一种车用受电弓半金属碳滑板材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种车用受电弓半金属碳滑板材料及其制备方法，由以下按质量百分比计的组分制备得到：改性耐高温酚醛树脂15

【技术实现步骤摘要】
一种车用受电弓半金属碳滑板材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及车用受电弓碳刷滑板的
，尤其是指一种车用受电弓半金属碳滑板材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]为了持续推进和扩大车辆电动化的进程，减小机动车辆的碳排放和污染问题，扩大纯电动车的运行距离，欧美各国都在积极研究各种可行的移动充电方式来为电动车辆的行驶距离增程。目前，德国、美国都在发展和建设电气化公路试验线路，即采用是一个切实可行的移动充电模式——架空网线方式。通过在公路部分区段设置架空网线，车辆通过受电弓与架空网线滑动接触取电，来实现移动充电的方法。因为其技术路线与电气化铁路和传统的无轨电车相似，受电弓的碳滑板或滑块和架空线网接触，将线网电能传输给新能源电动车辆的工作模式，其技术路线成熟可行，便于实施和推广。其中受电弓的关键零部件材料碳滑板既需要有好的导电特性，能通过大电流，还需要有好的减磨耐磨特性，同时其材料强度硬度也要适中，不能对接触线缆(铜合金)产生大的磨损。如果是重卡货车或重卡牵引车，在使用架空网线进行移动快充(按1小时充到80％电量计时)，从接触网取电时电流一般在300～800安(按700V直流电压充电计)，大电流和高速滑动摩擦造成碳滑板表面温升加剧，这对重卡车辆受电弓碳滑板的导电，耐磨特性提出了更高的要求。
[0003]本专利技术专利是通过受电弓碳滑板材料的制备来解决电气化公路车辆受电弓材料所面临的技术问题。现用的高铁和地铁滑板材料主要有粉末冶金滑板和碳质滑板两种，其中粉末冶金滑板虽然导电性较好，其基体成分主要以铜和铁等金属为主，导电性，耐磨性好，但同时对接触线缆的金属导线的磨损比较严重。目前，高速列车动车组使用的是浸金属碳滑板，即在碳纤维表面浸入金属粉末，由于碳纤维在高温容易同金属基体反应而削弱纤维的性能，而且碳纤维又不可被金属润湿，这样基体—纤维间难以形成牢固的结合，造成滑板磨损较大。在碳纤维表面涂上或镀上金属粉末是浸金属碳滑板的关键。专利CN110436924B，CN1111960839B都是针对高铁车辆研发的。这种碳纤维表面镀或涂的工艺复杂，生产成本居高不下，对于高铁，地铁等轨道车辆，受电弓滑板选用较贵的材料，复杂的工艺，高的价格，对有轨整车来说可接受。但是对于纯电重卡车辆来说，生产出高性价比的受电弓滑板更为重要。
[0004]本专利技术采用复合材料的方式将各种金属纤维与韧性好的改性耐高温酚醛树脂为基体组成。同时，为了达到理想的导电效果和综合机械性能以及减摩耐磨特性，还需加入形状不同的润滑材料石墨，以及部分金属粉末材料作为填料。具体的：改性耐高温酚醛树脂15
‑
20％；铜纤维30
‑
40％；防锈处理钢纤维5
‑
10％；铜粉末5
‑
10％；石墨粉末20
‑
25％；鳞片状石墨10
‑
15％。
[0005]以下为各种常用材料的电阻率：纯铜的电阻率0.172
×
10
‑7欧姆米；黄铜的电阻率0.670
×
10
‑7欧姆米；钢铁的电阻率0.96
×
10
‑7欧姆米；铝电阻率0.280
×
10
‑7欧姆米；碳纤维的电阻率90～130
×
10
‑7欧姆米，石墨电阻率80～120
×
10
‑7欧姆米，酚醛树脂，绝缘材料。一
般金属材料的电阻率比碳材料(包括石墨，碳纤维等)的电阻率小的多。因此添加金属材料可有效提高受电弓碳滑板的导电性能。

技术实现思路

[0006]本专利技术的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，采用半金属纤维热固性树脂材料为基体，结合金属纤维导电性好，石墨粉末即有导电性能，又兼润滑减磨特性特点，提供一种同时具有高导电性、低磨耗、韧性好、硬度低的车用受电弓半金属碳滑板材料，该材料可有效避免对接触网线的划伤磨损，同时具有良好的摩擦磨损特性和使用寿命。
[0007]本专利技术的第二目的在于提供一种车用受电弓半金属碳滑板材料的制备方法。
[0008]本专利技术的第一目的通过下述技术方案实现：一种车用受电弓半金属碳滑板材料，由以下按质量百分比计的组分制备得到：
[0009]改性耐高温酚醛树脂15
‑
20％；铜纤维30
‑
40％；防锈处理钢纤维5
‑
10％；铜粉末5
‑
10％；石墨粉末20
‑
25％；鳞片状石墨10
‑
15％。
[0010]本专利技术的第二目的通过下述技术方案实现：一种车用受电弓半金属碳滑板材料的制备方法，包括以下步骤：
[0011]1)将按质量百分比计的改性耐高温酚醛树脂15
‑
20％、铜纤维30
‑
40％、防锈处理钢纤维5
‑
10％、铜粉末5
‑
10％、石墨粉末20
‑
25％和鳞片状石墨10
‑
20％送入混料机中进行充分混合，得到混合料；
[0012]2)将步骤1)所得混合料称重放入模具内，在155℃、12
‑
20MPa压力条件下，热压成型，保压10
‑
12分钟，卸压出模；
[0013]3)将步骤2)出模后的材料在160
‑
170℃，保温32
‑
36h，随炉冷却至室温，出炉，再机械加工成所需的车用受电弓半金属碳滑板材料。
[0014]优先的，在步骤1)中，所有组分在混料机中混合30分钟。
[0015]优先的，在步骤1)中，所述铜纤维的直径为0.15mm，长为8
‑
15mm。
[0016]优先的，在步骤1)中，所述防锈处理钢纤维的直径为0.1mm，长为10
‑
25mm。
[0017]优先的，所述防锈处理钢纤维为镀镍钢纤维。
[0018]优先的，在步骤1)中，所述铜粉末的目数为300
ꢀ‑
500目。
[0019]优先的，在步骤1)中，所述石墨粉末的目数为500目。
[0020]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
[0021]1、本专利技术采用改性耐高温酚醛树脂作为基体组成，表面硬度适中，对接触线造成的磨损小，树脂材料不导电，制造工艺简单，选择金属纤维来替代碳纤维，提高了导电性，降低了制造成本，通过加入适量的金属粉末和石墨粉末与改性耐高温酚醛树脂粉末互混，可使该复合材料有好的导电性能。
[0022]2、本专利技术所采用钢纤维、铜纤维等常用金属纤维作为受电弓半金属碳滑板材料的增强材料，通过调整金属纤维的含量可以控制受电弓滑板的导电率，通过调整鳞片状石墨和石墨粉末的比例可以控制滑板的摩擦磨损特性。
[0023]3、钢纤维可以用来调整受电弓滑板的综合机械强度和刚度，生产出的受电弓滑板，硬度适中，导电性能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车用受电弓半金属碳滑板材料，其特征在于，由以下按质量百分比计的组分制备得到：改性耐高温酚醛树脂15
‑
20％；铜纤维30
‑
40％；防锈处理钢纤维5
‑
10％；铜粉末5
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10％；石墨粉末20
‑
25％；鳞片状石墨10
‑
15％。2.一种权利要求1所述车用受电弓半金属碳滑板材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将按质量百分比计的改性耐高温酚醛树脂15
‑
20％、铜纤维30
‑
40％、防锈处理钢纤维5
‑
10％、铜粉末5
‑
10％、石墨粉末20
‑
25％和鳞片状石墨10
‑
20％送入混料机中进行充分混合，得到混合料；2)将步骤1)所得混合料称重放入模具内，在155℃、12
‑
20MPa压...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈东，杨大超，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：