專利名稱：電力機車受電弓用碳纖維增強碳滑板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳纖維增強碳滑板，尤指用作鐵路電力機車與城市地鐵、軌道交通的受電弓滑板，屬交通運輸車輛配件技術(shù)領(lǐng)域。
本發(fā)明中用于調(diào)節(jié)材料電阻率和抗沖擊強度的銅纖維是直徑小于50μm的短切銅纖維。
本發(fā)明中的電解銅粉是粒度小于200目的超細(xì)銅粉，最佳的組份重量配比為30-40％，為防止銅粉容易氧化增加電阻率，配方中加入穩(wěn)定劑進行穩(wěn)定保護處理，穩(wěn)定劑選用的是烷基酚類防氧劑或有機硅烷類化合物。
本發(fā)明中的石墨是粒度小于200目的超細(xì)鱗片狀石墨粉、人造石墨粉、可膨脹石墨粉的一種、二種或二種以上的組合物，石墨在組份中的最佳重量配比為30-40％。
本發(fā)明為了使滑板適應(yīng)受流運行狀態(tài)的高溫，采用含磷或硼或鉬的耐高溫改性酚醛樹脂或開環(huán)聚合物酚醛樹脂(苯并惡嗪樹脂)，其分解溫度比普通酚醛樹脂高100℃以上，組份中的最佳重量配比為10-25％。
本發(fā)明所述的碳纖維增強碳滑板的制造技術(shù)是采用普通復(fù)合材料的模壓成型工藝，物料按配方要求經(jīng)濕法或干法混合后，在150-230℃、≤100MPa條件下模壓30-60分鐘即可，而傳統(tǒng)的碳滑板或粉末冶金滑板的成型工藝都要在高壓(300-1000Mpa)下預(yù)成型，然后在高溫(800-1000℃)下燒結(jié)，耗能高周期長(約一個月)，本發(fā)明明顯具有節(jié)能高效的優(yōu)點，其綜合性能如下；比重2.45-2.85g/cm3抗折強度60-100Mpa電阻率8-12μΩm抗壓強度80-100Mpa抗沖擊強度1.0-2.5J/cm2電磨耗測試對接觸導(dǎo)線的磨耗比小于0.0100mm2/萬弓架次滑板比磨耗小于8.0mm/萬機車公里本發(fā)明的碳滑板具有優(yōu)良的摩擦性能，不僅耐磨、使用壽命長，而且對接觸網(wǎng)導(dǎo)線的磨損極小，具有優(yōu)良的機械性能，其抗沖擊強度比浸金屬碳滑板高近10倍，從而確保了電力機車的運行安全，此外，還具有成本低耗能少生產(chǎn)周期短的優(yōu)點，滑板經(jīng)實際路試考核大于8.5萬機車公里，經(jīng)一年多運行未出現(xiàn)掉塊、斷裂現(xiàn)象，完全可以滿足現(xiàn)代電氣化鐵路和地鐵、城市軌道交通發(fā)展的需要，而且可以制作ADD受電弓用整體弓型滑板。
實施例2，開環(huán)聚合酚醛樹脂(苯并惡嗪樹脂)14％，石墨粉(鱗片狀石墨粉人造石墨粉可膨脹石墨粉＝1∶1∶1)30％，電解銅粉34％，短切銅纖維10％，用偶聯(lián)劑KR-12處理的短切碳纖維10％，內(nèi)脫模劑硬脂酸鋅1.9％，固化劑0.05％，防氧劑264 0.1％，經(jīng)干法混合后，在180℃、30Mpa壓力下模壓60分鐘，制得的滑板參數(shù)為材料密度為2.61g/cm3，電阻率為8μΩm，抗沖擊強度為2.3J/cm2，電磨耗測試為對接觸導(dǎo)線的磨耗比0.0102mm2/萬弓架次，滑板比磨耗7.9mm/萬機車公里。
實施例3，硼酚醛樹脂20％，石墨粉(鱗片狀石墨粉人造石墨粉＝1∶1)34％，電解銅粉38％，短切銅纖維10％，用偶聯(lián)劑KR-12處理的短切碳纖維6％，內(nèi)脫模劑硬脂酸鋅1％，固化劑0.9％，防氧劑264 0.1％，經(jīng)濕法或干法混合干燥后，在200℃、50Mpa壓力下模壓30分鐘，制得的滑板參數(shù)為材料密度為2.68g/cm3，電阻率為8μΩm，抗沖擊強度為2.0J/cm2，電磨耗測試為對接觸導(dǎo)線的磨耗比0.0077mm2/萬弓架次，滑板比磨耗7.8mm/萬機車公里。
權(quán)利要求
1.一種電力機車受電弓用碳纖維增強碳滑板，其特征在于組份的重量百分比為短切碳纖維5-30％，石墨20-50％，電解銅粉20-50％，銅纖維0-15％，耐高溫改性酚醛樹脂8-30％，內(nèi)脫模劑0.5-2.0％，穩(wěn)定劑0-1.0％，固化劑0-2.0％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的受電弓用碳纖維增強碳滑板，其特征在于短切碳纖維是用偶聯(lián)劑活化處理的短切碳纖維，偶聯(lián)劑的用量是碳纖維重量的0.5-2％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的受電弓用碳纖維增強碳滑板，其特征在短切碳纖維的最佳重量配比為5-20％。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的受電弓用碳纖維增強碳滑板，其特征在于短切碳纖維的長為10-25mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的受電弓用碳纖維增強碳滑板，其特征在于銅纖維是直徑小于50μm的短切銅纖維。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的受電弓用碳纖維增強碳滑板，其特征在于電解銅粉是粒度小于200目的超細(xì)銅粉，最佳重量配比為30-40％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的受電弓用碳纖維增強碳滑板，其特征在于石墨是粒度小于200目的超細(xì)鱗片狀石墨粉、人造石墨粉、可膨脹石墨粉的一種、二種或二種以上的組合物，最佳重量配比為30-40％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的受電弓用碳纖維增強碳滑板，其特征在于耐高溫改性酚醛樹脂是含磷或硼或鉬的耐高溫改性酚醛樹脂或開環(huán)聚合物酚醛樹脂(苯并惡嗪樹脂)，最佳重量配比為10-25％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的受電弓用碳纖維增強碳滑板，其特征在于穩(wěn)定劑是烷基酚類防氧劑或有機硅烷類化合物。
10.制造上述受電弓用碳纖維增強碳滑板的方法，其特征在于將上述物料按配方經(jīng)濕法或干法混合后，在150-230℃、≤100MPa條件下模壓30-60分鐘。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電力機車受電弓用碳纖維增強碳滑板及其制造方法，屬交通運輸車輛配件技術(shù)領(lǐng)域，以石墨、電解銅粉/銅纖維為導(dǎo)電填料、碳纖維為增強材料、耐高溫新型改性酚醛樹脂為粘合劑經(jīng)熱壓成型的全新的電力機車受電弓用碳滑板，本發(fā)明的碳滑板具有優(yōu)良的摩擦性能，不僅耐磨使用壽命長，而且對接觸網(wǎng)導(dǎo)線的磨損極小，具有優(yōu)良的機械性能，其抗沖擊強度比浸金屬碳滑板高近10倍，從而確保了電力機車的運行安全，此外，還具有成本低、耗能少、生產(chǎn)周期短的優(yōu)點，是現(xiàn)代電氣鐵路和城市地鐵、軌道交通受電弓用滑板的升級換代產(chǎn)品。
文檔編號C08J5/16GK1468891SQ0213849
公開日2004年1月21日 申請日期2002年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月22日
發(fā)明者錢振華, 凌躍成, 顧月芬 申請人:宜興市溢洋清驊墨根材料有限公司