CN109014216A - 一种基于镀铜石墨粉的受电弓滑板制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于镀铜石墨粉的受电弓滑板制备工艺，包括如下步骤，镀铜石墨烯粉的制作以及：S310将以下组分按照重量份数比取出、并混合均匀：镀铜石墨烯粉50‑60、电镀铜粉30‑40、二氧化钛3‑4、碳纳米管6‑8；S320、将S310混合的粉末放入模压机中，通过250‑300MPa压力模压成型，要求保压时间2‑4分钟，压缩率不高于0.8，获得砖坯；S330、将砖坯放入石墨坩埚中，四周采用石墨粉覆盖，然后置于焙烧炉中，通过800‑900℃的温度烧结成型，保温时间5小时，然后随炉冷却；S340、将S330加工后的砖坯按照受电弓滑板尺寸加工即可。本发明实施起来较为简单，且成本偏低，成品具有较好的导电性能和耐磨性、自润滑性。
Description
技术领域
本发明涉及一种受电弓滑板，特别是涉及一种基于镀铜石墨粉的受电弓滑板制备工艺。
背景技术
电力机车的动力连接器就是受电弓碳滑板，而碳滑板的重要材料即碳滑条。其工作原理就是碳滑条与接触电网摩擦接触取电，传送给电力机车，从而来维持其正常运行。由于工作环境是在自然环境中进行，有时会暴露冻雨、冰雪在恶劣的天气中，且还在高速运行，与接触电网不断产生摩擦，在摩擦的过程会有电弧、冲击等现象的发生，因而也成为频繁更换的部件。
由此可见碳滑条材料综合性能是其必备条件，其中高强度、高韧性、低电阻、耐磨以及自润滑特性的滑动电接触材料是最佳选择。
现如今电力机车受电弓碳滑板分为三种：粉末冶金滑板、纯碳滑板、碳基复合材料滑板。而且要保证碳滑板的导电性和自润性一般都会采取浸金属工艺，但是目前的碳滑板浸金属工艺较为复杂，而且效率偏低。
因此，申请人提出一种基于镀铜石墨粉的受电弓滑板制备工艺，其制备的碳滑板各项性能指标满足国标要求，且工艺简单、效率高。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于镀铜石墨粉的受电弓滑板制备工艺。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于镀铜石墨粉的受电弓滑板制备工艺，包括如下步骤：
S100、石墨粉预处理
S110、选取细度为90-100目的石墨粉，然后放入井式炉中，通入氩气作为保护气，然后加热至400-450℃，保持0.5-1小时；然后停止加热，并在井式炉中冷却至室温；然后取出用纯水洗涤6-10次；
S120、将S110处理后的石墨粉放入浓硝酸中煮沸30-40分钟，浓硝酸的浓度不低于40%；然后取出冷却，冷却后用纯水清洗至PH在7-8；
S130、将S120处理后的石墨粉敏化液中煮沸20-30min，然后取出用纯水清洗6-10次，敏化液由SnCL2和HCL构成，其中SnCL2、HCL的含量分别为20g/L、20ml/L；
S140、将S130处理后的石墨粉放入活化液中，然后进行搅拌，5-10分钟后取出；活化液中含有50ml/L的一水合氨，0.5g/L的硝酸银；
S200、石墨粉的镀铜
S210、配置电镀液，电镀液的组成如下：25g/L的硫酸铜、10ml/L的乙酸、10ml/L的98%浓硫酸、10-12g/L的次亚磷酸钠、60-80g/L的十二烷基苯磺酸钠；
S220、将S140处理后的石墨粉按照15g/L的配比投入电镀液中，阴极电流密度30A/dm2,同时进行超声波震荡，超声波频率为20KHZ、电镀液温度从保持在60-80℃、流速6-8L/min，电镀时间0.5-1.2小时，电镀完成后过滤获得镀铜石墨烯粉，然后用纯水清洗至中性；
S300、受电弓滑板的制备
S310、将以下组分按照重量份数比取出、并混合均匀：镀铜石墨烯粉50-60、电镀铜粉30-40、二氧化钛3-4、碳纳米管6-8，混合时可以加入无水乙醇进行湿混后烘干，从而保证混合的均匀度；
S320、将S310混合的粉末放入模压机中，通过250-300MPa压力模压成型，要求保压时间2-4分钟，压缩率不高于0.8，获得砖坯；
S330、将砖坯放入石墨坩埚中，四周采用石墨粉覆盖，然后置于焙烧炉中，通过800-900℃的温度烧结成型，保温时间5小时，然后随炉冷却；升温方式如下：
室温-400℃，5-8℃/min；
400-900℃，3-4℃/min，达到900℃后保持5小时；
S340、将S330加工后的砖坯按照受电弓滑板尺寸加工即可。
本发明的有益效果是：本发明实施起来较为简单，且成本偏低，成品具有较好的导电性能和耐磨性、自润滑性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
实施例一
一种基于镀铜石墨粉的受电弓滑板制备工艺，包括如下步骤：
S100、石墨粉预处理
S110、选取细度为100目的鳞片石墨粉，然后放入井式炉中，通入氩气作为保护气，然后加热至400℃，保持0.6小时；然后停止加热，并在井式炉中冷却至室温；然后取出用纯水洗涤8次；
S120、将S110处理后的石墨粉放入浓硝酸中煮沸35分钟，浓硝酸的浓度50%；然后取出冷却，冷却后用纯水清洗至PH在7；
S130、将S120处理后的石墨粉敏化液中煮沸25min，然后取出用纯水清洗8次，敏化液由SnCL2和HCL构成，其中SnCL2、HCL的含量分别为20g/L、20ml/L；
S140、将S130处理后的石墨粉放入活化液中，然后进行搅拌，6分钟后取出；活化液中含有50ml/L的一水合氨，0.5g/L的硝酸银；
S200、石墨粉的镀铜
S210、配置电镀液，电镀液的组成如下：25g/L的硫酸铜、10ml/L的乙酸、10ml/L的98%浓硫酸、12g/L的次亚磷酸钠、65g/L的十二烷基苯磺酸钠；
S220、将S140处理后的石墨粉按照15g/L的配比投入电镀液中，阴极电流密度30A/dm2,同时进行超声波震荡，超声波频率为20KHZ、电镀液温度从保持在60℃、流速7L/min，电镀时间0.8小时，电镀完成后过滤获得镀铜石墨烯粉，然后用纯水清洗至中性；
S300、受电弓滑板的制备
S310、将以下组分按照重量份数比取出、并混合均匀：镀铜石墨烯粉52、电镀铜粉33、二氧化钛3、碳纳米管7，混合时可以加入无水乙醇进行湿混后烘干，从而保证混合的均匀度；
S320、将S310混合的粉末放入模压机中，通过280MPa压力模压成型，要求保压时间3分钟，压缩率不高于0.75，获得砖坯；
S330、将砖坯放入石墨坩埚中，四周采用石墨粉覆盖，然后置于焙烧炉中，通过850℃的温度烧结成型，保温时间5小时，然后随炉冷却；升温方式如下：
室温-400℃，6℃/min；
400-900℃，3℃/min，达到900℃后保持5小时；
S340、将S330加工后的砖坯按照受电弓滑板尺寸加工即可。
实施例二
一种基于镀铜石墨粉的受电弓滑板制备工艺，包括如下步骤：
S100、石墨粉预处理
S110、选取细度为95目的石墨粉，然后放入井式炉中，通入氩气作为保护气，然后加热至450℃，保持1小时；然后停止加热，并在井式炉中冷却至室温；然后取出用纯水洗涤10次；
S120、将S110处理后的石墨粉放入浓硝酸中煮沸30分钟，浓硝酸的浓度60%；然后取出冷却，冷却后用纯水清洗至中性；
S130、将S120处理后的石墨粉敏化液中煮沸28min，然后取出用纯水清洗10次，敏化液由SnCL2和HCL构成，其中SnCL2、HCL的含量分别为20g/L、20ml/L；
S140、将S130处理后的石墨粉放入活化液中，然后进行搅拌，8分钟后取出；活化液中含有50ml/L的一水合氨，0.5g/L的硝酸银；
S200、石墨粉的镀铜
S210、配置电镀液，电镀液的组成如下：25g/L的硫酸铜、10ml/L的乙酸、10ml/L的98%浓硫酸、11g/L的次亚磷酸钠、70g/L的十二烷基苯磺酸钠；
S220、将S140处理后的石墨粉按照15g/L的配比投入电镀液中，阴极电流密度30A/dm2,同时进行超声波震荡，超声波频率为20KHZ、电镀液温度从保持在70℃、流速6L/min，电镀时间0.6小时，电镀完成后过滤获得镀铜石墨烯粉，然后用纯水清洗至中性；
S300、受电弓滑板的制备
S310、将以下组分按照重量份数比取出、并混合均匀：镀铜石墨烯粉55、电镀铜粉37、二氧化钛4、碳纳米管6.5，混合时可以加入无水乙醇进行湿混后烘干，从而保证混合的均匀度；
S320、将S310混合的粉末放入模压机中，通过260MPa压力模压成型，要求保压时间2分钟，压缩率不高于0.77，获得砖坯；
S330、将砖坯放入石墨坩埚中，四周采用石墨粉覆盖，然后置于焙烧炉中，通过830℃的温度烧结成型，保温时间5小时，然后随炉冷却；升温方式如下：
室温-400℃，7℃/min；
400-900℃，4℃/min，达到900℃后保持5小时；
S340、将S330加工后的砖坯按照受电弓滑板尺寸加工即可。
实施例三
一种基于镀铜石墨粉的受电弓滑板制备工艺，包括如下步骤：
S100、石墨粉预处理
S110、选取细度为100目的石墨粉，然后放入井式炉中，通入氩气作为保护气，然后加热至430℃，保持0.9小时；然后停止加热，并在井式炉中冷却至室温；然后取出用纯水洗涤9次；
S120、将S110处理后的石墨粉放入浓硝酸中煮沸33分钟，浓硝酸的浓度60%；然后取出冷却，冷却后用纯水清洗至PH在7-8；
S130、将S120处理后的石墨粉敏化液中煮沸23min，然后取出用纯水清洗9次，敏化液由SnCL2和HCL构成，其中SnCL2、HCL的含量分别为20g/L、20ml/L；
S140、将S130处理后的石墨粉放入活化液中，然后进行搅拌，7分钟后取出；活化液中含有50ml/L的一水合氨，0.5g/L的硝酸银；
S200、石墨粉的镀铜
S210、配置电镀液，电镀液的组成如下：25g/L的硫酸铜、10ml/L的乙酸、10ml/L的98%浓硫酸、10g/L的次亚磷酸钠、75g/L的十二烷基苯磺酸钠；
S220、将S140处理后的石墨粉按照15g/L的配比投入电镀液中，阴极电流密度30A/dm2,同时进行超声波震荡，超声波频率为20KHZ、电镀液温度从保持在75℃、流速8L/min，电镀时间1小时，电镀完成后过滤获得镀铜石墨烯粉，然后用纯水清洗至中性；
S300、受电弓滑板的制备
S310、将以下组分按照重量份数比取出、并混合均匀：镀铜石墨烯粉57、电镀铜粉31、二氧化钛3.6、碳纳米管7.4，混合时可以加入无水乙醇进行湿混后烘干，从而保证混合的均匀度；
S320、将S310混合的粉末放入模压机中，通过300MPa压力模压成型，要求保压时间3分钟，压缩率不高于0.8，获得砖坯；
S330、将砖坯放入石墨坩埚中，四周采用石墨粉覆盖，然后置于焙烧炉中，通过850℃的温度烧结成型，保温时间5小时，然后随炉冷却；升温方式如下：
室温-400℃，6℃/min；
400-900℃，3℃/min，达到900℃后保持5小时；
S340、将S330加工后的砖坯按照受电弓滑板尺寸加工即可。
本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种基于镀铜石墨粉的受电弓滑板制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S100、石墨粉预处理
S110、选取细度为90-100目的石墨粉，然后放入井式炉中，通入氩气作为保护气，然后加热至400-450℃，保持0.5-1小时；然后停止加热，并在井式炉中冷却至室温；然后取出用纯水洗涤6-10次；
S120、将S110处理后的石墨粉放入浓硝酸中煮沸30-40分钟，浓硝酸的浓度不低于40%；然后取出冷却，冷却后用纯水清洗至PH在7-8；
S130、将S120处理后的石墨粉敏化液中煮沸20-30min，然后取出用纯水清洗6-10次，敏化液由SnCL2和HCL构成，其中SnCL2、HCL的含量分别为20g/L、20ml/L；
S140、将S130处理后的石墨粉放入活化液中，然后进行搅拌，5-10分钟后取出；活化液中含有50ml/L的一水合氨，0.5g/L的硝酸银；
S200、石墨粉的镀铜
S210、配置电镀液，电镀液的组成如下：25g/L的硫酸铜、10ml/L的乙酸、10ml/L的98%浓硫酸、10-12g/L的次亚磷酸钠、60-80g/L的十二烷基苯磺酸钠；
S220、将S140处理后的石墨粉按照15g/L的配比投入电镀液中，阴极电流密度30A/dm2,同时进行超声波震荡，超声波频率为20KHZ、电镀液温度从保持在60-80℃、流速6-8L/min，电镀时间0.5-1.2小时，电镀完成后过滤获得镀铜石墨烯粉，然后用纯水清洗至中性；
S300、受电弓滑板的制备
S310、将以下组分按照重量份数比取出、并混合均匀：镀铜石墨烯粉50-60、电镀铜粉30-40、二氧化钛3-4、碳纳米管6-8；
S320、将S310混合的粉末放入模压机中，通过250-300MPa压力模压成型，要求保压时间2-4分钟，压缩率不高于0.8，获得砖坯；
S330、将砖坯放入石墨坩埚中，四周采用石墨粉覆盖，然后置于焙烧炉中，通过800-900℃的温度烧结成型，保温时间5小时，然后随炉冷却；
S340、将S330加工后的砖坯按照受电弓滑板尺寸加工即可。
2.如权利要求1所述的受电弓滑板制备工艺，其特征在于，S330中，升温方式如下：
室温-400℃，5-8℃/min；
400-900℃，3-4℃/min，达到900℃后保持5小时。
3.如权利要求1或2所述的受电弓滑板制备工艺，其特征在于，S310中采用湿混的方法，混合完成后烘干。
4.如权利要求1或2所述的受电弓滑板制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S100、石墨粉预处理
S110、选取细度为100目的鳞片石墨粉，然后放入井式炉中，通入氩气作为保护气，然后加热至400℃，保持0.6小时；然后停止加热，并在井式炉中冷却至室温；然后取出用纯水洗涤8次；
S120、将S110处理后的石墨粉放入浓硝酸中煮沸35分钟，浓硝酸的浓度50%；然后取出冷却，冷却后用纯水清洗至PH在7；
S130、将S120处理后的石墨粉敏化液中煮沸25min，然后取出用纯水清洗8次，敏化液由SnCL2和HCL构成，其中SnCL2、HCL的含量分别为20g/L、20ml/L；
S140、将S130处理后的石墨粉放入活化液中，然后进行搅拌，6分钟后取出；活化液中含有50ml/L的一水合氨，0.5g/L的硝酸银；
S200、石墨粉的镀铜
S210、配置电镀液，电镀液的组成如下：25g/L的硫酸铜、10ml/L的乙酸、10ml/L的98%浓硫酸、12g/L的次亚磷酸钠、65g/L的十二烷基苯磺酸钠；
S220、将S140处理后的石墨粉按照15g/L的配比投入电镀液中，阴极电流密度30A/dm2,同时进行超声波震荡，超声波频率为20KHZ、电镀液温度从保持在60℃、流速7L/min，电镀时间0.8小时，电镀完成后过滤获得镀铜石墨烯粉，然后用纯水清洗至中性；
S300、受电弓滑板的制备
S310、将以下组分按照重量份数比取出、并混合均匀：镀铜石墨烯粉52、电镀铜粉33、二氧化钛3、碳纳米管7；
S320、将S310混合的粉末放入模压机中，通过280MPa压力模压成型，要求保压时间3分钟，压缩率不高于0.75，获得砖坯；
S330、将砖坯放入石墨坩埚中，四周采用石墨粉覆盖，然后置于焙烧炉中，通过850℃的温度烧结成型，保温时间5小时，然后随炉冷却；升温方式如下：
室温-400℃，6℃/min；
400-900℃，3℃/min，达到900℃后保持5小时；
S340、将S330加工后的砖坯按照受电弓滑板尺寸加工即可。
5.如权利要求1或2所述的受电弓滑板制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S100、石墨粉预处理
S110、选取细度为95目的石墨粉，然后放入井式炉中，通入氩气作为保护气，然后加热至450℃，保持1小时；然后停止加热，并在井式炉中冷却至室温；然后取出用纯水洗涤10次；
S120、将S110处理后的石墨粉放入浓硝酸中煮沸30分钟，浓硝酸的浓度60%；然后取出冷却，冷却后用纯水清洗至中性；
S130、将S120处理后的石墨粉敏化液中煮沸28min，然后取出用纯水清洗10次，敏化液由SnCL2和HCL构成，其中SnCL2、HCL的含量分别为20g/L、20ml/L；
S140、将S130处理后的石墨粉放入活化液中，然后进行搅拌，8分钟后取出；活化液中含有50ml/L的一水合氨，0.5g/L的硝酸银；
S200、石墨粉的镀铜
S210、配置电镀液，电镀液的组成如下：25g/L的硫酸铜、10ml/L的乙酸、10ml/L的98%浓硫酸、11g/L的次亚磷酸钠、70g/L的十二烷基苯磺酸钠；
S220、将S140处理后的石墨粉按照15g/L的配比投入电镀液中，阴极电流密度30A/dm2,同时进行超声波震荡，超声波频率为20KHZ、电镀液温度从保持在70℃、流速6L/min，电镀时间0.6小时，电镀完成后过滤获得镀铜石墨烯粉，然后用纯水清洗至中性；
S300、受电弓滑板的制备
S310、将以下组分按照重量份数比取出、并混合均匀：镀铜石墨烯粉55、电镀铜粉37、二氧化钛4、碳纳米管6.5；
S320、将S310混合的粉末放入模压机中，通过260MPa压力模压成型，要求保压时间2分钟，压缩率不高于0.77，获得砖坯；
S330、将砖坯放入石墨坩埚中，四周采用石墨粉覆盖，然后置于焙烧炉中，通过830℃的温度烧结成型，保温时间5小时，然后随炉冷却；升温方式如下：
室温-400℃，7℃/min；
400-900℃，4℃/min，达到900℃后保持5小时；
S340、将S330加工后的砖坯按照受电弓滑板尺寸加工即可。
6.如权利要求1或2所述的受电弓滑板制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S100、石墨粉预处理
S110、选取细度为100目的石墨粉，然后放入井式炉中，通入氩气作为保护气，然后加热至430℃，保持0.9小时；然后停止加热，并在井式炉中冷却至室温；然后取出用纯水洗涤9次；
S120、将S110处理后的石墨粉放入浓硝酸中煮沸33分钟，浓硝酸的浓度60%；然后取出冷却，冷却后用纯水清洗至PH在7-8；
S130、将S120处理后的石墨粉敏化液中煮沸23min，然后取出用纯水清洗9次，敏化液由SnCL2和HCL构成，其中SnCL2、HCL的含量分别为20g/L、20ml/L；
S140、将S130处理后的石墨粉放入活化液中，然后进行搅拌，7分钟后取出；活化液中含有50ml/L的一水合氨，0.5g/L的硝酸银；
S200、石墨粉的镀铜
S210、配置电镀液，电镀液的组成如下：25g/L的硫酸铜、10ml/L的乙酸、10ml/L的98%浓硫酸、10g/L的次亚磷酸钠、75g/L的十二烷基苯磺酸钠；
S220、将S140处理后的石墨粉按照15g/L的配比投入电镀液中，阴极电流密度30A/dm2,同时进行超声波震荡，超声波频率为20KHZ、电镀液温度从保持在75℃、流速8L/min，电镀时间1小时，电镀完成后过滤获得镀铜石墨烯粉，然后用纯水清洗至中性；
S300、受电弓滑板的制备
S310、将以下组分按照重量份数比取出、并混合均匀：镀铜石墨烯粉57、电镀铜粉31、二氧化钛3.6、碳纳米管7.4；
S320、将S310混合的粉末放入模压机中，通过300MPa压力模压成型，要求保压时间3分钟，压缩率不高于0.8，获得砖坯；
S330、将砖坯放入石墨坩埚中，四周采用石墨粉覆盖，然后置于焙烧炉中，通过850℃的温度烧结成型，保温时间5小时，然后随炉冷却；升温方式如下：
室温-400℃，6℃/min；
400-900℃，3℃/min，达到900℃后保持5小时；
S340、将S330加工后的砖坯按照受电弓滑板尺寸加工即可。
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