一种碳-碳复合材料的受电弓碳滑板及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳‑碳复合材料的受电弓碳滑板，包括骨料、粉料、粘接剂，骨料由碳‑碳复合材料、沥青焦、半补强炭黑，所述粉料由石墨粉组成，粘结剂由中温改质煤沥青组成；首先将混合均匀经过研磨的料粉加入造粒机中进行造粒，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，开启造粒机并挤出，将颗粒放入到料筒中；对料筒中的颗粒进行成型加工，成型加工采用挤出成型方式，所采用的干料要求达到不呈团状，同时设定模具料筒温度，当温度升至设定温度，观察稳定后开始加料挤出，挤出成型即可，然后对成型的生坯进行焙烧。本发明专利技术质量稳定，且步骤简单，便于实现。

Carbon carbon composite pantograph carbon slide plate and preparation method thereof

The invention discloses a pantograph carbon slide plate of a carbon carbon carbon composite material, including aggregate, powder and adhesive. The aggregate consists of carbon carbon composite material, pitch coke and semi-reinforced carbon black. The powder consists of graphite powder, and the binder consists of medium temperature modified coal pitch. In the machine for granulation, start to add powder into the screw machine, open the screw machine to powder into the granulator storage bin, adjust the speed of the storage bin, open the granulator and extrusion, the particles into the barrel; the barrel of granules for molding processing, molding using extrusion molding, the dry material used. Requirements to achieve non-agglomeration, while setting the mold barrel temperature, when the temperature rises to the set temperature, observation and stability after starting to feed extrusion, extrusion molding can be, and then the formation of green baking. The invention has stable quality and simple steps and is easy to realize.

【技术实现步骤摘要】
一种碳-碳复合材料的受电弓碳滑板及其制备方法
本专利技术涉及碳滑板
，具体是一种碳-碳复合材料的受电弓碳滑板及其制备方法。
技术介绍
随着国民经济的发展和交通运输市场的发展，轨道交通相应的科学研发也在进行，电力机车受电弓碳滑板是高铁、动车和客货电力机车提供动力的一个“咽喉”部件，主要功能为：电力机车通过车头上受电弓的最上部，直接与接触网导线接触，并在自然环境中工作，需要应对各种恶劣气候。由于在其自然环境工作时，与接触网导线不断产生摩擦和冲击，所以这是一经常更换的消耗性部件。现如今电力机车受电弓碳滑板分为三种：粉末冶金滑板、纯碳滑板、碳基复合材料滑板。其中粉末冶金滑板机械强度高，抗冲击性好，有较好的导电性、耐磨性，但它对接触网导线的磨耗较严重；浸金属碳滑板既具有粉末冶金滑板机械强度高、电阻率小的特点，又具有纯碳滑板对导线磨耗小的优点，被认为是目前对接触网导线适应能力最强的滑板类型，但它抗冲击能力小，在使用过程中需进行1-2次整形以保证滑板的表面平滑，而且它的造价很高。碳滑板本身就是很好的润滑剂，自润滑性能和减磨性能好，对接触网导线磨损小，且耐高温，不易与接触网导线发生焊附现象，但它的机械强度低，耐冲击性差，因此容易折断或破裂，同时纯碳滑板存在，如抗折抗压强度，耐冲击性能差等缺陷，尤其是遇到较硬的导线和导线结冰现象时，容易造成滑板折断和破裂；粉末冶金滑板对接触网导线的磨耗更为严重。利用碳-碳复合材料为主要原材料生产新型电力机车受电弓碳基复合材料碳滑板，具有非常好的理化性能指标，虽然高端石墨制品性能够满足受电弓炭滑条生产工艺要求，但是其售价非常昂贵，且国内的高性能石墨产品尚处于发展阶段，而普通炭素炭材料不能完全满足炭滑条理化指标。因此，需要寻找更好的加工工艺和配方，来克服上述问题。因此，有鉴于上述碳滑板中的各种缺陷的问题，特提出一种利用碳-碳复合材料为主，新型电力机车受电弓碳基复合材料碳滑板的方法。
技术实现思路
针对我国当前滑板存在的问题，本专利技术研制出了一种碳-碳复合材料的受电弓碳滑板及其制备方法，所制备的碳滑板材料完全满足或而优于TB/T1842.2-2016《受电弓滑板第2部分：碳基复合材料滑板》的要求，且步骤简单，便于实现。本专利技术的技术方案是：一种碳-碳复合材料的受电弓碳滑板，包括骨料、粉料、粘接剂，所述骨料由碳-碳复合材料、沥青焦、半补强炭黑，所述粉料由石墨粉组成，所述粘结剂由中温改质煤沥青组成。进一步的，所述碳-碳复合材料的粒度D50为10-30μm、体积密度≥1.55-1.75g/cm3；所述沥青焦的真密度≥2.08/cm3，灰分≤0.20%、含硫量≤0.5%、挥发份≤0.5%；所述半补强炭黑的粒径为0.07mm-0.10mm、电阻率≤0.6μΩ·m。进一步的，所述碳-碳复合材料的粒度D50为11-29μm、体积密度≥1.60-1.75g/cm3。进一步的，所述石墨粉的粒径为0.5-2mm。进一步的，所述粉料石墨粉的优选粒径为0.8-1.5mm。所述温改质煤沥青的软化点为83-86℃、结焦值≥58%、灰分≤0.30%。进一步的，将骨料、粉料混合而成的材料称为干料，所述干料、粘结剂的重量比为65:35-74:26；进一步的，所述干料、粘结剂的重量比为72-70:28-30。进一步的，所述干料的重量比为碳-碳复合材料:沥青焦:半补强炭黑:粉料为石墨粉；15～25:40～45:15～20:20～25，优先为15:45:15:25。进一步的，按重量百分含量计，所述沥青焦的粒径范围与含量为：0.50mm<粒径≤0.30mm，30～35wt%；0.30mm<粒径≤0.10mm，20～30wt%；0<粒径<0.10mm，45～50wt%；所述沥青焦的粒径范围与含量优选为：0.50mm<粒径≤0.30mm，35wt%；0.30mm<粒径≤0.10mm，20wt%；0<粒径<0.10mm，45wt%。本专利技术还提供一种碳-碳复合材料的受电弓碳滑板的制备方法，步骤如下：S1）首先将混合均匀经过研磨的料粉加入造粒机中进行造粒，在造粒机的控制系统中设定造粒机料筒和模头温度，其设置的数据为：料筒温度：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,当设定温度达到要求后保持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，开启造粒机并挤出，开启造粒机的同时将造粒机出口的切刀开启，调整切刀速度；挤出的颗粒为分散状，将颗粒放入到专用料筒中；S2）对料筒中的颗粒进行成型加工，成型加工采用挤出成型方式，所采用的干料要求达到不呈团状，同时设定模具料筒温度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℃，当设定温度升至设定温度，观察稳定后开始加料挤出，挤出成型即可，成型后的生坯的体积密度达到2.5-3.5g/cm3。S3）对生坯进行焙烧，其焙烧分为多个阶段，每个阶段的温度和时间按照如下步骤依次进行：S3.1）室温---250℃时以25℃/h升温保持10h；S3.2）250----500℃时以10℃/h升温保持25h；S3.3）500----700℃时以5℃/h升温保持40h；S3.4）700----950℃时以5---6℃/h升温保持50-42h；S3.5）950----1100℃时以6℃/h升温保持25h；S3.6）1100---1200℃时以6---7℃/h升温保持15h；S3.7）1200℃保温24h；1200----300℃自然降温。进一步的，在步骤S3中，焙烧温度在300----150℃以下可通风降温体，确保密度≤2.8g/cm3。本专利技术采用超细磨粉、小颗粒配方通过优化及改进制备工艺，特是通过优化及改进焙烧时的升温曲线、加热持续时间，制备的炭滑条材料的理化性能指标可媲美其他碳质材料，以其原料来源广、价格低、制备工艺相对简单，技术难度低，生产成本低，产品性能高，质量上层，具备导电性好、导热性好、抗摩擦磨损性能高等特点。碳滑板材料性能为：体积密度≤2.8g/cm3、抗折强度≥70Mpa、抗压强度≥100Mpa、冲击韧性≥0.20J/cm2、洛氏硬度（HR5/150）≤50。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过优化及改进焙烧时的升温曲线、加热持续时间等因素，提高了粘结剂的结焦率，克服了小颗粒带来的出现裂纹、成品率低的问题，以保证产品综合指标的成品率；本专利技术焙烧过程是利用氮气电炉在隔绝空气和氧气的条件下进行的，最高温度达到1200℃，焙烧品中的轻质挥发份以较慢的速度挥发排出，焙烧品内部的所受到的压强较小、较为平衡，避免了升温过程中裂纹产生，并且轻质组分有充分的时间排出制品；本专利技术采用多段升温，且升温和恒温的保持时间按照理化反应的最佳值设定，有利于提高焙烧品的体积密度和强度，并避免缩聚反应的过程中焙烧品在收缩时产生裂纹。附图说明图1为本专利技术的工艺流程图。具体实施方式下面结合实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳‑碳复合材料的受电弓碳滑板，包括骨料、粉料、粘接剂，其特征在于，所述骨料由碳‑碳复合材料、沥青焦、半补强炭黑，所述粉料由石墨粉组成，所述粘结剂由中温改质煤沥青组成。

【技术特征摘要】
1.一种碳-碳复合材料的受电弓碳滑板，包括骨料、粉料、粘接剂，其特征在于，所述骨料由碳-碳复合材料、沥青焦、半补强炭黑，所述粉料由石墨粉组成，所述粘结剂由中温改质煤沥青组成。2.根据权利要求1所述的一种碳-碳复合材料的受电弓碳滑板，其特征在于，所述碳-碳复合材料的粒度D50为10-30μm、体积密度≥1.55-1.75g/cm3；所述沥青焦的真密度≥2.08/cm3，灰分≤0.20%、含硫量≤0.5%、挥发份≤0.5%；所述半补强炭黑的粒径为0.07mm-0.10mm、电阻率≤0.6μΩ·m。3.根据权利要求2所述的一种碳-碳复合材料的受电弓碳滑板，其特征在于，所述碳-碳复合材料的粒度D50为11-29μm、体积密度≥1.60-1.75g/cm3。4.根据权利要求1所述的一种碳-碳复合材料的受电弓碳滑板，其特征在于，所述石墨粉的粒径为0.5-2mm。5.根据权利要求1所述的一种碳-碳复合材料的受电弓碳滑板，其特征在于，所述粉料石墨粉的优选粒径为0.8-1.5mm。6.根据权利要求1所述的一种碳-碳复合材料的受电弓碳滑板，其特征在于，将骨料、粉料混合而成的材料称为干料，所述干料、粘结剂的重量比为72-70:28-30。7.根据权利要求3-6任意一项所述的一种碳-碳复合材料的受电弓碳滑板，其特征在于，所述干料的重量比为碳-碳复合材料:沥青焦:半补强炭黑:粉料为石墨粉；15～25:40～45:15～20:20～25。8.根据权利要求7所述的一种碳-碳复合材料的受电弓碳滑板，其特征在于，按重量百分含量计，所述沥青焦的粒径范围与含量为：0.50mm<粒径≤0.30mm，30～35wt%；0.30mm<粒径≤0.10mm，20～30wt%；0<粒径<0.10mm，45～50wt%；所述沥青焦的粒径范围与含量优选为：0.50mm<粒径≤0.30mm，35wt%；0.30mm<粒径≤0.10mm，20wt%；0<粒径<0.10...

【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