一種電力機車用預應(yīng)力受電弓碳滑板的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種電力機車用預應(yīng)力受電弓碳滑板的制備方法，包括以下步驟：S01、將碳纖維束錨固在碳滑板模具兩端進行張拉，使碳纖維束中形成預應(yīng)力；S02、將事先配比好的碳滑板原料裝入模具中，通過熱壓成型制成坯料制品；S03、對模具和模具中的坯料制品進行焙燒碳化，形成碳滑板產(chǎn)品；S04、將碳滑板產(chǎn)品從模具中取出。本發(fā)明的碳滑板制備方法通過將碳纖維束錨固在碳滑板模具兩端進行張拉，使碳纖維束中形成預應(yīng)力，可以增加成品碳滑板中的抗折強度以及沖擊韌性，使碳滑板在運行中不易折斷和破裂。
【專利說明】
一種電力機車用預應(yīng)力受電弓碳滑板的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種電力機車用預應(yīng)力受電弓碳滑板的制備方法，屬于受電弓滑板制 備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力機車受電弓碳滑板是機車導入電能的重要集電部件，隨著電氣化鐵路及高速 鐵路的發(fā)展，鐵路接觸網(wǎng)導線減磨和提高滑板耐磨自潤性的課題，一直是世界鐵路發(fā)展極 為重要的研究項目。
[0003] 受電弓滑板主要有三大類:粉末冶金滑板、碳滑板、浸金屬碳滑板。工業(yè)發(fā)達國家 先后研制出了碳滑板，取代了粉末冶金滑板，有效減少了對接觸網(wǎng)導線的磨耗，延長了導線 的使用壽命。浸金屬碳滑板是碳滑板在熱等靜壓下浸銅合金制成的，其有良好的導電性能 和抗沖擊韌性，且強度高，硬度高，但對接觸網(wǎng)導線磨耗比碳滑板高。目前碳滑板仍是國內(nèi) 外鐵路部門廣泛采用的首選材料，碳滑板是以碳-石墨為基礎(chǔ)材料的滑板，具有良好的導 電、導熱及耐磨自潤滑性，并具有很好的抑制火花作用和高溫不變形、對接觸網(wǎng)導線磨耗小 的特點。純炭滑板自潤滑性和減磨性能好，在與銅接觸導線摩擦時可在導線上持續(xù)補給潤 滑炭膜，具有減少導線磨損的效果。但純炭滑板抗折強度低，抗沖擊性能差，運行中遇到導 線硬點容易造成滑板折斷或破裂，特別是在雨季和潮濕地區(qū)，易局部拉溝，出現(xiàn)弓網(wǎng)事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于上述碳滑板的缺點，本發(fā)明要解決的問題是提供了一種抗折強度大，沖擊 韌性高的碳滑板的制備方法。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種電力機車用預應(yīng)力受電 弓碳滑板的制備方法，包括以下步驟： 501、 將碳纖維束錨固在碳滑板模具兩端進行張拉，使碳纖維束中形成預應(yīng)力； 502、 將事先配比好的碳滑板原料裝入模具中，通過熱壓成型制成坯料制品； 503、 對模具和模具中的坯料制品進行焙燒碳化，形成碳滑板產(chǎn)品； 504、 將碳滑板產(chǎn)品從模具中取出。
[0006] 所述步驟SOl中，碳纖維束的纖度為15~25g。
[0007] 所述步驟SOl中，所述碳纖維束為聚丙烯腈PAN基碳纖維束，所述聚丙烯腈PAN基碳 纖維由聚丙烯腈纖維在200~300°C的氧化爐中氧化20~30小時后，再在1500~1800°C的碳化 爐中碳化得到。
[0008] 所述步驟S02中，碳滑板原料的配比為：重量比為45~50%的電解石墨烯、重量比為 15~18%的半補強炭黑、重量比為8~10%的石油焦、重量比為23~25%的中溫瀝青。
[0009] 所述步驟S02中，碳滑板原料包括:重量比為48%的電解石墨烯、重量比為17%的半 補強炭黑、重量比為10%的石油焦、重量比為25%的中溫瀝青。
[0010] 所述步驟S02中，所述焙燒的工藝條件為:溫度1300~1500°C，時間為216~286小時。
[0011]所述的一種電力機車用預應(yīng)力受電弓碳滑板的制備方法，還包括以下步驟:將碳 滑板從模具中取出后，進行浸漬，所述浸漬的工藝條件為:壓力0.5~1.5MPa，溫度為210~230 °C，時間為1~2小時。
[0012]所述的一種電力機車用預應(yīng)力受電弓碳滑板的制備方法，所述碳滑板的抗折強度 為65~80MPa，沖擊韌性為0· 14~0· 16J/cm3〇
[0013] 所述的一種電力機車用預應(yīng)力受電弓碳滑板的制備方法，所述碳滑板的抗折強度 為70~75MPa，沖擊韌性為0 · 15~0 · 16J/cm3〇
[0014] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:本發(fā)明的碳滑板制備方法通過將碳纖 維束錨固在碳滑板模具兩端進行張拉，使碳纖維束中形成預應(yīng)力的步驟，可以增加成品碳 滑板中的抗折強度以及沖擊韌性，使碳滑板在運行中不易折斷和破裂;此外，本發(fā)明的碳滑 板制備方法對原料進行熱壓成型后，通過焙燒碳化處理和浸漬，可以增加碳滑板的密度和 強度。
【具體實施方式】
[0015] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明 進行進一步的詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用 于限定發(fā)明。
[0016] 實施例1 一種電力機車用預應(yīng)力受電弓碳滑板的制備方法，包括以下幾個工藝步驟： 501、 將碳纖維束錨固在碳滑板模具兩端進行張拉，使碳纖維束中形成預應(yīng)力； 502、 將事先配比好的碳滑板原料裝入模具中，通過熱壓成型制成坯料制品； 503、 對模具和模具中的坯料制品進行焙燒碳化，形成碳滑板產(chǎn)品； 504、 將碳滑板產(chǎn)品從模具中取出。
[0017] 其中，所述步驟SOl中，所述碳纖維束為聚丙烯腈PAN基碳纖維束，所述聚丙烯腈 PAN基碳纖維由聚丙烯腈纖維在200~300°C的氧化爐中氧化20~30小時后，再在1500~1800°C 的碳化爐中碳化得到，所述碳纖維束的纖度為15g。
[0018] 其中，所述步驟S02中，碳滑板原料的配比為：重量比為45%的電解石墨烯、重量比 為20%的半補強炭黑、重量比為10%的石油焦、重量比為25%的中溫瀝青。
[0019] 其中，所述步驟S02中，所述焙燒的工藝條件為:溫度1300~1500°C，時間為216~230 小時。
[0020] 實施例2 一種電力機車用預應(yīng)力受電弓碳滑板的制備方法，包括以下幾個工藝步驟： 501、 將碳纖維束錨固在碳滑板模具兩端進行張拉，使碳纖維束中形成預應(yīng)力； 502、 將事先配比好的碳滑板原料裝入模具中，通過熱壓成型制成坯料制品； 503、 對模具和模具中的坯料制品進行焙燒碳化，形成碳滑板產(chǎn)品； 504、 將碳滑板產(chǎn)品從模具中取出。
[0021] 其中，所述步驟SOl中，所述碳纖維束為聚丙烯腈PAN基碳纖維束，所述聚丙烯腈 PAN基碳纖維由聚丙烯腈纖維在200~300°C的氧化爐中氧化20~30小時后，再在1500~1800°C 的碳化爐中碳化得到，所述碳纖維束的纖度為20g。
[0022]其中，所述步驟S02中，碳滑板原料的配比為：重量比為45%的電解石墨烯、重量比 為19%的半補強炭黑、重量比為8%的石油焦、重量比為28%的中溫瀝青。
[0023] 其中，所述步驟S02中，所述焙燒的工藝條件為:溫度1300~1500°C，時間為230~255 小時。
[0024] 實施例3 一種電力機車用預應(yīng)力受電弓碳滑板的制備方法，包括以下幾個工藝步驟： 501、 將碳纖維束錨固在碳滑板模具兩端進行張拉，使碳纖維束中形成預應(yīng)力； 502、 將事先配比好的碳滑板原料裝入模具中，通過熱壓成型制成坯料制品； 503、 對模具和模具中的坯料制品進行焙燒碳化，形成碳滑板產(chǎn)品； 504、 將碳滑板產(chǎn)品從模具中取出。
[0025]其中，所述步驟SOl中，所述碳纖維束為聚丙烯腈PAN基碳纖維束，所述聚丙烯腈 PAN基碳纖維由聚丙烯腈纖維在200~300°C的氧化爐中氧化20~30小時后，再在1500~1800°C 的碳化爐中碳化得到，所述碳纖維束的纖度為25g。
[0026]其中，所述步驟S02中，碳滑板原料的配比為：重量比為50%的電解石墨烯、重量比 為15%的半補強炭黑、重量比為8%的石油焦、重量比為27%的中溫瀝青。
[0027] 其中，所述步驟S02中，所述焙燒的工藝條件為:溫度1300~1500°C，時間為255~286 小時。
[0028] 實施例4 一種電力機車用預應(yīng)力受電弓碳滑板的制備方法，包括以下幾個工藝步驟： 501、 將碳纖維束錨固在碳滑板模具兩端進行張拉，使碳纖維束中形成預應(yīng)力； 502、 將事先配比好的碳滑板原料裝入模具中，通過熱壓成型制成坯料制品； 503、 對模具和模具中的坯料制品進行焙燒碳化，形成碳滑板產(chǎn)品； 504、 將碳滑板產(chǎn)品從模具中取出。
[0029] S05、對從模具中取出的碳滑板產(chǎn)品進行浸漬，所述浸漬的工藝條件為:壓力0.5~ 1.5MPa，溫度為210~230°C，時間為1~2小時。
[0030]其中，所述步驟SOl中，所述碳纖維束為聚丙烯腈PAN基碳纖維束，所述聚丙烯腈 PAN基碳纖維由聚丙烯腈纖維在200~300°C的氧化爐中氧化20~30小時后，再在1500~1800°C 的碳化爐中碳化得到，所述碳纖維束的纖度為20g。
[0031]其中，所述步驟S02中，碳滑板原料的配比為：重量比為50%的電解石墨烯、重量比 為15%的半補強炭黑、重量比為12%的石油焦、重量比為23%的中溫瀝青。
[0032] 其中，所述步驟S02中，所述焙燒的工藝條件為:溫度1300~1500°C，時間為255~286 小時。
[0033] 其中，浸漬的目的是將浸漬劑浸到制品空隙中，以提高制品密度和強度。
[0034] 實施例5 一種電力機車用預應(yīng)力受電弓碳滑板的制備方法，包括以下幾個工藝步驟： 501、 將碳纖維束錨固在碳滑板模具兩端進行張拉，使碳纖維束中形成預應(yīng)力； 502、 將事先配比好的碳滑板原料裝入模具中，通過熱壓成型制成坯料制品； 503、 對模具和模具中的坯料制品進行焙燒碳化，形成碳滑板產(chǎn)品； 504、 將碳滑板產(chǎn)品從模具中取出。
[0035] S05、對從模具中取出的碳滑板產(chǎn)品進行浸漬，所述浸漬的工藝條件為:壓力0.5~ 1.5MPa，溫度為210~230°C，時間為1~2小時。
[0036] 其中，所述步驟SOl中，所述碳纖維束為聚丙烯腈PAN基碳纖維束，所述聚丙烯腈 PAN基碳纖維由聚丙烯腈纖維在200~300°C的氧化爐中氧化20~30小時后，再在1500~1800°C 的碳化爐中碳化得到，所述碳纖維束的纖度為25g。
[0037]其中，所述步驟S02中，碳滑板原料的配比為：重量比為48%的電解石墨烯、重量比 為17%的半補強炭黑、重量比為10%的石油焦、重量比為25%的中溫瀝青。
[0038] 其中，所述步驟S02中，所述焙燒的工藝條件為:溫度1300~1500°C，時間為255~286 小時。
[0039] 其中，浸漬的目的是將浸漬劑浸到制品空隙中，以提高制品密度和強度。
[0040] 下面是按照本發(fā)明的幾個實施例所描述的制備方法生產(chǎn)的碳滑板的性能測試的
其中，對比例的數(shù)據(jù)是對通過現(xiàn)有制備方法生產(chǎn)的碳滑板檢測得到的結(jié)果，其制備方 法具體為:將事先配比好的碳滑板原料裝入模具中，通過熱壓成型制成坯料制品；S03、對模 具和模具中的坯料制品進行焙燒碳化，形成碳滑板產(chǎn)品；將碳滑板產(chǎn)品從模具中取出。其 中，對比例的原料的配比與實施例1相同，焙燒碳化的工藝條件也與實施例1相同。
[0041] 上面僅對本發(fā)明的較佳實施例作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施例， 在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各 種變化，各種變化均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種電力機車用預應(yīng)力受電弓碳滑板的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： so 1、將碳纖維束錨固在碳滑板模具兩端進行張拉，使碳纖維束中形成預應(yīng)力； 502、 將事先配比好的碳滑板原料裝入模具中，通過熱壓成型制成坯料制品； 503、 對模具和模具中的坯料制品進行焙燒碳化，形成碳滑板產(chǎn)品； 504、 將碳滑板產(chǎn)品從模具中取出。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力機車用預應(yīng)力受電弓碳滑板的制備方法，其特征在 于，所述步驟SO 1中，碳纖維束的纖度為15~25g。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力機車用預應(yīng)力受電弓碳滑板的制備方法，其特征在 于，所述步驟S01中，所述碳纖維束為聚丙烯腈PAN基碳纖維束，所述聚丙烯腈PAN基碳纖維 由聚丙烯腈纖維在200~300°C的氧化爐中氧化20~30小時后，再在1500~1800°C的碳化爐中 碳化得到。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力機車用預應(yīng)力受電弓碳滑板的制備方法，其特征在 于，所述步驟S02中，碳滑板原料的配比為:重量比為45~50%的電解石墨烯、重量比為15~18% 的半補強炭黑、重量比為8~10%的石油焦、重量比為23~25%的中溫瀝青。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力機車用預應(yīng)力受電弓碳滑板的制備方法，其特征在 于，所述步驟S02中，碳滑板原料包括:重量比為48%的電解石墨烯、重量比為17%的半補強炭 黑、重量比為10%的石油焦、重量比為25%的中溫瀝青。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力機車用預應(yīng)力受電弓碳滑板的制備方法，其特征在 于，所述步驟S02中，所述焙燒的工藝條件為:溫度1300~1500 °C，時間為216~286小時。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力機車用預應(yīng)力受電弓碳滑板的制備方法，其特征在 于，還包括以下步驟:將碳滑板從模具中取出后，進行浸漬，所述浸漬的工藝條件為:壓力 0.5~1.5MPa，溫度為210~230°C，時間為1~2小時。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力機車用預應(yīng)力受電弓碳滑板的制備方法，其特征在 于，所述碳滑板的抗折強度為65~80MPa，沖擊韌性為0.14~0.16J/cm 3。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力機車用預應(yīng)力受電弓碳滑板的制備方法，其特征在 于，所述碳滑板的抗折強度為70~75MPa，沖擊韌性為0.15~0.16J/cm 3。
【文檔編號】C04B35/622GK106007769SQ201610338344
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月20日
【發(fā)明人】武建軍
【申請人】大同新成新材料股份有限公司