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一种新型受电弓纯滑条材料的制备方法

阅读:676发布:2023-02-07

专利汇可以提供一种新型受电弓纯滑条材料的制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 属于新兴炭材料技术领域,提出了一种新型受电弓纯 碳 滑条材料的制备方法,包括以下步骤:1、选用原料并进行配比:原料中包括重量比为66:34~73:27的干料和粘结剂,所述干料包括 骨料 沥青 焦和粉料特种 石墨 粉,所述粘结剂为改质 煤 沥青,所述沥青焦的真 密度 ≥2.05/cm3,灰分≤0.25%、含硫量≤0.5%、挥发份≤0.8%;所述粉料特种石墨粉的粒度为30~55μm, 电阻 率 ≤8.0μΩm,抗折强度≥25Mpa,抗压强度≥35Mpa,灰分≤0.20%;所述改质煤沥青的 软化 点为105~115℃,结焦值为≥56%,灰分≤0.35%;2、 研磨 ;3、 造粒 、挤出成型;4、 焙烧 :将生坯放入焙烧炉进行焙烧,得到纯碳滑条材料。本发明制备出的纯碳滑条材料性能优越、结构稳定、理化性能强、可广泛应用于受电弓材料领域。,下面是一种新型受电弓纯滑条材料的制备方法专利的具体信息内容。

1.一种新型受电弓纯滑条材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S101、选用原料并进行配比:所述原料中包括干料和粘结剂,所述干料和粘结剂的重量比为:66:34 73:27,所述干料为骨料和粉料混合而成,所述骨料为沥青焦,所述粉料为特种~
石墨粉,所述粘结剂为改质沥青,所述沥青焦的真密度≥2.05/cm3,灰分≤0.25%、含硫量≤0.5%、挥发份≤0.8%;所述粉料特种石墨粉的粒度为30 55μm,电阻率≤8.0μΩm,抗折强~
度≥25Mpa,抗压强度≥35Mpa,灰分≤0.20%;所述改质煤沥青的软化点为105 115℃,结焦~
值为≥56%,灰分≤0.35%;所述沥青焦的粒度质量配比为:0.80mm<粒径≤0.55mm的质量比为15~20wt%;0.55mm<粒径≤0.35mm的质量比为20~25wt%;0.35mm<粒径≤0.10mm的质量比为15~20wt%;0<粒径<0.10mm的质量比为45~50wt%;
S102、研磨:将步骤S101中配比得到的干料进行研磨得到粉料;
S103、造粒,挤出成型;将研磨后的粉料进行挤压成型得到生坯;
S104、焙烧:将生坯放入焙烧炉进行焙烧,焙烧完成后出炉进行清理,即可得到纯碳滑条材料,所述焙烧的升温曲线为:室温 250℃时以25℃/h升温保持10h;250 450℃时以8℃/~ ~
h升温保持25h;450 700℃时以5℃/h升温保持50h;700 900℃时以5 6℃/h升温保持35h;
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900 1100℃时以6℃/h升温保持33h;1100 1200℃时以6 7℃/h升温保持15h;1200℃保温~ ~ ~
24h;1200 300℃自然降温;300 150℃时进行通降温。
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2.根据权利要求1所述的一种新型受电弓纯碳滑条材料的制备方法,其特征在于,所述沥青焦的粒度质量配比为:0.80mm<粒径≤0.55mm的质量比为15wt%;0.55mm<粒径≤0.35mm的质量比为25wt%;0.35mm<粒径≤0.10mm的质量比为15wt%;0<粒径<0.10mm的质量比为
45wt%。
3.根据权利要求1所述的一种新型受电弓纯碳滑条材料的制备方法,其特征在于,所述特种石墨粉的粒度为30 50μm。
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4.根据权利要求1所述的一种新型受电弓纯碳滑条材料的制备方法,其特征在于,所述原料中干料和粘结剂的重量比为72 70:28 30。
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5.根据权利要求1所述的一种新型受电弓纯碳滑条材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S101还包括对骨料的破碎和筛分的步骤。
6.根据权利要求1所述的一种新型受电弓纯碳滑条材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S103中,造粒机料筒的温度设定为1区140℃,2区160℃,3区195℃,4区195℃,5区185℃,6区180℃,7区180℃,8区170℃,温度上下浮动±2℃,主机转速≤12R/min,当温度达到设定温度后保持1小时,开始把粉料加入螺旋机,开启螺旋机把粉料送入到造粒机储料仓,调整储料仓的下料速度,开启造粒机;模具料筒的设定温度为1区180℃,2区185℃,3区180℃,4区185℃,5区180℃,6区160℃,7区155℃,8区140℃,9区135℃,温度上下浮动±5℃,当模具料筒的温度升至设定温度,观察稳定后开始加料挤出成型得到生坯。

说明书全文

一种新型受电弓纯滑条材料的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于新兴炭材料技术领域,具体涉及一种新型受电弓纯碳滑条材料的制备方法。

背景技术

[0002] 目前,纯碳质滑板是我国电气化路上广泛使用的主要滑板之一,是非金属中导电较好的材料,当前国内电碳厂进行生产,纯碳滑板工作时磨下来的粉末粘附在接触导线表面,形成一层很薄的碳膜,起到了良好的自润滑作用,能够减轻对导线的磨耗。据统计,使用纯碳滑板的网线寿命至少是50年,它对导线的磨耗仅为0.006mm/万次,并且对无线电话及无线电视干扰小。
[0003] 因此,欧洲等一些国家如荷兰从1934年,德国从1935年便开始使用纯碳滑板,而目前不论交流或直流供电的电气化铁路道在导线上都采用了纯碳滑板。在日本,私营铁路全部使用纯碳滑板。可见,纯碳滑板不失为一种优良的滑板材料。
[0004] 现有技术中将石油焦沥青焦、炭黑、硫磺、氮化、碳纤维、天然石墨、氯化粉等末置于搅拌机中进行搅拌处理,制成混合干粉在混合干粉中加入熔化的改制沥青进行混捏处理,制成混捏物料;利用所述混捏物料制成碳滑条初坯;将碳滑条初坯冷却至室温后,进行焙烧处理,制成烧结碳滑条初坯;将烧结碳滑条初坯依次进行浸渍、干燥处理,即得。
[0005] 现有的受电弓碳滑条及其制造方法,生产的纯碳碳条体积密度介于最大只有1.70g/cm3;电阻率≤40μΩ.m;抗折强度≥30Mpa;抗压强度≥40Mpa;洛氏硬度介于75~
78HS,而它的体积密度、电阻率等直接影响受电弓关键性能要求。现有技术的受电弓碳滑板中加入了硫磺、氮化硼、氯化钙粉等化学制剂,严格意义上讲不属于纯碳质材料;受电弓碳滑板的体积密度、强械强度和可靠性等项指标不太理想。未达到要求的理化指标,不能满足相应的使用寿命;原料的多元化高端化,如碳纤维、天然石墨等材料必然使其制造成本增加。

发明内容

[0006] 本发明克服现有技术存在的不足,所要解决的技术问题为提供一种新型受电弓纯碳滑条材料的制备方法,以制备出完全满足或而优于《交流传动机车受电弓碳滑板技术条件》的碳滑条材料。
[0007] 为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:一种新型受电弓纯碳滑条材料的制备方法,包括以下步骤:S101、选用原料并进行配比:所述原料中包括干料和粘结剂,所述干料和粘结剂的重量比为:66:34 73:27,所述干料为骨料和粉料混合而成的材料,所述骨料为沥青焦,所述粉料~
为特种石墨粉,所述粘结剂为改质沥青,所述沥青焦的真密度≥2.05/cm3,灰分≤0.25%、含硫量≤0.5%、挥发份≤0.8%;所述粉料特种石墨粉的粒度为30 55μm,电阻率≤8.0μΩm,~
抗折强度≥25Mpa,抗压强度≥35Mpa,灰分≤0.20%;所述改质煤沥青的软化点为105 115~
℃,结焦值为≥56%,灰分≤0.35%;所述沥青焦的粒度质量配比为:0.80mm<粒径≤0.55mm的质量比为15~20wt%;0.55mm<粒径≤0.35mm的质量比为20~25wt%;0.35mm<粒径≤0.10mm的质量比为15~20wt%;0<粒径<0.10mm的质量比为45~50wt%;
S102、研磨:将步骤S101中配比得到的干料进行研磨得到粉料;
S103、造粒,挤出成型;将研磨后的粉料进行挤压成型得到生坯;
S104、焙烧:将生坯放入焙烧炉进行焙烧,焙烧完成后出炉进行清理,即可得到纯碳滑条材料,所述焙烧的升温曲线为:室温 250℃时以25℃/h升温保持10h;250 450℃时以8℃/~ ~
h升温保持25h;450 700℃时以5℃/h升温保持50h;700 900℃时以5 6℃/h升温保持35h;
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900 1100℃时以6℃/h升温保持33h;1100 1200℃时以6 7℃/h升温保持15h;1200℃保温~ ~ ~
24h;1200 300℃自然降温;300 150℃时进行通降温。
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[0008] 所述沥青焦的粒度质量配比为:0.80mm<粒径≤0.55mm的质量比为15wt%;0.55mm<粒径≤0.35mm的质量比为25wt%;0.35mm<粒径≤0.10mm的质量比为15wt%;0<粒径<0.10mm的质量比为45wt%。
[0009] 所述特种石墨粉的粒度为30 50μm。~
[0010] 所述原料中干料和粘结剂的重量比为72 70:28 30。~ ~
[0011] 所述步骤S101还包括对骨料的破碎和筛分的步骤。
[0012] 所述步骤S103中,造粒机料筒的温度设定为1区140℃,2区160℃,3区195℃,4区195℃,5区185℃,6区180℃,7区180℃,8区170℃,温度上下浮动±2℃,主机转速≤12R/min,当温度达到设定温度后保持1小时,开始把粉料加入螺旋机,开启螺旋机把粉料送入到造粒机储料仓,调整储料仓的下料速度,开启造粒机;模具料筒的设定温度为1区180℃,2区
185℃,3区180℃,4区185℃,5区180℃,6区160℃,7区155℃,8区140℃,9区135℃,温度上下浮动±5℃,当模具料筒的温度升至设定温度,观察稳定后开始加料挤出成型得到生坯。
[0013] 本发明与现有技术相比具有以下有益效果:1、本发明采用非金属导电材料特种石墨粉与改质煤沥青作为材料的导电介质,能提高碳滑条材料的导电性
[0014] 2、采用本发明的制备方法制备出的纯碳滑条材料,其性能优越,碳滑条材料结构稳定,理化性能强、安全性能好,具体性能指标为:体积密度≤1.80g/cm3、抗折强度≥35Mpa、抗压强度≥45Mpa、冲击韧性≥0.15J/cm2、20℃电阻率≤35µΩ·m、洛氏硬度≤100;
耐大工频和冲击电流冲击,电阻稳定;耐腐蚀、无毒环保、使用寿命长。
[0015] 3、本发明的制备工艺简单,利于大批量生产,原材料为市场广泛材料,成本低。

具体实施方式

[0016] 为使本发明的技术方案和优点更加清楚,下面将结合具体实施例,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例;基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0017] 本发明实施例提供了一种新型受电弓纯碳滑条材料的制备方法,包括以下步骤:1、选用原料并进行配比:
发明人经过多次实验,研究分析和产品试生产,在原料选择,最终确定以沥青焦为骨料、特种石墨粉为粉料、改质煤沥青为粘结剂,所述原料中骨料沥青焦和粉料特种石墨粉混合而成的材料被称为干料,所述干料和粘结剂的重量比为:66:34 73:27,所述沥青焦的真~
密度≥2.05/cm3,灰分≤0.25%、含硫量≤0.5%、挥发份≤0.8%;所述粉料特种石墨粉的粒度为30 55μm,电阻率≤8.0μΩm,抗折强度≥25Mpa,抗压强度≥35Mpa,灰分≤0.20%;所述改~
质煤沥青的软化点为105 115℃,结焦值为≥56%,灰分≤0.35%;所述沥青焦的粒度质量配~
比为:0.80mm<粒径≤0.55mm的质量比为15~20wt%;0.55mm<粒径≤0.35mm的质量比为20~
25wt%;0.35mm<粒径≤0.10mm的质量比为15~20wt%;0<粒径<0.10mm的质量比为45~
50wt%。
[0018] 优选地,所述沥青焦的粒度质量配比为:0.80mm<粒径≤0.55mm的质量比为15wt%;0.55mm<粒径≤0.35mm的质量比为25wt%;0.35mm<粒径≤0.10mm的质量比为15wt%;0<粒径<
0.10mm的质量比为45wt%。不同粒径的骨料颗粒堆积较为紧密,碳制品的体积密度、气孔率、机械强度和热膨胀系数可达到一个非常好的平衡,所制备石墨制品的体积密度大、气孔率小、热膨胀系数小。
[0019] 优选地,所述特种石墨粉的粒度为30 50μm,电阻率≤8.0μΩm,抗折强度≥25Mpa,~抗压强度≥35Mpa,灰分≤0.20%。
[0020] 优选地,所述干料、粘结剂的重量比为72 70:28 30。~ ~
[0021] 此外,本发明实施例的制备方法还包括对骨料的破碎和筛分的步骤,当选用好需要使用的沥青焦料后,将块料进行破碎,经根据其粒径进行筛分后,通过上述沥青焦的粒度质量配比进行配料。
[0022] 2、研磨:将干料进行研磨得到粉料,研磨时要求纯度为99.99%。
[0023] 3、造粒,挤出成型。
[0024] 这一步的目的是将研磨后的粉料进行挤压成型得到生坯;要求所挤出的粒料为分散状,粒料不得粘结、抱团。因此,粘结剂的用量十分重要,本发明实施例中,干料和粘结剂的重量配比为:66:34 73:27,优选为72 70:28 30,这样可以使得的生坯满足要求。~ ~ ~
[0025] 本步骤中,首先将混合均匀经过研磨的料粉加入造粒机中进行造粒,设定造粒机料筒和模头温度,料筒温度1区140℃,2区160℃,3区195℃,4区195℃,5区185℃,6区180℃,7区180℃,8区170℃,温度上下浮动±2℃,主机转速≤12R/min;当设定温度达到要求后保持1小时,开始把粉料加入螺旋机,开启螺旋机把粉料送入到造粒机储料仓,调整储料仓的下料速度,开启造粒机并挤出,开启造粒机的同时将造粒机出口的切刀开启,调整切刀速度;挤出的颗粒为分散状,将颗粒放入到专用料筒中。本发明实施例采用的是挤出成型方式,挤出成型所需要的干料要求基本上不呈团状,也就是粘结剂用量要求,同时设定模具料筒温度1区180℃,2区185℃,3区180℃,4区185℃,5区180℃,6区160℃,7区155℃,8区140℃,9区135℃,温度上下浮动±5℃,当设定温度升至设定温度,观察稳定后开始加料挤出,挤出成型即可,成型后的生坯的体积密度达到1.75 1.78g/cm3。
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[0026] 4、焙烧。
[0027] 将生坯放入焙烧炉进行焙烧,焙烧完成后出炉进行清理,即可得到纯碳滑条材料。焙烧的目的是将粘结剂沥青炭化,排除挥发分,使制品中的粘结剂焦化,提高制品的导电性能,固定制品形状。最高温度达到1100 1200℃,在升温区中,室温 250℃时,每小时升温25~ ~
℃,此阶段为生坯吸收热量来熔化制品中的沥青,同时,焦炭孔隙中的煤沥青因毛细管作用而重新分布,部分沥青转移。在250 450℃时焙烧品中缩聚反应增强,大量排除挥发发,焦炭~
开始形成,每小时升温8℃,有利于提高粘结剂的结焦率,半焦化转变为焦化;在450 700℃~
时,缩聚反应继续发生,制品进一步焦化,每小时升温5℃;以此升温速率进行升温,有利于提高焙烧品的体积密度和强度;在700 900℃时,每小时升温5 6℃,以较快升温速率进行升~ ~
温,焙烧品的组织结构进一步致密化;在900 1000℃时,每小时升温6℃,以避免缩聚反应的~
过程中焙烧品在收缩时产生裂纹;在1100 1200℃时,每小时升温6 7℃,稳固焙烧效果。本~ ~
发明实施例中,采用的焙烧升温曲线为:室温 250℃时以25℃/h的速率升温并保持10h;250~
450℃时以8℃/h速率升温并保持25h;450 700℃时以5℃/h的速率升温并保持50h;700~ ~ ~
900℃时以5 6℃/h的速率升温并保持35h;900 1100℃时以6℃/h的速率升温并保持33h;
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1100 1200℃时以6 7℃/h的速率升温并保持15h;1200℃保温24h;然后自然降温至300℃,~ ~
通风降温至150℃。经过上述工艺技术,既可以利用特种石墨粉制备新型受电弓纯碳滑条材料。
[0028] 本发明的新型受电弓纯碳滑条材料的制备方法,以特种石墨粉为受电弓碳滑条材料主要材料,其制备得到碳滑条材料具有非常好的理化性能指标,本发明通过对原料、配料、以及制备工艺进行了详细研究,制备得到的新型受电弓纯碳碳滑条材料的体积密度≤3 2
1.80g/cm、抗折强度≥35Mpa、抗压强度≥45Mpa、冲击韧性≥0.15J/cm 、20℃电阻率≤35µΩ·m、洛氏硬度≤100。就机械强度和电阻率来说可以在一些领域完全替代了其他材料所生产的受电弓纯碳碳滑条。
[0029] 上面对本发明的实施例作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施例,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
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