CN109484190B - 一种碳纤维增强碳受电弓滑板的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳纤维增强碳受电弓滑板的制备工艺，包括如下步骤：步骤一：将石墨烯粉与导电环氧树脂、固化剂混合形成糊状物；步骤二：将步骤一制得的糊状物涂抹在碳纤维管表面；步骤三：将涂抹糊状物后的碳纤维管放入渗碳炉内进行渗碳处理，得到渗碳多孔体；步骤四：将步骤三制得的渗碳多孔体放入含银离子的浸渍液中浸渍一段时间后取出，晾干。有益效果在于：本发明所述的一种碳纤维增强碳受电弓滑板的制备工艺制备的受电弓滑板具有较强的机械强度，良好的润滑性能和抗冲击性能，对接触网导线磨损较小，耐磨性好。

Description

一种碳纤维增强碳受电弓滑板的制备工艺
技术领域
本发明涉及受电弓滑板制备领域，具体涉及一种碳纤维增强碳受电弓滑板的制备工艺。
背景技术
目前，市场上常见的受电弓滑板主要有纯碳滑板和浸金属碳滑板。纯碳滑板冲击韧性差、自身磨耗严重。浸金属碳滑板的抗冲击性差，易掉块，且对铜接触网导线的粘着磨损较纯碳滑板严重很多。而且随着列车速度的逐步提升，纯碳滑板和浸金属碳滑板的上述缺点将被逐渐放大，严重影响高速机车的正常运行。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种碳纤维增强碳受电弓滑板的制备工艺，以解决现有技术中传统的受电弓滑板抗冲击性差、机械强度低、对接触网导线磨损严重，耐磨性差，实用性不强等问题。本发明提供的诸多技术方案中优选的技术方案能够实现制备的受电弓滑板具有较强的机械强度，良好的润滑性能和抗冲击性能，对接触网导线磨损较小，耐磨性好等技术效果，详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种碳纤维增强碳受电弓滑板的制备工艺，包括如下步骤：
步骤一：将石墨烯粉与导电环氧树脂、固化剂混合形成糊状物；
步骤二：将步骤一制得的糊状物涂抹在碳纤维管表面；
步骤三：将涂抹糊状物后的碳纤维管放入渗碳炉内进行渗碳处理，得到渗碳多孔体；
步骤四：将步骤三制得的渗碳多孔体放入含银离子的浸渍液中浸渍一段时间后取出，晾干；
步骤五：将步骤四获得的渗碳多孔体放入炭化炉内进行炭化，制得碳纤维增强碳管体；
步骤六：将石墨粉、钛粉和呋喃树脂混合形成胶状物；
步骤七：用步骤六制得的胶状物将多根碳纤维增强碳管体胶粘在一起，形成碳纤维增强碳滑块胚体；
步骤八：将步骤七制得的碳纤维增强碳滑块胚体表面包覆石墨纸，然后放入热等静压机内热压固化；
步骤九：将步骤八固化完毕的碳纤维增强碳滑块胚体再次放入炭化炉内炭化处理，制得碳纤维增强碳滑块。
步骤十：将碳纤维增强碳滑块与铝合金托架粘接制得碳纤维增强碳受电弓滑板。
作为本案的重要设计，步骤二中碳纤维管的内外表面均需要被涂抹。
作为本案的优化设计，步骤九中炭化后的碳纤维增强碳滑块需要进行淬火处理。
作为本案的优化设计，步骤一中的固化剂采用高温固化剂，所述高温固化剂包括多胺和酸酐。
作为本案的优化设计，步骤一中石墨烯粉、导电环氧树脂和固化剂的体积比为（0.5-0.6）:（1-2）:（1-1.5）。
作为本案的优化设计，步骤三中渗碳处理的温度为2500～3100℃，热处理时间为13～15小时。
作为本案的优化设计，步骤四中的浸渍液为含银离子的饱和溶液。
作为本案的优化设计，步骤五和步骤九中炭化的温度为1500℃～3000℃，炭化时间为20小时。
作为本案的优化设计，步骤六中石墨粉、钛粉和呋喃树脂的体积比为（1-1.5）:（0.1-0.15）:（4-5）。
有益效果在于：本发明所述的一种碳纤维增强碳受电弓滑板的制备工艺制备的受电弓滑板具有较强的机械强度，良好的润滑性能和抗冲击性能，对接触网导线磨损较小，耐磨性好。
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，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明提供的一种碳纤维增强碳受电弓滑板的制备工艺，包括如下步骤：
步骤一：将石墨烯粉与导电环氧树脂、固化剂混合形成糊状物，这样设计，方便将糊状物涂抹在碳纤维管表面，石墨烯粉具有良好的导电性能、导热性能、较强的机械强度、润滑性和耐磨性，其与碳纤维管的结合能够显著增强碳纤维的使用性能，导电环氧树脂主要是为了石墨烯粉能够与碳纤维管良好粘接，固化剂主要是为了增强导电环氧树脂的固化性能，使涂抹糊状物后的碳纤维管具有较强的机械强度；
步骤二：将步骤一制得的糊状物涂抹在碳纤维管表面，这样设计，可得到增强型的碳纤维管，碳纤维管的机械强度、导电性能、导热性能、润滑性和耐磨性均得以大幅提升；
步骤三：将涂抹糊状物后的碳纤维管放入渗碳炉内进行渗碳处理，得到渗碳多孔体，这样设计，可进一步增强碳纤维管表面的机械强度和耐磨性；
步骤四：将步骤三制得的渗碳多孔体放入含银离子的浸渍液中浸渍一段时间后取出，晾干，这样设计，尽可能多的将银离子渗入到渗碳多孔体内增强糊状物与碳纤维管之间的结合强度；
步骤五：将步骤四获得的渗碳多孔体放入炭化炉内进行炭化，制得碳纤维增强碳管体，这样设计，一方面用于银离子融入渗碳多孔体内，另一方面进一步增强渗碳多孔体的机械强度和耐磨性；
步骤六：将石墨粉、钛粉和呋喃树脂混合形成胶状物，石墨粉润滑性好，其位于渗碳多孔体的外部可使碳纤维增强碳滑块具有良好润滑性能，对电网导线的磨损较小，钛粉主要是为了增强胶状物的机械强度，呋喃树脂便于石墨粉、钛粉混合形成胶状物；
步骤七：用步骤六制得的胶状物将多根碳纤维增强碳管体胶粘在一起，形成碳纤维增强碳滑块胚体，这样设计，制得的碳纤维增强碳滑块润滑性好，机械强度高，同时碳纤维增强碳管体可用做气道，省去了额外铺设金属管或陶瓷管的麻烦；
步骤八：将步骤七制得的碳纤维增强碳滑块胚体表面包覆石墨纸，然后放入热等静压机内热压固化，这样设计，可使石墨纸与碳纤维增强碳滑块胚体紧密连接，石墨纸主要用于增强碳纤维增强碳滑块的润滑性能；
步骤九：将步骤八固化完毕的碳纤维增强碳滑块胚体再次放入炭化炉内炭化处理，制得碳纤维增强碳滑块，进一步弹簧主要是为了增强碳纤维增强碳滑块的机械强度。
步骤十：将碳纤维增强碳滑块与铝合金托架粘接制得碳纤维增强碳受电弓滑板。
作为可选的实施方式，步骤二中碳纤维管的内外表面均需要被涂抹，因为碳纤维管的内壁需要用做气道，其裸露在外，因此也需要涂抹糊状物和胶状物。
步骤九中炭化后的碳纤维增强碳滑块需要进行淬火处理。
步骤一中的固化剂采用高温固化剂，高温固化剂包括多胺和酸酐，高温固化剂为固化剂中性能最好的一类固化剂。
步骤一中石墨烯粉、导电环氧树脂和固化剂的体积比为（0.5-0.6）:（1-2）:（1-1.5）。
步骤三中渗碳处理的温度为2500～3100℃，热处理时间为13～15小时。
步骤四中的浸渍液为含银离子的饱和溶液，这样设计，使得银离子能够尽可能多的融入渗碳多孔体内。
步骤五和步骤九中炭化的温度为1500℃～3000℃，炭化时间为20小时。
步骤六中石墨粉、钛粉和呋喃树脂的体积比为（1-1.5）:（0.1-0.15）:（4-5）。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种碳纤维增强碳受电弓滑板的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将石墨烯粉与导电环氧树脂、固化剂混合形成糊状物；
步骤二：将步骤一制得的糊状物涂抹在碳纤维管表面；
步骤三：将涂抹糊状物后的碳纤维管放入渗碳炉内进行渗碳处理，得到渗碳多孔体；
步骤四：将步骤三制得的渗碳多孔体放入含银离子的浸渍液中浸渍一段时间后取出，晾干；
步骤五：将步骤四获得的渗碳多孔体放入炭化炉内进行炭化，制得碳纤维增强碳管体；
步骤六：将石墨粉、钛粉和呋喃树脂混合形成胶状物；
步骤七：用步骤六制得的胶状物将多根碳纤维增强碳管体胶粘在一起，形成碳纤维增强碳滑块胚体；
步骤八：将步骤七制得的碳纤维增强碳滑块胚体表面包覆石墨纸，然后放入热等静压机内热压固化；
步骤九：将步骤八固化完毕的碳纤维增强碳滑块胚体再次放入炭化炉内炭化处理，制得碳纤维增强碳滑块；
步骤十：将碳纤维增强碳滑块与铝合金托架粘接制得碳纤维增强碳受电弓滑板；
步骤二中碳纤维管的内外表面均需要被涂抹。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强碳受电弓滑板的制备工艺，其特征在于：步骤九中炭化后的碳纤维增强碳滑块需要进行淬火处理。
3.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强碳受电弓滑板的制备工艺，其特征在于：步骤一中的固化剂采用高温固化剂，所述高温固化剂包括多胺和酸酐。
4.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强碳受电弓滑板的制备工艺，其特征在于：步骤一中石墨烯粉、导电环氧树脂和固化剂的体积比为（0.5-0.6）:（1-2）:（1-1.5）。
5.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强碳受电弓滑板的制备工艺，其特征在于：步骤三中渗碳处理的温度为2500～3100℃，热处理时间为13～15小时。
6.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强碳受电弓滑板的制备工艺，其特征在于：步骤四中的浸渍液为含银离子的饱和溶液。
7.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强碳受电弓滑板的制备工艺，其特征在于：步骤五和步骤九中炭化的温度为1500℃～3000℃，炭化时间为20小时。
8.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强碳受电弓滑板的制备工艺，其特征在于：步骤六中石墨粉、钛粉和呋喃树脂的体积比为（1-1.5）:（0.1-0.15）:（4-5）。
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