[发明专利]一种C/Cu复合材料受电弓滑板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种C/Cu复合材料受电弓滑板的制备方法，包括以下步骤：(1)对石墨粉末表面进行亲水化、表面粗化、敏化、活化处理；(2)将石墨粉末置于含铜镀液中进行化学镀，清洗后真空干燥，得到镀铜石墨粉：(3)对镀铜石墨粉进行氢气还原处理；(4)将镀铜石墨粉与电解铜粉混合均匀，采用真空热压方法进行烧结，待温度冷却后取出得到C/Cu复合材料受电弓滑板。本发明还公开了上述方法制备得到的C/Cu复合材料受电弓滑板。本发明的制备方法，制备方法工艺简单、生产周期短、能耗低，制备得到的C/Cu复合材料受电弓滑板，具有优异的耐磨性，并且摩擦因数小。

技术领域

本发明涉及润滑复合材料，特别涉及一种C/Cu复合材料受电弓滑板及其制备方法。

背景技术

受电弓滑板作为轨道交通中弓网系统中重要的组成部分而受到广泛关注，尤其是在我国高速铁路快速发展的时代。当前，常用的受电弓滑板主要为纯金属滑板、纯碳滑板、浸金属滑板和复合材料滑板。纯金属滑板材料主要为纯铜，早期在日本铁路线上广泛运用，但由于受电弓滑板材料与接触导线是同种材料，在电力机车运行过程中容易造成粘着磨损，磨损率极其严重，已无法满足高速铁路发展的需求。纯碳滑板主要为碳材料(石墨、碳纤维、碳纳米管等)，虽然纯碳滑板具有自润滑性、减磨性、电磁噪声小等优点，但由于其机械强度低、易断裂和掉块、使用寿命短等缺点，严重限制了其应用范围。浸金属滑板材料主要为铜，它通过在一定条件下降熔融的金属液倒入碳基体中，随之使熔融的金属液充分地填充到碳基体的空隙中，在一定的冷却方式下冷却后得到性能满足要求的滑板材料。浸金属滑板在耐磨性上得到较大的提高，机械强度也有明显提升，从根本上解决了滑板对接触导线磨耗过快的问题；但其抗冲击能力不足，且容易出现大块材料掉落的现象，在使用过程中还要对其进行整形处理，导致成本过高。因此，浸金属滑板也不利于广泛地使用。复合材料滑板是利用粉末冶金的方法，在铜基系中加入耐磨和润滑的组元使其性能得到提升，充分利用1+12的思想，使得复合材料滑板满足受电弓滑板所需的高强度、耐冲击、润滑性以及导电性等综合性能，而广泛应用于当前受电弓滑板领域。

C/Cu材料作为复合材料滑板体系中重要的一种成分，越来越受到重视。然而C和Cu之间的润湿性较差，使得界面结合不佳，导致复合材料性能达不到理想要求。因此，有必要对C材料表面进行金属化处理，实现界面良好结合，提高性能的目的。常用的处理方法有：液态氧化法、离子溅射法、化学镀以及气相沉积法。其中化学镀因处理工艺简单，生产周期短，能耗低以及效果优异而成为表面金属化处理的主要方式。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种C/Cu复合材料受电弓滑板的制备方法，制备方法工艺简单、生产周期短、能耗低。

本发明的另一目的在于提供上述C/Cu复合材料受电弓滑板的制备方法制备得到的C/Cu复合材料受电弓滑板，具有优异的耐磨性，并且摩擦因数小。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种C/Cu复合材料受电弓滑板的制备方法，包括以下步骤：

(1)对石墨粉末表面进行亲水化、表面粗化、敏化、活化处理；

(2)将步骤(1)处理后的石墨粉末置于含铜镀液中进行化学镀，清洗后真空干燥，得到镀铜石墨粉：

所述含铜镀液中含有质量分数为12～17％的CuSO₄·5H₂O，质量分数为2～3％的次磷酸钠和柠檬酸钠的混合液；所述次磷酸钠和柠檬酸钠的质量比为(1.2～1.5)：1；

所述化学镀温度为50～70℃，镀液的pH值为11.5～13.5，搅拌时间为55～75min；

(3)对步骤(2)得到的镀铜石墨粉进行氢气还原处理；

(4)将步骤(3)处理后的镀铜石墨粉与电解铜粉混合均匀，采用真空热压方法进行烧结，待温度冷却后取出得到C/Cu复合材料受电弓滑板。