一种镀铜石墨粉原位生长螺旋纳米碳纤维及其碳刷制造技术

本发明专利技术公开了一种镀铜石墨粉原位生长螺旋纳米碳纤维及其碳刷，包括如下原料：镀铜石墨粉、硫粉、沥青、固体润滑剂和脱模剂；其中，所述固体润滑剂选择二硫化钼或二维碳材料；所述脱模剂为硬脂酸锌。本发明专利技术采用镀铜石墨粉原位生长螺旋纳米碳纤维作为增强碳刷的材料，在镀铜石墨粉表面得到具有螺旋结构纳米碳纤维，能够有效改善铜和碳材料的结合力，增强碳刷的力学性能和导电性能，同时，碳纤维材料具有特殊的螺旋结构，能够吸收声波，将其掺杂在碳刷中能够有效降低碳刷在工作中所产生的噪声，具有很好的降噪效果。很好的降噪效果。

【技术实现步骤摘要】
一种镀铜石墨粉原位生长螺旋纳米碳纤维及其碳刷


[0001]本专利技术涉及电机用碳刷
，具体涉及一种镀铜石墨粉原位生长螺旋纳米碳纤维及其碳刷。

技术介绍

[0002]碳刷也叫电刷，是电动机、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，是电动机的重要组成部件。碳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。由于碳刷作为接触体，一般要求具有一定的机械强度、较好的润滑性和良好的导电性能。随着科技的发展，电机的技术也得到了很大提升，对碳刷材料也提出了更多的要求。
[0003]碳刷按照材料组成可分为碳石墨类、电化石墨类、金属石墨类，其中金属石墨类碳刷的制备工艺简单，成本低，在电机中普遍使用。金属石墨类碳刷一般是鳞片石墨与金属粉体在粘接剂的作用下混合、压制、烧结制备得到。《用镀铜石墨粉制备碳刷的研究》一文以镀铜石墨粉为原料制作镀铜石墨粉/石墨复合碳刷可以使铜形成连续的三维网络结构，在铜含量相同的条件下，镀铜石墨粉/石墨复合碳刷在密度、电阻率、耐磨性能等方面优于石墨粉与铜粉直接混合制备的铜/石墨复合碳刷。但是，如何将进一步增强镀铜石墨粉/石墨复合碳刷的结合力，进而增强复合碳刷的力学性能有待进一步研究。另外铜粉加入量的增多,电刷的滑动特性又变得越来越差，噪音也越来越大。因此，CN 201210215379.9公开了一种置换镀铜石墨粉生产低噪音高性能电刷的工艺，包括：1）将石墨粉和粘结剂混捏得到胶质石墨粉；2）将胶质石墨粉、添加剂和脱模剂混合得到混合粉末；3）在混合粉末中，加入甲醇或汽油低残炭粘结剂稀溶液，混合后再加入镀铜石墨粉；4）将第3）步混合好的料粉晾干，再经带线压制，最后烧结即得到低噪音高性能电刷。该专利技术专利相较于普通的碳/铜复合材料碳刷的铜含量更低，因此能得到低噪音高性能电刷。但是，所采用的镀铜石墨粉本身无吸波降噪性能，如何想进一步减少噪音，也是亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种用于制备镀铜石墨粉原位生长螺旋纳米碳纤维，以解决现有技术制备的碳刷力学性能和导电性能差、噪音大的问题。
[0005]进一步，本专利技术还提供所述镀铜石墨粉原位生长螺旋纳米碳纤维用于制备增强碳刷。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种镀铜石墨粉原位生长螺旋纳米碳纤维，通过如下方法制备：（1）将镀铜石墨粉放入乙醇溶液中浸泡，再置于去离子水中浸泡，干燥后待用；（2）在石墨基片上均匀平铺硫粉，然后用压机进行压制；（3）将步骤（1）得到的镀铜石墨粉置于步骤（2）得到的石墨基片上，将石墨基片置
于管式炉中，在保护气氛围下逐渐升温至450~550℃后，通入乙炔进行反应，反应时间为20~60min，在保护气氛围下降至室温，得到的产物为镀铜石墨原位生长的螺旋纳米碳纤维。
[0007]本专利技术还提供一种镀铜石墨粉原位生长螺旋纳米碳纤维增强碳刷，其制备方法包括如下步骤：将上述镀铜石墨粉原位生长螺旋纳米碳纤维与融化的沥青均匀混合，磨粉过筛，再与固体润滑剂、脱模剂混合均匀后，粉碎过筛，在压机上通过模具压制成型，再经过烧结后进行后处理制成碳刷。
[0008]相比技术现有，本专利技术具有如下有益效果：1、采用本专利技术方法制备得到的镀铜石墨粉原位生长螺旋纳米碳纤维材料，能够获得具备螺旋结构的镀铜纳米碳纤维，改善铜元素与碳纤维的结合力，使其连接得更加牢固。
[0009]2、本专利技术镀铜石墨粉原位生长螺旋纳米碳纤维材料制备增强碳刷，利用沥青较好的粘接效果，使各种原料能够很好的固定连接，提升碳刷的强度。
[0010]3、本专利技术镀铜石墨粉原位生长螺旋纳米碳纤维材料制备增强碳刷，为在镀铜石墨粉上原位生长螺旋纳米碳纤维，能够有效改善铜和碳材料的结合力，增强碳刷的力学性能和导电性能，使制备得到的碳刷具有高强度、高导电、耐高温、耐摩擦等优异性能；同时，螺旋纳米碳纤维材料具有特殊的螺旋结构，能够吸收声波，将其掺杂在碳刷中能够有效降低碳刷在工作中所产生的噪声，具有很好的降噪效果。
[0011]4、本专利技术加入镀铜石墨粉原位生长螺旋纳米碳纤维材料，在不降低碳刷力学性能和导电性能的前提下，能有效降低铜的加入量，降低噪声。
附图说明
[0012]图1为本专利技术镀铜石墨粉的SEM图。
[0013]图2为原位生长的螺旋纳米碳纤维SEM图。
具体实施方式
[0014]下面将结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明。
[0015]一、一种镀铜石墨粉原位生长螺旋纳米碳纤维材料（1）将镀铜石墨粉放入乙醇溶液中浸泡，再置于去离子水中浸泡，干燥后待用；（2）在石墨基片上均匀平铺硫粉，然后用压机进行压制；（3）将步骤（1）得到的镀铜石墨粉置于步骤（2）得到的石墨基片上，将石墨基片置于管式炉中，在保护气氛围下逐渐升温至450~550℃后，通入乙炔进行反应，反应时间为20~60min，在保护气氛围下降至室温，得到的产物为镀铜石墨原位生长螺旋纳米碳纤维。
[0016]其中，所述步骤（1）中乙醇溶液的浓度为20%~40%。
[0017]所述步骤（3）中，升温速度为1℃/min ~5℃/min。
[0018]所述步骤（3）中，通入乙炔的流量为100mL/min~150mL/min，通入时间为20min~60min。
[0019]通过研究发现，镀铜石墨粉原位生长螺旋纳米碳纤维材料，其生长的螺旋纳米碳纤维长度和螺径等会在一定程度上影响碳刷的力学性能和噪声。特别是在噪声方面，获得了意料之外的技术效果：通过让镀铜石墨粉进行原位生长，得到螺旋结构的纳米碳纤维材料，竟然能有效缓解噪音较大这一问题。
[0020]二、一种镀铜石墨粉原位生长螺旋纳米碳纤维增强碳刷的其制备方法将上述镀铜石墨粉原位生长螺旋纳米碳纤维与融化的沥青均匀混合，磨粉过筛，再与固体润滑剂、脱模剂混合均匀后，粉碎过筛，在压机上通过模具压制成型，再经过烧结后进行后处理制成碳刷。
[0021]其中，镀铜石墨粉和硫粉的质量比为：（20~90）:1。镀铜石墨粉、沥青、固体润滑剂、脱模剂的质量比为：（60~85）：（5~15）：（2~8）：（0.03~0.05）。烧结温度为700
‑
800℃，烧结时间为14
‑
18h。
[0022]所述固体润滑剂选择二硫化钼或石墨烯。所述脱模剂为硬脂酸锌。
[0023]三、实施例表1（各组成的质量百分比）
实施例镀铜石墨粉原位生长螺旋纳米碳纤维（%）硫粉（%）沥青（%）固体润滑剂（%）脱模剂（%）1601520.032701540.0337511040.0448011060.0458511580.05对比例1镀铜石墨粉用量为70%且不具有螺旋纳米炭纤维结构11060.04
实施例1（1）将镀铜石墨粉放入浓度为20%的乙醇溶液中浸泡30min，再置于去离子水中浸泡30min，放入80℃的真空干燥箱中干燥后待用。
[0024]（2）在4
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镀铜石墨粉原位生长螺旋纳米碳纤维，其特征在于，通过如下方法制备：（1）将镀铜石墨粉放入乙醇溶液中浸泡，再置于去离子水中浸泡，干燥后待用；（2）在石墨基片上均匀平铺硫粉，然后用压机进行压制；（3）将步骤（1）得到的镀铜石墨粉置于步骤（2）得到的石墨基片上，将石墨基片置于管式炉中，在保护气氛围下逐渐升温至450~550℃后，通入乙炔进行反应，反应时间为20~60min，在保护气氛围下降至室温，得到的产物为镀铜石墨原位生长的螺旋纳米碳纤维。2.根据权利要求1所述镀铜石墨粉原位生长螺旋纳米碳纤维，其特征在于，所述步骤（1）中乙醇溶液的浓度为10%~30%。3.根据权利要求1所述镀铜石墨粉原位生长螺旋纳米碳纤维，其特征在于，所述步骤（3）中，升温速度为1℃/min ~5℃/min。4.根据权利要求1所述镀铜石墨粉原位生长螺旋纳米碳纤维，其特征在于，所述步骤（3）中，通入乙炔的流量为100mL/min~150mL/min，通入时间为20min~60m...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚勇，罗利，陈超，张华知，张雯文，牟一玲，
申请(专利权)人：泸州职业技术学院，
类型：发明
国别省市：