本發明專利技術公開了一種碳納米管增強碳鋁銅復合材料滑板的制備方法，其特征在于，包括：以銅、鋁為基體材料，以碳納米管為增強材料，以碳為自潤滑耐磨材料，其中銅含量為50wt％～66wt％，鋁含量為5wt％～13wt％，碳納米管含量為2.02wt％～6wt％，碳含量為13wt％～25wt％，硫酸鋇含量為3wt％～5wt％，二氧化硅含量為4wt％～7wt％，鎳含量為1.26wt％～4.37wt％，錫含量為1.83wt％～5.07wt％，鈮含量為0.21wt％～0.73wt％，各組分含量均為重量百分比。本發明專利技術所述的方法降低了所述滑板的電阻率，提高了抗壓強度，延長了使用壽命。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及新材料領域，尤其涉及。
技術介紹
目前的電力機車受電弓滑板主要有普通碳滑板、粉末冶金滑板和浸潰金屬碳滑板。普通碳滑板的潤滑性能、減磨性能以及耐電弧性能都比較好，重量輕、噪音小，在使用過程中，會在接觸網導線上形成一層薄膜，大大改善了對接觸網導線的磨損，同時，它還具有良好的接觸穩定性，對無線電信號干擾小，但是，碳滑板機械強度低、脆性大，易掉塊和斷裂，不僅使用壽命低，而且容易引發弓網事故。粉末冶金滑板主要以銅粉或鐵粉為基體原料，并加其他金屬粉末和非金屬粉末壓制燒結而成，它具有機械強度高、抗沖擊等優點，但是它對銅接觸網導線的磨損非常嚴重，而且在使用中易發生電弧，不但增大了機械磨損和·電弧磨損，還干擾了無線電信號。浸潰金屬碳滑板是在高溫高壓下將普通碳滑板浸潰液體金屬，使碳基體中形成細密的金屬網，從而保證該材料具有比普通碳滑板高的強度和良好的導電性，但該滑板制備工藝復雜，成本高，性能穩定性較差，而且對銅接觸導線的磨損較嚴重。隨著列車的不斷提速，上述滑板越來越不能滿足高速電氣列車對滑板的要求，因而迫切需要一種具有良好的導電性、耐磨性和抗沖擊韌性等性能，同時對接觸網線導線磨耗小和無線電信號干擾小的新型滑板。為了解決上述受電弓滑板的不足，相繼研制開發了各種改進型的受電弓滑板，如銅基粉末冶金滑板加固體潤滑條組成的機械復合式銅基粉末冶金滑板，增加碳條強度的鋁包碳滑板，碳纖維增強碳滑板，碳纖維增強金屬基滑板，金屬/碳復合滑板等。這些滑板雖然對接觸網導線磨耗較小，但是電阻率大，抗壓強度低。
技術實現思路
針對上述技術問題，本專利技術設計開發了，目的在于降低滑板的電阻率，提高抗壓強度，同時減小滑板本身的摩擦系數，延長使用壽命。本專利技術提供的技術方案為，包括以銅、鋁為基體材料，以碳納米管為增強材料，以碳為自潤滑耐磨材料，其中銅含量為50wt % 66wt %，鋁含量為5wt % 13wt %，碳納米管含量為2. 02wt % 6wt %，碳含量為13wt % 25wt %,硫酸鋇含量為3wt % 5wt %, 二氧化娃含量為4wt % 7wt % ,鎳含量為I. 26wt % 4. 37wt %，錫含量為I. 83wt % 5. 07wt %，鈮含量為0. 2Iwt % 0. 73wt ,各組分含量均為重量百分比。優選的是，所述的碳納米管增強碳鋁銅復合材料滑板的制備方法中，所述碳納米管和碳在冷壓前需要進行鍍銅預處理，碳納米管銅鍍層的厚度為80 120nm，碳銅鍍層的厚度為I. 5 6 li m。優選的是，所述的碳納米管增強碳鋁銅復合材料滑板的制備方法中，所述碳納米管的直徑為10 40nm，碳納米管的長度為20 200 u m。優選的是，所述的碳納米管增強碳鋁銅復合材料滑板的制備方法中，所述的碳包括石墨、焦炭和炭黑，其中石墨含量為10 21%，焦炭含量為3 8%，炭黑含量為0 5%。 優選的是，所述的碳納米管增強碳鋁銅復合材料滑板的制備方法中，包括步驟一、對碳納米管和碳進行表面化學鍍銅處理，將碳納米管和碳放入濃硝酸和濃硫酸濃度比為I. 5的混合液中在100°C下煮沸氧化處理40分鐘；接著將其取出并清洗干凈，放在重量百分含量為4wt%氯化亞錫溶液中進行敏化處理；然后將敏化后的碳納米管和碳放在0. 01wt%氯化鈀溶液中進行活化處理；最后將碳納米管取出清洗至pH為7，放在4wt%氯化銅溶液中，加入還原劑甲醛進行鍍銅反應6分鐘，取出烘干即可得到鍍銅的碳納 米管材料；將碳取出清洗后，放在4wt%氯化銅溶液中，以烷基磺酸鈉為添加劑，攪拌3分鐘后取出烘干，即可得到鍍銅的碳材料。步驟二、稱量所需的銅、鋁、鍍銅的碳、添加劑，放到球磨罐中充分混合2 4小時。步驟三、原料混合均勻后取出，放到冷壓機的樣品槽中冷壓，同時加入鍍銅的碳納米管，冷壓壓力不低于40MPa，保壓時間不低于8秒，冷壓后再進行熱壓，熱壓壓力為30 180MPa，熱壓溫度為600 1000°C，保溫時間為7 25分鐘。優選的是，所述的碳納米管增強碳鋁銅復合材料滑板的制備方法中，所述碳納米管在進行鍍銅預處理時，在濃硝酸和濃硫酸濃度比為I. 5的混合液中在100°C下煮沸40分鐘。本專利技術所述的碳納米管增強碳鋁銅復合材料滑板的制備方法中，碳納米管在濃硝酸和濃硫酸濃度比為1.5的混合液中氧化，改善了碳納米管的分散性和表面狀況，提高了碳納米管和金屬銅的潤濕性。由于碳納米管特殊的結構特征，使其本身具有較高的模量和強度，因此加入碳納米管的碳鋁銅復合材料制成的滑板抗壓強度明顯提高。碳納米管的長度一般為微米級，而直徑則為納米級，因此具有較大的長徑比，這使得以碳納米管作為增強劑的滑板具有良好的柔韌性，不易斷裂。碳納米管的結構和石墨的片層結構相同，且電學性能優于石墨，從而導致碳納米管增強碳鋁銅復合材料滑板的電阻率顯著下降。摩擦性能調節劑硫酸鋇和二氧化硅不同比例的配合使用，有助于所述滑板摩擦系數的減小，延長滑板的使用壽命。附圖說明圖I是本專利技術所述的碳納米管增強碳鋁銅復合材料滑板的制備方法的流程圖。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。本專利技術提供，包括以銅、鋁為基體材料，以碳納米管為增強材料，以碳為自潤滑耐磨材料，其中銅含量為50wt % 66wt %，鋁含量為5wt % 13wt %，碳納米管含量為2. 02wt % 6wt %，碳含量為13wt % 25wt %,硫酸鋇含量為3wt % 5wt %, 二氧化娃含量為4wt % 7wt %,鎳含量為I. 26wt% 4. 37wt%，錫含量為I. 83wt% 5. 07wt%，鈮含量為0. 21wt% 0. 73wt ,各組分含量均為重量百分比。所述的碳納米管增強碳鋁銅復合材料滑板的制備方法中，所述碳納米管和碳在冷壓前需要進行鍍銅預處理，碳納米管銅鍍層的厚度為80 120nm，碳銅鍍層的厚度為I. 5 6 u m0所述的碳納米管增強碳鋁銅復合材料滑板的制備方法中，所述碳納米管的直徑為10 40nm,碳納米管的長度為20 200 u m。所述的碳納米管增強碳鋁銅復合材料滑板的制備方法中，所述的碳包括石墨、焦炭和炭黑，其中石墨含量為10 21%，焦炭含量為3 15%，炭黑含量為0 5%。所述的碳納米管增強碳鋁銅復合材料滑板的制備方法中，包括·步驟一、對碳納米管和碳進行表面化學鍍銅處理，將碳納米管和碳放入濃硝酸和濃硫酸濃度比為I. 5的混合液中在100°C下煮沸氧化處理40分鐘；接著將其取出并清洗干凈，放在重量百分含量為4wt%氯化亞錫溶液中進行敏化處理；然后將敏化后的碳納米管和碳放在0. 01wt%氯化鈀溶液中進行活化處理；最后將碳納米管取出清洗至pH為7，放在4wt%氯化銅溶液中，加入還原劑甲醛進行鍍銅反應6分鐘，取出烘干即可得到鍍銅的碳納米管材料；將碳取出清洗后，放在4wt%氯化銅溶液中，以烷基磺酸鈉為添加劑，攪拌3分鐘后取出烘干，即可得到鍍銅的碳材料。步驟二、稱量所需的銅、鋁、鍍銅的碳、添加劑，放到球磨罐中充分混合2 4小時。步驟三、原料混合均勻后取出，放到冷壓機的樣品槽中冷壓，同時加入鍍銅的碳納米管，冷壓壓力不低于40MPa，保壓時間不低于8秒，冷壓后再進行熱壓，熱壓壓力為30 1本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種碳納米管增強碳鋁銅復合材料滑板的制備方法，其特征在于，包括：以銅、鋁為基體材料，以碳納米管為增強材料，以碳為自潤滑耐磨材料，其中銅含量為50wt％～66wt％，鋁含量為5wt％～13wt％，碳納米管含量為2.02wt％～6wt％，碳含量為13wt％～25wt％，硫酸鋇含量為3wt％～5wt％，二氧化硅含量為4wt％～7wt％，鎳含量為1.26wt％～4.37wt％，錫含量為1.83wt％～5.07wt％，鈮含量為0.21wt％～0.73wt％，各組分含量均為重量百分比。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：曹長偉，楊連偉，王瑞杰，
申請(專利權)人：中國路橋工程有限責任公司，東北大學秦皇島分校，
類型：發明
國別省市：
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