CN109128187B - 一种树脂型受电弓滑板材料的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种树脂型受电弓滑板材料的制备工艺，其采用鳞片石墨粉、碳纤维粉、电解铜粉、碳纳米管、PF树脂、NBR、二硫化钼；通过多次热压成型、热处理而成。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，特别是涉及一种树脂型受电弓滑板材料的制备工艺。
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，申请人提出一种树脂型受电弓滑板材料的制备工艺，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树脂型受电弓滑板材料的制备工艺。
为实现上述目的，本发明提供了一种树脂型受电弓滑板材料的制备工艺，包括如下步骤：
S1、原料，鳞片石墨粉、碳纤维粉、电解铜粉、碳纳米管、PF树脂、NBR（丁腈橡胶）、二硫化钼；
所述的鳞片石墨粉、碳纤维粉、电解铜粉、碳纳米管、PF树脂（酚醛树脂）、NBR（丁腈橡胶）、二硫化钼细度不低于90目；
S2、分别将鳞片石墨粉、碳纤维粉放入浓度不低于30%的浓硝酸中，然后加热至60-70℃，并搅拌，保持10-15min，然后取出，用蒸馏水清洗至中性；
S3、将以下组分按照相应重量份数比取出：鳞片石墨粉60-70、碳纤维粉10-13、碳纳米管3-5，然后放入超声波震荡机的箱体中，并加入无水乙醇，无水乙醇的体积为鳞片石墨粉、碳纤维粉、碳纳米管体积总和的三倍以上；然后开启超声波振荡机，通过超声波分散1-2小时，使得鳞片石墨粉、碳纤维粉、碳纳米管混合均匀，然后过滤、烘干，获得混合碳粉；
S4、将混合碳粉、PF树脂、NBR、电解铜粉、二硫化钼按照以下重量份数比取出并混合均匀：混合碳粉20-25、PF树脂10-12、NBR7-8、电解铜粉70-80、二硫化钼3-4，然后放入搅拌机中搅拌均匀，再放入球磨机中球磨1-2小时，获得细粉；
S5、细粉放入模压机的模具中，加热至60-70℃，然后通过15-20MPa的压力压制成板，要求压缩率不低于0.9，保压时间不低于3min；然后冷却，并粉碎至粒径不大于2㎜的颗粒；
S6、将S5制备的颗粒放入模压机的模具中，加热至100-120℃，然后通过60-70MPa的压力压制，要求压缩率不大于0.9，保压时间不低于3min；然后泄压，自然冷却至室温，获得板体；
S7、将S6压制后的板体放入模具中，并加热至160-180℃，然后采用模压机通过150MPa-200MPa的压力再次压制；热压开始时，每10秒开模放气一次，重复三次后进入保压阶段，然后每3min放气一次，要求保压时间不低于20min，压缩率不大于0.85，获得压制板；
S8、将压制板进行热处理，首先加热至100-120℃，保持1-1.5小时；然后加热至150-160℃，保持2-2.5小时；最后加热至200-210℃，保持8-10小时，最后随炉冷却至室温；这种设计主要是为了使树脂彻底固化。
S9、将S8处理后的压制板按照设计尺寸加工成受电弓滑板即可。
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
一种树脂型受电弓滑板材料的制备工艺，包括如下步骤：
S1、原料，鳞片石墨粉、碳纤维粉、电解铜粉、碳纳米管、PF树脂、NBR、二硫化钼；
所述的鳞片石墨粉、碳纤维粉、电解铜粉、碳纳米管、PF树脂、NBR、二硫化钼细度100目；
S2、分别将鳞片石墨粉、碳纤维粉放入浓度不低于30%的浓硝酸中，然后加热至60℃，并搅拌，保持12min，然后取出，用蒸馏水清洗至中性；
S3、将以下组分按照相应重量份数比取出：鳞片石墨粉65、碳纤维粉11、碳纳米管4，然后放入超声波震荡机的箱体中，并加入无水乙醇，无水乙醇的体积为鳞片石墨粉、碳纤维粉、碳纳米管体积总和的三倍以上；然后开启超声波振荡机，通过超声波分散1-2小时，使得鳞片石墨粉、碳纤维粉、碳纳米管混合均匀，然后过滤、烘干，获得混合碳粉；
S4、将混合碳粉、PF树脂、NBR、电解铜粉、二硫化钼按照以下重量份数比取出并混合均匀：混合碳粉23、PF树脂11、NBR7.3、电解铜粉78、二硫化钼3.2，然后放入搅拌机中搅拌均匀，再放入球磨机中球磨1-2小时，获得细粉；
S5、细粉放入模压机的模具中，加热至65℃，然后通过16MPa的压力压制成板，要求压缩率不低于0.9，保压时间不低于3min；然后冷却，并粉碎至粒径不大于2㎜的颗粒；
S6、将S5制备的颗粒放入模压机的模具中，加热至110℃，然后通过65MPa的压力压制，要求压缩率不大于0.9，保压时间不低于3min；然后泄压，自然冷却至室温，获得板体；
S7、将S6压制后的板体放入模具中，并加热至170℃，然后采用模压机通过160MPa的压力再次压制；热压开始时，每10秒开模放气一次，重复三次后进入保压阶段，然后每3min放气一次，要求保压时间不低于20min，压缩率不大于0.85，获得压制板；
S8、将压制板进行热处理，首先加热至110℃，保持1小时；然后加热至150℃，保持2小时；最后加热至200℃，保持9小时，最后随炉冷却至室温；
S9、将S8处理后的压制板按照设计尺寸加工成受电弓滑板即可。
实施例二
一种树脂型受电弓滑板材料的制备工艺，包括如下步骤：
S1、原料，鳞片石墨粉、碳纤维粉、电解铜粉、碳纳米管、PF树脂、NBR、二硫化钼；
所述的鳞片石墨粉、碳纤维粉、电解铜粉、碳纳米管、PF树脂、NBR、二硫化钼细度110目；
S2、分别将鳞片石墨粉、碳纤维粉放入浓度不低于30%的浓硝酸中，然后加热至60℃，并搅拌，保持14min，然后取出，用蒸馏水清洗至中性；
S3、将以下组分按照相应重量份数比取出：鳞片石墨粉62、碳纤维粉10、碳纳米管5，然后放入超声波震荡机的箱体中，并加入无水乙醇，无水乙醇的体积为鳞片石墨粉、碳纤维粉、碳纳米管体积总和的三倍以上；然后开启超声波振荡机，通过超声波分散2小时，使得鳞片石墨粉、碳纤维粉、碳纳米管混合均匀，然后过滤、烘干，获得混合碳粉；
S4、将混合碳粉、PF树脂、NBR、电解铜粉、二硫化钼按照以下重量份数比取出并混合均匀：混合碳粉24、PF树脂11、NBR7.5、电解铜粉80、二硫化钼3，然后放入搅拌机中搅拌均匀，再放入球磨机中球磨1.5小时，获得细粉；
S5、细粉放入模压机的模具中，加热至70℃，然后通过20MPa的压力压制成板，要求压缩率不低于0.9，保压时间不低于3min；然后冷却，并粉碎至粒径不大于2㎜的颗粒；
S6、将S5制备的颗粒放入模压机的模具中，加热至120℃，然后通过70MPa的压力压制，要求压缩率不大于0.9，保压时间不低于3min；然后泄压，自然冷却至室温，获得板体；
S7、将S6压制后的板体放入模具中，并加热至180℃，然后采用模压机通过200MPa的压力再次压制；热压开始时，每10秒开模放气一次，重复三次后进入保压阶段，然后每3min放气一次，要求保压时间不低于20min，压缩率不大于0.85，获得压制板；
S8、将压制板进行热处理，首先加热至100℃，保持1.5小时；然后加热至160℃，保持2.2小时；最后加热至210℃，保持8小时，最后随炉冷却至室温；
S9、将S8处理后的压制板按照设计尺寸加工成受电弓滑板即可。
实施例三
一种树脂型受电弓滑板材料的制备工艺，包括如下步骤：
S1、原料，鳞片石墨粉、碳纤维粉、电解铜粉、碳纳米管、PF树脂、NBR、二硫化钼；
所述的鳞片石墨粉、碳纤维粉、电解铜粉、碳纳米管、PF树脂、NBR、二硫化钼细度90目；
S2、分别将鳞片石墨粉、碳纤维粉放入浓度不低于30%的浓硝酸中，然后加热至60-70℃，并搅拌，保持10-15min，然后取出，用蒸馏水清洗至中性；
S3、将以下组分按照相应重量份数比取出：鳞片石墨粉70、碳纤维粉12、碳纳米管3.2，然后放入超声波震荡机的箱体中，并加入无水乙醇，无水乙醇的体积为鳞片石墨粉、碳纤维粉、碳纳米管体积总和的三倍以上；然后开启超声波振荡机，通过超声波分散2小时，使得鳞片石墨粉、碳纤维粉、碳纳米管混合均匀，然后过滤、烘干，获得混合碳粉；
S4、将混合碳粉、PF树脂、NBR、电解铜粉、二硫化钼按照以下重量份数比取出并混合均匀：混合碳粉22、PF树脂12、NBR7.4、电解铜粉80、二硫化钼3.3，然后放入搅拌机中搅拌均匀，再放入球磨机中球磨2小时，获得细粉；
S5、细粉放入模压机的模具中，加热至60℃，然后通过18MPa的压力压制成板，要求压缩率不低于0.9，保压时间不低于3min；然后冷却，并粉碎至粒径不大于2㎜的颗粒；
S6、将S5制备的颗粒放入模压机的模具中，加热至100℃，然后通过68MPa的压力压制，要求压缩率不大于0.9，保压时间不低于3min；然后泄压，自然冷却至室温，获得板体；
S7、将S6压制后的板体放入模具中，并加热至170℃，然后采用模压机通过170MPa的压力再次压制；热压开始时，每10秒开模放气一次，重复三次后进入保压阶段，然后每3min放气一次，要求保压时间不低于20min，压缩率不大于0.85，获得压制板；
S8、将压制板进行热处理，首先加热至110℃，保持1.2小时；然后加热至160℃，保持2.5小时；最后加热至200℃，保持910小时，最后随炉冷却至室温；
S9、将S8处理后的压制板按照设计尺寸加工成受电弓滑板即可。
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 (8)
1.一种树脂型受电弓滑板材料的制备工艺，其特征是：包括如下步骤：
S1、原料，鳞片石墨粉、碳纤维粉、电解铜粉、碳纳米管、PF树脂、NBR、二硫化钼；
S2、分别将鳞片石墨粉、碳纤维粉放入浓度不低于30%的浓硝酸中，然后加热至60-70℃，并搅拌，保持10-15min，然后取出，用蒸馏水清洗至中性；
S3、将以下组分按照相应重量份数比取出：鳞片石墨粉60-70、碳纤维粉10-13、碳纳米管3-5，然后放入超声波震荡机的箱体中，并加入无水乙醇，无水乙醇的体积为鳞片石墨粉、碳纤维粉、碳纳米管体积总和的三倍以上；然后开启超声波振荡机，通过超声波分散1-2小时，使得鳞片石墨粉、碳纤维粉、碳纳米管混合均匀，然后过滤、烘干，获得混合碳粉；
S4、将混合碳粉、PF树脂、NBR、电解铜粉、二硫化钼按照以下重量份数比取出并混合均匀：混合碳粉20-25、PF树脂10-12、NBR7-8、电解铜粉70-80、二硫化钼3-4，然后放入搅拌机中搅拌均匀，再放入球磨机中球磨1-2小时，获得细粉；
S5、细粉放入模压机的模具中，加热至60-70℃，然后通过15-20MPa的压力压制成板；然后冷却，并粉碎至粒径不大于2㎜的颗粒；
S6、将S5制备的颗粒放入模压机的模具中，加热至100-120℃，然后通过60-70MPa的压力压制；然后泄压，自然冷却至室温，获得板体；
S7、将S6压制后的板体放入模具中，并加热至160-180℃，然后采用模压机通过150MPa-200MPa的压力再次压制，获得压制板；
S8、将压制板进行热处理，首先加热至100-120℃，保持1-1.5小时；然后加热至150-160℃，保持2-2.5小时；最后加热至200-210℃，保持8-10小时，最后随炉冷却至室温；
S9、将S8处理后的压制板按照设计尺寸加工成受电弓滑板即可。
2.如权利要求1所述的制备工艺，其特征是：S1中，所述的鳞片石墨粉、碳纤维粉、电解铜粉、碳纳米管、PF树脂、NBR、二硫化钼细度不小于90目。
3.如权利要求1所述的制备工艺，其特征是：S5中，要求压缩率不低于0.9，保压时间不低于3min。
4.如权利要求1所述的制备工艺，其特征是：S6中，要求压缩率不大于0.9，保压时间不低于3min。
5.如权利要求1所述的制备工艺，其特征是：S7中，热压开始时，每10秒开模放气一次，重复三次后进入保压阶段，然后每3min放气一次，要求保压时间不低于20min，压缩率不大于0.85。
6.如权利要求1-5任一所述的制备工艺，其特征是：包括如下步骤：
S1、原料，鳞片石墨粉、碳纤维粉、电解铜粉、碳纳米管、PF树脂、NBR、二硫化钼；
所述的鳞片石墨粉、碳纤维粉、电解铜粉、碳纳米管、PF树脂、NBR、二硫化钼细度100目；
S2、分别将鳞片石墨粉、碳纤维粉放入浓度不低于30%的浓硝酸中，然后加热至60℃，并搅拌，保持12min，然后取出，用蒸馏水清洗至中性；
S3、将以下组分按照相应重量份数比取出：鳞片石墨粉65、碳纤维粉11、碳纳米管4，然后放入超声波震荡机的箱体中，并加入无水乙醇，无水乙醇的体积为鳞片石墨粉、碳纤维粉、碳纳米管体积总和的三倍以上；然后开启超声波振荡机，通过超声波分散1-2小时，使得鳞片石墨粉、碳纤维粉、碳纳米管混合均匀，然后过滤、烘干，获得混合碳粉；
S4、将混合碳粉、PF树脂、NBR、电解铜粉、二硫化钼按照以下重量份数比取出并混合均匀：混合碳粉23、PF树脂11、NBR7.3、电解铜粉78、二硫化钼3.2，然后放入搅拌机中搅拌均匀，再放入球磨机中球磨1-2小时，获得细粉；
S5、细粉放入模压机的模具中，加热至65℃，然后通过16MPa的压力压制成板，要求压缩率不低于0.9，保压时间不低于3min；然后冷却，并粉碎至粒径不大于2㎜的颗粒；
S6、将S5制备的颗粒放入模压机的模具中，加热至110℃，然后通过65MPa的压力压制，要求压缩率不大于0.9，保压时间不低于3min；然后泄压，自然冷却至室温，获得板体；
S7、将S6压制后的板体放入模具中，并加热至170℃，然后采用模压机通过160MPa的压力再次压制；热压开始时，每10秒开模放气一次，重复三次后进入保压阶段，然后每3min放气一次，要求保压时间不低于20min，压缩率不大于0.85，获得压制板；
S8、将压制板进行热处理，首先加热至110℃，保持1小时；然后加热至150℃，保持2小时；最后加热至200℃，保持9小时，最后随炉冷却至室温；
S9、将S8处理后的压制板按照设计尺寸加工成受电弓滑板即可。
7.如权利要求1-5任一所述的制备工艺，其特征是：包括如下步骤：
S1、原料，鳞片石墨粉、碳纤维粉、电解铜粉、碳纳米管、PF树脂、NBR、二硫化钼；
所述的鳞片石墨粉、碳纤维粉、电解铜粉、碳纳米管、PF树脂、NBR、二硫化钼细度110目；
S2、分别将鳞片石墨粉、碳纤维粉放入浓度不低于30%的浓硝酸中，然后加热至60℃，并搅拌，保持14min，然后取出，用蒸馏水清洗至中性；
S3、将以下组分按照相应重量份数比取出：鳞片石墨粉62、碳纤维粉10、碳纳米管5，然后放入超声波震荡机的箱体中，并加入无水乙醇，无水乙醇的体积为鳞片石墨粉、碳纤维粉、碳纳米管体积总和的三倍以上；然后开启超声波振荡机，通过超声波分散2小时，使得鳞片石墨粉、碳纤维粉、碳纳米管混合均匀，然后过滤、烘干，获得混合碳粉；
S4、将混合碳粉、PF树脂、NBR、电解铜粉、二硫化钼按照以下重量份数比取出并混合均匀：混合碳粉24、PF树脂11、NBR7.5、电解铜粉80、二硫化钼3，然后放入搅拌机中搅拌均匀，再放入球磨机中球磨1.5小时，获得细粉；
S5、细粉放入模压机的模具中，加热至70℃，然后通过20MPa的压力压制成板，要求压缩率不低于0.9，保压时间不低于3min；然后冷却，并粉碎至粒径不大于2㎜的颗粒；
S6、将S5制备的颗粒放入模压机的模具中，加热至120℃，然后通过70MPa的压力压制，要求压缩率不大于0.9，保压时间不低于3min；然后泄压，自然冷却至室温，获得板体；
S7、将S6压制后的板体放入模具中，并加热至180℃，然后采用模压机通过200MPa的压力再次压制；热压开始时，每10秒开模放气一次，重复三次后进入保压阶段，然后每3min放气一次，要求保压时间不低于20min，压缩率不大于0.85，获得压制板；
S8、将压制板进行热处理，首先加热至100℃，保持1.5小时；然后加热至160℃，保持2.2小时；最后加热至210℃，保持8小时，最后随炉冷却至室温；
S9、将S8处理后的压制板按照设计尺寸加工成受电弓滑板即可。
8.如权利要求1-5任一所述的制备工艺，其特征是：包括如下步骤：
S1、原料，鳞片石墨粉、碳纤维粉、电解铜粉、碳纳米管、PF树脂、NBR、二硫化钼；
所述的鳞片石墨粉、碳纤维粉、电解铜粉、碳纳米管、PF树脂、NBR、二硫化钼细度90目；
S2、分别将鳞片石墨粉、碳纤维粉放入浓度不低于30%的浓硝酸中，然后加热至60-70℃，并搅拌，保持10-15min，然后取出，用蒸馏水清洗至中性；
S3、将以下组分按照相应重量份数比取出：鳞片石墨粉70、碳纤维粉12、碳纳米管3.2，然后放入超声波震荡机的箱体中，并加入无水乙醇，无水乙醇的体积为鳞片石墨粉、碳纤维粉、碳纳米管体积总和的三倍以上；然后开启超声波振荡机，通过超声波分散2小时，使得鳞片石墨粉、碳纤维粉、碳纳米管混合均匀，然后过滤、烘干，获得混合碳粉；
S4、将混合碳粉、PF树脂、NBR、电解铜粉、二硫化钼按照以下重量份数比取出并混合均匀：混合碳粉22、PF树脂12、NBR7.4、电解铜粉80、二硫化钼3.3，然后放入搅拌机中搅拌均匀，再放入球磨机中球磨2小时，获得细粉；
S5、细粉放入模压机的模具中，加热至60℃，然后通过18MPa的压力压制成板，要求压缩率不低于0.9，保压时间不低于3min；然后冷却，并粉碎至粒径不大于2㎜的颗粒；
S6、将S5制备的颗粒放入模压机的模具中，加热至100℃，然后通过68MPa的压力压制，要求压缩率不大于0.9，保压时间不低于3min；然后泄压，自然冷却至室温，获得板体；
S7、将S6压制后的板体放入模具中，并加热至170℃，然后采用模压机通过170MPa的压力再次压制；热压开始时，每10秒开模放气一次，重复三次后进入保压阶段，然后每3min放气一次，要求保压时间不低于20min，压缩率不大于0.85，获得压制板；
S8、将压制板进行热处理，首先加热至110℃，保持1.2小时；然后加热至160℃，保持2.5小时；最后加热至200℃，保持910小时，最后随炉冷却至室温；
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