[发明专利]无轨电车用碳－碳复合材料滑块

说明书

本发明是一种用碳纤维增强碳基复合材料制成的受电滑块，应用于无轨电车上，属交通运输分部车辆配件技术领域。

目前的无轨电车受电滑块主要是碳质滑块，其滑动接触稳定，具有良好的润滑性能和减磨性能，耐电弧性能好，对无线电及电视的干扰极小，重量轻、噪音小，而且结构简单，维护和更换方便。但是，碳质滑块的耐磨性能差，机械强度低，质脆、易掉块和断裂，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，致使碳质滑块性能不均匀，影响其使用寿命。

本发明的目的在于根据现有无轨电车受电滑块所存在的上述缺陷，提出一种采用新型复合材料制造无轨电车受电滑块的新方法，旨在在保持碳质滑块优良的摩擦磨损性能的基础上，提高滑块的机械性能和导电性能，延长其使用寿命，减小滑块对供电线路的磨损。

为实现这样的发明目的，本发明提出的技术解决方案是采用碳纤维增强碳基复合材料来制造受电滑块，即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，然后进行热压或热挤压，使树脂固化成型，得到所需的无轨电车用碳纤维增强碳基复合材料受电滑块。

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20％-80％，可根据用户对滑块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。

无轨电车用碳纤维增强碳基复合材料受电滑块的成型使用热压或热挤压工艺。热压或热挤压的压力不小于150MPa，保持压力时间不少于300s。成型以后可根据需要对材料进行烧结处理，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内容。

实施例1：使用10％碳纤维，5％酚醛树脂和固化剂，其余为镀铜碳粉末(含50％铜)，采用于态混料方式，在300MPa的压力和180℃的温度下热压10分钟。得到的滑块密度为3.1g/cm³，电阻率为1.2μΩm，肖氏硬度80。这种滑块可应用于线路条件好，要求滑块电阻率小的场合。

实施例2：使用20％碳纤维，20％酚醛树脂和固化剂，其余为镀铜质粉末(含80％铜)，采用湿态混料方式，在250MPa的压力和180℃的温度下热压7.5分钟。得到的滑块密度为2.8g/cm³，电阻率为19.6μΩm，肖氏硬度127。这种滑块可应用于线路条件差，要求滑块机械性能好的场合。

实施例3：使用5％碳纤维，12％酚醛树脂和固化剂，其余为镀铜碳粉末(含30％铜)，采用湿态混料方式，在220MPa的压力和180℃的温度下热压5分钟，然后在150℃的温度下烧结21小时。得到的滑块密度为2.77g/cm³，电阻率为7.0μΩm，肖氏硬度103。这种滑块可应用于线路条件一般，要求滑块综合性能较好的场合。

本发明制备的无轨电车用碳纤维碳基复合材料受电滑块具有优异的摩擦磨损性能，对供电线路的磨损程度小，而且这种复合材料滑块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滑块。