一种用于高速列车受电弓的碳铜复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于高速列车受电弓的碳铜复合材料及其制备方法，所述碳铜复合材料包括低密度炭炭复合材料，所述低密度炭炭复合材料化学气相沉积有氮化硼界面层，碳碳复合材料、氮化硼界面层气相渗钛形成碳化钛和氮化钛的混合界面层，之后再气相渗铜形成铜相；氮化硼界面层有良好的力学性能且氮化硼界面层抗氧化能力强，可以有效的增强制品的抗氧化能力；TiN较TiC抗氧化能力强，TiC硬度较TiN高，TiN和TiC混合界面层结合了二者的优点，有利于提高材料的综合性能；TiC和TiN混合界面层与铜相润湿性较好，通过界面层以解决碳铜结合性差的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于高速列车受电弓的碳铜复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于电力机车材料制备
，具体涉及一种碳铜复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]受电弓滑块是高速列车关键部件，随着高速列车不断地提速，对受电弓性能要求越来越高，如高导电性能、高耐磨性能、高耐冲击性能。目前，现有受电弓滑块多采用C/Cu复合材料，综合了碳材料优良的摩擦磨损性能和铜优良的导电性能，但由于Cu和C两相不润湿，两者界面结合较差，且由于石墨本身力学性能的不足，石墨/Cu复合材料通常存在致密度偏低、导电和力学性能较差的问题。
[0003]中国专利技术专利CN103864429B公开了一种铁路用受电弓滑板材料，采用沥青焦、石墨粉、硬质添加剂炭黑作为原材料制备了具有低电阻率、良好润滑性能的受电弓材料，但这种几乎全部由碳元素制备的复合材料耐磨性很差，制备的受电弓使用寿命较短。
[0004]中国专利技术专利CN102031440B公开了一种铜基受电弓滑板材料及制备方法，该方法将Cu、Ti2AlC、BN、石墨机械地压到一起，虽然其耐磨性和导电性较好，但本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于高速列车受电弓的碳铜复合材料，其特征在于：包括低密度炭炭复合材料，所述低密度炭炭复合材料沉积有氮化硼界面层，炭炭复合材料、氮化硼界面层气相渗钛形成碳化钛和氮化钛混合界面层，炭炭复合材料内部孔隙有气相渗铜进入形成铜相。2.一种用于高速列车受电弓的碳铜复合材料的制备方法，其特征在于：步骤如下：（A）采用CVD或PIP的方法进行碳增密，将密度为（0.4
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0.6）g/cm3的碳纤维预制体增密至（0.9
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1.0）g/cm3，形成低密度碳碳复合材料；（B）将步骤（A）所得制品采用CVD的方法进行氮化硼增密，增密至（1.1
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1.2）g/cm3，在碳碳复合材料的内部孔隙表面沉积形成氮化硼界面层；（C）将步骤（B）所得制品采用气相渗透的方法渗钛、渗铜增密，将钛粉、铜粉混合置于渗透坩埚中，将制品置于渗透坩埚中带有蒸气通道的支撑平台上，并将坩埚置于高温真空烧结炉中，并抽真空，加热至1750
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1950℃，蒸气钛与碳碳复合材料、氮化硼界面层接触反应形成碳化钛界面层、氮化钛界面层，蒸气铜进入碳碳复合材料内部孔隙形成铜相，至制品密度达3.0g/cm3以上，得到C/C
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BN
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TiN/TiC
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Cu复合材料。3.根据权利要求2所述的用于高速列车受电弓的碳铜复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（C）中所述气相渗透渗钛、渗铜方法工艺具体为：将钛粉、铜粉置于渗透坩埚中，钛粉与铜粉按照质量比为10:90
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30:70配置，将步骤（B）所得的制品置于渗透坩埚中带有蒸气通道的支撑平台上，并将坩埚置于高温真空烧结炉中，并抽真空至30Pa以下，加热至1750
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1950℃，保持温度时间为60
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180min，然后坩埚随炉冷却至室温，制得C/C
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BN
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TiN/TiC
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Cu复合材料。4.一种用于高速列车受电弓的碳铜复合材料制备方法，其特征在于：步骤如下：（a）采用CVD或PIP的方法进行碳增密，将密度为（0.4
‑
0.6）g/cm3的碳纤维预制体增密至（0.9
‑
1.0）g/cm3，形成低密度碳碳复合材料；（b）将步骤（a）所得制品采用CVD的方法进行氮化硼增密，增密至（1.1
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1.2）g/cm3，在碳碳复合材料的内部孔隙表面沉积形成氮化硼界面层；（c）将步骤（b）所得制品采用气相渗透的方法渗钛，将钛粉置于渗透坩埚中，将制品置于渗透坩埚中带有蒸气通道的支撑平台上，并将坩埚置于高温真空石墨炉中，并抽真空，加热至1750
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1950℃，蒸气钛与碳碳复合材料、氮化硼界面层接触反应形成碳化钛界面层、氮化钛界面层，直至密度至1.2
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1.5g/cm3，得到C/C
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BN
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TiN/TiC复合材料；（d）将步骤（c）所得制品采用气相渗透的方法渗铜，将铜粉置于渗透坩埚中，将制品置于渗透坩埚中带有蒸气通道的支撑平台上，并将坩埚置于高温真空烧结炉中，并抽真空，加热至1300
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1600℃，蒸气铜进入C/C
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BN
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TiN/TiC复合材料内部孔隙，直至密度至3.0g/cm3以上，得到C/C
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BN
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TiN/TiC
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Cu复合材料。5.根据权利要求4所述的用于高速列车受电弓的碳铜复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（c）中所述气相渗透渗钛方法工艺具体为：将钛粉置于渗透坩埚中，步骤（b）所得制品与钛粉按照质量比1:0.2
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1:1配置钛粉，将步骤（b）所得的制品置于渗透坩埚中带有气体通道的支撑平台上，并将坩埚置于高温真空烧结炉中，并抽真空至30Pa以下，加热至1750
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1950℃，保持温度时间为30
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【专利技术属性】
技术研发人员：李江涛，张东生，汪涵迪，魏庆渤，王琰，胡晓辉，郑明明，
申请(专利权)人：巩义市泛锐熠辉复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：