一种电机碳刷复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种电机碳刷复合材料及其制备方法，包括氟化石墨40‑60份、镀铜石墨粉20‑30份、二硫化钼0‑10份、软质炭黑粉4‑16份、粘结剂20‑25份，其中，所述镀铜石墨粉通过将天然鳞片石墨研磨，浸泡98%浓硫酸1小时，蒸馏水冲洗，采用SnCl2溶液敏化石墨粉，然后将处理后的石墨粉在80℃下干燥15小时后取出进行施镀后制得，经过本发明专利技术改良后的碳刷，可以保证在一般工作条件下正常工作，也可以保证在高温高速的工作条件下，即工作温度90~120℃范围内的正常工作，满足高温工作条件下可以形成均匀可靠的氧化膜，同时保证碳刷在高温工作下的耐磨性、成型后碳刷的电阻率的均匀性以及良好的导电性。

A kind of carbon brush composite material for motor and its preparation method

The invention discloses a motor carbon brush composite material and a preparation method thereof, which comprises 40 \u2011 60 parts of graphite fluoride, 20 \u2011 30 parts of copper coated graphite powder, 0 \u2011 10 parts of molybdenum disulfide, 4 \u2011 16 parts of soft carbon black powder and 20 \u2011 25 parts of binder, wherein, the copper coated graphite powder is washed with distilled water by grinding natural flake graphite, soaking in 98% concentrated sulfuric acid for 1 hour, using SnCl2 solution to sensitize fossil toner, Then, the treated graphite powder is dried at 80 \u2103 for 15 hours and then taken out for plating. The improved carbon brush of the invention can ensure normal operation under normal working conditions or under high-temperature and high-speed working conditions, i.e. the normal operation within the working temperature range of 90-120 \u2103, and can form a uniform and reliable oxide film under high-temperature working conditions. At the same time, the Ensure the wear resistance of carbon brush under high temperature, the uniformity of resistivity and good conductivity of carbon brush after forming.

【技术实现步骤摘要】
一种电机碳刷复合材料及其制备方法
本专利技术属于碳刷
，具体涉及一种电机碳刷复合材料及其制备方法。
技术介绍
碳刷也叫电刷，作为一种滑动接触件，在许多电气设备中得到广泛的应用。碳刷是电动机或发电机或其他旋转机械的固定部分和转动部分之间传递能量或信号的装置，它一般是纯碳加凝固剂制成，外型一般是方块，卡在金属支架上，里面有弹簧把它紧压在转轴上，电机转动的时候，将电能通过换相器输送给线圈，由于其主要成分是碳，称为碳刷，它是易磨损的。应定期维护更换，并清理积碳。电机采用碳刷而不采用金属作为滑动导电体，其主要原因在于碳具有导电性、耐磨性和润滑性。其润滑性主要是由电机碳刷在换向器滑动所产生的一层均匀氧化膜，既能保证滑动的流畅，还可以保障电刷导电性良好。而现有情况下氧化膜形成最佳温度为70℃左右，而在电机在高温高速情况下运转时，碳刷温度会超过100℃，甚至达到150℃左右。这样会彻底破坏氧化膜，导致摩擦系数增高，碳刷温度升高，导电率下降，产生电火花，严重影响设备正常运行。为改善碳刷的导电性能，多采用增加金属元素烧结压制成型。这样的金属石墨材质的碳刷，在实际生产中发现存在电阻分散不均匀的问题。石墨粉与金属粉末在颗粒大小，密度等方面均有差异，导致无论采用何种搅拌方法及融合工艺，均不能彻底将二者均匀混合。现有工艺采用碳粉与金属粉末混合烧结后压制的工艺，无法保证粉末混合均匀，因此难免会导致碳刷密度不均匀，导致电阻分散不均匀，因此导致同一电机内安装的多个碳刷电阻值有很大差别，引起打火。
技术实现思路
>本专利技术提供一种电机碳刷复合材料及其制备方法，能够在高温工作条件下可以形成均匀可靠的氧化膜，同时能够保证碳刷在高温工作下的耐磨性、成型后碳刷的电阻率的均匀性以及良好的导电性。具体技术方案如下：一种电机碳刷复合材料，包括以下原料：氟化石墨40-60份、镀铜石墨粉20-30份、二硫化钼0-10份、软质炭黑粉4-16份、粘结剂20-25份，其中，所述镀铜石墨粉通过将天然鳞片石墨研磨，浸泡98%浓硫酸1小时，蒸馏水冲洗，采用SnCl2溶液敏化石墨粉，然后将处理后的石墨粉在80℃下干燥15小时后取出进行施镀后制得。优选的，包括以下步骤：将氟化钾粉末置入煅烧炉中，290-310℃煅烧3小时，然后置入电解池中，加入1%氟化锂，将电解制得的氟气通过冷却阱和90-110℃的粉粒状氟化钠过滤层；将天然鳞片石墨研磨，浸油后提纯，置入反应炉后通入氟气，控制炉温400-500℃，反应时间2小时，可得氟化石墨；将制备好的氟化石墨、镀铜石墨粉、粘结剂及其他原料拌合均匀后磨制成混合料，将混合料于800℃下进行烧结30min，在180MPa的压力下压制成型，通过氮-氢冷却气，在真空下浸油后制成。优选的，将处理后的石墨粉进行施镀时，镀液的配法如下：15g/LCuSO4·5H2O；35ml/LHCHO；25g/LNa2EDTA；14g/LC4H4KNa·4H2O；10ml/L稳定剂。优选的，对石墨粉进行施镀时的温度为60℃，搅拌方式为电磁搅拌，搅拌速度为600r/min，施镀10min。优选的，所述冷却阱为CaCl2与冰。优选的，将天然鳞片石墨研磨，浸油后提纯的纯度为99.5-99.6%。平均粒度小于400目。优选的，所述粘合剂为热固性树脂或沥青中的一种。有益效果：1.本专利技术在高温反应炉内使小颗粒石墨粉与制备的氟气充分接触反应，将石墨层间隙用氟原子进行填充，反应后的碳原子与氟原子形成共价键结合，提高了石墨的硬度与韧性，解决了由于石墨的原子结构排列是分层片状的，层与层之间有较大空隙，导致石墨的本体及其氧化物结构分散，易碎裂、在较高温度下稳定度不足，导致碳刷在一般工作条件下形成的氧化膜易在高温高速工作时磨损，增加碳刷与换向器之间的摩擦，高温高速工作中常规碳刷氧化膜损坏导致碳刷打火，损伤电机，影响电机的正常工作的问题，达到了不仅能够使制成的碳刷在一般工作状态时可以正常形成氧化膜，且在高温高速工作时也可以保证氧化膜不被磨损的技术效果。2.经过本专利技术改良后的碳刷，可以保证在一般工作条件下，即工作温度50-80℃范围内的正常工作，也可以保证在高温高速的工作条件下，即工作温度90-120℃范围内的正常工作。经检测，在120℃工作温度时，碳刷形成的氧化膜依然均匀，摩擦系数维持在0.35左右，与一般工作温度时的0.32相比无明显差别。3.本专利技术将石墨粉进行电镀处理，通过化学手段使金属原子均匀包裹在石墨粉周围，通过电镀工艺的质量控制，可以保证生成的电镀石墨粉的金属均匀度，从而保证了金属原子与碳原子在制成碳刷后的均匀分布，避免了石墨粉与金属粉末无法彻底将均匀混合、在质量控制上无法做到对电阻分布情况严格控制、导致制成的同批次碳刷时常会有电阻分布不均的问题，达到了在实际应用中，电阻及电流分布均匀，能够延长碳刷使用寿命、不易导致碳刷打火的技术效果，成品碳刷经抽样检测，产品电阻分布均匀，抽样50只碳刷电阻差在±5%。附图说明：图1：不同工作温度下碳刷的工作摩擦系数图；图2：两种不同碳刷形成的氧化膜对比图；图3：不同碳刷电阻分布情况图。具体实施方式实施例1：本实施例的电机碳刷复合材料，包括以下原料：氟化石墨40份、镀铜石墨粉22份、软质炭黑粉10份、热固性树脂20份。本实施例的制备方法如下：将天然鳞片石墨研磨，浸泡98%浓硫酸1小时，蒸馏水冲洗，采用SnCl2溶液敏化石墨粉，然后将处理后的石墨粉在80℃下干燥15小时后取出进行施镀，对石墨粉进行施镀时的温度为60℃，搅拌方式为电磁搅拌，搅拌速度为600r/min，施镀10min；将氟化钾粉末置入煅烧炉中，310℃煅烧3小时，然后置入电解池中，加入1%氟化锂，将电解制得的氟气通过冷却阱和100℃的粉粒状氟化钠过滤层；将天然鳞片石墨研磨，浸油后提纯，浸油后提纯的纯度为99.5%。平均粒度300目。置入反应炉后通入氟气，控制炉温400℃，反应时间2小时，可得氟化石墨；将制备好的氟化石墨、镀铜石墨粉、粘结剂及其他原料拌合均匀后磨制成混合料，将混合料于800℃下进行烧结30min，在180MPa的压力下压制成型，通过氮-氢冷却气，在真空下浸油后制成。实施例2：本实施例的电机碳刷复合材料，包括以下原料：氟化石墨50份、镀铜石墨粉25份、二硫化钼5份、软质炭黑粉12份、热固性树脂21份。制备方法如下：将天然鳞片石墨研磨，浸泡98%浓硫酸1小时，蒸馏水冲洗，采用SnCl2溶液敏化石墨粉，然后将处理后的石墨粉在80℃下干燥15小时后取出进行施镀，对石墨粉进行施镀时的温度为60℃，搅拌方式为电磁搅拌，搅拌速度为600r/min，施镀10min；将氟化钾粉末置入煅烧炉中，300℃煅烧3小时，然后置入电解池中，加入1%氟化锂，将电解制得的氟气通过冷却阱和90℃的粉粒状氟化钠过滤层；将天然鳞片石墨研磨，浸油后提纯，浸油后提纯的纯度为9本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机碳刷复合材料，其特征在于，包括以下原料：氟化石墨40-60份、镀铜石墨粉20-30份、二硫化钼0-10份、软质炭黑粉4-16份、粘结剂20-25份，其中，所述镀铜石墨粉通过将天然鳞片石墨研磨，浸泡98%浓硫酸1小时，蒸馏水冲洗，采用SnCl

【技术特征摘要】
1.一种电机碳刷复合材料，其特征在于，包括以下原料：氟化石墨40-60份、镀铜石墨粉20-30份、二硫化钼0-10份、软质炭黑粉4-16份、粘结剂20-25份，其中，所述镀铜石墨粉通过将天然鳞片石墨研磨，浸泡98%浓硫酸1小时，蒸馏水冲洗，采用SnCl2溶液敏化石墨粉，然后将处理后的石墨粉在80℃下干燥15小时后取出进行施镀后制得镀铜石墨粉。


2.如权利要求1所述的电机碳刷复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将氟化钾粉末置入煅烧炉中，290-310℃煅烧3小时，然后置入电解池中，加入1%氟化锂，将电解制得的氟气通过冷却阱和90-110℃的粉粒状氟化钠过滤层；将天然鳞片石墨研磨，浸油后提纯，置入反应炉后通入氟气，控制炉温400-500℃，反应时间2小时，可得氟化石墨；将制备好的氟化石墨、镀铜石墨粉、粘结剂及其他原料拌合均匀后磨制成混合料，将混合料于800℃下进行烧结30min，在180MPa的压力下压制成型，通过氮-氢冷却气...

【专利技术属性】
技术研发人员：周兵，
申请(专利权)人：江苏华宇碳素有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32