[发明专利]一种高电导率受电弓滑板基材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高电导率受电弓滑板基材及其制备方法。本发明通过在受电弓滑板中制造多层均匀分布的孔隙以收集滑动电接触过程中产生的磨屑，防止磨屑在接触区域堆积，从而减弱磨屑对电流在受电弓与接触线之间传导的阻碍作用。其中，通过在碳铜纳米纤维编织网中预埋造孔剂，达到均匀造孔的效果；碳铜纳米纤维编织网由木质素溶液以及醋酸铜溶液制得；预埋造孔剂后将碳铜纳米纤维编织网进行单面碳沉积；重复此操作至基材达到设定高度，最后将材料放入碳化炉里焙烧。本发明制备的受电弓滑板，一方面通过均匀分布的孔隙收集磨屑提高了电流在受电弓与接触线之间的电导率，另一方面引入碳铜纳米纤维进一步提高滑板自身的电导率。

技术领域

本发明属于受电弓技术领域，具体涉及一种高电导率受电弓滑板基材及其制备方法。

背景技术

受电弓滑板主要是以碳和石墨为骨料，使用粘结剂作为连续相，经过定型烧结处理制得的特殊电工材料，其广泛应用于高速铁路受电弓滑板领域。受电弓滑板作为高速列车的受流装置，对于列车安全、稳定的运行尤为重要。随着高速列车高速化、重载化的发展，列车需要通过受电弓获取更大的电流来保证列车的正常运行。根据电接触理论，接触线与受电弓的接触区域是凹凸不平的，通过接触面上凸出峰的相互接触来传导电流。目前，行业内普遍采用浸金属碳滑板作为受电弓滑板材料，但是该类材料在与接触线发生滑动电接触时容易产生细小磨屑，当磨屑运动到传导电流的两个凸出峰之间时会使接触线与受电弓之间的接触电阻增加从而影响电流传输，另一方面金属磨屑在接触表堆积氧化后也会抑制电流传输。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种高电导率受电弓滑板基材及其制备方法，以解决受电弓在滑动过程中容易产生磨屑而影响电流传输的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种高电导率受电弓滑板基材，本发明中的受电弓滑板基材内部至少分布有两层大小均匀的孔隙。

为了更加高效地对受电弓滑动过程中产生的磨屑进行收集，本发明将电弓滑板基材内部的孔隙大小进行了进一步的限定，孔隙的大小被限定在50μm×50μm×100μm～80μm×80μm×160μm的范围内；并且当孔隙小为60μm×60μm×100μm～70μm×70μm×160μm时，电导率提升效果最佳，磨屑越小对接触电阻的影响越大，60μm×60μm×100μm～70μm×70μm×160μm大小的孔隙既能收集小颗粒的磨屑，又能保证滑板整体性能不受影响。

本发明中的高电导率受电弓滑板基材利用以下质量份的原料制得：沥青焦25～60份、人造石墨10～25份、碳铜纳米纤维编织网15～30份、粘结剂30～75份和造孔剂5～15份。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，受电弓滑板基材利用以下质量份的原料制得：沥青焦50份、人造石墨20份、碳铜纳米纤维编织网25份、粘结剂75份和造孔剂10份。

进一步，造孔剂包括造孔主料和造孔添加剂；造孔主料为碳酸氢铵或硝酸铵，造孔添加剂为聚乙烯醇。

进一步，造孔主料与造孔添加剂的质量比为1～5:1。

本发明以沥青焦为骨料，并且以人造石墨作为润滑剂，以碳铜纳米纤维编织网作为改性剂，以碳酸氢铵或硝酸铵作为造孔剂，以聚乙烯醇作为造孔添加剂，在粘结剂的作用下通过挤压、烧结和制成受电弓滑板，滑板内部分布着一层层大小50μm×50μm×100μm～80μm×80μm×160μm的孔隙用以收集摩擦过程中产生的磨屑。

本发明通过在具有均匀孔隙的碳铜纳米纤维网中预埋造孔剂，造孔剂在高温条件下分解产生气体从而达到造孔效果。一方面制造的小孔能够收集滑板运行过程中产生的磨屑，防止磨屑增大接触线与受电弓之间的接触电阻；另一方面，小孔能够收集接触线的磨屑避免铜屑在接触区域堆积氧化抑制电流传输。小孔的存在能够极大的提高接触线与受电弓之间的导电率，同时碳铜纳米纤维的引入进一步也提升了滑板自身的导电。