CN109604604A - 一种基于纤维增强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纤维增强的受电弓滑板制备工艺，包括以下步骤：S1、原料；S2、将以下组分按照重量份数比取出，并加热至100℃后混合均匀：石墨粉60‑70、酚醛树脂25‑30、电解铜粉3‑5、丁晴橡胶2‑3、碳纳米管2‑3、二硫化钼3‑4，获得浆料；S3、在模具最底部铺设一层碳纤维布，然后将浆料均匀涂抹在碳纤维布上，要求厚度在2‑5㎜，然后铺设一层铜网，再在铜网上刷一层厚度在2‑5㎜的浆料，再铺设一层碳纤维布，如此往复；S4、将S3中的模具放入烘干机中，加热至60‑80℃，烘干1‑2小时，然后放入热压成型机中，加热至80‑100℃，通过3‑4MPa的压力预压7‑10min，然后将温度增加至150‑180℃，通过65‑70Mpa的压力压紧1.5‑2小时进行模压成型，获得砖坯；S5、焙烧；S6、加工；S7、浸渍。

Description

一种基于纤维增强的受电弓滑板制备工艺
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纤维增强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纤维增强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纤维增强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纤维增强的受电弓滑板制备工艺，包括以下步骤：
S1、原料：铜网，铜线直径在0.2-0.5㎜，网孔直径在0.5-1㎜之间；
碳纤维布，碳纤维直径在0.2-0.5㎜之间，网孔直径在0.5-1㎜之间；
石墨粉，细度在100-120目之间，纯度99.99%，采用鳞片石墨粉；
酚醛树脂，固态时细度不低于80目；
电解铜粉，细度不低于100目，纯度99.99%；
丁晴橡胶，ACN含量25%-30%；
碳纳米管；
二硫化钼，细度在100-120目之间，纯度99.99%；
S2、将以下组分按照重量份数比取出，并加热至100℃后混合均匀：石墨粉60-70、酚醛树脂25-30、电解铜粉3-5、丁晴橡胶2-3、碳纳米管2-3、二硫化钼3-4，获得浆料；
S3、在模具最底部铺设一层碳纤维布，然后将浆料均匀涂抹在碳纤维布上，要求厚度在2-5㎜，然后铺设一层铜网，再在铜网上刷一层厚度在2-5㎜的浆料，再铺设一层碳纤维布，如此往复，直到厚度达到20-25㎜，且最上一层采用碳纤维布；
S4、将S3中的模具放入烘干机中，加热至60-80℃，烘干1-2小时，然后取出，放入热压成型机中，加热至80-100℃，通过3-4MPa的压力预压7-10min，然后将温度增加至150-180℃，通过65-70Mpa的压力压紧1.5-2小时进行模压成型，要求压缩率不高于0.85，获得砖坯；
S5、将砖坯放入炭化炉中，加热至800-1000℃，保持6-8小时进行焙烧，同时需要充入氮气作为保护气；
S6、将S5浸渍后的砖坯加工至需要尺寸、形状，然后清理表面，可以采用60-70℃的温水进行超声波清洗0.5-1小时后取出，以清理表面被堵的孔；
S7、将酚醛树脂溶解入乙醇中，直到酚醛树脂浓度达到70-80%获得浸渍液，然后将浸渍液倒入浸渍罐中，再将S6处理的砖坯放入浸渍罐中，要求浸渍液完全浸泡砖坯，然后关闭浸渍罐，加热至60-70℃，充入氮气，直到浸渍罐内气压达到10-20Mpa，保持4-5小时，然后取出，清理表面即可。
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
一种基于纤维增强的受电弓滑板制备工艺，包括以下步骤：
S1、原料：铜网，铜线直径为0.4㎜，网孔直径为0.8㎜；
碳纤维布，碳纤维直径直径为0.4㎜，网孔直径为0.8㎜；
石墨粉，细度在110目之间，纯度99.99%，采用鳞片石墨粉；
酚醛树脂，固态时细度不低于90目；
电解铜粉，细度不低于120目，纯度99.99%；
丁晴橡胶，ACN含量25%-30%；
碳纳米管；
二硫化钼，细度110目，纯度99.99%；
S2、将以下组分按照重量份数比取出，并加热至100℃后混合均匀：石墨粉65、酚醛树脂27、电解铜粉3.2、丁晴橡胶2.3、碳纳米管2.5、二硫化钼3.2，获得浆料；
S3、在模具最底部铺设一层碳纤维布，然后将浆料均匀涂抹在碳纤维布上，要求厚度为4㎜，然后铺设一层铜网，再在铜网上刷一层厚度为4㎜的浆料，再铺设一层碳纤维布，如此往复，直到厚度达到25㎜，且最上一层采用碳纤维布；
S4、将S3中的模具放入烘干机中，加热至70℃，烘干2小时，然后取出放入热压成型机中，加热至90℃，通过3.5MPa的压力预压8min；
然后将温度增加至160℃，通过68Mpa的压力压紧2小时进行模压成型，要求压缩率不高于0.85，获得砖坯；
S5、将砖坯放入炭化炉中，加热至800℃，保持7小时进行焙烧，同时需要充入氮气作为保护气；
S6、将S5浸渍后的砖坯加工至需要尺寸、形状，然后清理表面；
S7、将酚醛树脂溶解入乙醇中，直到酚醛树脂浓度达到75%获得浸渍液，然后将浸渍液倒入浸渍罐中，再将S6处理的砖坯放入浸渍罐中，要求浸渍液完全浸泡砖坯，然后关闭浸渍罐，加热至65℃，充入氮气，直到浸渍罐内气压达到15Mpa，保持4.5小时，然后取出，清理表面即可。
实施例二
一种基于纤维增强的受电弓滑板制备工艺，包括以下步骤：
S1、原料：铜网，铜线直径0.5㎜，网孔直径1㎜；
碳纤维布，碳纤维直径0.5㎜，网孔直径1㎜；
石墨粉，细度在20目之间，纯度99.99%，采用鳞片石墨粉；
酚醛树脂，固态时细度不低于100目；
电解铜粉，细度不低于130目，纯度99.99%；
丁晴橡胶，ACN含量25%-30%；
碳纳米管；
二硫化钼，细度120目，纯度99.99%；
S2、将以下组分按照重量份数比取出，并加热至100℃后混合均匀：石墨粉62、酚醛树脂28、电解铜粉5、丁晴橡胶2.2、碳纳米管3、二硫化钼3.5，获得浆料；
S3、在模具最底部铺设一层碳纤维布，然后将浆料均匀涂抹在碳纤维布上，要求厚度5㎜，然后铺设一层铜网，再在铜网上刷一层厚度5㎜的浆料，再铺设一层碳纤维布，如此往复，直到厚度达到22㎜，且最上一层采用碳纤维布；
S4、将S3中的模具放入烘干机中，加热至80℃，烘干1.5小时，然后取出，放入热压成型机中，加热至100℃，通过4MPa的压力预压7min，然后将温度增加至170℃，通过65Mpa的压力压紧2小时进行模压成型，要求压缩率不高于0.85，获得砖坯；
S5、将砖坯放入炭化炉中，加热至1000℃，保持6小时进行焙烧，同时需要充入氮气作为保护气；
S6、将S5浸渍后的砖坯加工至需要尺寸、形状，然后清理表面，采用65℃的温水超声波清洗1小时后取出，以清理表面被堵的孔；
S7、将酚醛树脂溶解入乙醇中，直到酚醛树脂浓度达到80%获得浸渍液，然后将浸渍液倒入浸渍罐中，再将S6处理的砖坯放入浸渍罐中，要求浸渍液完全浸泡砖坯，然后关闭浸渍罐，加热至70℃，充入氮气，直到浸渍罐内气压达到20Mpa，保持4小时，然后取出，清理表面即可。
实施例三
一种基于纤维增强的受电弓滑板制备工艺，包括以下步骤：
S1、原料：铜网，铜线直径0.3，网孔直径在0.7；
碳纤维布，碳纤维直径直径0.3，网孔直径在0.7；
石墨粉，细度在100目之间，纯度99.99%，采用鳞片石墨粉；
酚醛树脂，固态时细度不低于100目；
电解铜粉，细度不低于100目，纯度99.99%；
丁晴橡胶，ACN含量25%-30%；
碳纳米管；
二硫化钼，细度100目，纯度99.99%；
S2、将以下组分按照重量份数比取出，并加热至100℃后混合均匀：石墨粉68、酚醛树脂30、电解铜粉3.5、丁晴橡胶2.7、碳纳米管2.1、二硫化钼3.7，获得浆料；
S3、在模具最底部铺设一层碳纤维布，然后将浆料均匀涂抹在碳纤维布上，要求厚度为5㎜，然后铺设一层铜网，再在铜网上刷一层厚度为5㎜的浆料，再铺设一层碳纤维布，如此往复，直到厚度达到20㎜，且最上一层采用碳纤维布；
S4、将S3中的模具放入烘干机中，加热至80℃，烘干2小时，然后取出，放入热压成型机中，加热至80℃，通过3MPa的压力预压10min，然后将温度增加至180℃，通过70Mpa的压力压紧1.5小时进行模压成型，要求压缩率不高于0.8，获得砖坯；
S5、将砖坯放入炭化炉中，加热至900℃，保持7小时进行焙烧，同时需要充入氮气作为保护气；
S6、将S5浸渍后的砖坯加工至需要尺寸、形状，然后清理表面；
S7、将酚醛树脂溶解入乙醇中，直到酚醛树脂浓度达到70%获得浸渍液，然后将浸渍液倒入浸渍罐中，再将S6处理的砖坯放入浸渍罐中，要求浸渍液完全浸泡砖坯，然后关闭浸渍罐，加热至70℃，充入氮气，直到浸渍罐内气压达到18Mpa，保持4小时，然后取出，清理表面即可。
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 (7)

1.一种基于纤维增强的受电弓滑板制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、原料：铜网、碳纤维布、石墨粉、酚醛树脂、电解铜粉、丁晴橡胶、碳纳米管、二硫化钼；
S2、将以下组分按照重量份数比取出，并加热至100℃后混合均匀：石墨粉60-70、酚醛树脂25-30、电解铜粉3-5、丁晴橡胶2-3、碳纳米管2-3、二硫化钼3-4，获得浆料；
S3、在模具最底部铺设一层碳纤维布，然后将浆料均匀涂抹在碳纤维布上，要求厚度在2-5㎜，然后铺设一层铜网，再在铜网上刷一层厚度在2-5㎜的浆料，再铺设一层碳纤维布，如此往复，直到厚度达到20-25㎜；
S4、将S3中的模具放入烘干机中，加热至60-80℃，烘干1-2小时，然后取出，放入热压成型机中，加热至80-100℃，通过3-4MPa的压力预压7-10min，然后将温度增加至150-180℃，通过65-70Mpa的压力压紧1.5-2小时进行模压成型，要求压缩率不高于0.85，获得砖坯；
S5、将砖坯放入炭化炉中，加热至800-1000℃，保持6-8小时进行焙烧，同时需要充入氮气作为保护气；
S6、将S5浸渍后的砖坯加工至需要尺寸、形状，然后清理表面；
S7、将酚醛树脂溶解入乙醇中，直到酚醛树脂浓度达到70-80%获得浸渍液，然后将浸渍液倒入浸渍罐中，再将S6处理的砖坯放入浸渍罐中，要求浸渍液完全浸泡砖坯，然后关闭浸渍罐，加热至60-70℃，充入氮气，直到浸渍罐内气压达到10-20Mpa，保持4-5小时，然后取出，清理表面即可。
2.如权利要求1所述的受电弓滑板制备工艺，其特征在于，S1中，铜网，铜线直径在0.2-0.5㎜，网孔直径在0.5-1㎜之间；
碳纤维布，碳纤维直径在0.2-0.5㎜之间，网孔直径在0.5-1㎜之间；
石墨粉，细度在100-120目之间，纯度99.99%，采用鳞片石墨粉；
酚醛树脂，固态时细度不低于80目；
电解铜粉，细度不低于100目，纯度99.99%；
丁晴橡胶，ACN含量25%-30%；
二硫化钼，细度在100-120目之间，纯度99.99%。
3.如权利要求1所述的受电弓滑板制备工艺，其特征在于，S3中，最上一层采用碳纤维布。
4.如权利要求1所述的受电弓滑板制备工艺，其特征在于，S6中，砖坯采用60-70℃的温水进行超声波清洗0.5-1小时后取出，以清理表面被堵的孔。
5.如权利要求2所述的受电弓滑板制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、原料：铜网，铜线直径为0.4㎜，网孔直径为0.8㎜；
碳纤维布，碳纤维直径直径为0.4㎜，网孔直径为0.8㎜；
石墨粉，细度在110目之间，纯度99.99%，采用鳞片石墨粉；
酚醛树脂，固态时细度不低于90目；
电解铜粉，细度不低于120目，纯度99.99%；
丁晴橡胶，ACN含量25%-30%；
碳纳米管；
二硫化钼，细度110目，纯度99.99%；
S2、将以下组分按照重量份数比取出，并加热至100℃后混合均匀：石墨粉65、酚醛树脂27、电解铜粉3.2、丁晴橡胶2.3、碳纳米管2.5、二硫化钼3.2，获得浆料；
S3、在模具最底部铺设一层碳纤维布，然后将浆料均匀涂抹在碳纤维布上，要求厚度为4㎜，然后铺设一层铜网，再在铜网上刷一层厚度为4㎜的浆料，再铺设一层碳纤维布，如此往复，直到厚度达到25㎜，且最上一层采用碳纤维布；
S4、将S3中的模具放入烘干机中，加热至70℃，烘干2小时，然后取出放入热压成型机中，加热至90℃，通过3.5MPa的压力预压8min；
然后将温度增加至160℃，通过68Mpa的压力压紧2小时进行模压成型，要求压缩率不高于0.85，获得砖坯；
S5、将砖坯放入炭化炉中，加热至800℃，保持7小时进行焙烧，同时需要充入氮气作为保护气；
S6、将S5浸渍后的砖坯加工至需要尺寸、形状，然后清理表面；
S7、将酚醛树脂溶解入乙醇中，直到酚醛树脂浓度达到75%获得浸渍液，然后将浸渍液倒入浸渍罐中，再将S6处理的砖坯放入浸渍罐中，要求浸渍液完全浸泡砖坯，然后关闭浸渍罐，加热至65℃，充入氮气，直到浸渍罐内气压达到15Mpa，保持4.5小时，然后取出，清理表面即可。
6.如权利要求4所述的受电弓滑板制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、原料：铜网，铜线直径0.5㎜，网孔直径1㎜；
碳纤维布，碳纤维直径0.5㎜，网孔直径1㎜；
石墨粉，细度在20目之间，纯度99.99%，采用鳞片石墨粉；
酚醛树脂，固态时细度不低于100目；
电解铜粉，细度不低于130目，纯度99.99%；
丁晴橡胶，ACN含量25%-30%；
碳纳米管；
二硫化钼，细度120目，纯度99.99%；
S2、将以下组分按照重量份数比取出，并加热至100℃后混合均匀：石墨粉62、酚醛树脂28、电解铜粉5、丁晴橡胶2.2、碳纳米管3、二硫化钼3.5，获得浆料；
S3、在模具最底部铺设一层碳纤维布，然后将浆料均匀涂抹在碳纤维布上，要求厚度5㎜，然后铺设一层铜网，再在铜网上刷一层厚度5㎜的浆料，再铺设一层碳纤维布，如此往复，直到厚度达到22㎜，且最上一层采用碳纤维布；
S4、将S3中的模具放入烘干机中，加热至80℃，烘干1.5小时，然后取出，放入热压成型机中，加热至100℃，通过4MPa的压力预压7min，然后将温度增加至170℃，通过65Mpa的压力压紧2小时进行模压成型，要求压缩率不高于0.85，获得砖坯；
S5、将砖坯放入炭化炉中，加热至1000℃，保持6小时进行焙烧，同时需要充入氮气作为保护气；
S6、将S5浸渍后的砖坯加工至需要尺寸、形状，然后清理表面，采用65℃的温水超声波清洗1小时后取出，以清理表面被堵的孔；
S7、将酚醛树脂溶解入乙醇中，直到酚醛树脂浓度达到80%获得浸渍液，然后将浸渍液倒入浸渍罐中，再将S6处理的砖坯放入浸渍罐中，要求浸渍液完全浸泡砖坯，然后关闭浸渍罐，加热至70℃，充入氮气，直到浸渍罐内气压达到20Mpa，保持4小时，然后取出，清理表面即可。
7.如权利要求4所述的受电弓滑板制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、原料：铜网，铜线直径0.3，网孔直径在0.7；
碳纤维布，碳纤维直径直径0.3，网孔直径在0.7；
石墨粉，细度在100目之间，纯度99.99%，采用鳞片石墨粉；
酚醛树脂，固态时细度不低于100目；
电解铜粉，细度不低于100目，纯度99.99%；
丁晴橡胶，ACN含量25%-30%；
碳纳米管；
二硫化钼，细度100目，纯度99.99%；
S2、将以下组分按照重量份数比取出，并加热至100℃后混合均匀：石墨粉68、酚醛树脂30、电解铜粉3.5、丁晴橡胶2.7、碳纳米管2.1、二硫化钼3.7，获得浆料；
S3、在模具最底部铺设一层碳纤维布，然后将浆料均匀涂抹在碳纤维布上，要求厚度为5㎜，然后铺设一层铜网，再在铜网上刷一层厚度为5㎜的浆料，再铺设一层碳纤维布，如此往复，直到厚度达到20㎜，且最上一层采用碳纤维布；
S4、将S3中的模具放入烘干机中，加热至80℃，烘干2小时，然后取出，放入热压成型机中，加热至80℃，通过3MPa的压力预压10min，然后将温度增加至180℃，通过70Mpa的压力压紧1.5小时进行模压成型，要求压缩率不高于0.8，获得砖坯；
S5、将砖坯放入炭化炉中，加热至900℃，保持7小时进行焙烧，同时需要充入氮气作为保护气；
S6、将S5浸渍后的砖坯加工至需要尺寸、形状，然后清理表面；
S7、将酚醛树脂溶解入乙醇中，直到酚醛树脂浓度达到70%获得浸渍液，然后将浸渍液倒入浸渍罐中，再将S6处理的砖坯放入浸渍罐中，要求浸渍液完全浸泡砖坯，然后关闭浸渍罐，加热至70℃，充入氮气，直到浸渍罐内气压达到18Mpa，保持4小时，然后取出，清理表面即可。
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