CN101648528A

CN101648528A - 一种碳纤维晶须增强接触网导线及其制备方法

Info

Publication number: CN101648528A
Application number: CN200910143914A
Authority: CN
Inventors: 张世永
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-06-03
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2010-02-17

Abstract

本发明公开了碳纤维晶须接触网导线制备方法，该接触网导线包括碳纤维、晶须、金属导电介质、添加剂。所述碳纤维的含碳量不小于90％，抗拉强度不小于3500MP；所属晶须为氧化锌晶须，也可以是硫酸钙晶须、硫酸镁晶须、氧化镁晶须、碳化硅晶须；金属导电介质为铜、银、铝、镁、锌或铜合金、银合金、铝合金、镁合金、锌合金；所述添加剂为镍、锡、铌。所述接触网导线整体为环形结构，且在外环的二分之一上部左右对称具有两个V形缺口。碳纤维晶须接触网导线具有抗拉强度高，弹性模量大，柔韧性能好，重量轻，易安装的特点，关键在于导线张力和弛度随气温变化小的特点，适宜于高速铁路接触网供电或城市轨道交通接触网供电工程需要。

Description

一种碳纤维晶须增强接触网导线及其制备方法

技术领域

本发明涉及电气化铁路接触网导线，尤其涉及一种碳纤维晶须增强接触网导线及其制备方法。

背景技术

目前我国电气化铁路或城市轨道交通接触网导线用材有冷轧纯铜、铝钢复合线、锡铜、银铜、锡银铜等合金线材，但上述材料只能适应低速、中速和准高速电力机车受流技术要求，而不能满足高速铁路的技术条件。目前能够满足时速300公里电力机车受流技术条件的接触网导线主要是Cu-Mg-Re系镁铜合金接触网导线，这种导线原材多为国外进口，价格畸高。随着我国高速铁路的发展，对接触网导线技术标准提出了更高要求，即需要进一步提高接触线的张力，以提高接触线的稳定性、波动传播速度和机车受流质量，要求接触线在具有良好的导电性的同时，还要具有良好的耐磨性能、抗电弧能力，还应具有较高的机械强度和耐软化性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种碳纤维晶须增强接触网导线及其制备方法，解决现有接触网导线抗拉强度低、温差变化大、抗电弧能力差等问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种碳纤维晶须增强接触网导线及其制备方法，该接触网导线包括碳纤维、晶须、金属导电介质、添加剂、成型剂。

所述碳纤维的含碳量不小于90％，抗拉强度不小于3500MP；

所述晶须为氧化锌晶须，也可以是硫酸钙晶须、硫酸镁晶须、氧化镁晶须、碳化硅晶须；

所述金属导电介质为铜、银、铝、镁、锌或铜合金、银合金、铝合金、镁合金、锌合金。

所述添加剂为镍、锡、铌。

所述接触网导线整体为环形结构，且在外环的二分之一上部左右对称具有两个V形缺口。

本发明还提供一种制备碳纤维晶须增强接触网导线的方法，具体为：

碳纤维、晶须预先浸镀金属导电介质，然后将浸镀金属导电介质的碳纤维、晶须、添加剂按照9∶1∶1的比例充分混合均匀，采用连铸连轧加工工艺制作。

碳纤维晶须增强接触网导线按照其性能要求，除对碳纤维、晶须预先浸镀金属导电介质以增强其导电性能外，遵循多元少量强化机制的原则，在原材组分中添加适量的稀土合金元素，进一步提高了产品的强度，明显改善了产品的韧性，平直度、耐高温、耐磨耐蚀性更好。

本发明所述的碳纤维晶须增强接触网导线具有抗拉强度高，弹性模量大，柔韧性能好，重量轻，易安装的特点，关键在于导线张力和弛度随气温变化小的特点，适宜于高速铁路接触网供电或城市轨道交通接触网供电工程需要。

附图说明

图1是一种碳纤维晶须增强接触网导线的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。

本发明提供一种碳纤维晶须增强接触网导线，针对现有的铝包钢、铜包钢、银铜合金或纯铜接触导线抗拉强度低、弹性模量小、抗电弧性能差、热胀冷缩系数大、不能满足高速电气化铁路电力机车取流技术要求的问题而做出重大改进。碳纤维抗拉强度是普通钢材的8-10倍以上，弹性模量优于钢材，具有优异的抗蠕变性能，耐腐蚀性和抗震性；碳纤维重量轻，重量仅为钢材的1/5；碳纤维韧性好。采用碳纤维晶须增强接触网导线，可以增强接触线的抗拉强度，提高接触线的耐磨损、抗电弧性能，还具有施工便捷，施工质量易保证的特点。

如图1所示，显示了本发明的碳纤维晶须增强接触网导线的结构示意图，所述接触网导线整体为环形结构，且在外环的二分之一上部左右对称具有两个V形缺口。

该结构的接触网导线具有耐张强度大，工艺简单的特点，能充分利用现有的接触线上引连铸法生产工艺和设备。

具体实施方法：

第一步对碳纤维、晶须原材料进行预处理

对碳纤维、晶须原材料进行表面化学镀铜处理。镀铜方法如下：将碳纤维放入百分含量为65％的浓硝酸中，在85℃常压条件下硝化处理30分钟，接着将其取出并清洗干净，放在重量百分比为5wt％氯化亚锡溶液中进行敏化处理，然后将敏化后的碳纤维材料放在0.02wt％的氯化铜溶液中，以烷基磺酸钠为催化剂，搅拌3分钟后取出烘干，即可得到镀铜碳纤维材料。对晶须镀铜时，直接将晶须放到上述氯化铜镀液中，以烷基磺酸钠为催化剂，搅拌4分钟后取出烘干，即可得到镀铜晶须材料。

第二步，拌料

按照镀铜碳纤维、镀铜晶须、添加剂9∶1∶1重量比例称量材料，放到球磨罐中均匀搅拌1.5小时。

第三步，铸坯成型

经过充分搅拌的原料取出后，放到热压机的铸坯成型槽中直接热压成型。热压时的压强为100-300MP，热压温度为750-1300℃，保温时间为20-30分钟。

第四步，接触线挤压成型

将碳纤维晶须铸坯放在连续挤压机上加工，铸坯在旋转挤压轮的带动下进入挤压腔内，在挤压轮槽壁的摩擦力作用下产生高温和高压力，使挤压腔内坯杆温度升高，压力增大，达到一定值后接触线便从腔体模孔中挤出。

其主要技术路线和工艺流程见图2。

Claims

1、一种碳纤维晶须增强接触网导线，其特征在于，该接触网导线是由碳纤维、晶须、金属导电介质、添加剂经过浸镀工艺和连铸连轧制成。

2、如权利要求1所述的接触网导线，其特征在于，所述碳纤维是含碳量不小于90％，抗拉强度不小于3500MP的碳纤维丝束、碳纤维粉末。

3、如权利要求1所述的接触网导线，其特征在于，所述金属导电介质是铜、银、铝、镁、锌或铜合金、银合金、铝合金、镁合金、锌合金。

4、如权利要求1所述的接触网导线，其特征在于，所述晶须是氧化锌晶须，也可以是硫酸钙晶须、硫酸镁晶须、氧化镁晶须、碳化硅晶须。

5、如权利要求1所述的接触网导线，其特征在于，所述添加剂为镍、锡、铌。

6、如权利要求1-5中任一项所述接触网导线，其特征在于，所述接触网导线整体为环形结构，且在外环的二分之一上部左右对称具有两个V形缺口。

7、一种制作权利要求1所述碳纤维晶须增强接触网导线的方法，其特征在于，碳纤维、晶须预先浸镀金属导电介质，然后将浸镀金属导电介质的碳纤维、晶须、添加剂按照9∶1∶1的比例充分混合均匀，放在热压成型机上挤压形成原材铸坯。

8、如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述金属导电介质是铜、银、铝、镁、锌或铜合金、银合金、铝合金、镁合金、锌合金。

9、如权利要求7所述的方法，其特征在于，对碳纤维、晶须原材料进行表面化学镀铜处理。镀铜方法如下：将碳纤维放入百分含量为65％的浓硝酸中，在85℃常压条件下硝化处理30分钟，接着将其取出并清洗干净，放在重量百分比为5wt％氯化亚锡溶液中进行敏化处理，然后将敏化后的碳纤维材料放在0.02wt％的氯化铜溶液中，以烷基磺酸钠为催化剂，搅拌3分钟后取出烘干，即可得到镀铜碳纤维材料。对晶须镀铜时，直接将晶须放到上述氯化铜镀液中，以烷基磺酸钠为催化剂，搅拌4分钟后取出烘干，即可得到镀铜晶须材料。

10、如权利要求7所述的方法，其特征在于，按照镀铜碳纤维、镀铜晶须、添加剂9∶1∶1重量比例称量材料，放到球磨罐中均匀搅拌1.5小时。

11、如权利要求7所述的方法，其特征在于，经过充分搅拌的原料取出后，放到热压机的铸坯成型槽中直接热压成型。热压时的压强为100-300MP，热压温度为750-1300℃，保温时间为20-30分钟。

12、如权利要求1-6所述的接触网导线，将碳纤维晶须铸坯放在连续挤压机上加工，铸坯在旋转挤压轮的带动下进入挤压腔内，在挤压轮槽壁的摩擦力作用下产生高温和高压力，使挤压腔内坯杆温度升高，压力增大，达到一定值后接触线便从腔体模孔中挤出。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。