CN101049803B - 电力机车用炭/炭受电弓滑板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电力机车用炭/炭受电弓滑板的制备方法，该方法采用针刺无纬布准三向结构预制体；先通过化学气相沉积热解炭，然后通过树脂浸渍-炭化工艺致密，反复致密处理数次；到密度≥1.70g/cm3时致密工艺结束，按照图样机械加工后即可制得电力机车用炭/炭受电弓滑板。本发明采用气相与液相浸渍-炭化法相结合的致密方法，在电力机车用受电弓滑板方面，其磨擦性能、抗冲击韧性和力学性能与传统受电弓滑板有很大的改善，对于延长受电弓炭滑板在电力机车上的使用寿命有重要的意义，减少受电弓滑板的更换率，保护了接触导线的磨损。

Description

电力机车用炭/炭受电弓滑板的制备方法
技术领域
本发明属于交通运输车辆配件技术领域，具体涉及一种电力机车用炭/炭受电弓滑板的制备方法。
背景技术
滑板按材质主要分为金属基滑板和炭系滑板两大类，金属基滑板包括纯金属滑板和粉末冶金滑板；炭系滑板包括纯炭滑板和渗金属炭滑板。其中，纯金属滑板由于和接触导线材质相近，亲和力强，对接触导线磨耗十分严重，目前已淘汰。
铁路向着电气化和高速化发展，是为了满足国民经济和社会发展的需要。电气化铁路的弓网系统是决定机车正常运行的关键环节之一，面对铁路提速的需求，原有的受电弓滑板材料在使用性能和经济性能上都已不能满足要求，开发高性能、低价格的滑板材料具有重大的现实意义。
根据检索资料，八十年代以来研制了一种新型受电弓滑板：浸金属炭滑板。浸金属炭滑板是将炭基料在高温高压下浸渍金属，一些金属渗入到炭材料的气孔中，在炭中构成细密的网状结构。这种材料的致密性好，其强度、韧性和耐磨性比基体炭好，热稳定性好，热膨胀率较低，导热率和导电率较高，对导线不熔焊，耐弧形高，接触电阻小。但是，这种滑板工艺复杂，成本较高，对接触网导线的磨损较大，而且抗冲击性能较差。中国发明专利CN1178745A公开了一种炭-炭复合材料受电弓滑板，采用炭纤维增强炭基复合材料制造电力机车受电弓滑板，以镀铜炭粉末为基体材料，采用短炭纤维作为增强剂，并采用热固性树脂作为粘结剂，湿态混合或干态混合的方法，将原料充分混合，然后进行冷压和热压，使热固性树脂固化成型，这种受电弓滑板材料摩擦磨损性能好，对接触导线磨损程度小，但是机械强度不高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种工艺简单、致密效果良好、材料使用性能优异的电力机车用炭/炭受电弓滑板的制备方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种电力机车用炭/炭受电弓滑板的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)采用无纬布全炭纤维针刺准三向结构预制体；
(2)对准三向结构预制体进行均热法化学气相沉积，沉积温度为920-960℃，沉积时间为120～168小时，沉积至密度≥1.20g/cm3时转糠酮树脂浸渍-炭化致密；
(3)糠酮树脂浸渍-炭化致密工艺，将糠酮树脂预热到60℃，在压力为1.2MPa、1.4MPa或1.8MPa下，将准三向结构预制体在糠酮树脂中浸渍5小时，并在固化温度为160-200℃下固化后，转炭化炉，在炭化温度为800-1000℃下炭化处理；
(4)制品密度≥1.70g/cm3时致密工艺结束，按照图样机械加工后即制得电力机车用炭/炭受电弓滑板。
所述步骤(1)中用炭纤维无纬布与薄炭纤维网胎交替铺层，采用针刺技术在垂直方向引入增强纤维，防止制造过程中的分层和开裂。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
(1)采用针刺无纬布全炭纤维准三向结构预制体，可增强受电弓滑板的强度和与接触导线的抗摩擦能力。
(2)采用化学气相沉积与树脂浸渍-炭化相结合的致密工艺，致密效果良好，具有电阻率较低、机械性能和抗冲击性能优异、韧性好等优点，可以防止受电弓滑板缺损和破裂。
(3)用该工艺技术制得的电力机车用炭/炭受电弓滑板润滑性能好、密度小、质量轻，适合于高速运行，防止离线。
(4)用该工艺技术制得的电力机车用炭/炭受电弓滑板对接触导线的磨损量小，可以保护与之连接的接触导线。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
(1)采用无纬布全炭纤维针刺准三向结构预制体；
(2)对准三向结构预制体进行均热法化学气相沉积，沉积温度为920℃，沉积时间168小时，沉积至密度≥1.20g/cm3时转糠酮树脂浸渍-炭化致密；
(3)糠酮树脂浸渍-炭化致密工艺，糠酮树脂预热60℃，在压力为1.8MPa下进行浸渍5h，固化温度为160℃固化后转炭化炉800℃炭化处理；
(4)制品密度≥1.70g/cm3时致密工艺结束，按照图样机械加工后即可制得电力机车用炭/炭受电弓滑板。
实施例2
(1)采用针刺无纬布全炭纤维准三向结构预制体；
(2)对准三向结构预制体进行均热法化学气相沉积，沉积温度为940℃，沉积时间120小时，沉积至密度≥1.20g/cm3时转糠酮树脂浸渍-炭化致密；
(3)糠酮树脂浸渍-炭化致密工艺，糠酮树脂预热60℃，在压力为1.4MPa下进行浸渍5小时，固化温度为180℃固化后转炭化炉900℃炭化处理；
(4)制品密度≥1.70g/cm3时致密工艺结束，按照图样机械加工后即可制得电力机车用炭/炭受电弓滑板。
实施例3
(1)采用针刺无纬布全炭纤维准三向结构预制体；
(2)对准三向结构预制体进行均热法化学气相沉积，沉积温度为960℃，沉积时间144小时，沉积至密度≥1.20g/cm3时转糠酮树脂浸渍-炭化致密；
(3)糠酮树脂浸渍-炭化致密工艺，糠酮树脂预热60℃，在压力为1.2MPa下进行浸渍5小时，固化温度为200℃固化后转炭化炉1000℃炭化处理；
(4)制品密度≥1.70g/cm3时致密工艺结束，按照图样机械加工后即可制得电力机车用炭/炭受电弓滑板。
本发明引入炭/炭复合材料用于电力机车受电弓滑板。炭/炭滑板的压缩强度为322MPa、拉伸强度为54.4MPa、冲击韧性为1.19J/cm2；而德国进口纯炭滑板压缩强度为98.9MPa、拉伸强度为34.48、冲击韧性为0.39J/cm2；因此采用针刺无纬布炭/炭复合材料作为电力机车用受电弓滑板材料，可大大的增强了受电弓滑板的强度。本发明采用先进的炭/炭复合材料致密技术，化学气相沉积和树脂浸渍-炭化相结合的致密工艺，制得密度≥1.70g/cm3的受电弓滑板。该炭/炭复合材料结构稳定，强度高，与接触导线匹配性好，可大大提高了受电弓滑板的使用寿命，减少受电弓滑板的更换率，具有良好的摩擦磨损性能和抗冲刷能力，而且保护了接触网导线。

Claims (2)

1.一种电力机车用炭/炭受电弓滑板的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)采用无纬布全炭纤维针刺准三向结构预制体；
(2)对准三向结构预制体进行均热法化学气相沉积，沉积温度为920-960℃，沉积时间为120～168小时，沉积至密度≥1.20g/cm3时转糠酮树脂浸渍-炭化致密；
(3)糠酮树脂浸渍-炭化致密工艺，将糠酮树脂预热到60℃，在压力为1.2MPa、1.4MPa或1.8MPa下，将准三向结构预制体在糠酮树脂中浸渍5小时，并在固化温度为160-200℃下固化后，转炭化炉，在炭化温度为800-1000℃下炭化处理；
(4)制品密度≥1.70g/cm3时致密工艺结束，按照图样机械加工后即制得电力机车用炭/炭受电弓滑板。
2.根据权利要求1所述的电力机车用炭/炭受电弓滑板的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中用炭纤维无纬布与薄炭纤维网胎交替铺层，采用针刺技术在垂直方向引入增强纤维，防止制造过程中的分层和开裂。
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