一種受電弓滑板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及復(fù)合材料科技應(yīng)用領(lǐng)域，特別是涉及一種受電弓滑板的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和交通運(yùn)輸市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，提高鐵路運(yùn)營(yíng)速度己成為一個(gè)亟待解決的重要課題。目前我國(guó)的鐵路提速是通過修建電氣化鐵路和對(duì)既有線路改造實(shí)現(xiàn)的。自1961年我國(guó)第一條電氣化鐵路開通后，經(jīng)過40多年的發(fā)展，有了巨大的進(jìn)步，目前國(guó)內(nèi)的電氣化里程已達(dá)到2.2萬(wàn)公里，其中時(shí)速200公里及以上的里程達(dá)到6003公里。鐵路的電氣化和高速化已成為世界鐵路運(yùn)輸發(fā)展的趨勢(shì)，只有實(shí)現(xiàn)電氣化，才能實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)輸?shù)母咚倩繕?biāo)。而受電弓滑板和接觸網(wǎng)導(dǎo)線是高速鐵路的靈魂部件，二者之間的載流摩擦磨損性能是涉及弓網(wǎng)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵問題，直接影響電力機(jī)車的動(dòng)力供應(yīng)、機(jī)車運(yùn)行速度以及鐵路運(yùn)營(yíng)成本、甚至危及行車安全。因此，對(duì)于滑板與導(dǎo)線載流摩擦磨損性能的研究長(zhǎng)期以來一直是備受人們關(guān)注的一個(gè)課題。
[0003]滑板與導(dǎo)線的載流摩擦磨損問題，既與相互配副組合的材料間滑動(dòng)摩擦磨損機(jī)制有關(guān)，又涉及這一對(duì)摩擦副滑動(dòng)載流的特殊工況，是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的研究領(lǐng)域?；宀牧系默F(xiàn)狀及發(fā)展、受電弓滑板的工作條件具有載荷隨機(jī)變化、接觸時(shí)有強(qiáng)電流通過高滑動(dòng)速度環(huán)境條件復(fù)雜多變等顯著特點(diǎn)，因此對(duì)其選材有著十分苛刻的要求。在接觸網(wǎng)一定的前提下，滑板一般應(yīng)滿足以下性能要求:良好的導(dǎo)電性、抑制離線電弧的產(chǎn)生和抗電弧燒蝕性、良好的自耐磨性和對(duì)導(dǎo)線的減磨性、足夠的強(qiáng)度以及對(duì)自然環(huán)境較強(qiáng)的適應(yīng)性等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足而提供一種具有高耐磨性、高強(qiáng)度、耐腐蝕性、高散熱及導(dǎo)電性的受電弓滑板的制作方法。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種受電弓滑板的制作方法，將石墨烯合金薄膜纏繞到受電弓滑板的棒芯上，直至達(dá)到設(shè)計(jì)的外型尺寸，再將已纏繞石墨烯合金薄膜的受電弓滑板固定到成型內(nèi)模；在真空條件及載氣的保護(hù)下，將已纏繞石墨烯合金薄膜的受電弓滑板于溫度500°C ~1200°C、壓力30MPa~400MPa的條件下完成熱壓復(fù)合成型。
[0006]進(jìn)一步，具體包括以下步驟:
(1)將石墨烯合金薄膜纏繞到受電弓滑板的棒芯上，并沿受電弓滑板的棒芯軸向來回重復(fù)纏繞500~3000層，直至達(dá)到設(shè)計(jì)的外型尺寸，再將已纏繞石墨烯合金薄膜的受電弓滑板固定到成型內(nèi)模，并抽真空至真空度2.0X10E-3Pa以上；
(2)在載氣的保護(hù)及真空度為2.0X10E-lPa以上的真空環(huán)境下，將已纏繞石墨烯合金薄膜的受電弓滑板于溫度500°C~120(TC、壓力30MPa~400MPa的條件下完成熱壓復(fù)合成型。
[0007]進(jìn)一步，步驟(1)中，所述石墨烯合金薄膜均勻連續(xù)緊密地纏繞到受電弓滑板的棒芯上，并沿受電弓滑板的棒芯軸向來回重復(fù)纏繞1000~2000層。
[0008]進(jìn)一步，所述石墨烯合金薄膜的厚度小于3um。
[0009]進(jìn)一步，所述石墨烯合金薄膜由單層片或多層片石墨烯粉體、銅、含有銀或鎂合金添加劑的銅合金、含鎳和鈦的銅合金中的一種或多種組成。
[0010]進(jìn)一步，所述受電弓滑板的棒芯材質(zhì)由銅、銅合金、碳纖維、不銹鋼纖維、玄武巖纖維中的一種或多種組成。
[0011]進(jìn)一步，所述受電弓滑板的棒芯由不同幾何形狀的連續(xù)線材、帶材、棒材中的一種或多種組成。
[0012]進(jìn)一步，所述熱壓復(fù)合成型的溫度達(dá)到500°C ~1200°C時(shí)，施加壓力30MPa~400MPa并保溫20~40min。
[0013]進(jìn)一步，所述熱壓復(fù)合成型的溫度為650°C ~850°C，壓力為100MPa~200MPa。
[0014]進(jìn)一步，所述載氣為氮?dú)饣蚝狻?br>[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點(diǎn):
(1)將石墨烯合金薄膜均勻連續(xù)緊密地纏繞到受電弓滑板的棒芯上，實(shí)現(xiàn)對(duì)受電弓滑板的表面改性使其成為一種新型多層復(fù)合材料，而獲得具有高耐磨性、高強(qiáng)度、耐腐蝕性、高散熱及導(dǎo)電性的綜合特性來滿足以下性能要求:良好的導(dǎo)電性、抑制離線電弧的產(chǎn)生和抗電弧燒蝕性、良好的自耐磨性和對(duì)導(dǎo)線的減磨性、足夠的強(qiáng)度、對(duì)自然環(huán)境較強(qiáng)的適應(yīng)性等，從而避免滑板與導(dǎo)線的載流摩擦磨損問題；
(2)所制備的石墨烯合金受電弓滑板具有高強(qiáng)高密，各向同性炭密度>1.75g/cm3，三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度彡lOOMPa,電阻率彡35 μ Ω.m ;
(3)所制備的石墨烯合金受電弓滑板可應(yīng)用于時(shí)速350~600公里的高速機(jī)車或其它類似的受電導(dǎo)軌等，從而實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)輸?shù)母咚倩繕?biāo)。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明受電弓滑板的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)、完整地說明。
[0018]實(shí)施例1
本實(shí)施例受電弓滑板的制作方法包括以下步驟:
(1)在潔凈環(huán)境下選用厚2.5umX30mm寬的石墨烯銅合金薄膜1，將其均勻連續(xù)緊密地纏繞在表面清潔處理的銅合金受電弓滑板棒芯2上，并沿受電弓滑板棒芯軸向來回重復(fù)纏繞1000層，并且達(dá)到設(shè)計(jì)的外形尺寸；
(2)將已纏繞石墨烯合金薄膜的受電弓滑板固定到成型內(nèi)模，并將成型模放入真空室內(nèi)，抽真空至2.0X 10E-3Pa的真空環(huán)境下，使用氮?dú)鈱⒐ぷ髡婵諌簭?qiáng)保持在2.0X 10E_lPa下，待熱壓成型模溫度達(dá)到650°C時(shí)，對(duì)型模施加壓力200MPa并保持40min，隨后經(jīng)120min降溫至室溫、充氣恢復(fù)至常壓，即可獲得新型結(jié)構(gòu)的石墨烯合金受電弓滑板。
[0019]實(shí)施例2
本實(shí)施例受電弓滑板的制作方法包括以下步驟:
(1)在潔凈環(huán)境下選用厚2.0umX30mm寬的石墨烯含銀0.2%添加劑的銅合金薄膜1，將其均勻連續(xù)緊密地纏繞在表面清潔處理的銅合金受電弓滑板棒芯2上，并沿受電弓滑板棒芯軸向來回重復(fù)纏繞2000層，并且達(dá)到設(shè)計(jì)的外形尺寸；
(2)將已纏繞石墨烯合金薄膜的受電弓滑板固定到成型內(nèi)模，并將成型模放入真空室內(nèi)，抽真空至2.0X 10E-3Pa的真空環(huán)境下，使用氦氣將工作真空壓強(qiáng)保持在2.0X 10E_lPa下，待熱壓成型模溫度達(dá)到850°C時(shí)，對(duì)成型模施加壓力30MPa并保持30min，隨后經(jīng)120min降溫至室溫、充氣恢復(fù)至常壓，即可獲得新型結(jié)構(gòu)的石墨烯合金受電弓滑板。
[0020]實(shí)施例3
本實(shí)施例受電弓滑板的制作方法包括以下步驟:
(1)在潔凈環(huán)境下選用厚2.0umX30mm寬的石墨烯含銀0.2%添加劑的銅合