碳滑板及其制备方法和应用
阅读：327发布：2023-01-22
专利汇可以提供碳滑板及其制备方法和应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及导电 摩擦材料 领域，公开了一种 碳 滑板 及其制备方法和应用，其中，所述碳滑板包括碳素坯体以及浸渗于该碳素坯体中的 铜 和/或铜 合金 ，所述碳素坯体由生坯炭化后浸渍于 树脂 中制得，所述生坯含有人造 石墨 粉、 石油焦 炭粉、 炭黑 、MoS2和粘结剂，且以生坯的总重量为基准，人造石墨粉的含量为38-70重量％，石油 焦炭 粉的含量为7-36重量％，炭黑的含量为1.5-6重量％，MoS2的含量为0.5-3重量％，粘结剂的含量为12-25重量％。本发明的碳滑板具有更低的 接触 电阻 ，更佳的 力 学性能，以及更优的耐 电弧 烧蚀性能。，下面是碳滑板及其制备方法和应用专利的具体信息内容。
1.一种碳滑板，其特征在于，所述碳滑板包括碳素坯体以及浸渗于该碳素坯体中的铜和/或铜合金，所述碳素坯体由生坯炭化后浸渍于树脂中制得，所述生坯含有人造石墨粉、石油焦炭粉、炭黑、MoS2和粘结剂，且以所述生坯的总重量为基准，所述人造石墨粉的含量为30-79重量％，所述石油焦炭粉的含量为7-36重量％，所述炭黑的含量为1.5-6重量％，所述MoS2的含量为0.5-3重量％，所述粘结剂的含量为12-25重量％。
2.根据权利要求1所述的碳滑板，其中，以所述生坯的总重量为基准，所述人造石墨粉的含量为50-61.2重量％，所述石油焦炭粉的含量为10-20重量％，所述炭黑的含量为2-5重量％，所述MoS2的含量为0.8-2重量％，所述粘结剂的含量为16-23重量％。
3.根据权利要求1所述的碳滑板，其中，所述铜合金为CuCr合金；所述粘结剂为树脂；所述树脂为沥青、酚醛树脂、环氧树脂和不饱和聚酯树脂中的一种或多种，所述环氧树脂为酚醛环氧树脂；优选地，所述树脂为沥青和/或酚醛树脂；更优选地，所述树脂为沥青。
4.根据权利要求1或2所述的碳滑板，其中，所述人造石墨粉的粒径为40-50μm，所述石油焦炭粉的粒径为5-15μm，所述炭黑的粒径为10-100nm。
5.根据权利要求1所述的碳滑板，其中，所述碳素坯体的体积密度为1.6-1.7g/cm3。
6.一种碳滑板的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将人造石墨粉、石油焦炭粉、炭黑、MoS2和粘结剂捏合，模压成型和/或挤出成型，制得生坯；
(2)将所述生坯炭化制得初坯；
(3)将所述初坯浸渍于树脂中，制得碳素坯体；
(4)将所述碳素坯体与铜和/或铜合金进行渗铜处理；
其中，以所述生坯的总重量为基准，所述人造石墨粉的用量为30-79重量％，所述石油焦炭粉的用量为7-36重量％，所述炭黑的用量为1.5-6重量％，所述MoS2的用量为0.5-3重量％，所述粘结剂的用量为12-25重量％。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，以所述生坯的总重量为基准，所述人造石墨粉的用量为50-61.2重量％，所述石油焦炭粉的用量为10-20重量％，所述炭黑的用量为2-5重量％，所述MoS2的用量为0.8-2重量％，所述粘结剂的用量为16-23重量％。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述铜合金为CuCr合金；所述粘结剂为树脂；
所述树脂为沥青、酚醛树脂、环氧树脂和不饱和树脂中的一种或多种，所述环氧树脂为酚醛环氧树脂；优选地，所述树脂为沥青和/或酚醛树脂；更优选地，所述树脂为沥青。
9.根据权利要求6或7所述的制备方法，其中，所述人造石墨粉的粒径为40-50μm，所述石油焦炭粉的粒径为5-15μm，所述炭黑的粒径为10-100nm。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其中，在步骤(1)中，所述捏合的条件包括：温度为
80-200℃；所述模压成型和/或挤出成型的条件包括：温度为50-120℃，时间为5-15分钟；
在步骤(2)中，所述炭化的条件包括：升温速度为0.1-0.5℃/min，温度为1000-1300℃，时间为1-3小时；
在步骤(3)中，所述浸渍树脂的条件包括：温度为150-200℃；
在步骤(4)中，所述渗铜处理的条件包括：温度为1300℃-1500℃，压力为10-30MPa，浸渗时间为10-30min。
11.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述碳素坯体的体积密度为1.6-1.7g/cm3，孔隙率为10-20％。
12.权利要求1-5所述的碳滑板或由权利要求6-11所述的制备方法制备的碳滑板在电力机车取电系统中的受电弓或者集电靴方面上的应用。
碳滑板及其制备方法和应用
技术领域
背景技术
[0002] 申请号93111950.2(CN1032741C)公开了一种电力机车受电弓滑板及其制造方法，包括碳素基体碳条的制造，对碳条用熔融铜合金的浸渍，以及对浸渍碳条进行机械加工成成品，其特征是在碳素基体碳条的制造配方中添加重量比为10％以下的Fe2O3粉，熔融铜合金中添加重量比7-10％的锡(Sn)、1-2％的Si和1-2％的Ni的电力机车受电弓滑板的制造方法及其产品。其碳素材料部分，原材料为65-75％的生沥青焦炭粉、5-10％的隐晶石墨粉、5-10％的槽法碳黑和10％以下的Fe2O3。其铜合金组成为Pb15-20％、Sn8-10％、Si和Ni均为1-
2％，余量为Cu。上述技术是在CuPb合金的基础上进行的优化。CuPb合金的应用目的是Pb做为软金属，在碳滑板动态取电过程中起到减磨作用；上述技术其突出点在CuPb合金中添加Si和Ni两种元素，以防止合金中Pb的偏析。其缺点包括：1、合金中使用了大量的铅，15-
20％。据标准GB 7355-1987大气中铅及其无机化合物的卫生标准，居住区大气中铅及其无机化合物(换算成铅)的日平均最高容许浓度为0.0015mg/m3。所以使用铜铅合金时，需要重点考虑铅尘的防护和处理。2、大量使用低熔点金属，将降低碳滑板的耐电弧烧蚀能力。而耐电弧烧蚀能力将直接关系到碳滑板的磨耗寿命。
2％，余量为Cu。上述技术是在CuPb合金的基础上进行的优化。CuPb合金的应用目的是Pb做为软金属，在碳滑板动态取电过程中起到减磨作用；上述技术其突出点在CuPb合金中添加Si和Ni两种元素，以防止合金中Pb的偏析。其缺点包括：1、合金中使用了大量的铅，15-
20％。据标准GB 7355-1987大气中铅及其无机化合物的卫生标准，居住区大气中铅及其无机化合物(换算成铅)的日平均最高容许浓度为0.0015mg/m3。所以使用铜铅合金时，需要重点考虑铅尘的防护和处理。2、大量使用低熔点金属，将降低碳滑板的耐电弧烧蚀能力。而耐电弧烧蚀能力将直接关系到碳滑板的磨耗寿命。
[0003] 专利申请CN101492015B(申请号200910046876.9)公开了一种网状层压碳-铜复合材料受电弓滑板，其中，所述的网状层压碳-铜复合材料由多层平铺叠合在一起的片状材料经热压固化制备而成，片状材料为石墨纸和复合层，复合层由细铜丝网平铺叠合在带网孔的碳纤维布上构成，带网孔的碳纤维布上涂布有由石墨粉、铜粉、热固性树脂捏合而成的糊状胶，片状材料的平铺叠合次序是多层复合层夹在两层石墨纸之间。其中，其背景技术中公开的浸金属碳滑板的制造方式比较常规。
[0004] 专利申请CN105150857B(申请号201510593164.4)公开了一种受电弓滑板用C/C-Cu复合材料，所述C/C-Cu复合材料包括预浸炭布、铜网，将所述预浸炭布与铜网逐层依次叠置成型后，在树脂中进行多道次浸渍、固化至密度为1.80-2.5g/cm3。
[0005] 专利申请CN104550868B(申请号201510018265.9)公开了一种受电弓浸金属碳滑板的真空压力浸渗的方法，其中，所述铜合金，其添加元素的添加量为0.6-1重量％的Cr或0.8-1.2重量％的Ti。
[0006] 专利申请CN104649700B(申请号201310582451.6)公开了一种受电弓碳滑板的制造方法，其中，石油焦粉28-43重量份、沥青焦粉25-28重量份、喷雾炭黑10-12重量份、硫磺2-5重量份、氮化硼3-5重量份、碳纤维5-8重量份、天然石墨4-6重量份、人造石墨5-7重量份、氯化钙粉末1-3重量份、改制沥青30-35重量份。该方法不浸铜，焦粉主体。
[0007] 专利申请CN102923008B(申请号201210437561.9)公开了一种高速铁路受电弓用炭基滑板材料，其所述炭基滑板材料的组成及其含量按质量百分比为：石墨10-30重量％，焦炭粉40-60重量％，热固性酚醛树脂15-25重量％，氧化铝2-8重量％，玻璃粉1-5重量％。镀铜，焦粉主体。
[0008] 专利申请CN103847527B(申请号201410074682.0)公开了一种高速铁路动车组受电弓滑板，其中，主要采用以下重量份的原料制成：1-10重量份的碳材，0.3-1.5重量份的石墨，1.4-4.7重量份的渗流金属，2.1-5.8重量份的熔化沥青；所述的碳材为200-400目的沥青焦粉，所述的石墨为300目的电极石墨，所述的渗流金属选自粉碎成500-1000目的银、铜或锌金属粉末。电极石墨，焦粉主体。
[0009] 专利申请CN104774012B(申请号201510214172.3)公开了一种电力机车受电弓浸铜碳滑板的生产方法，其中，沥青焦粉60-80份，石墨粉12-16份，硅化石墨粉10-15份，高温沥青30-35份。焦粉主体。其还公开了一种电力机车受电弓浸铜碳滑板的生产方法，1)按配比将沥青焦粉、石墨粉、硅化石墨粉、高温沥青混合后磨粉；将混合粉体预压成一阶段料柱，再固化，挤压成型焙烧，即得复合碳滑板；2)将复合碳滑板清洗烘干，冷却后将其装入石墨坩埚内并置于1300-1400℃电炉里预热；再将铜液倒入坩埚中以将复合碳滑板浸没，再将坩埚置于油压机中罩内，然后通入氮气在特定压强下保温3-5分钟，泄压后冷却即可。
[0010] 专利申请DE9311836公开干燥的材料选自石墨的润滑特性，氟化石墨，二硫化钼。
[0011] 综上，上述公开的背景技术中，在制备碳滑板的方法中，所采用的原料多数是以焦粉为主体，焦粉虽然可以提高耐磨性，但是，焦粉中含有的杂质多，比热容低，耐烧蚀耐热性能低；还有的专利申请在铜合金中含有Pb，Pb的应用对环境、对员工职业健康有隐患；还有的使用C/C-Cu复合材料，以及在铜中添加了Cr，但是，由于工艺方法等其它条件的影响，使得所制备的碳滑板力学性能、导电性能以及耐电弧烧蚀性能不好。
发明内容
[0012] 本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述缺陷，提供了一种碳滑板及其制备方法和应用。本发明提供的碳滑板具有更低的接触电阻，更佳的力学性能，以及更优的耐电弧烧蚀性能。以及本发明提供的碳滑板能够在电力机车(高铁、地铁、轻轨、单轨)取电系统中的受电弓或者集电靴方面上的应用。
[0013] 为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种碳滑板，其中，所述碳滑板包括碳素坯体以及浸渗于该碳素坯体中的铜和/或铜合金，所述碳素坯体由生坯炭化后浸渍于树脂中制得，所述生坯含有人造石墨粉、石油焦炭粉、炭黑、MoS2和粘结剂，且以所述生坯的总重量为基准，所述人造石墨粉的含量为30-79重量％，所述石油焦炭粉的含量为7-36重量％，所述炭黑的含量为1.5-6重量％，所述MoS2的含量为0.5-3重量％，所述粘结剂的含量为12-25重量％。
[0014] 优选地，以所述生坯的总重量为基准，所述人造石墨粉的含量为50-61.2重量％，所述石油焦炭粉的含量为10-20重量％，所述炭黑的含量为2-5重量％，所述MoS2的含量为0.8-2重量％，所述粘结剂的含量为16-23重量％。
[0015] 优选地，所述铜合金为CuCr合金；所述粘结剂为为树脂；所述树脂为沥青、酚醛树脂、环氧树脂和不饱和聚酯树脂中的一种或多种，所述环氧树脂为酚醛环氧树脂；优选地，所述树脂为沥青和/或酚醛树脂；更优选地，所述树脂为沥青。
[0016] 优选地，所述人造石墨粉的粒径为40-50μm，所述石油焦炭粉的粒径为5-15μm，所述炭黑的粒径为10-100nm。
[0017] 优选地，所述碳素坯体的体积密度为1.6-1.7g/cm3，孔隙率为10-20％。
[0018] 第二方面，本发明提供了一种碳滑板的制备方法，其中，该方法包括以下步骤：
[0019] (1)将人造石墨粉、石油焦炭粉、炭黑、MoS2和粘结剂捏合，模压成型和/或挤出成型，制得生坯；
[0020] (2)将所述生坯炭化制得初坯；
[0021] (3)将所述初坯浸渍于树脂中，制得碳素坯体；
[0022] (4)将所述碳素坯体与铜和/或铜合金进行渗铜处理；
[0023] 其中，以所述生坯的总重量为基准，所述人造石墨粉的用量为30-79重量％，所述石油焦炭粉的用量为7-36重量％，所述炭黑的用量为1.5-6重量％，所述MoS2的用量为0.5-3重量％，所述粘结剂的用量为12-25重量％。
[0024] 优选地，以所述生坯的总重量为基准，所述人造石墨粉的用量为50-61.2重量％，所述石油焦炭粉的用量为10-20重量％，所述炭黑的用量为2-5重量％，所述MoS2的用量为0.8-2重量％，所述粘结剂的用量为16-23重量％。
[0025] 优选地，所述铜合金为CuCr合金；所述粘结剂为树脂；所述树脂为沥青、酚醛树脂、环氧树脂和不饱和树脂中的一种或多种，所述环氧树脂为酚醛环氧树脂；优选地，所述树脂为沥青和/或酚醛树脂；更优选地，所述树脂为沥青。
[0026] 优选地，所述人造石墨粉的粒径为40-50μm，所述石油焦炭粉的粒径为5-15μm，所述炭黑的粒径为10-100nm。
[0027] 优选地，在步骤(1)中，所述捏合的条件包括：温度为80-200℃；所述模压成型和/或挤出成型的条件包括：温度为50-120℃，时间为5-15分钟；
[0028] 在步骤(2)中，所述炭化的条件包括：升温速度为0.1-0.5℃/min，温度为1000-1300℃，时间为1-3小时；
[0029] 在步骤(3)中，所述浸渍树脂的条件包括：温度为150-200℃；
[0030] 在步骤(4)中，所述渗铜处理的条件包括：温度为1300℃-1500℃，压力为10-30MPa，浸渗时间为10-30min。
[0031] 优选地，所述碳素坯体的体积密度为1.6-1.7g/cm3，孔隙率为10-20％。
[0032] 第三方面，本发明还提供了上述所述的碳滑板和上述所述的制备方法制备的碳滑板在电力机车取电系统(高铁、地铁、轻轨、单轨)中的受电弓或者集电靴方面上的应用。
[0033] 本发明以人造石墨粉为主体，配入石油焦炭粉、炭黑、MoS2和粘结剂做为碳素坯体的主要成分，相比于现有技术，石油焦炭粉虽然可以提高耐磨性，但其杂质多，比热容低，耐烧耐热性能低，而人造石墨相对于其它碳素材料，其比热容更高、导热系数更高，这些属性将提升碳滑板的耐电弧烧蚀性能；同时人造石墨的自润滑性会减少碳滑板对导线或导电轨的磨损。另外，选用纯铜，较常用的CuPb合金，具有更低电阻、更高的比热容、更好的导热性能，且无毒，这些属性将使得碳滑板具有更优的耐电弧烧蚀性能；以及选用CuCr合金，能够提升铜合金对碳素坯体的润湿性；因此，本发明的碳滑板具有更低的接触电阻-可减少通电产生的焦耳热；更佳的力学性能-可提升碳滑板耐冲击性能；以及更优的耐电弧烧蚀性能-是由高比热容和高熔点所决定的。
具体实施方式
[0034] 在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0035] 为了实现本发明的目的，第一方面，本发明提供了一种碳滑板，其中，所述碳滑板可以包括碳素坯体以及浸渗于该碳素坯体中的铜和/或铜合金，所述碳素坯体可以由生坯炭化后浸渍于树脂中制得，所述生坯可以含有人造石墨粉、石油焦炭粉、炭黑、MoS2和粘结剂，且以所述生坯的总重量为基准，所述人造石墨粉的含量可以为30-79重量％，所述石油焦炭粉的含量可以为7-36重量％，所述炭黑的含量可以为1.5-6重量％，所述MoS2的含量可以为0.5-3重量％，所述粘结剂的含量可以为12-25重量％。在本发明中，尽管限定了生坯的成分以及成分含量为上述范围之内即可实现本发明的目的，但是，优选情况下，以所述生坯的总重量为基准，所述人造石墨粉的含量为50-61.2重量％，所述石油焦炭粉的含量为10-20重量％，所述炭黑的含量为2-5重量％，所述MoS2的含量为0.8-2重量％，所述粘结剂的含量为16-23重量％时，效果更好。
[0036] 根据本发明，所述铜合金可以为CuCr合金；在本发明中，所述CuCr合金可以通过商购得到。例如，本发明使用的CuCr合金均来自商购，在该CuCr合金中Cr的含量为0.5-2重量％。在本发明中，所述碳素坯体中含有微量的Cr，能够提升CuCr合金对碳素坯体的润湿性。
[0037] 根据本发明，所述粘结剂可以为树脂；所述树脂为沥青、酚醛树脂、环氧树脂和不饱和聚酯树脂中的一种或多种，所述环氧树脂为酚醛环氧树脂；优选地，所述树脂为沥青和/或酚醛树脂；更优选地，所述树脂为沥青
[0038] 根据本发明，所述人造石墨粉的粒径可以为40-50μm，所述石油焦炭粉的粒径可以为5-15μm，所述炭黑的粒径可以为10-100nm。
[0039] 根据本发明，所述人造石墨粉可以通过商购得到。例如，本发明的实施例部分使用的人造石墨粉均来自商购，以及该人造石墨的比热容为710J/(kg·K)，导热系数为110W/(m·K)，密度为2.0g/cm3；以及本发明所采用的人造石墨内部致密、无缝隙，因为人造石墨为焦类、中间相类在高温石墨化过程中，晶体结构按ABAB结构重新排列，并聚合收缩，其内部致密、无缝隙；而天然石墨保留了鳞片石墨的层状结构，片状结构间有大量空隙存在，其原因是在微观结构上，天然石墨(鳞片石墨)是层状结构，具有鳞片石墨的层状结构，所以天然石墨的闭孔更多，此闭孔在浸渗金属时金属无法填充，即整个浸金属碳滑板存在缺陷，对其力学性能、导电性能产生不利影响；因此，本发明采用人造石墨，克服了上述缺陷。
[0040] 根据本发明，所述碳素坯体的体积密度可以为1.6-1.7g/cm3，孔隙率可以为10-20％。
[0041] 第二方面，本发明提供了一种碳滑板的制备方法，其中，该方法包括以下步骤：
[0042] (1)将人造石墨粉、石油焦炭粉、炭黑、MoS2和粘结剂捏合，模压成型和/或挤出成型，制得生坯；
[0043] (2)将所述生坯炭化后制得初坯；
[0044] (3)将所述初坯浸渍于树脂中，制得碳素坯体；
[0045] (4)将所述碳素坯体与铜和/或铜合金进行渗铜处理；
[0046] 其中，以所述生坯的总重量为基准，所述人造石墨粉的用量为30-79重量％，所述石油焦炭粉的用量为7-36重量％，所述炭黑的用量为1.5-6重量％，所述MoS2的用量为0.5-3重量％，所述粘结剂的用量为12-25重量％。在本发明中，尽管限定了生坯的成分以及成分含量为上述范围之内即可实现本发明的目的，但是，优选情况下，以所述生坯的总重量为基准，所述人造石墨粉的用量为50-61.2重量％，所述石油焦炭粉的用量为10-20重量％，所述炭黑的用量为2-5重量％，所述MoS2的用量为0.8-2重量％，所述粘结剂的用量为16-23重量％时，效果更好。
[0047] 根据本发明的制备方法，所述铜合金可以为CuCr合金；在本发明中，所述CuCr合金可以通过商购得到。例如，本发明使用的CuCr合金均来自商购，在该CuCr合金中Cr的含量为0.5-2重量％。在本发明中，所述碳素坯体中含有微量的Cr，能够提升CuCr合金对碳素坯体的润湿性。
[0048] 根据本发明的制备方法，所述粘结剂可以为树脂；所述树脂为沥青、酚醛树脂、环氧树脂和不饱和树脂中的一种或多种；优选地，所述树脂为沥青和/或酚醛树脂，所述环氧树脂为酚醛环氧树脂；更优选地，所述树脂为沥青在本发明中，所述粘结剂能够很好地将人造石墨粉、石油焦炭粉、炭黑粉和MoS2捏合在一起，以便于后续将捏合在一起的人造石墨粉、石油焦炭粉、炭黑粉、MoS2和粘结剂模压成型和/或挤出成型，形成生坯。
[0049] 根据本发明的制备方法，在将经炭化后的生坯(初坯)浸渍于该树脂中时，该树脂能够浸入该初坯中，制得碳素坯体。
[0050] 根据本发明的制备方法，所述人造石墨粉的粒径可以为40-50μm，所述石油焦炭粉的粒径可以为5-15μm，所述炭黑的粒径可以为10-100nm。在本发明中，人造石墨粉、石油焦炭粉和炭黑的粒径限定为上述范围时，能够使人造石墨粉、石油焦炭粉和炭黑与MoS2和粘结剂更好地捏合在一起，模压成型和/或挤出成型，形成生坯；同时，也能够提高碳素坯体的力学性能。
[0051] 根据本发明的制备方法，所述人造石墨粉可以通过商购得到。例如，本发明的实施例部分使用的人造石墨粉均来自商购，以及该人造石墨的比热为710J/(kg·K)，导热系数为110W/(m·K)，密度为2.0g/cm3。
[0052] 根据本发明的制备方法，在各个步骤中的条件具体地如下所限定：
[0053] 在步骤(1)中，所述捏合的条件包括：温度可以为80-200℃；所述模压成型和/或挤出成型的条件包括：温度可以为50-120℃，时间可以为5-15分钟；优选地，所述捏合的条件包括：温度为100-150℃；所述模压成型和/或挤出成型的条件包括：温度为60-90℃，时间不变，仍可以为5-15分钟。
[0054] 在步骤(2)中，所述炭化的条件包括：升温速度可以为0.1-0.5℃/min，温度可以为1000-1300℃，时间可以为1-3小时；优选地，所述炭化的条件包括：升温速度可以为0.2-0.4℃/min，温度可以为1100-1200℃，保温时间不变，仍可以为1-3小时。
[0055] 在步骤(3)中，所述浸渍树脂的条件包括：温度可以为150-200℃；优选地，所述浸渍树脂的条件包括：温度可以为150-200℃。
[0056] 在步骤(4)中，所述渗铜处理的条件包括：温度可以为1300-1500℃，压力可以为10-30MPa，浸渗时间可以为10-30min；优选地，所述渗铜处理的条件包括：温度可以为1350-
1450℃，压力可以为15-25MPa，浸渗时间可以为12-25min。
1450℃，压力可以为15-25MPa，浸渗时间可以为12-25min。
[0057] 根据本发明的制备方法，在步骤(4)中，在将所述碳素坯体与铜和/或铜合金进行渗铜处理后，还需要在与进行渗铜处理时的相同压力下进行冷却处理，即保压冷却。
[0058] 在本发明的优选的实施方案中，将所述生坯进行炭化并浸渍树脂后，还可以再次或者多次地循环进行炭化并浸渍树脂的过程，例如：
[0059] 根据本发明的一种制备碳滑板的方法的优选的实施方式中，其中，该方法包括以下步骤：
[0060] (1)将人造石墨粉、石油焦炭粉、炭黑、MoS2和粘结剂捏合，模压成型和/或挤出成型，制得生坯；
[0061] (2)将所述生坯炭化制得初坯；
[0062] (3)将所述初坯浸渍于树脂中，制得初始碳素坯体；
[0063] (4)将所述初始碳素坯体再次炭化并再次浸渍于树脂中，制得碳素坯体；
[0064] (5)将所述碳素坯体与铜和/或铜合金进行渗铜处理；
[0065] 其中，以所生坯的总重量为基准，所述人造石墨粉的用量为30-79重量％，所述石油焦炭粉的用量为7-36重量％，所述炭黑的用量为1.5-6重量％，所述MoS2的用量为0.5-3重量％，所述粘结剂的用量为12-25重量％。
[0066] 根据本发明的制备方法，在将所述生坯进行炭化制得初坯，再将所述初坯浸渍树脂后，还可以再次或者多次地循环进行炭化并浸渍树脂的过程，直至使采用本发明的制备方法制得的所述碳素坯体的体积密度可以为1.6-1.7g/cm3，孔隙率可以为10-20％时即可；也就是说，在本发明中，将所述生坯进行“炭化并浸渍树脂”的次数没有具体限定，只要使采用本发明的制备方法制得的所述碳素坯体的体积密度可以为1.6-1.7g/cm3，孔隙率可以为
10-20％时即可。另外，在本发明中，对所述树脂的用量也没有具体限定，所述树脂的用量由所述生坯浸渍于树脂中的次数来决定，而所述生坯浸渍于树脂中的次数为当采用本发明的制备方法制得的所述碳素坯体的体积密度为1.6-1.7g/cm3，孔隙率为10-20％时即可停止浸渍。
10-20％时即可。另外，在本发明中，对所述树脂的用量也没有具体限定，所述树脂的用量由所述生坯浸渍于树脂中的次数来决定，而所述生坯浸渍于树脂中的次数为当采用本发明的制备方法制得的所述碳素坯体的体积密度为1.6-1.7g/cm3，孔隙率为10-20％时即可停止浸渍。
[0067] 第三方面，本发明还提供了上述所述的碳滑板和上述所述的制备方法制备的碳滑板在电力机车(高铁、地铁、轻轨、单轨)取电系统中的受电弓或者集电靴方面上的应用。
[0068] 本发明以人造石墨粉为主体，配入石油焦炭粉、炭黑、MoS2和粘结剂做为碳素坯体的主要成分，能够提升碳滑板的耐电弧烧蚀性能；同时人造石墨的自润滑性会减少碳滑板对导线或导电轨的磨损。另外，选用纯铜，能够使得碳滑板具有更优的耐电弧烧蚀性能；以及选用CuCr合金，能够提升铜合金对碳素坯体的润湿性；因此，本发明的碳滑板具有更低的接触电阻，更佳的力学性能，以及更优的耐电弧烧蚀性能。
[0069] 以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
[0070] 以下实施例中，电阻率参数通过JB/T8133.2-1999电炭制品物理化学性能试验方法-电阻率方法测得；密度参数通过JB/T8133.14-1999电炭制品物理化学性能试验方法-体积密度方法测得；硬度参数通过JB/T8133.4-1999电炭制品物理化学性能试验方法-肖氏硬度方法测得；抗折强度参数通过JB/T8133.7-1999电炭制品物理化学性能试验方法-抗折强度方法测得；抗压强度参数通过JB/T8133.8-1999电炭制品物理化学性能试验方法-抗压强度方法测得；冲击韧性参数通过GBT1043-1塑料-简支梁冲击性能的测定方法测得；接触电阻参数通过伏安法测得。
[0071] 人造石墨粉(325目石墨粉)购自青岛浩源石墨有限公司的市售品。
[0072] 石油焦炭粉(500目石油焦炭粉)购自顺鑫矿产；炭黑(V30超导炭黑)购自天津天阳秋实化工科技有限公司；MoS2(2000目二硫化钼)购自杰森化工产品有限公司；沥青(中温沥青)购自北京焦化厂；CuCr合金、铬青铜CC101、纯铜C1100均购自深圳市金晟钢材有限公司。
[0073] 实施例1
[0074] 本实施例在于说明采用本发明的制备方法制得的碳滑板。
[0075] (1)碳素坯体的制备
[0076] 以所述生坯的总重量为基准，粒径为40μm的人造石墨粉的用量为55.4重量％，粒径为15μm石油焦炭粉的用量为19.8重量％，粒径为30nm炭黑的用量为4.0重量％，MoS2的用量为0.8重量％，粘结剂沥青的用量为20重量％，在100℃捏合3h，在60℃模压成型，制得生坯；
[0077] (2)将所述生坯以0.1℃/min的升温速率升至1000℃，且在1000℃温度下炭化3h，制得初坯；
[0078] (3)将所述初坯在250℃下浸渍于沥青中，制得初始碳素坯体；
[0079] (4)将所述初始碳素坯体再次以0.1℃/min的升温速率升至1000℃，且在1000℃温度下炭化3h；然后再在250℃下浸渍于沥青中，直至制得的所述碳素坯体的体积密度为1.6g/cm3，孔隙率为10％；
[0081] 对该碳滑板S1的性能进行测试，结果如表1所示。
[0082] 实施例2
[0083] 本实施例在于说明采用本发明的制备方法制得的碳滑板。
[0084] (1)碳素坯体的制备
[0085] 以所述生坯的总重量为基准，粒径为50μm的人造石墨粉的用量为39.6重量％，粒径为15μm石油焦炭粉的用量为33.3重量％，粒径为30nm炭黑的用量为5.5重量％，MoS2的用量为1.6重量％，粘结剂沥青的用量为20重量％，在150℃捏合3h，在60℃模压成型，制得生坯；
[0086] (2)将所述生坯以0.5℃/min的升温速率升至1300℃，且在1300℃温度下炭化1h，制得初坯；
[0087] (3)将所述初坯在350℃下浸渍于沥青中，制得初始碳素坯体；
[0088] (4)将所述初始碳素坯体再次以0.5℃/min的升温速率升至1300℃，且在1300℃温度下炭化1h；然后再在350℃下浸渍于沥青中，直至制得的所述碳素坯体的体积密度为3
1.7g/cm，孔隙率为20％；
1.7g/cm，孔隙率为20％；
[0089] (5)渗铬化铜处理：将所述碳素坯体置于石墨坩埚中，加入CuCr合金，置于热等静压炉内，在1500℃、30MPa压力下浸渗30min，保压冷却后得到碳滑板，标记为S2。
[0090] 对该碳滑板S2的性能进行测试，结果如表1所示。
[0091] 实施例3
[0092] 本实施例在于说明采用本发明的制备方法制得的碳滑板。
[0093] (1)碳素坯体的制备
[0094] 以所述生坯的总重量为基准，粒径为45μm的人造石墨粉的用量为67.3重量％，粒径为10μm石油焦炭粉的用量为10.3重量％，粒径为10nm炭黑的用量为1.6重量％，MoS2的用量为0.8重量％，粘结剂沥青的用量为20重量％，在120℃捏合3h，在50℃模压成型，制得生坯；
[0095] (2)将所述生坯以0.3℃/min的升温速率升至1200℃，且在1200℃温度下炭化2h，制得初坯；
[0096] (3)将所述初坯在300℃下浸渍于沥青中，制得初始碳素坯体；
[0097] (4)将所述初始碳素坯体再次以0.3℃/min的升温速率升至1200℃，且在1200℃温度下炭化2h；然后再在300℃下浸渍于沥青中，直至制得的所述碳素坯体的体积密度为1.65g/cm3，孔隙率为15％；
[0098] (5)渗铜处理：将所述碳素坯体置于石墨坩埚中，加入铜块，置于热等静压炉内，在1400℃、20MPa压力下浸渗20min，保压冷却后得到碳滑板，标记为S3。
[0099] 对该碳滑板S3的性能进行测试，结果如表1所示。
[0100] 对比例1
[0101] 按照CN1032741C(申请号93111950.2)公开了一种电力机车受电弓滑板的制备方法制备得到的电力机车受电弓滑板，标记为D1。
[0102] 对该电力机车受电弓滑板D1的性能进行测试，结果如表1所示。
[0103] 表1
[0104] 参数 单位 测试值 S1 S2 S3 D1
1 电阻率 μΩ·m ≤12 3 4 4 10
2 密度 g·cm-3 ≤3.0 2.7 2.8 2.6 2.5
3 硬度 肖氏/HS ≥85 98 98 97 95
4 抗折强度 MPa ≥85 120 117 130 100
5 抗压强度 MPa ≥280 350 360 400 280
6 冲击韧性 J·cm-2 ≥0.25 0.5 0.45 0.56 0.3
7 接触电阻 mΩ ≤1.2 0.2 0.27 0.16 0.4
8 比热容 J/(kg·K) ---- 794 812 761 670
1 电阻率 μΩ·m ≤12 3 4 4 10
2 密度 g·cm-3 ≤3.0 2.7 2.8 2.6 2.5
3 硬度 肖氏/HS ≥85 98 98 97 95
4 抗折强度 MPa ≥85 120 117 130 100
5 抗压强度 MPa ≥280 350 360 400 280
6 冲击韧性 J·cm-2 ≥0.25 0.5 0.45 0.56 0.3
7 接触电阻 mΩ ≤1.2 0.2 0.27 0.16 0.4
8 比热容 J/(kg·K) ---- 794 812 761 670
[0105] 通过实施例与对比例以及表1的结果可以看出，本发明以人造石墨粉为主体，配入石油焦炭粉、炭黑、MoS2和粘结剂做为碳素坯体的主要成分，相比于现有技术，石油焦炭粉虽然可以提高耐磨性，但其杂质多，耐烧耐热性能低，而人造石墨相对于其它碳素材料，导热系数更高，这些属性将提升碳滑板的耐电弧烧蚀性能；同时人造石墨的自润滑性会减少碳滑板对导线或导电轨的磨损。另外，选用纯铜，较常用的CuPb合金，具有更低电阻、更高的比热容、更好的导热性能，且无毒，这些属性将使得碳滑板具有更优的耐电弧烧蚀性能；以及选用CuCr合金，能够提升铜合金对碳素坯体的润湿性；因此，采用本发明的制备方法制备的碳滑板具有更佳的力学性能(抗折强度、抗压强度、冲击韧性)，能够提升碳滑板的耐冲击性能；具有更低的接触电阻，能够减少通电产生的焦耳热；具有高的比热容和高的熔点，具有更优的耐电弧烧蚀性能。
[0106] 以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
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