一种耐磨碳刷的快速成型工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种耐磨碳刷的快速成型工艺方法，本发明专利技术属于塑料管道技术领域，本发明专利技术公开的制造工艺简单，利用聚碳硅烷挤出切条成型可减少生产工序，生产效率高，节约能源，减轻污染，提高劳动生产力，且同时可以引入碳化硅，提高碳刷的耐磨性，不会发生以粉体掺混造成的团聚，聚碳硅烷捏合挤出切条流水线式生产碳刷坯条，效率高，且结构更匀称，有更优良的导电性能，能适用于强电流、高负载的工况环境，其次，在赋予其快速成型条件的同时，提高碳刷的耐磨性能，使用寿命长，提高碳刷的耐磨横性和耐高温性，提高运行质量，且成本较低，步骤简便。步骤简便。

A rapid prototyping process of wear-resistant carbon brush

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨碳刷的快速成型工艺方法


[0001]本专利技术属于碳刷生产
，具体涉及一种耐磨碳刷的快速成型工艺方法。

技术介绍

[0002]碳刷一般是纯碳加粘结剂制成，以往的粘结剂有环氧、酚醛等热固性树脂，外型一般是利用压制机和模具压制的方块，生产效率较低；碳刷卡在支架上，里面有弹簧紧压在转轴上，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。碳刷产品材质主要有电化石墨，浸脂石墨，金属（含铜，银）石墨。金属石墨：主要材料是电解铜和石墨，根据使用需要有时也采用银粉、铝粉、铅粉等金属，又被划为有含黏结剂和不含黏结剂之分，这类碳刷既有石墨的摩擦特性又有金属的高导电性，但价格较贵；天然石墨：天然石墨是该类碳刷的主要原材料黏结剂采用沥青或树脂，经过烘焙或1000度烧结而成，有良好的润滑性能和集流性能；电化石墨：主要成分是碳黑、焦碳和石墨等各种碳素粉末材料组成，经2500度高温处理，换向性和自润滑性能好。例如CN104022425A碳刷及其制备方法公开了碳刷的制备方法主要分为以下两类：一类方法是将树脂结合剂溶于有机溶剂中，再将石墨粉加入其中并混合均匀，之后蒸干溶剂，得到石墨粉均匀分布在结合剂中的固化体，固化体再经石墨化形成碳刷。另一类方法是通过加热使热塑性的树脂结合剂熔融，再经石墨化形成碳刷。人们以往一直尝试改善碳刷的耐磨性，通过掺混铜粉等金属粉，如CN101656385、CN113131307A等；碳纤维、芳纶等耐磨纤维，如CN110875563A、CN104009366A，碳纳米管、石墨烯等高性能碳材料等如CN103701004A、CN106410553A，但以上掺混容易造成添加的粉体团聚、造价高，不适合工业化生产，而且步骤繁杂，而且有些有些掺混不均匀，造成应力集中，引起碳刷损坏；如CN211404959U改进的浸油碳刷设有碳化硅层，尝试利用碳化硅层减少表面碳皮膜的产生，增加碳刷使用寿命，但实际上碳化硅层容易脱落，反而降低了碳刷的使用寿命。目前，市场上有众多的利用高性能粉料掺混碳刷生产方法，涉及繁杂的改性方法，但也增加了碳刷的生产成本和复杂步骤，降低了生产效率。本领域技术人员亟待开出一种耐磨碳刷的快速成型工艺方法，以满足现有的使用需求和性能要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对现有的问题，提供了一种耐磨碳刷的快速成型工艺方法。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种耐磨碳刷的快速成型工艺方法，包括打磨整形、打眼穿绞线、点焊的常规碳刷生产组装步骤，还包括以下步骤：(1)捏合：将石墨粉与有机硅聚合物投加进捏合机进行捏合混配，使石墨粉与有机硅聚合物充分混合均匀；(2)粉碎:将捏合后的物料粉碎；捏合配制结束后形成的块状固体中存在气泡且无法直接进行压制需先破碎成粉；(3)筛分:粉碎后通过筛分机筛分，将未完全粉碎的固体筛分出来，返回至粉碎机中再粉碎，得均匀的分散物料；(4)挤出切条：将步骤(3)的分散物料挤出机挤出、切条、冷
却，得碳刷坯条；(5)烧结：将碳刷坯条烧结得碳刷本体；(6)将步骤(5)得到的碳刷本体按常规的组装步骤组装后，即得。
[0005]进一步的，所述步骤(5)烧结为将碳刷坯条放入烘箱升温至190℃，保温2~3h后进行空气不熔化处理，置于管式热处理炉内，在氮气气氛下进行烧结，以1.5℃/min的速率升温到1000℃，保温1~2h。
[0006]进一步的，所述步骤（1）中的有机硅聚合物为聚碳硅烷。
[0007]进一步的，所述步骤（1）挤出机温度为280~300℃，转速为300~400r/min。
[0008]进一步的，所述步骤（1）石墨粉与有机硅聚合物的质量比为4~4.4∶0.8~1。
[0009]本专利技术的有益效果：本专利技术利用聚碳硅烷挤出切条成型可减少生产工序，生产效率高，节约能源，减轻污染，提高劳动生产力，具有一定的效益，且同时可以引入碳化硅或氮化硅，提高碳刷的耐磨性，不会发生以往碳纳米管、石墨烯等高性能粉体掺混造成的团聚，聚碳硅烷烧结热裂解形成陶瓷，增强碳刷的耐磨性。聚碳硅烷可以生成制备碳化硅是一种分子中只含有碳、硅和氢的有机硅聚合物，能够进行热塑加工。
[0010]本专利技术相比现有技术具有以下优点：本专利技术公开的结构必须均一，无裂纹、分层和夹杂料，无影响使用性能的表面缺陷。相比采用环氧、酚醛等热固性树脂，本专利技术公开的快速成型工艺方法具有比较高的可靠性和安全性，首先，聚碳硅烷有机硅聚合物捏合挤出切条流水线式生产碳刷坯条，效率高，且结构更匀称，有更优良的导电性能，能适用于强电流、高负载的工况环境，其次，在赋予其快速成型条件的同时，由于烧结后形成的碳化硅，而且不发生以往掺混石墨烯、碳纳米管、碳化硅等粉体的团聚，更容易形成氧化膜保护层，提高碳刷的耐磨性能，使用寿命长，提高碳刷的耐磨横性和耐高温性，提高运行质量，且成本较低，步骤简便。
具体实施方式
[0011]实施例1一、捏合：有机硅聚合物为聚碳硅烷泉州立亚凯飒斯PCS
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220，将石墨粉与有机硅聚合物的质量比为4.4∶0.8的石墨粉与有机硅聚合物投加进捏合机XD
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08进行捏合混配，使石墨粉与有机硅聚合物充分混合均匀；二、粉碎:将捏合后的物料粉碎；三、筛分:粉碎后通过筛分机筛分，将未完全粉碎的固体筛分出来，返回至粉碎机中再粉碎，得均匀的分散物料；四、挤出切条：江苏杰亚SHJ
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36挤出机温度为300℃，转速为400r/min，将步骤三的分散物料挤出机挤出、切条、冷却，得碳刷坯条；五、烧结：将碳刷坯条烧结得碳刷本体；六、将步骤五得到的碳刷本体按常规的组装步骤包括打磨整形、打眼穿绞线、点焊的常规碳刷生产组装步骤组装后，石墨粉选鸡东奥宇MPG8
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99，即得。
[0012]所述步骤(5)烧结为将碳刷坯条放入烘箱HH
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100升温至190℃，保温3h后进行空气不熔化处理，置于管式热处理炉内，在氮气气氛下进行烧结，以室温升温1.5h升温至500℃后保温400min，再升温至1000℃保温1h，其中，a、管式炉除湿：将坩埚放在瓷舟上，送入管式炉中部，按规定装好隔热板，拧紧盖板。抽真空0.1MPa5分钟以上。关闭真空，检查气密性。10分钟后指针不发生偏移，即认为气密性良好，通入氢气正常压，打开出气阀，保持氢气流量0.2L/min，打开加热开关设定升温程序:室温升温1.5h升温至500℃后保温400min，再升温
至1000℃保温1h。
[0013]关闭加热开关待温度低于200℃时，关闭空气阀，关闭氮气，关闭电源；b、装样。冷却至室温后，打开炉盖将瓷舟取出，碳刷坯条放入坩埚，盖上盖子，置于瓷舟上，放入管式炉中部，放好隔热板，拧紧炉盖；c、气密性检查，关闭通气阀，抽真空0.1MP，5分钟以上，关掉真空泵，10分钟后真空表检查不发生偏移即认为气密性良好，打开通气阀，通入氮气正常压，打开出气阀，保持氮气流量0.2L/min；d、加热，按上述升温程序执行，打开加热开关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐磨碳刷的快速成型工艺方法，包括打磨整形、打眼穿绞线、点焊的常规碳刷生产组装步骤，其特征在于，还包括以下步骤：(1)捏合：将石墨粉与有机硅聚合物投加进捏合机进行捏合混配，使石墨粉与有机硅聚合物充分混合均匀；(2)粉碎:将捏合后的物料粉碎；(3)筛分:粉碎后通过筛分机筛分，将未完全粉碎的固体筛分出来，返回至粉碎机中再粉碎，得均匀的分散物料；(4)挤出切条：将步骤(3)的分散物料挤出机挤出、切条、冷却，得碳刷坯条；(5)烧结：将碳刷坯条烧结得碳刷本体；(6)将步骤(5)得到的碳刷本体按常规的组装步骤组装后，即得。2.根据权利要求1所述的一种耐磨碳刷的快速成型工艺方法，其特征在于，所述步骤(5)烧...

【专利技术属性】
技术研发人员：王贺彬，
申请(专利权)人：安徽衡盛五金机电制品有限公司，
类型：发明
国别省市：