本发明专利技术公开了一种碳纳米管增强碳铝铜复合材料滑板的制备方法，其特征在于，包括：以铜、铝为基体材料，以碳纳米管为增强材料，以碳为自润滑耐磨材料，其中铜含量为50wt％～66wt％，铝含量为5wt％～13wt％，碳纳米管含量为2.02wt％～6wt％，碳含量为13wt％～25wt％，硫酸钡含量为3wt％～5wt％，二氧化硅含量为4wt％～7wt％，镍含量为1.26wt％～4.37wt％，锡含量为1.83wt％～5.07wt％，铌含量为0.21wt％～0.73wt％，各组分含量均为重量百分比。本发明专利技术所述的方法降低了所述滑板的电阻率，提高了抗压强度，延长了使用寿命。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新材料领域，尤其涉及。
技术介绍
目前的电力机车受电弓滑板主要有普通碳滑板、粉末冶金滑板和浸溃金属碳滑板。普通碳滑板的润滑性能、减磨性能以及耐电弧性能都比较好，重量轻、噪音小，在使用过程中，会在接触网导线上形成一层薄膜，大大改善了对接触网导线的磨损，同时，它还具有良好的接触稳定性，对无线电信号干扰小，但是，碳滑板机械强度低、脆性大，易掉块和断裂，不仅使用寿命低，而且容易引发弓网事故。粉末冶金滑板主要以铜粉或铁粉为基体原料，并加其他金属粉末和非金属粉末压制烧结而成，它具有机械强度高、抗冲击等优点，但是它对铜接触网导线的磨损非常严重，而且在使用中易发生电弧，不但增大了机械磨损和·电弧磨损，还干扰了无线电信号。浸溃金属碳滑板是在高温高压下将普通碳滑板浸溃液体金属，使碳基体中形成细密的金属网，从而保证该材料具有比普通碳滑板高的强度和良好的导电性，但该滑板制备工艺复杂，成本高，性能稳定性较差，而且对铜接触导线的磨损较严重。随着列车的不断提速，上述滑板越来越不能满足高速电气列车对滑板的要求，因而迫切需要一种具有良好的导电性、耐磨性和抗冲击韧性等性能，同时对接触网线导线磨耗小和无线电信号干扰小的新型滑板。为了解决上述受电弓滑板的不足，相继研制开发了各种改进型的受电弓滑板，如铜基粉末冶金滑板加固体润滑条组成的机械复合式铜基粉末冶金滑板，增加碳条强度的铝包碳滑板，碳纤维增强碳滑板，碳纤维增强金属基滑板，金属/碳复合滑板等。这些滑板虽然对接触网导线磨耗较小，但是电阻率大，抗压强度低。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术设计开发了，目的在于降低滑板的电阻率，提高抗压强度，同时减小滑板本身的摩擦系数，延长使用寿命。本专利技术提供的技术方案为，包括以铜、铝为基体材料，以碳纳米管为增强材料，以碳为自润滑耐磨材料，其中铜含量为50wt % 66wt %，铝含量为5wt % 13wt %，碳纳米管含量为2. 02wt % 6wt %，碳含量为13wt % 25wt %,硫酸钡含量为3wt % 5wt %, 二氧化娃含量为4wt % 7wt % ,镍含量为I. 26wt % 4. 37wt %，锡含量为I. 83wt % 5. 07wt %，铌含量为0. 2Iwt % 0. 73wt ,各组分含量均为重量百分比。优选的是，所述的碳纳米管增强碳铝铜复合材料滑板的制备方法中，所述碳纳米管和碳在冷压前需要进行镀铜预处理，碳纳米管铜镀层的厚度为80 120nm，碳铜镀层的厚度为I. 5 6 li m。优选的是，所述的碳纳米管增强碳铝铜复合材料滑板的制备方法中，所述碳纳米管的直径为10 40nm，碳纳米管的长度为20 200 u m。优选的是，所述的碳纳米管增强碳铝铜复合材料滑板的制备方法中，所述的碳包括石墨、焦炭和炭黑，其中石墨含量为10 21%，焦炭含量为3 8%，炭黑含量为0 5%。 优选的是，所述的碳纳米管增强碳铝铜复合材料滑板的制备方法中，包括步骤一、对碳纳米管和碳进行表面化学镀铜处理，将碳纳米管和碳放入浓硝酸和浓硫酸浓度比为I. 5的混合液中在100°C下煮沸氧化处理40分钟；接着将其取出并清洗干净，放在重量百分含量为4wt%氯化亚锡溶液中进行敏化处理；然后将敏化后的碳纳米管和碳放在0. 01wt%氯化钯溶液中进行活化处理；最后将碳纳米管取出清洗至pH为7，放在4wt%氯化铜溶液中，加入还原剂甲醛进行镀铜反应6分钟，取出烘干即可得到镀铜的碳纳 米管材料；将碳取出清洗后，放在4wt%氯化铜溶液中，以烷基磺酸钠为添加剂，搅拌3分钟后取出烘干，即可得到镀铜的碳材料。步骤二、称量所需的铜、铝、镀铜的碳、添加剂，放到球磨罐中充分混合2 4小时。步骤三、原料混合均匀后取出，放到冷压机的样品槽中冷压，同时加入镀铜的碳纳米管，冷压压力不低于40MPa，保压时间不低于8秒，冷压后再进行热压，热压压力为30 180MPa，热压温度为600 1000°C，保温时间为7 25分钟。优选的是，所述的碳纳米管增强碳铝铜复合材料滑板的制备方法中，所述碳纳米管在进行镀铜预处理时，在浓硝酸和浓硫酸浓度比为I. 5的混合液中在100°C下煮沸40分钟。本专利技术所述的碳纳米管增强碳铝铜复合材料滑板的制备方法中，碳纳米管在浓硝酸和浓硫酸浓度比为1.5的混合液中氧化，改善了碳纳米管的分散性和表面状况，提高了碳纳米管和金属铜的润湿性。由于碳纳米管特殊的结构特征，使其本身具有较高的模量和强度，因此加入碳纳米管的碳铝铜复合材料制成的滑板抗压强度明显提高。碳纳米管的长度一般为微米级，而直径则为纳米级，因此具有较大的长径比，这使得以碳纳米管作为增强剂的滑板具有良好的柔韧性，不易断裂。碳纳米管的结构和石墨的片层结构相同，且电学性能优于石墨，从而导致碳纳米管增强碳铝铜复合材料滑板的电阻率显著下降。摩擦性能调节剂硫酸钡和二氧化硅不同比例的配合使用，有助于所述滑板摩擦系数的减小，延长滑板的使用寿命。附图说明图I是本专利技术所述的碳纳米管增强碳铝铜复合材料滑板的制备方法的流程图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。本专利技术提供，包括以铜、铝为基体材料，以碳纳米管为增强材料，以碳为自润滑耐磨材料，其中铜含量为50wt % 66wt %，铝含量为5wt % 13wt %，碳纳米管含量为2. 02wt % 6wt %，碳含量为13wt % 25wt %,硫酸钡含量为3wt % 5wt %, 二氧化娃含量为4wt % 7wt %,镍含量为I. 26wt% 4. 37wt%，锡含量为I. 83wt% 5. 07wt%，铌含量为0. 21wt% 0. 73wt ,各组分含量均为重量百分比。所述的碳纳米管增强碳铝铜复合材料滑板的制备方法中，所述碳纳米管和碳在冷压前需要进行镀铜预处理，碳纳米管铜镀层的厚度为80 120nm，碳铜镀层的厚度为I. 5 6 u m0所述的碳纳米管增强碳铝铜复合材料滑板的制备方法中，所述碳纳米管的直径为10 40nm,碳纳米管的长度为20 200 u m。所述的碳纳米管增强碳铝铜复合材料滑板的制备方法中，所述的碳包括石墨、焦炭和炭黑，其中石墨含量为10 21%，焦炭含量为3 15%，炭黑含量为0 5%。所述的碳纳米管增强碳铝铜复合材料滑板的制备方法中，包括·步骤一、对碳纳米管和碳进行表面化学镀铜处理，将碳纳米管和碳放入浓硝酸和浓硫酸浓度比为I. 5的混合液中在100°C下煮沸氧化处理40分钟；接着将其取出并清洗干净，放在重量百分含量为4wt%氯化亚锡溶液中进行敏化处理；然后将敏化后的碳纳米管和碳放在0. 01wt%氯化钯溶液中进行活化处理；最后将碳纳米管取出清洗至pH为7，放在4wt%氯化铜溶液中，加入还原剂甲醛进行镀铜反应6分钟，取出烘干即可得到镀铜的碳纳米管材料；将碳取出清洗后，放在4wt%氯化铜溶液中，以烷基磺酸钠为添加剂，搅拌3分钟后取出烘干，即可得到镀铜的碳材料。步骤二、称量所需的铜、铝、镀铜的碳、添加剂，放到球磨罐中充分混合2 4小时。步骤三、原料混合均匀后取出，放到冷压机的样品槽中冷压，同时加入镀铜的碳纳米管，冷压压力不低于40MPa，保压时间不低于8秒，冷压后再进行热压，热压压力为30 1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种碳纳米管增强碳铝铜复合材料滑板的制备方法，其特征在于，包括：以铜、铝为基体材料，以碳纳米管为增强材料，以碳为自润滑耐磨材料，其中铜含量为50wt％～66wt％，铝含量为5wt％～13wt％，碳纳米管含量为2.02wt％～6wt％，碳含量为13wt％～25wt％，硫酸钡含量为3wt％～5wt％，二氧化硅含量为4wt％～7wt％，镍含量为1.26wt％～4.37wt％，锡含量为1.83wt％～5.07wt％，铌含量为0.21wt％～0.73wt％，各组分含量均为重量百分比。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曹长伟，杨连伟，王瑞杰，
申请(专利权)人：中国路桥工程有限责任公司，东北大学秦皇岛分校，
类型：发明
国别省市：
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