒径质量配比为：0.50mmm<粒径≤0.80m的质量比为15～20wt%；0.30mm<粒径≤0.50mm的质量比为20～25wt%；0.10mm<粒径≤0.30mm的质量比为15～20wt%；0<粒径<0.10mm的质量比为45～50wt%；S102、研磨：将步骤S101中配比得到的干料进行研磨得到粉料；S103、造粒挤出：将研磨后的粉料进行造粒后，利用装好模具的挤出机进行挤压成型得到生坯；S104、焙烧：将生坯放入焙烧炉进行焙烧得到焙烧品；S105、浸金属：将焙烧品称重后置入石墨坩埚中，并通过预热炉进行预热，同时将准备好的铜放入到融化池中，开始通电，将电流调至220A，通电2小时后至金属化为符合浸金属要求的液体，然后将石墨坩埚从预热炉中取出，放置在融化池下，将融化好的金属溶液倒入装有碳条的高温石墨坩埚中后，将高温坩埚放入真空设备中抽真空，当真空度达到0.085MPa后，真空结束，再次放入预热炉中预热半小时至室温后取出，出炉后经过清理所得到的产品即浸金属碳滑条材料。2.根据权利要求1所述的一种利用纳米碳粉制备受电弓浸金属碳滑条材料的方法，其特征在于，所述步骤S105中，预热炉预热的升温曲线为：室温~400℃时以250℃/h速率升温保持1.5h；400~900℃时以500℃/h的速率升温1h；900~1250℃时以175℃/h的速率升温2h。3.根据权利要求1所述的一种利用纳米碳粉制备受电弓浸金属碳滑条材料的方法，其特征在于，所述骨料中沥青焦的粒径质...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵洁，
申请(专利权)人：大同新成新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14