一种碳-铜纤维混编受电弓碳滑板复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及电力车辆设备制备技术领域，特别涉及一种碳

【技术实现步骤摘要】
一种碳
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铜纤维混编受电弓碳滑板复合材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及电力车辆设备制备
，特别涉及一种碳
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铜纤维混编受电弓碳滑板复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]中国专利技术专利CN106585388A公开了一种电力车辆受电弓滑板用复合材料及其制备方法，以碳纤维与铜网构成的三维复合编织体为增强体，以镀铜石墨粉为导电耐磨填料，经CVI沉积、树脂加压浸渍增密，以及高温热处理制备获得的受电弓滑板材料。中国专利技术专利申请号为200710017899.8公开了一种电力机车用碳/碳受电弓滑板，以针刺无纬布为预制体，经化学气相沉积热解碳后，再通过树脂浸渍
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碳化，以及高温石墨化得到C/C复合材料。中国专利技术专利申请号201510909260.5公开了一种电力机车用金属型C/C复合材料碳滑条，以将单层0
°
无纬碳布，碳纤维网胎、石墨粉、铜材构成了碳纤维和铜网三维整体毡为预制体，经化学气相沉积热解碳后，再通过树脂浸渍
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碳化工艺得到C/C
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Cu复合材料。中国专利技术专利CN 103192718B公开了一种受电弓滑板用复合材料及其制备方法，采用碳纤维与铜丝的三维编织体，经化学气相沉积和树脂浸渍
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碳化工艺制备的碳滑条。以上方法制备的受电弓碳滑板材料机械强度较高，冲击韧性好，但仍存在层与层间铜材料的连续性较低，材料整体的均匀性、导电性能以及磨损率待提高等问题。

技术实现思路
<br/>[0003]本专利技术要解决的技术问题是提供一种材料层间结合性能高、铜和碳的三维网络结构连续性高、致密化效率高以及导电性能高的碳
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铜纤维混编受电弓碳滑板复合材料的制备方法。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：
[0005]一种碳
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铜纤维混编受电弓碳滑板复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1：碳
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铜纤维混编预制体的制备；
[0007]采用无捻聚丙烯腈长碳纤维丝和铜丝分别制备碳
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铜混合纤维布以及碳
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铜混合纤维束，由单层0
°
碳
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铜混合纤维布，碳纤维网胎、单层90
°
碳
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铜混合纤维布、碳纤维网胎采用碳
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铜混合纤维束整体穿刺结合的方法制成碳
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铜三维穿刺混编预制体；
[0008]步骤2：化学气相沉积；
[0009]采用碳源气体和稀释气体，按体积比对碳
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铜三维穿刺混编预制体进行化学气相沉积；
[0010]步骤3：沥青浸渍碳化增密；
[0011]将沉积有热解碳的碳
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铜三维穿刺混编预制体置于沥青浸渍液中，加压浸渍处理，然后进行碳化处理；
[0012]步骤4：高温热处理
[0013]将浸渍
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碳化后的复合材料在惰性气体气氛保护下，进行高温热处理，得到碳
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铜
纤维混编受电弓碳滑板复合材料。
[0014]在本专利技术中，所述碳
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铜三维穿刺混编预制体中的铜丝质量占比为25％～50％，碳纤维质量占比为50％～75％。
[0015]在本专利技术中，所述碳源气体为丙烯、丙烷、天然气中的一种或多种。
[0016]在本专利技术中，所述稀释气体为氮气、氢气中的一种或多种。
[0017]在本专利技术中，所述体积比为5:1～1:1。
[0018]在本专利技术中，所述化学气相沉积的沉积温度为900℃～1050℃，沉积时间为100～300h。
[0019]在本专利技术中，所述沥青浸渍液的温度为200～400℃，加压浸渍处理时的压强为4～8MPa，浸渍时间为1～3h。
[0020]在本专利技术中，所述碳化处理时的碳化温度为900～1000℃。
[0021]在本专利技术中，所述惰性气体为氮气。
[0022]在本专利技术中，所述高温热处理的温度为900～1000℃，时间为2～4h。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0024]本专利技术通过将碳纤维丝束和铜丝分别制备成碳
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铜混合纤维布以及碳
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铜混合纤维束，在传统碳纤维三维针刺预制体的工艺基础上，改变接力式针刺结合碳布和网胎的方式，在厚度方向上引入整束碳
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铜混合纤维贯穿其中，然后采用化学气相沉积、沥青浸渍碳化和高温热处理制备受电弓碳滑板复合材料主要有以下优点：(1)碳
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铜混合纤维布和碳
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铜混合纤维束制备成型碳
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铜三维穿刺混编预制体，整束混合纤维使得铜丝在三维结构中均匀分布，提高了铜和碳的三维网络结构连续性。(2)整束碳
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铜混合纤维贯穿材料内部使得整体一致性得到提高，材料的层间结合性能更高，同时整束混合纤维相较于针刺短纤维更能提高材料的导电性，降低电阻率。(3)预制体在厚度方向上形成较多的贯穿性孔洞，为后续的化学气相沉积和浸渍碳化分别提供裂解气体和沥青进入材料内部的通道，有益于提高预制体在后续工艺过程的致密化效率。(4)采用沥青浸渍碳化结合后续高温热处理的方式，可以显著提高材料内部碳基体的石墨化度，进一步提升材料的导电性能。
具体实施方式
[0025]下面对本专利技术的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本专利技术，但并不构成对本专利技术的限定。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0026]实施例1
[0027]本专利技术的一种碳
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铜纤维混编受电弓碳滑板复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0028]步骤1：碳
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铜纤维混编预制体的制备
[0029]采用无捻聚丙烯腈长碳纤维丝和铜丝分别制备碳
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铜混合纤维布以及碳
‑
铜混合纤维束，由单层0
°
碳
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铜混合纤维布，碳纤维网胎、单层90
°
碳
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铜混合纤维布、碳纤维网胎采用碳
‑
铜混合纤维束整体穿刺结合的方法制成碳
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铜三维穿刺混编预制体，其中铜丝质量占比为25％，碳纤维质量占比为75％。
[0030]步骤2：化学气相沉积
[0031]采用丙烯作为碳源气体，以氮气作为稀释气体，碳源气体和稀释气体的体积比为
5:1对碳
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铜三维穿刺混编预制体进行化学气相沉积，沉积温度为900℃，沉积时间为200h。
[0032]步骤3：沥青浸渍碳化增密
[0033]将沉积有热解碳的碳
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铜三维穿刺混编预制体置于2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳
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铜纤维混编受电弓碳滑板复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：碳
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铜纤维混编预制体的制备；采用无捻聚丙烯腈长碳纤维丝和铜丝分别制备碳
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铜混合纤维布以及碳
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铜混合纤维束，由单层0
°
碳
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铜混合纤维布，碳纤维网胎、单层90
°
碳
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铜混合纤维布、碳纤维网胎采用碳
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铜混合纤维束整体穿刺结合的方法制成碳
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铜三维穿刺混编预制体；步骤2：化学气相沉积；采用碳源气体和稀释气体，按体积比对碳
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铜三维穿刺混编预制体进行化学气相沉积；步骤3：沥青浸渍碳化增密；将沉积有热解碳的碳
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铜三维穿刺混编预制体置于沥青浸渍液中，加压浸渍处理，然后进行碳化处理；步骤4：高温热处理将浸渍
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碳化后的复合材料在惰性气体气氛保护下，进行高温热处理，得到碳
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铜纤维混编受电弓碳滑板复合材料。2.根据权利要求1所述的碳
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铜纤维混编受电弓碳滑板复合材料的制备方法，其特征在于：在所述碳
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铜三维穿刺混编预制体中，铜丝质量占比为25％～50％，碳纤维质量占比为50％～75％。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：朱文志，何留阳，
申请(专利权)人：贵州省紫安新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：