一种碳刷及制备碳刷的方法技术

本发明专利技术提供了一种制备碳刷的方法，其原料包括石墨粉、铜粉、沥青、碳纤维/环氧树脂复合材料废弃物，其包括步骤一，使用球磨机将碳纤维/环氧树脂复合材料废弃物球磨并过筛，得到短性碳纤维以及环氧树脂粉末；步骤二，将短性碳纤维、环氧树脂粉末、铜粉、石墨粉以及沥青置于密炼机中混炼均匀，冷却后使用颚式破碎机破碎成1

【技术实现步骤摘要】
一种碳刷及制备碳刷的方法


[0001]本专利技术涉及碳刷
，尤其涉及一种碳刷及制备碳刷的方法。

技术介绍

[0002]碳纤维/环氧树脂复合材料因其优异的性能被越来越广泛的应用于航空航天、军事、汽车、交通运输、建筑、体育和医疗等领域。然而，碳纤维/环氧树脂复合材料需求量越来越多将导致越来越多废弃物的产生，因此碳纤维/环氧树脂复合材料废弃物的处理已成为越来越急迫的问题。
[0003]目前回收碳纤维/环氧树脂复合材料的常用方法主要包括机械法、热解法以及化学法。其中，使用热解法和化学法回收碳纤维/环氧树脂复合材料往往需要高温或使用大量化学溶剂，成本较高且对环境污染严重。机械法成本低且污染较低，但往往只能获得短纤维且大部分被用于建筑行业。
[0004]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。碳刷的作用主要是对金属磨擦的同时导电。碳刷是电动机和发电机中用来传导电流的重要零件，目前各类电机用电刷是用碳粉、石墨粉、金属粉以及粘结剂均匀混合后经磨粉、压型、烧结或固化处理而成碳刷坯体，电刷坯体再按图纸经过切削、挖孔以及磨面等后续加工才能被用于碳刷组件，工艺步骤复杂且容易导致碳刷在加工过程损坏。现有的碳刷在电动工具中，磨损率较高，严重缩短了碳刷的使用寿命，造成工作效率低下。
[0005]因此，实有必要提供一种新的碳刷及制备碳刷的方法解决上述技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种提高耐磨性、硬度且降低成本的碳刷及制备碳刷的方法，以解决相关技术中的问题。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种制备碳刷的方法，其原料包括石墨粉、铜粉、沥青、碳纤维/环氧树脂复合材料废弃物，其包括步骤一，使用球磨机将所述碳纤维/环氧树脂复合材料废弃物球磨并过筛，得到短性碳纤维以及环氧树脂粉末；步骤二，将所述短性碳纤维、所述环氧树脂粉末、所述铜粉、所述石墨粉以及所述沥青置于密炼机中混炼均匀，冷却后使用颚式破碎机破碎成 1
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5mm的注射料，混炼温度为150
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200℃，时间为1
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4h，转速为20
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60r/min；步骤三，将所述注射料置于料仓中，启动注射成型机，设置注射参数后开始注射，得到注射成型坯体，注射温度为130
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180℃，注射压力为30
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70MPa，保压压力为15
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20MPa；步骤四，将所述注射坯体埋于刚玉中后置于真空烧结炉中进行烧结得到碳刷，真空度为30
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40Pa，烧结温度为900
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1200℃。
[0008]更优地，所述石墨粉的质量百分含量为60
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80％，所述铜粉的质量百分含量为5
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15％，所述沥青的质量百分含量为10
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20％，所述碳纤维/环氧树脂复合材料废弃物的质量百分含量为5
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15％。
[0009]更优地，所述短性碳纤维长度为1mm，所述环氧树脂粉末为2000目。
[0010]更优地，所述铜粉为5000目，所述石墨粉为325目，所述刚玉为80目。
[0011]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种碳刷，所述碳刷是所述制备碳刷的方法制备得到的。
[0012]本专利技术一种碳刷及制备碳刷的方法的技术效果为：通过回收碳纤维/环氧树脂复合材料制备碳刷从而实现废弃物回收利用、变废为宝且工艺简单、成本低，制备的碳刷硬度高、耐磨性能优异，且可以直接组合成为碳刷组件，无需后续切削、磨面以及打孔等工艺，简化了碳刷的制备工艺，降低了加工成本，提高了成品率。
【具体实施方式】
[0013]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0014]本专利技术一种碳刷及制备碳刷的方法，其原料包括石墨粉、铜粉、沥青、碳纤维/环氧树脂复合材料废弃物，其中石墨粉的质量百分含量为60
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80％，铜粉的质量百分含量为5
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15％，沥青的质量百分含量为10
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20％，碳纤维/环氧树脂复合材料废弃物的质量百分含量为5
‑
15％。
[0015]本专利技术一种制备碳刷的方法包括：
[0016]步骤一，使用球磨机将碳纤维/环氧树脂复合材料废弃物球磨并过筛，得到短性碳纤维以及环氧树脂粉末；
[0017]步骤二，将短性碳纤维、环氧树脂粉末、铜粉、石墨粉以及沥青置于密炼机中混炼均匀，冷却后使用颚式破碎机破碎成1
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5mm的注射料，混炼温度为 150
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200℃，时间为1
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4h，转速为20
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60r/min；
[0018]步骤三，将注射料置于料仓中，启动注射成型机，设置注射参数后开始注射，得到注射成型坯体，注射温度为130
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180℃，注射压力为30
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70MPa，保压压力为15
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20MPa；
[0019]步骤四，将注射坯体埋于80目刚玉中后置于真空烧结炉中进行烧结得到碳刷，真空度为30
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40Pa，烧结温度为900
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1200℃。
[0020]在本专利技术中，使用机械法将碳纤维环氧树脂复合材料废弃物制备成为1mm 左右短性碳纤维以及2000目的环氧树脂粉体，随后将其与沥青、铜粉以及石墨粉混合成为注射料，随后经注射成型、烧结工艺后制备成为碳刷，促进了环氧树脂/碳纤维复合材料废弃物的回收。
[0021]铜粉具有高的导电性，在碳刷材料中添加铜粉能够保证碳刷材料高的导电性。铜粉为5000目，石墨粉为325目，但不限于此。
[0022]短性碳纤维在混料过程中被均匀分散在注射料中，经真空烧结后，碳纤维无质量损失，均匀分布在碳刷中，起到增韧的效果，另外碳纤维具有良好的耐磨性和硬度，将其加入碳刷中，能够提高碳刷耐磨性和硬度。
[0023]沥青作为粘结剂，粘结强度大，有利于提高碳刷材料的强度。另外，沥青具有优异的热塑性，可以调整混合料的流变性能，使其适用于注射成型工艺。
[0024]环氧树脂粉末和沥青在真空烧结过程中转变为炭黑，具有优异的导电性能，与少
量金属配合使用，减少金属含量，能减少电流过大时，产生电火花过大的问题。沥青和环氧树脂中含有少量氮元素，在烧结过程中相当于制备了氮掺杂碳材料，使材料具有较高的化学活性和导电率。另外，环氧树脂和沥青在真空烧结过程中生成的炭黑会在摩擦表面形成光滑的碳膜，促使磨损表面光滑平整，减小了摩擦系数，磨损机制也从粘着磨损变为磨粒磨损，最终促使磨损率大幅度降低。
[0025]使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备碳刷的方法，其特征在于：其原料包括石墨粉、铜粉、沥青、碳纤维/环氧树脂复合材料废弃物，其包括步骤一，使用球磨机将所述碳纤维/环氧树脂复合材料废弃物球磨并过筛，得到短性碳纤维以及环氧树脂粉末；步骤二，将所述短性碳纤维、所述环氧树脂粉末、所述铜粉、所述石墨粉以及所述沥青置于密炼机中混炼均匀，冷却后使用颚式破碎机破碎成1
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5mm的注射料，混炼温度为150
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200℃，时间为1
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4h，转速为20
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60r/min；步骤三，将所述注射料置于料仓中，启动注射成型机，设置注射参数后开始注射，得到注射成型坯体，注射温度为130
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180℃，注射压力为30
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70MPa，保压压力为15
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20MPa；步骤四，将所述注射坯体埋于刚玉中后置于...

【专利技术属性】
技术研发人员：麦德坤，
申请(专利权)人：东莞市维斯德新材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：