CN110304934B - 一种糊料、层状受电弓滑板及其制备方法 - Google Patents

一种糊料、层状受电弓滑板及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110304934B
CN110304934B CN201910579050.2A CN201910579050A CN110304934B CN 110304934 B CN110304934 B CN 110304934B CN 201910579050 A CN201910579050 A CN 201910579050A CN 110304934 B CN110304934 B CN 110304934B
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
layered
roasting
paste
pantograph
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201910579050.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110304934A (zh
Inventor
赵立江
吴广宁
魏文赋
杨泽锋
高国强
左浩梓
李响
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest Jiaotong University
Original Assignee
Southwest Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest Jiaotong University filed Critical Southwest Jiaotong University
Priority to CN201910579050.2A priority Critical patent/CN110304934B/zh
Publication of CN110304934A publication Critical patent/CN110304934A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110304934B publication Critical patent/CN110304934B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/52—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
    • C04B35/528—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite obtained from carbonaceous particles with or without other non-organic components
    • C04B35/532—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite obtained from carbonaceous particles with or without other non-organic components containing a carbonisable binder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • C04B35/83—Carbon fibres in a carbon matrix
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/421—Boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • C04B2235/425—Graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/5216—Inorganic
    • C04B2235/524—Non-oxidic, e.g. borides, carbides, silicides or nitrides
    • C04B2235/5248—Carbon, e.g. graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
    • C04B2235/6021—Extrusion moulding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6562—Heating rate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567—Treatment time
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/77—Density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9607—Thermal properties, e.g. thermal expansion coefficient

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

本发明公开一种层状受电弓滑板的制备方法，它包括以下步骤：a.将糊料均匀倒入成型模具中，每隔1‑5mm厚度的糊料加入一层石墨片，通过压力机从成型模具的出料口挤出生坯；b.将生坯放入坩埚内.再把坩埚放入焙烧炉中按照升温条件进行一次焙烧；c.一次焙烧之后在压力为1MPa的压力下进行沥青浸渍，时间为2小时；d.最后进行二次焙烧，即得层状受电弓滑板；本发明以沥青焦和石油焦作为骨料，以沥青溶体和纳米氧化铝作为粘结剂，并且加入碳纤维作为增强相，在此基础上，还加入了石墨片层状结构，使得制备得到的受电弓滑板的强度、韧性、冷热疲劳度、散热性、导电性、耐磨性等都得到了极大的提高。

Description

一种糊料、层状受电弓滑板及其制备方法
技术领域
本发明属于受电弓滑板制备技术领域，尤其涉及一种糊料、层状受电弓滑板及其制备方法。
背景技术
受电弓滑板作为高速列车获取能量的关键集电元件，其良好的服役性能是保障列车安全、可靠运行的根本。滑板质量的优劣对机车受流状况有重要的影响，受电弓滑板直接与接触导线接触，在静止或滑动状态下从接触网获取电能为机车供电，长期暴露在自然环境下工作，且在运行过程中由于离线等原因不断受到电弧烧蚀、机械磨损，因此，对于受电弓滑板的材料性能有着十分苛刻的要求。
现有的受电弓滑板材料常因自身材料的缺陷难以承受在长时间、高速度、大电流的情况下工作的需求。传统的浸金属滑板、金属基滑板和碳基金属纤维滑板均因难以兼顾上述条件产生各种缺陷。此外，随着高铁运行速度的不断提升，对于滑板材料的性能提出了更高的要求。另外，结合当前青藏铁路的建设提上日程，严苛的环境条件，恶劣的气候变化，隧道气压变化以及冷热交替频繁等等，这些都为列车稳定受流提出了严峻的挑战。在这种情况下，普通的受电弓滑板已经远远无法满足列车的稳定运行以及安全问题，尤其是其中的冷热交替现象以及气压快速变化，必然会使得电弧的变化更加难以把握，所以受电弓滑板必须具备优良的散热性能和冷热疲劳强度的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种糊料、层状受电弓滑板及其制备方法。
本发明是这样实现的，一种制备层状受电弓滑板的糊料，它是由如下重量配比的原辅料制备而成：碳纤维1-10份，硼粉0.1-5份，氧化铝粉末0.1-5份，石油焦10-30份，沥青焦10-30份，沥青5-20份。
进一步的，它是由如下重量配比的原辅料制备而成：碳纤维4份，硼粉1份，氧化铝粉末1份，石油焦15份，沥青焦15份，沥青10份；或者，碳纤维6份，硼粉1份，氧化铝粉末1.5份，石油焦20份，沥青焦20份，沥青15份。
本发明还提供上述糊料的制备方法，它包括以下步骤：S1.按重量配比称取原辅料；S2.研磨及搅拌；S3.混捏，即得制备层状受电弓滑板的糊料。
进一步的，在步骤S2中，将碳纤维、硼粉、石油焦和沥青焦置于球磨机中进行粉碎100-300min，粉碎颗粒的出料粒度为0.1-20μm，得到粉碎干料；同时，将沥青加热至500-700℃，加入氧化铝粉末并搅拌均匀，得到粘结剂，所述氧化铝粉末为纳米级氧化铝。
进一步的，在步骤S3中，先将配好的粉碎干料放入混捏机中，以60r/min的速度进行搅拌30-50min，搅拌温度为120-130℃；然后将粘结剂加入到混捏机中，混捏时间为20-40min。
本发明提到的氧化铝粉末也就是纳米级氧化铝，其采用的是比表面较大，孔隙率高、耐热性强，成型性好，具有较强的表面酸性和一定的表面碱性的氧化铝粉末，并且具有粒度分布均匀、纯度高、极好分散，其比表面高，具有耐高温的惰性，高活性的特性，而且，其多孔性、硬度高、尺寸稳定性好的特性可以使该材料具有致密性、光洁度、冷热疲劳性、断裂韧性、抗蠕变性能，而且耐磨性能尤为显著。由于该类氧化铝粉末还具有极好分散性，所以把纳米氧化铝作为粘结剂的添加剂是一种极好的选择。
硼作为类金属具有降低熔点、减小膨胀，提高强度硬度的特性，而且当在焙烧的高温下还会与部分碳元素进行键合，形成碳化硼或其他化合物，不仅增加了受电弓滑板的结构稳定性，而且碳化硼作是继金刚石、氮化硼、的已知第三种最硬的物质，不仅提高了其强度和硬度，也增加了受电弓滑板的耐磨性能。
混捏是各种颗粒的粉粒干料与粘结剂经过操作使其达到均匀、密实具有一定可塑性的糊料的工艺过程，干捏将各种不同粒径的骨料均匀分布，使颗粒之间的空隙用更小的颗粒补填，以提高糊料的密实程度，湿捏将粘结剂更均匀包裹在各种干料颗粒的表面，并渗透到颗粒的孔径中，由粘结剂的粘结力把所有颗粒互相结合起来，这样更利于成形，同时，使得糊料具有良好的可塑性。
本发明还提供一种层状受电弓滑板，包括层状分布的石墨片和上述的糊料。
优选地，石墨片厚度不大于10μm。
该石墨片是石墨烯的层状微米结构，理论上是不存在缺陷和悬挂键，其中石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。而石墨片是建立在石墨烯单元基础上的晶粒，该晶粒中的石墨烯平面基本上互相平行取向，具有极其优良的导电性和散热性；
石墨烯是目前已知的具有高抗磨耐磨性能的纳米材料之一，极限耐磨强度是普通石墨的两倍以上，而且石墨片在被磨损的过程中，厚度减小的过程会使得其耐磨强度不断提升，所以层状结构使得滑板在磨损的过程中会极大地增大其耐磨性，而且具有很好的自润滑性能。
本发明还提供上述层状受电弓滑板的制备方法，它包括以下步骤：a.将糊料均匀倒入成型模具中，每隔1-5mm厚度的糊料加入一层石墨片，通过压力机从成型模具的出料口挤出生坯；b.将生坯放入坩埚内.再把坩埚放入焙烧炉中按照升温条件进行一次焙烧；c.一次焙烧之后在压力为1MPa的压力下进行沥青浸渍，时间为2小时；d.最后进行二次焙烧，即得层状受电弓滑板。
进一步的，在步骤a中，挤压压力为10-15Mpa，挤压温度为150-250℃。
进一步的，在步骤b中，所述焙烧环境为真空环境；升温条件为：在升温区间100-300℃时，每小时升温6-8℃；在升温区间300-650℃时，每小时升温3-6℃；在升温区间650-900℃，每小时升温6-8℃；在升温区间900-1300℃时，每小时升温10-15℃，焙烧时间为150-200小时。
进一步的，在步骤d中，焙烧时间为120-150小时，焙烧温度为700-900℃。
石墨片的原子是碳原子，因此在进行成形及其高温焙烧过程中很容易与沥青分子中的碳原子进行键合，不仅保证了该层状结构的稳定性，也通过稳定的结构使得散热性能更加的稳定，有效的减少了在电弧的烧蚀过程中因散热不均匀导致的烧蚀坑和溅射颗粒的存在。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明公开制备受电弓滑板的糊料，以沥青焦和石油焦作为骨料，以沥青溶体和纳米氧化铝作为粘结剂，并且加入碳纤维作为增强相，在此基础上，还加入了石墨片层状结构，使得制备得到的受电弓滑板的强度、韧性、冷热疲劳度、散热性、导电性、耐磨性等都得到了极大的提高，该层状结构滑板由于添加了石墨片使得导电性、散热性和冷热疲劳强度等的特性更加突出。
附图说明
图1为层状受电弓滑板截面示意图；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明所采用的原材料均为市售品。
实施例1层状受电弓滑板制备
①准备原材料，原材料按照重量百分比，有碳纤维1-10份，硼粉0.1-5份，氧化铝粉末0.1-5份，石油焦10-30份，沥青焦10-30份，沥青5-20份；
②将碳纤维、硼粉、石油焦和沥青焦置于球磨机中进行粉碎100-300min，粉碎颗粒的出料粒度为0.1-20μm，得到粉碎干料；同时，将沥青加热至500-700℃，加入氧化铝粉末并搅拌均匀，得到粘结剂；
③先将配好的粉碎干料放入混捏机中，以60r/min的速度进行搅拌30-50min，搅拌温度为120-130℃；然后将粘结剂加入到混捏机中，混捏时间为20-40min，即得糊料；
④选用厚度不大于10μm的石墨片，将糊料均匀倒入成型模具中，每隔1-5mm厚度的糊料加入一层石墨片，通过压力机从成型模具的出料口挤出生坯，挤压压力为10-15Mpa，挤压温度为150-250℃；
⑤将生坯放入坩埚内，再把坩埚放入焙烧炉中按照升温条件进行一次焙烧；焙烧环境为真空环境；升温条件为：在升温区间100-300℃时，每小时升温6-8℃；在升温区间300-650℃时，每小时升温3-6℃；在升温区间650-900℃，每小时升温6-8℃；在升温区间900-1300℃时，每小时升温10-15℃，焙烧时间为150-200小时。
⑥一次焙烧之后在压力为1MPa的压力下进行沥青浸渍，时间为2小时；
⑦最后进行二次焙烧，焙烧时间为120-150小时，焙烧温度为700-900℃，即得层状受电弓滑板。
本发明实施例制备的层状受电弓滑板的理化指标参数为：
体积密度：1.50-1.95g/cm3；
抗折强度：70-85MPa；
抗压强度：85-95Mpa；
冲击韧性：0.12-0.20J/cm3；
20℃电阻率：10-15μΩ.m；
洛氏硬度：50-65HRC；
导热系数：500-750W/mK。
实施例2层状受电弓滑板制备
①准备原材料，原材料按照重量百分比，有碳纤维4份，硼粉1份，氧化铝粉末1份，石油焦15份，沥青焦15份，沥青10份；
②将碳纤维、硼粉、石油焦和沥青焦置于球磨机中进行粉碎100-300min，粉碎颗粒的出料粒度为0.1-20μm，得到粉碎干料；同时，将沥青加热至500-700℃，加入氧化铝粉末并搅拌均匀，得到粘结剂；
③先将配好的粉碎干料放入混捏机中，以60r/min的速度进行搅拌30-50min，搅拌温度为120-130℃；然后将粘结剂加入到混捏机中，混捏时间为20-40min，即得糊料；
④选用厚度不大于10μm的石墨片，将糊料均匀倒入成型模具中，每隔2mm厚度的糊料加入一层石墨片，通过压力机从成型模具的出料口挤出生坯，挤压压力为10Mpa，挤压温度为150-250℃；
⑤将生坯放入坩埚内，再把坩埚放入焙烧炉中按照升温条件进行一次焙烧；焙烧环境为真空环境；焙烧时间为150小时；
⑥一次焙烧之后在压力为1MPa的压力下进行沥青浸渍，时间为2小时；
⑦最后进行二次焙烧，焙烧时间为120小时，焙烧温度为800℃，即得层状受电弓滑板。
本发明实施例制备的层状受电弓滑板的理化指标参数为：
体积密度：1.68g/cm；
抗折强度：78MPa；
抗压强度：91Mpa；
冲击韧性：0.16J/cm3；
20℃电阻率：12μΩ.m；
洛氏硬度：58HRC；
导热系数：720W/mK。
实施例3层状受电弓滑板制备
①准备原材料，原材料按照重量百分比，有碳纤维6份，硼粉1份，氧化铝粉末1.5份，石油焦20份，沥青焦20份，沥青15份；
②将碳纤维、硼粉、石油焦和沥青焦置于球磨机中进行粉碎100-300min，粉碎颗粒的出料粒度为0.1-20μm，得到粉碎干料；同时，将沥青加热至500-700℃，加入氧化铝粉末并搅拌均匀，得到粘结剂；
③先将配好的粉碎干料放入混捏机中，以60r/min的速度进行搅拌30-50min，搅拌温度为120-130℃；然后将粘结剂加入到混捏机中，混捏时间为20-40min，即得糊料；
④选用厚度不大于10μm的石墨片，将糊料均匀倒入成型模具中，每隔4mm厚度的糊料加入一层石墨片，通过压力机从成型模具的出料口挤出生坯，挤压压力为10Mpa，挤压温度为150-250℃；
⑤将生坯放入坩埚内，再把坩埚放入焙烧炉中按照升温条件进行一次焙烧；焙烧环境为真空环境，焙烧时间为150小时；
⑥一次焙烧之后在压力为1MPa的压力下进行沥青浸渍，时间为2小时；
⑦最后进行二次焙烧，焙烧时间为120小时，焙烧温度为800℃，即得层状受电弓滑板。
本发明实施例制备的层状受电弓滑板的理化指标参数为：
体积密度：1.72g/cm；
抗折强度：81MPa；
抗压强度：92MPa；
冲击韧性：0.15J/cm3；
20℃电阻率：12μΩ.m；
洛氏硬度：62HRC；
导热系数：610W/mK。
请参阅图1，本发明公开的层状受电弓滑板的制备方法，以沥青焦和石油焦作为骨料，以沥青溶体和纳米氧化铝作为粘结剂，并且加入碳纤维作为增强相，在此基础上，还加入了石墨片层状结构，使得制备得到的受电弓滑板的强度、韧性、冷热疲劳度、散热性、导电性、耐磨性等都得到了极大的提高。该层状结构滑板由于添加了石墨片使得导电性、散热性和冷热疲劳强度等的特性更加突出。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种层状受电弓滑板的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：
制备糊料：
S1.按重量配比称取原辅料；它是由如下重量配比的原辅料制备而成：碳纤维1-10份，硼粉0.1-5份，氧化铝粉末0.1-5份，石油焦10-30份，沥青焦10-30份，沥青5-20份；
S2.研磨机搅拌，将碳纤维、硼粉、石油焦和沥青焦置于球磨机中进行粉碎100-300min，粉碎颗粒的出料粒度为0.1-20μm，得到粉碎干料；同时，将沥青加热至500-700℃，加入氧化铝粉末并搅拌均匀，得到粘结剂，所述氧化铝粉末为纳米级氧化铝；
S3.混捏，先将配好的粉碎干料放入混捏机中，以60r/min的速度进行搅拌30-50min，搅拌温度为120-130℃；然后将粘结剂加入到混捏机中，混捏时间为20-40min，即得制备层状受电弓滑板的糊料；
制备层状受电弓滑板：
a.将糊料均匀倒入成型模具中，每隔1-5mm厚度的糊料加入一层石墨片，该石墨片是石墨烯的层状微米结构，通过压力机从成型模具的出料口挤出生坯；b.将生坯放入坩埚内，再把坩埚放入焙烧炉中按照升温条件进行一次焙烧；c.一次焙烧之后在压力为1MPa的压力下进行沥青浸渍，时间为2小时；d.最后进行二次焙烧，即得层状受电弓滑板。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤a中，挤压压力为10-15Mpa，挤压温度为150-250℃。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤b中，所述焙烧环境为真空环境；升温条件为：在升温区间100-300℃时，每小时升温6-8℃；在升温区间300-650℃时，每小时升温3-6℃；在升温区间650-900℃，每小时升温6-8℃；在升温区间900-1300℃时，每小时升温10-15℃，焙烧时间为150-200小时。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤d中，焙烧时间为120-150小时，焙烧温度为700-900℃。
5.根据权利要求1所述的一种层状受电弓滑板的制备方法，其特征在于，它是由如下重量配比的原辅料制备而成：碳纤维4份，硼粉1份，氧化铝粉末1份，石油焦15份，沥青焦15份，沥青10份；或者，碳纤维6份，硼粉1份，氧化铝粉末1.5份，石油焦20份，沥青焦20份，沥青15份。
6.一种层状受电弓滑板，其特征在于：所述层状受电弓滑板是根据权利要求1～5任一一项所述的层状受电弓滑板的制备方法制备而成。
CN201910579050.2A 2019-06-28 2019-06-28 一种糊料、层状受电弓滑板及其制备方法 Expired - Fee Related CN110304934B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910579050.2A CN110304934B (zh) 2019-06-28 2019-06-28 一种糊料、层状受电弓滑板及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910579050.2A CN110304934B (zh) 2019-06-28 2019-06-28 一种糊料、层状受电弓滑板及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110304934A CN110304934A (zh) 2019-10-08
CN110304934B true CN110304934B (zh) 2021-11-19

Family

ID=68077856

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910579050.2A Expired - Fee Related CN110304934B (zh) 2019-06-28 2019-06-28 一种糊料、层状受电弓滑板及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110304934B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102923008A (zh) * 2012-11-06 2013-02-13 太原理工大学 高速铁路受电弓炭基滑板材料及其制备方法
CN108117391A (zh) * 2018-01-17 2018-06-05 四川理工学院 一种电力机车受电弓复合滑板的制备方法
CN109133927A (zh) * 2018-10-17 2019-01-04 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种高性能石墨材料的短流程制备方法
CN109422540A (zh) * 2017-08-31 2019-03-05 苏州东南佳新材料股份有限公司 一种受电弓碳滑板用碳条的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102923008A (zh) * 2012-11-06 2013-02-13 太原理工大学 高速铁路受电弓炭基滑板材料及其制备方法
CN109422540A (zh) * 2017-08-31 2019-03-05 苏州东南佳新材料股份有限公司 一种受电弓碳滑板用碳条的制备方法
CN108117391A (zh) * 2018-01-17 2018-06-05 四川理工学院 一种电力机车受电弓复合滑板的制备方法
CN109133927A (zh) * 2018-10-17 2019-01-04 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种高性能石墨材料的短流程制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110304934A (zh) 2019-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108085524B (zh) 一种石墨烯增强铝基复合材料的制备方法
CN105272254B (zh) 一种受电弓碳滑板材料的制备方法
CN103833363B (zh) 一种碳化硅石墨复合材料及其制备方法
CN101476608B (zh) 碳纤维陶瓷纳米硅酸盐高强度汽车制动摩擦片
CN104030690B (zh) 一种氮化钛-二硼化钛-立方氮化硼复合材料的制备方法
CN106588021B (zh) 一种碳化硅陶瓷及其制备方法
CN106187259A (zh) 一种石墨烯纳米片增韧的复合陶瓷刀具及其微波制备工艺
CN103121671A (zh) 一种等静压石墨的制备方法
CN101956776A (zh) 一种含纳米材料的高强度汽车制动摩擦片及其生产方法
CN110028322A (zh) 一种多相复合陶瓷密封环的制备方法
CN102557641A (zh) 碳纳米管增强增韧碳化硅陶瓷及其制备方法
CN102390998A (zh) 含氧化铝颗粒与氮化硅晶须的碳化钨复合材料及制备方法
CN104525949B (zh) 一种高耐磨铜基摩擦复合材料及其制备方法
CN115583835B (zh) 一种低气孔率高机械强度炭石墨材料及其制备方法
US20230295052A1 (en) Preparation method and product of metal-matrix composite reinforced by nanoscale carbon materials
CN106216687A (zh) 一种梯度碳化钨基微纳复合刀具材料及其制备方法
CN102674844A (zh) 微波法还原合成纳米碳化钒/铬复合粉末的制备方法
Wang et al. Effects of different catalysts on performance of self-bonded SiC refractories
CN110304934B (zh) 一种糊料、层状受电弓滑板及其制备方法
CN105517212A (zh) 一种埋入式加热板及其制备方法
JP4311777B2 (ja) 黒鉛材の製造方法
CN105152653B (zh) 一种抗腐蚀碳化硅棚板及其制备方法
CN103360092B (zh) 一种火化炉用碳化硅耐火材料的制备方法
CN102896311B (zh) 一种金刚石复合片用粉末状粘接剂及其制备方法
CN108690929A (zh) 内生型纳米颗粒增强高熵合金基复合材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20211119

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee