[发明专利]一种用于高速列车受电弓滑板碳/碳-石墨复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳/碳-石墨复合材料的制备方法。

背景技术

近些年来，世界范围内时速在300km/h以上高速列车相继开通，给生活带来了便利，为社会的进步作出了贡献。但列车速度的提高也带来了许多新的科学技术问题。高速列车滑板与接触网线滑动接触，从25～27kV高压的接触网将500A左右的负载电流传输到机车，对滑板材料性能的要求变得极其苛刻。目前常用的滑板材料有三种：第一种是Cu基合金加润滑相，其力学性能和导电性好，但对接触网的损害大，自身的电弧磨损严重；第二种是浸金属碳滑板，导电性好，强度较大，摩擦系数较小，但不足是较脆，在受冲击时容易掉块，还有孔隙中的金属在电弧作用下发生移动使产品使用过程中性能不均，同时金属对接触网的粘着磨损较严重。第三种是纯碳滑板，使用碳/碳复合材料制备的纯碳滑板，该纯碳滑板具有摩擦系数小，熔点高，质量轻及耐电弧磨损的优点，但是由于碳/碳复合材料具有力学性能差，导电性不足，导致利用碳/碳复合材料制备的纯碳滑板具有力学性能差，导电性不足的缺点。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术制备的碳/碳复合材料存在力学性能差、导电性弱的问题，而提供的一种用于高速列车受电弓滑板碳/碳-石墨复合材料的制备方法。

一种用于高速列车受电弓滑板碳/碳-石墨复合材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、配置石墨悬浊液：采用超声分散方法或球磨方法将石墨分散到介质中，配置成浓度为80g/L～200g/L的石墨悬浊液；二、制备石墨预制体：将密度为0.1g/cm³～0.7g/cm³、厚度为0.1cm～10cm的碳纤维毡预制体加入到浓度为80g/L～200g/L的石墨悬浊液中，采用超声浸渍方法或真空压力浸渍方法得到石墨预制体，其中所述的石墨预制体中石墨含量为1vol%～10vol%；三、沥青的浸渍-炭化致密化：对步骤三得到的石墨预制体进行沥青的浸渍-炭化致密化处理4～6次，即得到用于高速列车受电弓滑板碳/碳-石墨复合材料。

本发明的优点：一、本发明制备的用于高速列车受电弓滑板碳/碳-石墨复合材料引入碳纤维提高了碳滑板的机械性能，本发明制备的用于高速列车受电弓滑板碳/碳-石墨复合材料的密度≥1.7g/cm³，弯曲强度≥130MPa，冲击韧性≥1.5J/cm²，因此本发明制备的用于高速列车受电弓滑板碳/碳-石墨复合材料具有良好的力学性能；二、本发明制备的用于高速列车受电弓滑板碳/碳-石墨复合材料利用亚微米石墨降低了碳滑板的电阻率，使发明制备的用于高速列车受电弓滑板碳/碳-石墨复合材料的电阻率≤31μΩ·m，因此本发明制备的用于高速列车受电弓滑板碳/碳-石墨复合材料具有良好的导电性；三、本发明制备的用于高速列车受电弓滑板碳/碳-石墨复合材料质量轻，摩擦系数小，熔点高且耐电弧磨损，可减少对接触网的损害。

附图说明

图1是试验三制备的用于高速列车受电弓滑板碳/碳-石墨复合材料放大400倍SEM图。

图2是试验三制备的用于高速列车受电弓滑板碳/碳-石墨复合材料放大2000倍SEM图。

图3是试验三得到的7.6vol%的预制体内部放大400倍SEM图。

图4是试验三得到的7.6vol%的预制体内部放大2000倍SEM图。

图5是试验四得到的碳/碳复合材料放大400倍SEM图。

图6是试验四得到的碳/碳复合材料放大2000倍SEM图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式是一种用于高速列车受电弓滑板碳/碳-石墨复合材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、配置石墨悬浊液：采用超声分散方法或球磨方法将石墨分散到介质中，配置成浓度为80g/L～200g/L的石墨悬浊液；二、制备石墨预制体：将密度为0.1g/cm³～0.7g/cm³、厚度为0.1cm～10cm的碳纤维毡预制体加入到浓度为80g/L～200g/L的石墨悬浊液中，采用超声浸渍方法或真空压力浸渍方法得到石墨预制体，其中所述的石墨预制体中石墨含量为1vol%～10vol%；三、沥青的浸渍-炭化致密化：对步骤三得到的石墨预制体进行沥青的浸渍-炭化致密化处理4～6次，即得到用于高速列车受电弓滑板碳/碳-石墨复合材料。