CN1178745A - 电力机车用碳－碳复合材料受电弓滑板 - Google Patents
电力机车用碳－碳复合材料受电弓滑板 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1178745A CN1178745A CN 97106646 CN97106646A CN1178745A CN 1178745 A CN1178745 A CN 1178745A CN 97106646 CN97106646 CN 97106646 CN 97106646 A CN97106646 A CN 97106646A CN 1178745 A CN1178745 A CN 1178745A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon
- carbon fiber
- composite material
- electric locomotive
- less
- 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.)
- Pending
Links
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 title claims abstract description 19
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 16
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 2
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 title description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 19
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 19
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 15
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 12
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 claims description 11
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 9
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 claims description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 8
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 3
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 2
- 238000009766 low-temperature sintering Methods 0.000 claims 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000007580 dry-mixing Methods 0.000 abstract 1
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 6
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 3
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000011157 advanced composite material Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 230000005713 exacerbation Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910052752 metalloid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002738 metalloids Chemical class 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
Abstract
一种用新型的碳纤维增强碳基复合材料制成的受电弓滑板,应用于铁路电力机车上,属交通运输部车辆配件技术领域。以镀铜碳粉末为基体材料,采用短碳纤维作为增强剂,并用热固性树脂作为粘结剂,采用湿态混合或干态混合的方法,将原料充分混合,然后进行冷压和热压成型。本发明制造的电力机车用碳纤维增强碳基复合材料受电弓滑板具有优异的摩擦磨损性能,而且具有良好的机械性能和导电性能,是一种综合性能优良的受电弓滑板。
Description
本发明是一种用新型的碳纤维增强碳基复合材料制成的受电弓滑板，应用于铁路电力机车上，属交通运输部车辆配件技术领域。
目前的电力机车受电弓滑板使用的材料主要有金属材料、粉末冶金材料和碳质材料等。金属滑板采用铜、钢、铝等制成，它具有强度高、韧性好、耐磨性能好和电阻率小的优点，但其耐电弧性能差，对接触网导线的磨损太大。目前这类金属滑板仅适用于强度要求特别高的应用场合。粉末冶金滑板主要采用铜基粉或铁基粉为基体，并加其他金属粉和非金属粉压制烧结而成，它具有机械强度高、韧性好、抗冲击性强的优点，在使用中断裂、掉块、偏磨现象很少，但是它对铜接触网导线的磨损非常严重，而且在使用中易发生电弧，不但增大了机械磨损和电弧磨损，还干扰无线电信号。碳质滑板的润滑性能、减磨性能以及耐电弧性能都比较好，重量轻、噪音小，在使用过程中，会在接触网导线上形成一层碳膜，大大改善了对接触网导线的磨损，同时，它还具有良好的接触稳定性，对无线电及电视的干扰极小。但是，碳质滑板本身的耐磨性能差、机械强度低、质脆、易掉块和断裂，使用寿命低，同时碳质材料的固有电阻大、接触压降较高。另外，由于生产中各种因素的波动，容易使碳质滑板性能不均匀，影响其使用寿命。
根据检索资料，八十年代以来研制了一种新型受电弓滑板：浸金属碳滑板。浸金属碳滑板是将碳基料在高温高压下浸渍金属，一些金属渗入到碳材料的气孔中，在碳中构成细密的网状结构。这种材料的致密性好，其强度、韧性和耐磨性比基体碳好，热稳定性好，热膨胀率较低，导热率和导电率较高，对导线不熔焊，耐弧性高，接触电阻小。但是，这种滑板工艺复杂，成本较高，对铜接触网导线的磨损较大，而且抗冲击性能较差。另有一种碳-金属复合材料受电弓滑板，以金属纤维、金属粉末、金属丝网或它们的混合物增强碳基体，采用适当的混料方式将增强剂均匀的分布于基体之中，然后进行冷压或热压，再经过高温烧结后得到复合材料。这种材料的机械性能和导电性能都比较好，但如果出现增强剂的损伤，复合材料的导电性能会严重恶化，而且由于金属在碳基体中以比较大的尺寸分布，对铜的磨损比较严重。
本发明的目的在于根据上述现有电力机车受电弓滑板所存在的问题，提出采用一种新型复合材料来制造电力机车受电弓滑板，使滑板在保持碳质滑板优良的摩擦磨损性能的基础上，提高滑板的机械性能和导电性能。
为实现这样的发明目的，本发明的技术解决方案为：采用碳纤维增强碳基复合材料来制造电力机车受电弓滑板，即以镀铜碳粉末为基体材料，采用短碳纤维作为增强剂，并采用热固性树脂作为粘结剂，采用湿态混合或干态混合的方法，将原料充分混合，然后进行冷压和热压，使热固性树脂固化成型，得到所需的电力机车用碳纤维增强碳基复合材料受电弓滑板。
本发明所使用的镀铜碳粉末基体材料包括镀铜石墨粉和镀铜焦炭粉，镀铜粉末的铜含量在30-60％，可根据用户对滑板电阻率的要求进行调整。镀铜粉末的粒度不大于40目，碳纤维增强剂采用长度不大于8mm、直径不大于20μm的碳纤维，其重量百分比为1-25％，粘结剂使用的热固性树脂可以是酚醛树脂，其用量为5-25％。
原料的混合根据粘结剂加入状态的不同可分为湿态混合和干态混合，混合过程必须保证各个原料组分之间均匀混合。
电力机车用碳纤维增强碳基复合材料受电弓滑板的成型使用冷压和热压工艺。冷压压力不小于200MPa，时间不小于50s。冷压成型后可根据材料的使用要求确定是否浸渍树脂，浸渍树脂可提高复合材料的致密度和机械性能。热压压力不小于180MPa，保持压力时间不小于300s，热压以后可根据需要对材料进行浸渍树脂处理和烧结处理。烧结处理温度不低于120℃，时间不小于5小时，最好15小时以上。
下面结合几个具体的实施例来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1：使用20％碳纤维，10％酚醛树脂和固化剂，其余为镀铜碳粉末(含30％铜)，采用干态混料方式，首先在300MPa的压力下冷压2分钟，然后在200MPa的压力和160℃的温度下热压5分钟。制成的滑板密度为2.3g/cm3，电阻率为19.5μΩm，夏氏冲击值为0.35J/cm2。这种滑板可应用于接触网线路条件好，机车行驶速度慢，着重要求对接触网磨损要小的场合。
实施例2：使用10％碳纤维，15％酚醛树脂和固化剂，其余为镀铜碳粉末(含60％铜)，采用干态混料方式，首先在270MPa的压力下冷压1.5分钟，然后在270MPa的压力和180℃的温度下热压7分钟，最后在150℃的温度下烧结20小时。制成的滑板密度为2.68g/cm3，电阻率为6.1μΩm，夏氏冲击值为0.4J/cm2。这种滑板可应用于接触网线路条件好，机车行驶速度较快，要求滑板电阻小、机械性能适当的场合。
实施例3：使用5％碳纤维，20％酚醛树脂和固化剂，其余为镀铜碳粉末(含50％铜)，采用湿态混料方式，首先在200MPa的压力下冷压1.5分钟，再在0.5MPa的压力下浸渍酚醛树脂3小时，然后在250MPa的压力和180℃的温度下热压10分钟。制成的滑板密度为2.73g/cm3，电阻率为12.7μΩm，夏氏冲击值为0.55J/cm2。这种滑板可应用于接触网线路条件差，机车行驶速度中等，要求滑板机械性能好的场合。
实施例4：使用5％碳纤维，25％酚醛树脂和固化剂，其余为镀铜碳粉末(含50％铜)，采用湿态混料方式，首先在200MPa的压力下冷压1.5分钟，然后在250MPa的压力和180℃的温度下热压10分钟，再在0.5MPa的压力下浸渍酚醛树脂3小时，最后在160℃的温度下烧结25小时。制成的滑板密度为2.68g/cm3，电阻率为50μΩm，夏氏冲击值为0.8J/cm2。这种滑板可应用于接触网线路条件差，机车行驶速度慢，着重要求滑板机械性能好的场合。
本发明制备的电力机车用碳纤维增强碳基复合材料受电弓滑板具有优异的摩擦磨损性能，对铜接触网导线的磨损程度之小是碳质滑板所不能达到的，而且这种复合材料具有良好的机械性能和导电性能，是一种综合性能优良的受电弓滑板。
Claims (4)
1、一种电力机车用碳纤维增强碳基复合材料受电弓滑板，其特征在于以铜含量在30-60％的镀铜碳粉末为基体材料，采用重量百分比为1-25％短碳纤维作为增强剂，采用用量为5-25％的热固性树脂作为粘结剂。
2、一种如权利要求1所说的电力机车用碳纤维增强碳基复合材料受电弓滑板的制造方法，其特征在于将原料采用湿态混合或干态混合后进行冷压和热压而成型，其冷压压力不小于200MPa，时间不小于50s，热压压力不小于180MPa，保持压力时间不小于300s。
3、一种如权利要求1所说的电力机车用碳纤维增强碳基复合材料受电弓滑板，其特征在于所说的镀铜碳基体材料包括镀铜石墨粉和镀铜焦炭粉，镀铜粉末的粒度不大于40目，碳纤维增强剂采用长度不大于8mm、直径不大于20μm的碳纤维，粘结剂使用的热固性树脂可以是酚醛树脂。
4、一种如权利要求2所说的电力机车用碳纤维增强碳基复合材料受电弓滑板的制造方法，其特征在于热压后再进行低温烧结处理，其温度不低于120℃，时间不小于5小时。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 97106646 CN1178745A (zh) | 1997-10-07 | 1997-10-07 | 电力机车用碳－碳复合材料受电弓滑板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 97106646 CN1178745A (zh) | 1997-10-07 | 1997-10-07 | 电力机车用碳－碳复合材料受电弓滑板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1178745A true CN1178745A (zh) | 1998-04-15 |
Family
ID=5168866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 97106646 Pending CN1178745A (zh) | 1997-10-07 | 1997-10-07 | 电力机车用碳－碳复合材料受电弓滑板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1178745A (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100342054C (zh) * | 2005-12-30 | 2007-10-10 | 东北大学 | 一种电力机车受电弓滑板材料及其制备方法 |
| CN100396510C (zh) * | 2006-01-09 | 2008-06-25 | 孙积海 | 一种受电弓纯碳滑板及其生产方法 |
| CN102931561A (zh) * | 2012-10-30 | 2013-02-13 | 江苏华宇碳素有限公司 | 碳刷及其镀铜工艺 |
| CN103469123A (zh) * | 2013-09-26 | 2013-12-25 | 长春工业大学 | 碳纤维增强铜基受电弓滑板材料的制造方法 |
| CN104529496A (zh) * | 2014-12-20 | 2015-04-22 | 中南大学 | 一种电力机车受电弓滑板用铜网改性炭/炭复合材料的制造方法 |
| CN105586549A (zh) * | 2016-01-25 | 2016-05-18 | 长春工业大学 | 一种电力机车受电弓滑板用C（F）/Cu复合材料 |
| CN107739208A (zh) * | 2017-11-09 | 2018-02-27 | 天津锦美碳材科技发展有限公司 | 一种高速机车受电弓碳滑板材料制备的方法 |
| CN108083804A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-05-29 | 中国平煤神马集团开封炭素有限公司 | 一种高导电石墨滑块及其制备方法 |
| CN110436924A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-11-12 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种高速列车受电弓用浸铜炭滑板材料及其制备方法 |
-
1997
- 1997-10-07 CN CN 97106646 patent/CN1178745A/zh active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100342054C (zh) * | 2005-12-30 | 2007-10-10 | 东北大学 | 一种电力机车受电弓滑板材料及其制备方法 |
| CN100396510C (zh) * | 2006-01-09 | 2008-06-25 | 孙积海 | 一种受电弓纯碳滑板及其生产方法 |
| CN102931561A (zh) * | 2012-10-30 | 2013-02-13 | 江苏华宇碳素有限公司 | 碳刷及其镀铜工艺 |
| CN103469123A (zh) * | 2013-09-26 | 2013-12-25 | 长春工业大学 | 碳纤维增强铜基受电弓滑板材料的制造方法 |
| CN104529496A (zh) * | 2014-12-20 | 2015-04-22 | 中南大学 | 一种电力机车受电弓滑板用铜网改性炭/炭复合材料的制造方法 |
| CN105586549A (zh) * | 2016-01-25 | 2016-05-18 | 长春工业大学 | 一种电力机车受电弓滑板用C（F）/Cu复合材料 |
| CN107739208A (zh) * | 2017-11-09 | 2018-02-27 | 天津锦美碳材科技发展有限公司 | 一种高速机车受电弓碳滑板材料制备的方法 |
| CN107739208B (zh) * | 2017-11-09 | 2021-01-22 | 安徽锦美碳材科技发展有限公司 | 一种高速机车受电弓碳滑板材料制备的方法 |
| CN108083804A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-05-29 | 中国平煤神马集团开封炭素有限公司 | 一种高导电石墨滑块及其制备方法 |
| CN110436924A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-11-12 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种高速列车受电弓用浸铜炭滑板材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1326152C (zh) | 混杂纤维增强复合材料受电弓滑板及其制备方法 | |
| CN101492015B (zh) | 网状层压碳-铜复合材料受电弓滑板及其制造方法 | |
| CN1102664C (zh) | 连续长碳纤维增强碳铜复合材料受电弓滑板 | |
| CN101480927B (zh) | 网状烧结碳-铜复合材料受电弓滑板及其制造方法 | |
| US5531943A (en) | Method of making a carbon/metal composite | |
| CN104926347B (zh) | 高速铁路动车组用受电弓滑板复合材料及其制备方法 | |
| CN102011043A (zh) | 一种列车闸片用粉末冶金材料的制备方法 | |
| CN101049803B (zh) | 电力机车用炭/炭受电弓滑板的制备方法 | |
| CN1141763C (zh) | 含粘结剂的滑动电接触元件 | |
| CN102923008B (zh) | 高速铁路受电弓炭基滑板材料及其制备方法 | |
| CN1178745A (zh) | 电力机车用碳－碳复合材料受电弓滑板 | |
| CN101165818A (zh) | 受流器滑块用炭基复合材料及其制备方法 | |
| CN1281431C (zh) | 一种受电弓滑板及其制备方法 | |
| CN1061960C (zh) | 集电用碳纤维增强碳复合材料及其制备方法 | |
| EP0364972B1 (en) | Carbon/metal composite | |
| US20070072440A1 (en) | Composite collectors | |
| CN115894032B (zh) | 一种Ti3AlC2增强碳基受电弓滑板的制备方法 | |
| JPS62197352A (ja) | 摺動・集電用炭素材料の製造方法 | |
| JPH01270571A (ja) | 摺動集電用炭素材料の製造方法 | |
| JP2916038B2 (ja) | 炭素系集電摺動材料の製造方法 | |
| CN118389885A (zh) | 一种铜基粉末冶金耐磨材料及其制备方法和应用 | |
| CN117867319A (zh) | 一种高耐磨铜基粉末冶金摩擦材料及其制备方法 | |
| JPH03164471A (ja) | 炭素・金属複合材およびその製造方法 | |
| JPH0699186B2 (ja) | パンタグラフ摺板用炭素・スチールファイバー複合材 | |
| JPH06172029A (ja) | 炭素・金属複合材およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| AD01 | Patent right deemed abandoned | ||
| C20 | Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned |