一种电机用电刷的制备方法及所获得的电刷技术

本发明专利技术实施例公开了一种电机用电刷的制备方法，所述方法包括采用微膨胀石墨粉制备电刷坯体的步骤，其中所述微膨胀石墨粉为通过对鳞片石墨进行膨化处理获得，且膨胀倍数在1‑5倍之间。其中采用浸渍混捏法制备可塑性微膨胀石墨。通过该方法制备的电刷润滑性能好，产品结构强度高，从而大大提高了电刷以及电机的寿命。本发明专利技术还提供了通过所述制备方法获得的电刷。

A preparation method of motor brush and the obtained brush

【技术实现步骤摘要】
一种电机用电刷的制备方法及所获得的电刷
本专利技术涉及电机制备
，具体涉及一种电机用电刷的制备方法及所获得的电刷。
技术介绍
目前，随着电机尤其是很多微型电机设计的轻量化、高功率化、长寿命化的趋势，电机对电刷的性能要求越来越高。电刷作为电机的一个核心零部件，起到导入导出电流和换向的作用，其性能的好坏直接决定电机的寿命。在电机工作过程中，电刷与换相器接触并高速旋转，在将电能通过换相器输送给线圈的同时，作为滑动接触和导电体会产生机械磨损和电气磨损，这是影响电刷寿命的主要原因。要降低磨损延长使用寿命，就需要制备产品结构强度和电气性能高的电刷。目前电刷制备的主要原材料是鳞片石墨，其能提供良好的润滑性和导电性能，但是常规鳞片石墨不能够直接压制成型，所以在电刷成型制备中，需要对鳞片石墨表面涂覆施加粘结剂，粘结剂通常包括沥青和各种酚醛树脂，涂覆粘结剂的方法是使用双Z型混捏机，将树脂使用无水乙醇溶解直接加入到混捏锅中，进行搅拌混捏。涂覆的粘结剂和鳞片石墨的结合力只有机械结合力，该结合力和鳞片石墨表面的形貌关系很大。常规的鳞片石墨是很完整的鳞片状，表面光滑，因此粘结剂涂覆的结合力小，制备出的电刷在使用过程中磨损时颗粒间的抗剥离能力就很弱。作为一种新型功能性碳素材料，膨胀石墨(ExpandedGraphite，EG)是由鳞片石墨经插层、水洗、干燥、高温膨化得到的一种疏松多孔的蠕虫状物质。EG除了具备天然石墨本身的耐冷热、耐腐蚀、自润滑等优良性能以外，还具有天然石墨所没有的柔软、压缩回弹性、吸附性等特性。目前，常规的膨胀石墨，膨胀倍数在100-500倍，这种石墨充分地把石墨层片间的间距撑大，孔隙非常发达，同时石墨颗粒的尺寸也很大，因而不适合直接用来加粘结剂制备电刷。
技术实现思路
鉴于上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种电机用电刷的制备方法，通过该方法制备的电刷润滑性能好，产品结构强度高，从而大大提高了电刷以及电机的寿命。本专利技术还提供了通过所述制备方法获得的电刷。为实现上述目的，本专利技术实施例的一个方面提供一种电机用电刷的制备方法，所述方法包括采用微膨胀石墨粉制备电刷坯体的步骤，其中所述微膨胀石墨粉为通过对鳞片石墨进行膨化处理获得，且膨胀倍数在1-5倍之间。所述膨化处理可采用插层法进行。进一步的，所述微膨胀石墨粉的膨胀倍数在2-3倍之间。在一个实施方案中，所述制备方法包括下列步骤：1)制备微膨胀石墨粉；2)制备可塑性微膨胀石墨粉；3)制备电刷压粉；4)制备电刷坯体；5)对电刷坯体进行热处理；以及6)按尺寸进行加工获得电刷。进一步的，步骤1)具体包括下列步骤：1.1)将粒度为270-325目的鳞片石墨粉加入98％的浓硫酸中，鳞片石墨粉与浓硫酸的质量比为(0.8-1.2):3，搅拌1-5分钟；1.2)再加入35％浓度的双氧水，双氧水加入量为鳞片石墨粉质量的5％-10％，再搅拌1-5分钟；1.3)水洗至溶液为中性，过滤，然后在105℃进行烘干处理，至料粉水分含量小于1％；1.4)将马弗炉升温至900℃，然后将烘干的膨化石墨粉放入炉膛中，充分膨化2-5秒，取出后冷却得到所述微膨胀石墨粉。作为一个优选实施方案，步骤1.1)中鳞片石墨的粒度为300目；鳞片石墨粉与浓硫酸的质量比为1:3，搅拌2-4分钟。作为一个优选实施方案，步骤1.2)中双氧水加入量为鳞片石墨粉质量的6％-8％，再搅拌2-4分钟。进一步的，步骤2)具体包括下列步骤：2.1)使用相对于所述微膨胀石墨粉为18质量％的酚醛树脂作为粘结剂，使用3.5-4倍于酚醛树脂质量的无水乙醇将酚醛树脂完全溶解；2.2)将所述微膨胀石墨粉加入浸渍混捏罐中，闭盖进行抽真空处理，抽真空时间50-80分钟，真空度小于-0.02MPa；2.3)将溶解好的酚醛树脂溶液抽入到浸渍混捏罐中，加压0.8-1.4MPa搅拌30-60分钟，加热浸渍混捏罐到75-85℃，蒸发去除无水乙醇至料粉发散，泄压出料；2.4)将发散的料粉在78℃-83℃下干燥10-12小时，至料粉中的挥发分小于1％；2.5)将料粉破碎，过50目筛网，然后将筛下料粉混合25-50分钟，制得所述可塑性微膨胀石墨粉。作为一个优选实施方案，步骤2.1)中使用3.6-3.9倍于酚醛树脂质量的无水乙醇将酚醛树脂完全溶解，优选使用3.8倍于酚醛树脂质量的无水乙醇将酚醛树脂完全溶解。作为一个优选实施方案，步骤2.2)中抽真空时间60-70分钟。作为一个优选实施方案，步骤2.3)中加压1.0-1.2MPa搅拌40-50分钟，加热浸渍罐到78-82℃。作为一个优选实施方案，步骤2.4)中将发散的料粉在80℃下干燥11小时。作为一个优选实施方案，步骤2.5)中使用齿盘式打粉机将料粉破碎；将筛下料粉混合30-40分钟。进一步的，步骤3)具体包括下列步骤：将电解铜粉25wt％、可塑性微膨胀石墨粉67.5wt％、二硫化钼粉2.5wt％和镀铜石墨粉5wt％依次加入鼓式混均机中，混均60分钟，制成所述电刷压粉。其中，所述电解铜粉可以通过例如硫酸溶液电解法制得，外观呈均匀浅玫瑰红色，广泛用于粉末冶金。所述二硫化钼粉为铅灰色或黑色有光泽粉末，用作固体润滑剂。所述镀铜石墨粉可以例如采用化学镀的工艺方法在石墨粉表面镀覆铜层获得，具有良好的导电性、导热性和优越的自润滑性能，较高的机械强度和良好的防咬合性能和耐磨性能。进一步的，步骤4)具体包括下列步骤：将所述电刷压粉在模具中进行压制，采用100T液压机，压力控制在1.5-2.5T/cm2，压制速度控制在3-8模/min，得到作为压制生坯的所述电刷坯体。此压制步骤例如可以通过液压机进行；所述模具尺寸可根据需要制备的电刷尺寸进行设置，例如模具尺寸可以为25mm*15mm*60mm，或者可以为20mm*10mm*32mm，或者10mm*6mm*20mm等，在此不再赘述。进一步的，步骤5)具体包括下列步骤：采用连续式热处理炉，使用氮气:氢气＝1:3体积比的混合气体做保护气氛，升温速度控制在2℃/min，至最高热处理温度650℃-750℃，保持1-2h，对电刷坯体进行热处理。并且，在步骤6)中，将经过热处理后的电刷坯体按照产品尺寸要求进行加工，得到长寿命的润滑性能良好的电机用电刷。本专利技术实施例的另一个方面还提供一种电机用电刷，所述电机用电刷通过上述任一种制备方法获得。本专利技术实施例的技术方案具有如下优点：1、本专利技术对电刷制备原材料鳞片石墨进行微膨化处理，膨胀倍数控制在1-5倍的范围内，让鳞片石墨表面含有适当数量、尺寸和形态的开口气孔，这种微膨胀石墨在与粘结剂混捏时，能够使部分粘结剂伸入到表面微膨化孔中去，从而能够有效增加粘结剂与石墨的机械结合力。2、相比于现有技术中对于鳞片石墨粉进行可塑性处理时采用双Z型混捏机进行常压混捏，本专利技术方法中尤其有益的是，采用浸渍混捏法进行先抽真空再加压的工艺对微膨胀石墨粉进行处理，即先将微膨胀石墨粉进行抽真空处理，然后吸入粘结剂溶液，此时由于负压吸力能够使粘结剂吸入微膨胀石墨粉的微细孔隙中，然后再加压进行粘结剂处理，这样就可以让粘结剂更加深入地进入到微膨胀石墨粉的内部，进一步提高微膨胀石墨粉同粘结剂的机械结合力。3、相比现有技术，通过本专利技术方法获得的电刷抗折强度能够提高40％，电刷在磨损过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机用电刷的制备方法，其特征在于，所述方法包括采用微膨胀石墨粉制备电刷坯体的步骤，其中所述微膨胀石墨粉为通过对鳞片石墨进行膨化处理获得，且膨胀倍数在1‑5倍之间。

【技术特征摘要】
1.一种电机用电刷的制备方法，其特征在于，所述方法包括采用微膨胀石墨粉制备电刷坯体的步骤，其中所述微膨胀石墨粉为通过对鳞片石墨进行膨化处理获得，且膨胀倍数在1-5倍之间。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：1)制备微膨胀石墨粉；2)制备可塑性微膨胀石墨粉；3)制备电刷压粉；4)制备电刷坯体；5)对电刷坯体进行热处理；以及6)按尺寸进行加工获得电刷。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)具体包括下列步骤：1.1)将粒度为270-325目的鳞片石墨粉加入98％的浓硫酸中，鳞片石墨粉与浓硫酸的质量比为(0.8-1.2):3，搅拌1-5分钟；1.2)再加入35％浓度的双氧水，双氧水加入量为鳞片石墨粉质量的5％-10％，再搅拌1-5分钟；1.3)水洗至溶液为中性，过滤，然后在105℃进行烘干处理，至料粉水分含量小于1％；1.4)将马弗炉升温至900℃，然后将烘干的膨化石墨粉放入炉膛中，充分膨化2-5秒，取出后冷却得到所述微膨胀石墨粉。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)具体包括下列步骤：2.1)使用相对于所述微膨胀石墨粉为18质量％的酚醛树脂作为粘结剂，使用3.5-4倍于酚醛树脂质量的无水乙醇将酚醛树脂完全溶解；2.2)将所述微膨胀石墨粉加入浸渍混捏罐中，闭盖进行抽真空处理，抽真空时间50-8...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵勇，刘成东，
申请(专利权)人：自贡恒基电碳厂，
类型：发明
国别省市：四川,51