[發(fā)明專利]一種鍍銀碳纖維增強碳基受電弓滑板

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• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN107081915A
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發(fā)明（設計）人: 高國強;吳廣寧;左浩梓;魏文賦;張血琴;高波;董磊;胡怡
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: B29C69/00
• 分類號: B29C69/00;B29C67/04;B29C43/02;B29B7/00;B60L5/20
• 代理公司: 成都盈信專利代理事務所(普通合伙)51245
• 代理人: 張澎

技術領域

本發(fā)明涉及高速列車的受電弓滑板技術領域，更具體地，涉及一種碳纖維增強碳基受電弓滑板。

背景技術

電力機車受電弓滑板作為高速列車獲取能量的關鍵集電元件，占據(jù)著“咽喉”的重要部件，其良好的服役性能是保障高速列車安全、可靠運行的重要條件。隨著列車運行速度的不斷提高以及電流傳輸密度的不斷增大，弓網(wǎng)系統(tǒng)沖擊振動加劇，弓網(wǎng)電弧頻發(fā)，導致滑板材料異常磨耗甚至斷裂，造成列車發(fā)生故障。目前，研發(fā)高導電、強耐磨、自潤滑的高性能受電弓滑板也成為世界各國鐵路建設者非常重要的研究課題。而我國目前受電弓滑板仍然主要依賴進口，因此亟待生產具有自主知識產權的受電弓滑板。

粉末冶金滑板具有較高的機械強度和優(yōu)良的導電性，但由于導線與粉末冶金滑板的材質相似，其對導線的磨損仍十分嚴重。雖然純碳滑板可以減少對導線的磨耗量，但機械強度較低，運行過程中易出現(xiàn)斷裂、掉塊等現(xiàn)象。而浸金屬滑板集中了碳滑板和金屬滑板的優(yōu)點，既具有粉末冶金滑板機械強度高、導電性能優(yōu)良的特點，又具有純碳滑板對導線磨耗小、滅電弧性強的優(yōu)點。但是其抗沖擊能力仍然較差，且工藝復雜，生產成本較高。

還有一種碳纖維增強碳基受電弓滑板，由于碳纖維與銅的浸潤性差，且在高溫下二者既不互溶又不反應，存在粘結性不好的問題。

發(fā)明內容

鑒于現(xiàn)有技術的以上不足，本發(fā)明的目的是提供一種鍍銀碳纖維增強碳基滑板，用銀粉對碳纖維進行表面改性，從而提高碳纖維與碳基體的界面結合力與自潤滑性，提高導電能力。

本發(fā)明的一種鍍銀碳纖維增強碳基受電弓滑板，主要組成的配比以重量百分比計：銅網(wǎng)10％～15％，鍍銀碳纖維布15％～20％，短切碳纖維3％～10％，改性酚醛樹脂25％～35％，鱗片狀石墨20％～30％，銅粉2％～5％，丁腈橡膠2％～5％,其制備方法如下：

a.將碳纖維布進行預處理；

b.反應器中，將銀氨溶液緩慢加入到22.5～25g/L葡萄糖和2.0～2.5g/L的酒石酸以及50～100mL/L的乙醇組成的還原液中混合成鍍液，將步驟a預處理的碳纖維布置于鍍液施鍍,溫度20℃，施鍍時間10～20分鐘后，取出，烘干得到表面鍍覆良好的鍍銀碳纖維布；

c.將改性酚醛樹脂、鱗片狀石墨、銅粉的總量的1/3～2/3與丁腈橡膠、無水乙醇混合后，均勻涂覆鍍銀碳纖維布上，10-20℃烘干；

d.將改性酚醛樹脂、鱗片狀石墨、銅粉的剩余量與短切碳纖維、無水乙醇混合均勻，10-20℃烘干成糊狀混合物；

e.將步驟d烘干后的糊狀混合物裁剪填充模具中底部,其上覆蓋銅網(wǎng)，再將步驟c烘干后的已涂覆鍍銀碳纖維布裁剪填充模具中，在170～200℃的溫度以及600～800MPa壓力下進行60～100分鐘的模壓，成型為滑板；

f.將滑板在燒結爐中燒結,溫度為700～800℃、燒結保溫60～80分鐘；

g.將燒結后的滑板放入浸漬罐中，60℃時，用改性酚醛樹脂乙醇溶液浸漬，保溫60～80分鐘最后10-20℃烘干，再進行180～200℃的復壓固化，得到目標物鍍銀碳纖維增強碳基受電弓滑板。

本發(fā)明的鍍銀碳纖維增強碳基受電弓滑板,其中，所述的短切碳纖維長度為1～5mm，所述的改性酚醛樹脂粒度為40～60μm；所述的銅粉的純度達到99.5％，粒度為70～75μm。

本發(fā)明的鍍銀碳纖維增強碳基受電弓滑板，其中，所述的施鍍時間10分鐘。

本發(fā)明的鍍銀碳纖維增強碳基受電弓滑板，其中，所述的碳纖維布預處理，包括：

(1)去膠：將碳纖維布原料在室溫下放入丙酮中浸泡；

(2)除油：將步驟(1)得到的碳纖維布在無水乙醇中進行浸泡；

(3)粗化：將步驟(2)的碳纖維布放入濃硫酸或濃硝酸中浸泡；

(4)敏化：將步驟(3)得到的碳纖維布放入20-25g/L SnCl₂溶液中反應；

(5)活化：將步驟(4)得到的碳纖維布放入20-25g/L PbCl₂溶液中，并且保持溫度為40～50℃。

本發(fā)明的鍍銀碳纖維增強碳基受電弓滑板通過加入銀元素增強了碳纖維與各組分之間的粘接性和界面結合強度，改善滑板自潤滑性，同時利用銀優(yōu)于銅的導電性和導熱性，能夠提高滑板電導率和導熱性，進一步加強受電弓在高速鐵路中的服役性能，延長使用壽命。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的鍍銀碳纖維增強碳基受電弓滑板制備的流程圖。

具體實施方式