本發(fā)明屬于電力機(jī)車技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用氧化石墨烯制備受電弓碳滑條材料的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，軌道交通在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中起著愈來(lái)愈重要的作用。在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平飛速發(fā)的今天，軌道交通業(yè)尤其是高鐵、動(dòng)車和客貨電力機(jī)車等均呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的局面。
而作為其動(dòng)力來(lái)源最重要的集電原件受電弓來(lái)說(shuō)，更是重中之重。由于高速列車是通過(guò)受電弓上的碳滑板從路網(wǎng)導(dǎo)線上獲取電能，驅(qū)動(dòng)牽引電機(jī)運(yùn)行來(lái)帶動(dòng)列車行駛，受電弓碳滑板與路網(wǎng)導(dǎo)線可靠的接觸是保證高速受流的重要條件，受電弓弓頭上的碳滑板與路網(wǎng)導(dǎo)線接觸，相對(duì)滑動(dòng)，從路網(wǎng)導(dǎo)線上取下電流，輸送給電力機(jī)車，這一過(guò)程稱為受流，在受流過(guò)程中，路網(wǎng)導(dǎo)線和受電弓碳滑板在機(jī)械與電氣上密切相關(guān)，只要其中之一出現(xiàn)問(wèn)題，都會(huì)破壞正常的受電特性。受電弓碳滑條板和路網(wǎng)導(dǎo)線一旦發(fā)生事故，將會(huì)帶來(lái)十分嚴(yán)重的后果，直接造成重大經(jīng)濟(jì)損失，為此，受電弓碳滑板的制備無(wú)疑成為最關(guān)鍵，以保證鐵路運(yùn)輸安全這一永恒的主題。由于在運(yùn)行中與接觸網(wǎng)導(dǎo)線不斷產(chǎn)生摩擦和沖擊，所以這一部件是一種經(jīng)常更換的消耗性部件。
碳滑板是近幾年發(fā)展起來(lái)的，歐美高速列車上普通使用碳滑板的機(jī)械強(qiáng)度高，在德國(guó)ICE運(yùn)行中每個(gè)滑板的走行公里數(shù)達(dá)到12萬(wàn)千米。目前，碳滑板仍是國(guó)內(nèi)外鐵路部門廣泛采用的首選材料，碳滑板是以碳-石墨為基礎(chǔ)材料，具有良好的導(dǎo)電。導(dǎo)熱及耐磨自潤(rùn)滑性，并具有很好的抑制火花作用和高溫不變形、對(duì)接觸網(wǎng)導(dǎo)線磨耗小的特點(diǎn)，作為碳滑板的關(guān)鍵組成部分碳滑條的選用必須對(duì)其綜合性能有嚴(yán)格的要求指標(biāo)，需要具有合適的電阻率和接觸電阻、足夠的機(jī)械強(qiáng)度、良好的減磨性及自潤(rùn)滑性、良好的耐熱、耐電弧和一定的耐磨性。
申請(qǐng)?zhí)枮?01310582451.6的中國(guó)專利，公開(kāi)了一種受電弓碳滑板及其制造方法， 受電弓碳滑板是由石油焦粉、瀝青焦粉、噴霧炭黑、硫磺、氮化硼、碳纖維、天然石墨、人造石墨、氯化鈣粉末、改制瀝青為原料攪拌混合制成，然后進(jìn)行混捏，利用所述混捏物料制成碳滑板初坯，在進(jìn)行焙燒，制成燒結(jié)碳滑板初坯，將燒結(jié)碳滑板初坯依次進(jìn)行浸漬、焙燒，干燥處理，本專利中碳滑板的生產(chǎn)周期長(zhǎng)，需要進(jìn)行兩次焙燒才能達(dá)到預(yù)期的效果。
另外原料的多元化高端化，如碳纖維、天然石墨等材料必然使其制造成本增加。由于高端石墨制品性能夠滿足受電弓碳滑條生產(chǎn)工藝要求，但其價(jià)格非常昂貴，且國(guó)內(nèi)的高性能石墨產(chǎn)品尚處于發(fā)展階段，而普通碳素材料不能完全滿足碳滑條理化指標(biāo)，
鑒于以上原因，特提出本發(fā)明。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供了一種利用氧化石墨烯制備受電弓碳滑條材料的制備方法，氧化石墨烯是是石墨粉末經(jīng)化學(xué)氧化及剝離后的產(chǎn)物，氧化石墨烯是單一的原子層，可以隨時(shí)在橫向尺寸上擴(kuò)展到數(shù)十微米，因此，其結(jié)構(gòu)跨越了一般化學(xué)和材料科學(xué)的典型尺度。氧化石墨烯可視為一種非傳統(tǒng)型態(tài)的軟性材料，具有聚合物、膠體、薄膜，以及兩性分子的特性。該制備方法是利用氧化石墨烯生產(chǎn)受電弓碳滑條材料是一種新型碳素產(chǎn)品，具有非常好的理化性能指標(biāo)，由于氧化石墨烯的加入，顯著提高了受電弓碳滑板材料的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性及摩擦、磨損性，本發(fā)明制備方法生產(chǎn)周期短，經(jīng)過(guò)一次焙燒即得滿足要求的炭條材料。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種利用氧化石墨烯制備受電弓碳滑條材料的制備方法，包括如下步驟：
(1)將氧化石墨烯、半補(bǔ)強(qiáng)炭黑、石墨粉和經(jīng)過(guò)破碎、磨粉、篩分的瀝青焦進(jìn)行混合，作為制備所述的碳滑條的骨料；
(2)向所述的骨料中加入粘結(jié)劑，然后經(jīng)過(guò)混捏，得到糊料；
(3)將糊料進(jìn)行預(yù)壓成型；
(4)將預(yù)壓成型的糊料進(jìn)行一次焙燒，得到適用于所述的受電弓碳滑條材料。
通過(guò)以上方法，氧化石墨烯制備的受電弓碳滑條具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性高及耐摩擦和磨損性強(qiáng)、原料成本低等優(yōu)點(diǎn)。
優(yōu)選的，步驟(1)中所述的骨料的各組分按重量百分比計(jì)，氧化石墨烯3-5％，半補(bǔ)強(qiáng)炭黑10-15％，石墨粉6-8％，瀝青焦70-80％，所述的瀝青焦的粒徑 0.15mm-2mm，所述的骨料的粒徑為0.15mm-2mm。
通過(guò)以上的配比，所述的骨料的粒徑在此范圍內(nèi)，是因?yàn)轭w粒粒徑的分布直接影響顆粒的堆積方式，顆粒堆積越緊密，碳滑條材料的體積密度越大、機(jī)械強(qiáng)度越高。
優(yōu)選的，所述的半補(bǔ)強(qiáng)炭黑的粒徑為0.07mm-0.10mm；所述的石墨粉粒徑為0.5-1mm；
所述的瀝青焦的粒徑范圍和含量為：
0.5mm＜粒徑≤2mm 55-60％
粒徑≤0.15mm 40-45％。
不同粒徑的骨料顆粒堆積較為緊密，碳滑條材料的體積密度、氣孔率、抗折抗壓強(qiáng)度和熱膨脹系數(shù)可達(dá)到一個(gè)非常好的平衡值，所制備出的碳滑條材料體積密度大、氣孔率小、抗折抗壓能力強(qiáng)、熱膨脹系數(shù)小。
其中，在碳滑條材料的制備工藝中，配方對(duì)材料的性能參數(shù)影響較大，特別是對(duì)體積密度、電阻率、氣孔率、機(jī)械強(qiáng)度的影響。一般來(lái)說(shuō)，采用較細(xì)顆粒配方擠壓成型提到產(chǎn)品的體積密度大、氣孔率較小、抗折抗壓強(qiáng)度高，本發(fā)明在配料時(shí)，采用超細(xì)結(jié)構(gòu)的氧化石墨烯和半補(bǔ)強(qiáng)炭黑，再將瀝青焦進(jìn)行破碎、磨粉、篩分，使其達(dá)到小顆粒配方，最大粒徑為2mm，最小粒徑為0.15mm。在此粒徑范圍內(nèi)，顆粒粒徑的分布直接影響顆粒的堆積方式，顆粒堆積越緊密，碳滑條材料的體積密度越大、機(jī)械強(qiáng)度越高。
優(yōu)選的，步驟(2)中所述的骨料與所述的粘結(jié)劑重量比為74-71.5：26-28.5，優(yōu)選為74:26。
本發(fā)明采用的擠壓成型方式，因此對(duì)粘結(jié)劑中溫改制煤瀝青的用量有嚴(yán)格配比要求，粘結(jié)劑的用量和骨料的表面積有直接關(guān)系，骨料的粒徑小，表面積越大，粘結(jié)劑用量則越多，但粘結(jié)劑用量過(guò)多，成型時(shí)不易擠實(shí)，因而產(chǎn)品的體積密度較小，且成型后產(chǎn)品容易變形。本發(fā)明骨料與粘結(jié)劑配比為74:26，骨料和粘結(jié)劑在混捏后，得到的糊料基本上不呈團(tuán)塊，或有少許團(tuán)塊，成型后得到體積密度較高的成型品。
優(yōu)選的，步驟(1)中所述氧化石墨烯的拉伸模量≤1.01TPa，極限強(qiáng)度≤116Gpa,所述的半補(bǔ)強(qiáng)炭黑的電阻率≤0.6μΩ·m，所述的瀝青焦的真密度≥2.10g/cm3，灰份＜0.5％，揮發(fā)分＜0.8％。
優(yōu)選的，步驟(2)中所述的粘結(jié)劑為中溫煤瀝青，所述的中溫煤瀝青的軟化點(diǎn) 85-90℃，結(jié)焦值≥58％。
本發(fā)明采用以上條件有利于得到體積密度較高的焙燒品，有利于提高成品率，最終使其理化指標(biāo)滿足受電弓碳滑條的需要。
優(yōu)選的，步驟(2)中所述的混捏為干混和濕混，所述的干混是將所述的骨料按配比放進(jìn)混捏鍋內(nèi)，攪拌速率為45r/min，攪拌30-40min，干混溫度為160-180℃；所述的濕混是將中溫煤瀝青先加熱至220℃，然后通過(guò)瀝青管道注入到混捏鍋中與骨料充分?jǐn)嚢杈鶆?，由此得到糊料?/p>
優(yōu)選的，步驟(3)中所述的預(yù)壓成型是將所述的糊料壓制成預(yù)成型的圓柱體，預(yù)壓溫度180℃。
優(yōu)選的，將所述的預(yù)成型的圓柱體進(jìn)行擠壓成型得到生坯制品，所述的生坯制品體積密度≥1.75g/cm3。
更優(yōu)選的，所述的一次焙燒是將所述的生坯制品在隔絕空氣的條件下，在氮?dú)怆姞t中進(jìn)行熱處理，所述的熱處理過(guò)程分為如下步驟：
(1)將所述的生坯制品以升溫速率1.1-2.1℃/h從150℃升溫到550℃溫度；
(2)然后以升溫速率0.7-1.1℃/h從550℃升溫到900℃；
(3)最后以升溫速率1.1-1.5℃/h從900℃升溫到1400℃。
焙燒的目的是將粘結(jié)劑瀝青炭化，在骨料顆粒間形成焦炭網(wǎng)格，將不同粒度的骨料牢固地粘結(jié)成一個(gè)整體。小顆粒配方在制備炭材料時(shí)，在后續(xù)熱處理過(guò)程中出現(xiàn)裂紋的機(jī)率會(huì)大，成品率可能偏低，本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化及改進(jìn)焙燒時(shí)的升溫曲線、加熱持續(xù)時(shí)間等因素，提高了粘結(jié)劑的結(jié)焦率，克服了小顆粒帶來(lái)的出現(xiàn)裂紋、成品率低的問(wèn)題，以保證產(chǎn)品綜合指標(biāo)的成品率。
本發(fā)明焙燒過(guò)程是利用氮?dú)怆姞t在隔絕空氣和氧氣的條件下進(jìn)行的，最高溫度達(dá)到1400℃，在升溫區(qū)150-550℃時(shí)每小時(shí)升溫1.1-2.1℃，焙燒品中的輕質(zhì)揮發(fā)份以較慢的速度揮發(fā)排出，焙燒品內(nèi)部的所受到的壓強(qiáng)較小、較為平衡，避免了升溫過(guò)程中裂紋產(chǎn)生，并且輕質(zhì)組分有充分的時(shí)間排出制品；在550-900℃時(shí)焙燒品中縮聚反應(yīng)增強(qiáng)，焦炭開(kāi)始形成，每小時(shí)升溫0.7-1.1℃，有利于提高粘結(jié)劑的結(jié)焦率，半焦化轉(zhuǎn)變?yōu)榻够?；?00-1400℃時(shí)，縮聚反應(yīng)繼續(xù)發(fā)生，制品進(jìn)一步焦化，每小時(shí)升溫1.1-1.5℃；以較慢的升溫速率進(jìn)行升溫，有利于提高焙燒品的體積密度和強(qiáng)度，并避免縮聚反應(yīng)的過(guò)程中焙燒品在收縮時(shí)產(chǎn)生裂紋；并以較快升溫速率進(jìn)行升溫，焙燒品的組織結(jié)構(gòu)進(jìn)一步致密化,得到最終的適用于受電弓碳滑條用材料。
熱處理過(guò)程采用溫度報(bào)警儀控制，保證溫度報(bào)警儀的差范圍在5℃以內(nèi)，確保產(chǎn)品體積密度大于1.75g/cm3，產(chǎn)品內(nèi)外結(jié)構(gòu)要求沒(méi)有裂紋，以得到滿足受電弓碳滑條要求的材料。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
1、本發(fā)明利于氧化石墨烯制備的受電弓碳滑條，只需要一次焙燒即能得到滿足要求的炭條材料，生產(chǎn)周期短。
2、本發(fā)明提供的氧化石墨烯制備的受電弓碳滑條具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性高及耐摩擦和磨損性強(qiáng)、原料成本低等優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明中的氧化石墨烯生產(chǎn)受電弓碳滑條材料，其體積密度≥1.75g/cm3，電阻率為≤40μΩ·m，抗壓強(qiáng)度為≥90Mpa，抗折強(qiáng)度為≥35Mpa，肖氏硬度為≥60HS，耐磨性能≤15mm/萬(wàn)km，對(duì)導(dǎo)線的磨損≤0.015mm2/萬(wàn)弓架次。
具體實(shí)施方式
以下實(shí)施例中的實(shí)施方案可以進(jìn)一步組合或者替換，且實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)思想的前提下，本領(lǐng)域中專業(yè)技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變化和改進(jìn)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍
實(shí)施例1
(1)按照重量百分比準(zhǔn)備制備受電弓碳滑條的骨料為：氧化石墨烯3％、半補(bǔ)強(qiáng)炭黑10％、石墨粉6％，瀝青焦71％。
骨料與中溫煤瀝青的重量比為74:26，中溫煤瀝青軟化點(diǎn)為85℃，結(jié)焦值為58％，其中氧化石墨烯的拉伸模量為1.01TPa，極限強(qiáng)度116Gpa，半補(bǔ)強(qiáng)炭黑粒徑為0.07mm，電阻率0.6μΩ·m，瀝青焦的真密度2.10g/cm3，灰分0.45％，揮發(fā)分0.75％，石墨粉粒徑為0.5mm，其中，將瀝青焦進(jìn)行破碎、磨粉、篩分，瀝青焦粒徑為0.5mm＜粒徑≤2mm占總瀝青焦的重量百分比55％，粒徑≤0.15mm占總瀝青焦的重量百分比45％，制備的骨料粒徑為0.15mm-2mm。
(2)將上面準(zhǔn)備好的骨料放進(jìn)混捏鍋內(nèi)，攪拌速率為45r/min，攪拌30min，溫度為160℃，然后將上面的中溫煤瀝青加熱到220℃，然后通過(guò)瀝青管道注入到混捏鍋中與骨料充分?jǐn)嚢?，由此得到糊料?/p>
(3)將得到的糊料在180℃下壓制成圓柱體，進(jìn)行下一步的塑性，將預(yù)成型的圓柱體進(jìn)行擠壓，得到生坯制品。
(4)將上面的生坯制品放入氮?dú)怆姞t中，在隔絕空氣的條件下進(jìn)行熱處理，首先是以升溫速率1.1℃/h從150℃升溫到550℃溫度；然后以升溫速率0.7℃/h從550℃升溫到900℃；最后以升溫速率1.1℃/h從900℃升溫到1400℃，得到滿足條件的受電弓碳滑條要求的材料。
上面的升溫過(guò)程中采用溫度報(bào)警儀進(jìn)行控制，保證溫度報(bào)警儀的誤差范圍在5℃以內(nèi)，產(chǎn)品內(nèi)外結(jié)構(gòu)沒(méi)有裂紋。
對(duì)上面得到的碳滑條進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
實(shí)施例2
(1)按照重量百分比準(zhǔn)備制備受電弓碳滑條的骨料為：氧化石墨烯3％、半補(bǔ)強(qiáng)炭黑10％、石墨粉7％，瀝青焦80％。
骨料與中溫煤瀝青的重量比為73:27，中溫煤瀝青軟化點(diǎn)為87℃，結(jié)焦值為58％，其中氧化石墨烯的拉伸模量為1.01TPa，極限強(qiáng)度116Gpa，半補(bǔ)強(qiáng)炭黑粒徑為0.08mm，電阻率0.4μΩ·m，瀝青焦的真密度2.50g/cm3，灰分0.45％，揮發(fā)分0.75％，石墨粉粒徑為0.5mm，其中，將瀝青焦進(jìn)行破碎、磨粉、篩分，瀝青焦粒徑為0.5mm＜粒徑≤2mm占總瀝青焦的重量百分比57％，粒徑≤0.15mm占總瀝青焦的重量百分比43％，制備的骨料粒徑為0.15mm-2mm。
(2)將上面準(zhǔn)備好的骨料放進(jìn)混捏鍋內(nèi)，攪拌速率為45r/min，攪拌35min，溫度為170℃，然后將上面的中溫煤瀝青加熱到220℃，然后通過(guò)瀝青管道注入到混捏鍋中與骨料充分?jǐn)嚢瑁纱说玫胶稀?/p>
(3)將得到的糊料在180℃下壓制成圓柱體，進(jìn)行下一步的塑性，將預(yù)成型的圓柱體進(jìn)行擠壓，得到生坯制品。
(4)將上面的生坯制品放入氮?dú)怆姞t中，在隔絕空氣的條件下進(jìn)行熱處理，首先是以升溫速率1.5℃/h從150℃升溫到550℃溫度；然后以升溫速率0.9℃/h從550℃升溫到900℃；最后以升溫速率1.3℃/h從900℃升溫到1400℃，得到滿足條件的受電弓碳滑條要求的材料。
上面的升溫過(guò)程中采用溫度報(bào)警儀進(jìn)行控制，保證溫度報(bào)警儀的誤差范圍在5℃以內(nèi)，產(chǎn)品內(nèi)外結(jié)構(gòu)沒(méi)有裂紋。
對(duì)上面得到的碳滑條進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
實(shí)施例3
(1)按照重量百分比準(zhǔn)備制備受電弓碳滑條的骨料為：氧化石墨烯4％、半補(bǔ) 強(qiáng)炭黑12％、石墨粉7％，瀝青焦77％。
骨料與中溫煤瀝青的重量比為72:28，中溫煤瀝青軟化點(diǎn)為88℃，結(jié)焦值為60％，其中氧化石墨烯的拉伸模量為1.01TPa，極限強(qiáng)度116Gpa，半補(bǔ)強(qiáng)炭黑粒徑為0.09mm，電阻率0.4μΩ·m，瀝青焦的真密度2.50g/cm3，灰分0.45％，揮發(fā)分0.75％，石墨粉粒徑為0.9mm，其中，將瀝青焦進(jìn)行破碎、磨粉、篩分，瀝青焦粒徑為0.5mm＜粒徑≤2mm占總瀝青焦的重量百分比58％，粒徑≤0.15mm占總瀝青焦的重量百分比42％，制備的骨料粒徑為0.15mm-2mm。
(2)將上面準(zhǔn)備好的骨料放進(jìn)混捏鍋內(nèi)，攪拌速率為45r/min，攪拌38min，溫度為175℃，然后將上面的中溫煤瀝青加熱到220℃，然后通過(guò)瀝青管道注入到混捏鍋中與骨料充分?jǐn)嚢?，由此得到糊料?/p>
(3)將得到的糊料在180℃下壓制成圓柱體，進(jìn)行下一步的塑性，將預(yù)成型的圓柱體進(jìn)行擠壓，得到生坯制品。
(4)將上面的生坯制品放入氮?dú)怆姞t中，在隔絕空氣的條件下進(jìn)行熱處理，首先是以升溫速率1.3℃/h從150℃升溫到550℃溫度；然后以升溫速率1.0℃/h從550℃升溫到900℃；最后以升溫速率1.2℃/h從900℃升溫到1400℃，得到滿足條件的受電弓碳滑條要求的材料。
上面的升溫過(guò)程中采用溫度報(bào)警儀進(jìn)行控制，保證溫度報(bào)警儀的誤差范圍在5℃以內(nèi)，產(chǎn)品內(nèi)外結(jié)構(gòu)沒(méi)有裂紋。
對(duì)上面得到的碳滑條進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
實(shí)施例4
(1)按照重量百分比準(zhǔn)備制備受電弓碳滑條的骨料為：氧化石墨烯5％、半補(bǔ)強(qiáng)炭黑15％、石墨粉8％，瀝青焦72％。
骨料與中溫煤瀝青的重量比為71.5:28.5，中溫煤瀝青軟化點(diǎn)為90℃，結(jié)焦值為65％，其中氧化石墨烯的拉伸模量為1.01TPa，極限強(qiáng)度116Gpa，半補(bǔ)強(qiáng)炭黑粒徑為0.09mm，電阻率0.4μΩ·m，瀝青焦的真密度2.50g/cm3，灰分0.45％，揮發(fā)分0.75％，石墨粉粒徑為0.9mm，其中，將瀝青焦進(jìn)行破碎、磨粉、篩分，瀝青焦粒徑為0.5mm＜粒徑≤2mm占總瀝青焦的重量百分比58％，粒徑≤0.15mm占總瀝青焦的重量百分比42％，制備的骨料粒徑為0.15mm-2mm。
(2)將上面準(zhǔn)備好的骨料放進(jìn)混捏鍋內(nèi)，攪拌速率為45r/min，攪拌38min，溫度為175℃，然后將上面的中溫煤瀝青加熱到220℃，然后通過(guò)瀝青管道注入到混捏 鍋中與骨料充分?jǐn)嚢?，由此得到糊料?/p>
(3)將得到的糊料在180℃下壓制成圓柱體，進(jìn)行下一步的塑性，將預(yù)成型的圓柱體進(jìn)行擠壓，得到生坯制品。
(4)將上面的生坯制品放入氮?dú)怆姞t中，在隔絕空氣的條件下進(jìn)行熱處理，首先是以升溫速率1.3℃/h從150℃升溫到550℃溫度；然后以升溫速率1.0℃/h從550℃升溫到900℃；最后以升溫速率1.2℃/h從900℃升溫到1400℃，得到滿足條件的受電弓碳滑條要求的材料。
上面的升溫過(guò)程中采用溫度報(bào)警儀進(jìn)行控制，保證溫度報(bào)警儀的誤差范圍在5℃以內(nèi)，產(chǎn)品內(nèi)外結(jié)構(gòu)沒(méi)有裂紋。
對(duì)上面得到的碳滑條進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
實(shí)施例5
(1)按照重量百分比準(zhǔn)備制備受電弓碳滑條的骨料為：氧化石墨烯3％、半補(bǔ)強(qiáng)炭黑10％、石墨粉6％，瀝青焦71％。
骨料與中溫煤瀝青的重量比為74:26，中溫煤瀝青軟化點(diǎn)為85℃，結(jié)焦值為58％，其中氧化石墨烯的拉伸模量為1.01TPa，極限強(qiáng)度116Gpa，半補(bǔ)強(qiáng)炭黑粒徑為0.07mm，電阻率0.6μΩ·m，瀝青焦的真密度2.10g/cm3，灰分0.45％，揮發(fā)分0.75％，石墨粉粒徑為0.5mm，其中，將瀝青焦進(jìn)行破碎、磨粉、篩分，瀝青焦粒徑為0.5mm＜粒徑≤2mm占總瀝青焦的重量百分比55％，粒徑≤0.15mm占總瀝青焦的重量百分比45％，制備的骨料粒徑為0.15mm-2mm。
(2)將上面準(zhǔn)備好的骨料放進(jìn)混捏鍋內(nèi)，攪拌速率為45r/min，攪拌30min，溫度為160℃，然后將上面的中溫煤瀝青加熱到220℃，然后通過(guò)瀝青管道注入到混捏鍋中與骨料充分?jǐn)嚢瑁纱说玫胶稀?/p>
(3)將得到的糊料在180℃下壓制成圓柱體，進(jìn)行下一步的塑性，將預(yù)成型的圓柱體進(jìn)行擠壓，得到生坯制品。
(4)將上面的生坯制品放入氮?dú)怆姞t中，在隔絕空氣的條件下進(jìn)行熱處理，首先是以升溫速率2.1℃/h從150℃升溫到550℃溫度；然后以升溫速率1.1℃/h從550℃升溫到900℃；最后以升溫速率1.5℃/h從900℃升溫到1400℃，得到滿足條件的受電弓碳滑條要求的材料。
上面的升溫過(guò)程中采用溫度報(bào)警儀進(jìn)行控制，保證溫度報(bào)警儀的誤差范圍在5℃以內(nèi)，產(chǎn)品內(nèi)外結(jié)構(gòu)沒(méi)有裂紋。
對(duì)上面得到的碳滑條進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
實(shí)施例6
(1)按照重量百分比準(zhǔn)備制備受電弓碳滑條的骨料為：氧化石墨烯3％、半補(bǔ)強(qiáng)炭黑10％、石墨粉7％，瀝青焦80％。
骨料與中溫煤瀝青的重量比為73:27，中溫煤瀝青軟化點(diǎn)為87℃，結(jié)焦值為58％，其中氧化石墨烯的拉伸模量為1.01TPa，極限強(qiáng)度116Gpa，半補(bǔ)強(qiáng)炭黑粒徑為0.08mm，電阻率0.4μΩ·m，瀝青焦的真密度2.50g/cm3，灰分0.45％，揮發(fā)分0.75％，石墨粉粒徑為0.5mm，其中，將瀝青焦進(jìn)行破碎、磨粉、篩分，瀝青焦粒徑為0.5mm＜粒徑≤2mm占總瀝青焦的重量百分比57％，粒徑≤0.15mm占總瀝青焦的重量百分比43％，制備的骨料粒徑為0.15mm-2mm。
(2)將上面準(zhǔn)備好的骨料放進(jìn)混捏鍋內(nèi)，攪拌速率為45r/min，攪拌35min，溫度為170℃，然后將上面的中溫煤瀝青加熱到220℃，然后通過(guò)瀝青管道注入到混捏鍋中與骨料充分?jǐn)嚢?，由此得到糊料?/p>
(3)將得到的糊料在180℃下壓制成圓柱體，進(jìn)行下一步的塑性，將預(yù)成型的圓柱體進(jìn)行擠壓，得到生坯制品。
(4)將上面的生坯制品放入氮?dú)怆姞t中，在隔絕空氣的條件下進(jìn)行熱處理，首先是以升溫速率2.0℃/h從150℃升溫到550℃溫度；然后以升溫速率1.0℃/h從550℃升溫到900℃；最后以升溫速率1.4℃/h從900℃升溫到1400℃，得到滿足條件的受電弓碳滑條要求的材料。
上面的升溫過(guò)程中采用溫度報(bào)警儀進(jìn)行控制，保證溫度報(bào)警儀的誤差范圍在5℃以內(nèi)，產(chǎn)品內(nèi)外結(jié)構(gòu)沒(méi)有裂紋。
對(duì)上面得到的碳滑條進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
表1碳滑條性能測(cè)試結(jié)果
由表1可以看出，采用氧化石墨烯制備的受電弓碳滑條的導(dǎo)電性能好、機(jī)械強(qiáng)度高、抗沖擊性能好、耐磨損。
試驗(yàn)例
該試驗(yàn)例在制備方法相同的條件下考察了不同配料對(duì)制得的受電弓碳滑條的性能參數(shù)的影響。
對(duì)照品1：骨料中將氧化石墨烯換成天然石墨制備受電弓碳滑條，制備方法同實(shí)施例1；性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。
對(duì)照品2：骨料中不加半補(bǔ)強(qiáng)炭黑制備受電弓碳滑條，制備方法同實(shí)施例1；性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。
對(duì)照品3：骨料中半補(bǔ)強(qiáng)炭黑的粒徑范圍為：0.1mm≤粒徑≤0.15mm，制備方法同實(shí)施例1；性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。
表2、各對(duì)照品的性能測(cè)試結(jié)果