一种炭纤维复合材料电触头的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种炭纤维复合材料电触头的制备方法，该方法为：一、采用短切炭纤维、炭粉、石墨粉、硼粉、树脂作为主要原材料，并添加适量的石墨烯材料；二、按一定比例配置炭纤维混合物；三、压制固化成型；四、炭化处理；五、树脂溶液浸渍、固化、炭化处理；六、机械加工后，制得炭纤维复合材料电触头。本发明专利技术采用炭纤维作为骨架、树脂炭基体、炭粉作为增强体、石墨粉作为润滑剂、硼粉的耐磨性以及石墨烯具有高强度、高导电性以及高导热性能等特点制备的炭纤维复合材料电触头，具有散热性能好、力学性能优异，机械强度高、抗冲击韧性好、耐磨性好、使用寿命长等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种炭纤维复合材料电触头的制备方法
本专利技术涉及一种电触头材料及其制备方法，尤其涉及一种炭纤维复合材料电触头及其制备方法。
技术介绍
真空触头材料是影响真空开关开断性能的重要因素，要求触头材料具有高导电率、高导热系数、高的机械强度及低的接触电阻。真空开关不需检修，触头需要最少耐受8-12次，多则30-50次的开合额定短路电流对触头的烧损，因此触头材料应具有良好的耐弧性、抗熔焊性。目前常用的铜铋合金具有良好的抗熔焊性、较低的载流值，一定的开断能力，但强度较低，电弧侵蚀大，降低了触头材料的寿命。根据资料检索，中国专利CN105063413A，公开了“一种铜基电触头材料及其制备工艺”，铜基触头材料包含以下重量百分比成份：0.2-0.6％的镁、0.05-0.3％的锑、0.05-0.4％的铋、0.05-0.3％的锡、0.05-0.3％的铬、0.005-0.05％的硼、0.02-0.1％的镧以及0.2-0.5％的石墨和余量的铜。通过加入适量的硼、锡、锑粉末，提高电触头制成品的强度和耐磨性，但一定程度上降低了材料导电性。中国专利CN102385938A，公开了“一种金属基石墨烯复合电接触材料及其制备方法”,电接触材料包含0.02-10wt.%的石墨烯,其余为金属基体材料。由于石墨烯增强相的加入，使该复合电接触材料具有比其他增强相复合电接触材料更好的导电、导热性能和更高的硬度和耐磨性。但电触头材料性能具有进一步提升的空间。中国专利CN105385884A，公开了“一种电触头材料及其制备方法”，电触头材料由重量比为0.1-1.0%石墨烯和99.0-99.9%铜合金组成。其制备方法为：铜合金雾化、球磨混粉、一次成型、烧结、二次成型、烧结。在铜合金中添加石墨烯作为骨架，使材料具有高硬度，但电触头材料性能具有进一步提升的空间。
技术实现思路
本专利技术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、导电性能好、耐磨性和耐电弧侵蚀性优异的炭纤维复合材料电触头的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种炭纤维复合材料电触头的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一：采用短切炭纤维、炭粉、石墨粉、硼粉、树脂作为主要原材料，并添加适量的石墨烯材料。步骤二：将步骤一中材料按比例称取好后在搅拌罐中进行搅拌，搅拌时间为1h-7h。步骤三：将步骤二中混合料置于钢模具中，在多层压机上压制成型，压力为5Mpa-50Mpa。步骤四：将步骤三中压制成型的半成品置于炭化炉内进行炭化处理，炭化温度为750℃-950℃。步骤五：将步骤四中炭化处理后的半成品进入树脂槽中，进行加压浸渍，压力为0.5MPa-4.0MPa下进行浸渍2h-10h，然后进行固化处理，固化温度为100℃-180℃，出炉后转炭化炉炭化处理，炭化温度为750℃-950℃。步骤六：将步骤五出炉的复合材料坯体经过机械加工后，制得炭纤维复合材料电触头。上述的一种炭纤维复合材料电触头的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的短切炭纤维长度为2mm-20mm，炭粉的颗粒大小为100目以下，石墨粉的颗粒大小为100目以下，硼粉颗粒大小为500目以下，树脂为环氧树脂或酚醛树脂。上述的一种炭纤维复合材料电触头的制备方法，其特征在于，步骤二中所述的炭纤维重量百分比为10wt%-50wt%，炭粉重量百分比为5wt%-20wt%，石墨粉重量百分比为1wt%-10wt%，硼粉重量百分比为0.1wt%-5wt%，树脂重量百分比为10wt%-60wt%，石墨烯添加量为0.05wt%-1.0wt%。上述的一种炭纤维复合材料电触头的制备方法，其特征在于，步骤三中所述的压制固化工艺，升温速率为5℃/h-50℃/h，固化温度为100℃-180℃，保温时间为0.5h-5.0h。上述的一种炭纤维复合材料电触头的制备方法，其特征在于，步骤四中所述的炭化升温速率为5℃/h-50℃/h，保温时间为1.0h-5.0h。上述的一种炭纤维复合材料电触头的制备方法，其特征在于，步骤五中所述的固化升温速率为5℃/h-50℃/h，保温时间为1.0h-5.0h，炭化升温速率为2℃/h-30℃/h，保温时间为1.0h-5.0h。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、与传统电触头的制备技术相比，本专利技术采用炭纤维作为骨架，树脂炭基体、炭粉作为增强体、石墨粉作为润滑剂、硼粉的耐磨性以及石墨烯具有高强度、高导电性以及高导热性能等特点，制备的炭纤维复合材料电触头，具有散热性能好、力学性能优异，机械强度高、抗冲击韧性好、耐磨性好、使用寿命长等优点。附图说明图1是本专利技术制备炭纤维复合材料电触头的工艺流程框图。具体实施方式实施例1步骤一：采用短切炭纤维、炭粉、石墨粉、硼粉、树脂作为主要原材料，并添加适量的石墨烯材料，短切炭纤维长度为2mm，炭粉的颗粒大小为120目，石墨粉的颗粒大小为120目，硼粉颗粒大小为600目，树脂为环氧树脂。步骤二：将步骤一中材料按比例称取好后在搅拌罐中进行搅拌，炭纤维重量百分比为10wt%，炭粉重量百分比为20wt%，石墨粉重量百分比为10wt%，硼粉重量百分比为5wt%，树脂重量百分比为54.95wt%，石墨烯添加量为0.05wt%，搅拌时间为1h。步骤三：将步骤二中混合料置于钢模具中，在多层压机上压制成型，压力为5Mpa，固化升温速率为5℃/h，固化温度为100℃，保温时间为0.5h。步骤四：将步骤三中压制成型的半成品置于炭化炉内进行炭化处理，炭化温度为750℃，炭化升温速率为5℃/h，保温时间为1.0h。步骤五：将步骤四中炭化处理后的半成品进入树脂槽中，进行加压浸渍，压力为0.5MPa下进行浸渍2h，然后进行固化处理，固化温度为100℃，固化升温速率为5℃/h，保温时间为1.0h，出炉后转炭化炉炭化处理，炭化温度为750℃，炭化升温速率为2℃/h，保温时间为1.0h。步骤六：将步骤五出炉的复合材料坯体经过机械加工后，制得炭纤维复合材料电触头。实施例2步骤一：采用短切炭纤维、炭粉、石墨粉、硼粉、树脂作为主要原材料，并添加适量的石墨烯材料，短切炭纤维长度为10mm，炭粉的颗粒大小为200目，石墨粉的颗粒大小为200目，硼粉颗粒大小为700目，树脂为酚醛树脂。步骤二：将步骤一中材料按比例称取好后在搅拌罐中进行搅拌，炭纤维重量百分比为30wt%，炭粉重量百分比为10wt%，石墨粉重量百分比为5wt%，硼粉重量百分比为3wt%，树脂重量百分比为51.9wt%，石墨烯添加量为0.1wt%，搅拌时间为3h。步骤三：将步骤二中混合料置于钢模具中，在多层压机上压制成型，压力为20Mpa，固化升温速率为15℃/h，固化温度为150℃，保温时间为2h。步骤四：将步骤三中压制成型的半成品置于炭化炉内进行炭化处理，炭化温度为900℃，炭化升温速率为15℃/h，保温时间为2.0h。步骤五：将步骤四中炭化处理后的半成品进入树脂槽中，进行加压浸渍，压力为1.5MPa下进行浸渍5h，然后进行固化处理，固化温度为150℃，固化升温速率为30℃/h，保温时间为3.0h，出炉后转炭化炉炭化处理，炭化温度为900℃，炭化升温速率为20℃/h，保温时间为3.0h。步骤六：将步骤五出炉的复合材料坯体经过机械加工后，制得炭纤维复合材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种炭纤维复合材料电触头的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一：采用短切炭纤维、炭粉、石墨粉、硼粉、树脂作为主要原材料，并添加适量的石墨烯材料；步骤二：将步骤一中材料按比例称取好后在搅拌罐中进行搅拌，搅拌时间为1h‑7h；步骤三：将步骤二中混合料置于钢模具中，在多层压机上压制成型，压力为5Mpa‑50 Mpa；步骤四：将步骤三中压制成型的半成品置于炭化炉内进行炭化处理，炭化温度为750℃‑950℃；步骤五：将步骤四中炭化处理后的半成品进入树脂槽中，进行加压浸渍，压力为0.5MPa‑4.0MPa下进行浸渍2h‑10h，然后进行固化处理，固化温度为100℃‑180℃，出炉后转炭化炉炭化处理，炭化温度为750℃‑950℃；步骤六：将步骤五出炉的复合材料坯体经过机械加工后，制得炭纤维复合材料电触头。

【技术特征摘要】
1.一种炭纤维复合材料电触头的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一：采用短切炭纤维、炭粉、石墨粉、硼粉、树脂作为主要原材料，并添加适量的石墨烯材料；步骤二：将步骤一中材料按比例称取好后在搅拌罐中进行搅拌，搅拌时间为1h-7h；步骤三：将步骤二中混合料置于钢模具中，在多层压机上压制成型，压力为5Mpa-50Mpa；步骤四：将步骤三中压制成型的半成品置于炭化炉内进行炭化处理，炭化温度为750℃-950℃；步骤五：将步骤四中炭化处理后的半成品进入树脂槽中，进行加压浸渍，压力为0.5MPa-4.0MPa下进行浸渍2h-10h，然后进行固化处理，固化温度为100℃-180℃，出炉后转炭化炉炭化处理，炭化温度为750℃-950℃；步骤六：将步骤五出炉的复合材料坯体经过机械加工后，制得炭纤维复合材料电触头。2.根据权利要求1所述的一种炭纤维复合材料电触头的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的短切炭纤维长度为2mm-20mm，炭粉的颗粒大小为100目以下，石墨粉的颗粒大小为100目以下，硼粉颗粒大小为500目以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：马开梅，何平伟，
申请(专利权)人：兴化市精密铸锻造产业研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32