[发明专利]一种电力机车用聚丙烯腈炭纤维增强沥青基体闸瓦的制备方法

说明书

本发明公开了一种电力机车用聚丙烯腈炭纤维增强沥青基体闸瓦的制备方法，该方法为：一、采用短切聚丙烯腈炭纤维、碳化硅粉、铜粉、氮化硼、氧化铝粉、炭粉、石墨粉和沥青作为主要原材料；二、按一定比例配置聚丙烯腈炭纤维混合物；三、压制固化成型；四、炭化处理；五、高温处理；六、机械加工后，制得电力机车用聚丙烯腈炭纤维增强沥青基体闸瓦。本发明采用短切聚丙烯腈炭纤维作为增强体，沥青作为粘接剂，铜粉作为导热填充材料，石墨粉作为润滑剂，碳化硅粉、氮化硼、氧化铝粉的耐磨性等特点制备的电力机车用聚丙烯腈炭纤维增强沥青基体闸瓦，具有力学性能优异，机械强度高、抗冲击韧性好、耐磨性好、使用寿命长等优点。

技术领域

本发明公开一种电力机车闸瓦材料的制备方法，属于闸瓦材料技术领域。

背景技术

随着国民经济的快速发展，人民生活消费水平不断提高，对运输的便捷性和舒适性要求也不断提高。列车高速化已成为列车运输发展的必然趋势，相对带来的安全问题也越来越受到人们的重视。列车的刹车性能是决定列车安全运输的重要因素，列车在运行过程中，直接摩擦车轮使火车停车的零件就是闸瓦，闸瓦是列车最关键的安全零件，所有刹车效果的好坏都是由闸瓦起决定性作用。

闸瓦是由铸铁或其它材料制成的瓦状制动块，在列车制动时抱紧车轮踏面，通过摩擦使车轮停止转动而达到刹车的目的。在这一过程中，制动装置要将巨大的动能转变为热能消散于大气之中。这种制动效果的好坏，主要取决于摩擦热能的消散能力。使用这种制动方式时，闸瓦摩擦面积小，大部分热负荷由车轮来承担。列车速度越高，制动时车轮的热负荷也越大。如用铸铁闸瓦，温度可使闸瓦熔化；即使采用较先进的合成闸瓦，温度也会高达400-450℃。当车轮踏面温度增高到一定程度时，就会使踏面磨耗、裂纹或剥离，及影响使用寿命，也影响行车安全。因此，传统的踏面闸瓦不能满足列车制动的需求。

纤维增强复合材料具有密度低、高的机械强度、高的抗冲击韧性、耐磨以及耐腐蚀性能，可以应用于电力机车摩擦材料，并可大大提高电力机车的安全性能。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，以解决现有电力机车闸瓦热传递和耐热性差，材料不稳定导致闸瓦摩擦系数不稳定的技术问题，而提供一种工艺简单、致密效果好、机械强度高、耐磨性和耐热性优异的电力机车闸瓦的制备方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种电力机车用聚丙烯腈炭纤维增强沥青基体闸瓦的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一：采用短切聚丙烯腈炭纤维、碳化硅粉、铜粉、氮化硼、氧化铝粉、碳粉、石墨粉和沥青作为主要原材料。

步骤二：将步骤一中材料按比例称取好后在搅拌罐中进行搅拌，搅拌罐加热温度40℃-70℃，搅拌时间为3h-8h。

步骤三：将步骤二中搅拌好的混合料置于设计好的模具中，在多层压机上压制成型，压力为24Mpa-44 Mpa。

步骤四：将步骤三中压制成型的半成品置于炭化炉内进行炭化处理，炭化温度为740℃-940℃。

步骤五：将步骤四中炭化处理后的半成品在真空条件下进行高温处理，处理温度为1240℃-1440℃。

步骤六：将步骤五出炉的复合材料坯体经过机械加工后，制得电力机车用聚丙烯腈炭纤维增强沥青基体闸瓦。

上述的一种电力机车用聚丙烯腈炭纤维增强沥青基体闸瓦的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的短切聚丙烯腈炭纤维长度为14mm-24mm，铜粉、碳化硅粉、氮化硼、氧化铝粉、炭粉、石墨粉的颗粒大小均为300目以下，沥青为煤焦油沥青或石油沥青。