【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种碳制品电刷及其制备方法，特别涉及一种发电机用电刷及其制备方法；属于碳制品加工领域。
技术介绍
1、全国有2843个县级区划，几乎每个县级都有不同规模的火电厂，每个火电厂至少2台发电机，每台300mw发电机组有64只或是108只电刷。
2、发电机主要由定子、转子、端盖、电刷及机座等部件构成。定子由机座、定子铁芯、线包绕组等部件组成。转子由转子铁芯、转子磁极(磁极绕组)、滑环、风扇及转轴等部件组成。
3、电流经电刷、转子滑环进入转子磁极绕组形成励磁电流，转子在定子中旋转形成旋转磁场，定子线圈做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接入回路产生电流。
4、发电机中电刷位置相对固定，转子滑环旋转，并有电流在电刷与滑环间流动，因此，电刷与滑环形成一副电摩擦副，并且电刷与滑环间的线速度高，约60m/s。发电机用的滑环材质一般用50mn、crmov、工具钢等。
5、现有发电机用电刷多为电化石墨电刷，存在石墨化度不稳定，碳刷硬度不均匀，有环火、损伤滑环的风险，现有火电厂电机用碳刷在使用过程中存在偶发环火，电刷温升高，积碳等技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有火电厂发电机用电刷为电化石墨电刷，其存在石墨化度不稳定，碳刷硬度不均匀，有环火、损伤滑环电刷温升高，积碳等技术问题，提供一种大功率发电机用电刷(火电厂发电机用电刷)，本专利技术的发电机用电刷为天然石墨电刷，不进行石墨化处理，不存在石墨度不稳定的
2、为实现本专利技术的目的，本专利技术一方面提供一种大功率发电机用电刷，包括电刷坯体和与电刷坯体固定连接成一体的电刷辫，其中所述电刷坯体包括如下原料：石墨、石墨层间化合物(gics)、沥青、酚醛树脂和溶剂。
3、本专利技术的大功率发电机用电刷，适用于火电厂发电机用电刷。
4、其中，所述电刷辫是电刷坯体与电路回路连接的导线，通常为铜线或是铜镀锡线。
5、其中，所述电刷坯体原料的重量份配比为：
6、
7、特别是，所述电刷坯体的原料的重量份配比优选为：
8、
9、尤其是，所述电刷坯体的原料的重量份配比优选为：
10、
11、其中，所述石墨包括鳞片石墨、无定形碳、人造石墨。
12、特别是，所述鳞片石墨、无定形碳、人造石墨的重量份之比为(50-140)：(10-40)：(0.1-7)；优选为(50-135)：(15-30)：(0.5-7)。
13、尤其是，所述人造石墨按照如下步骤制备而成：将长度为5mm-50mm的碳纤维置于石墨化炉内，加热进行石墨化处理，其中控制石墨化处理温度为2500℃-3000℃，在温度为2500℃ -3000℃的条件下，保持3-10h，随炉冷却，出炉，即得。
14、随炉冷却是指焙烧炉停止通电加热，焙烧炉炉门也不打开，让其自然降温至指定温度或是室温。自然降温冷却至低于100℃，优选为自然冷却至室温。
15、特别是，所述人造石墨的长度为5-50mm。
16、其中，鳞片石墨为天然显晶质石墨，属六方晶系，呈层状结构，具有良好的耐高温、导电、导热、润滑、可塑及耐酸碱等性能。鳞片石墨具有良好的导电性、热传导性、抗热震性，且是优良的天然固体润滑剂，非常适合作为本专利技术的主要基材。
17、特别是，所述鳞片石墨技术指标：固定碳≥99.9％，符合国家标准《鳞片石墨gb t3518-2008》。
18、尤其是，所述鳞片石墨的粒度为20-150μm，优选为30-45μm，
19、其中，无定形碳是碳的同素异形体之一，是微晶状碳，晶粒很小，层状结构不规则堆积。无定形碳具有一定的导电性，硬度较鳞片石墨高，有助于滑环氧化膜的动态平衡。
20、特别是，所述无定形碳的固定碳含量≥99.9％；挥发分≤1.0％；水分≤0.5％；铁≤0.1％。
21、其中，所述石墨层间化合物为碱土金属-石墨层间化合物、强酸-石墨层间化合物、金属卤化物-石墨层间化合物或三元石墨层间化合物中的一种或多种，优选为碱土金属-石墨层间化合物、金属卤化物-石墨层间化合物或三元石墨层间化合物。
22、特别是，所述碱土金属-石墨层间化合物为nac64或/和mc8化合物(m指钾k)；强酸-石墨层间化合物为膨胀石墨eg；金属卤化物-石墨层间化合物为氯化铁-石墨层间化合物或 cubr2-石墨层间化合物；三元石墨层间化合物为f2-mf2(f为氟；mf2优选为mgf2)三元gic。(三元石墨层间化合物是一种氟和金属氟化物插层形成的高电导率材料。)
23、碱土金属-石墨层间化合物，碱金属中的k、rb、cs的饱和组成为mc8化合物(优选为钾k)，li的饱和组成是lic6，na的饱和组成是nac64，碱土金属ca、sr、ba和li生成 mc6型化合物。
24、石墨层间化合物的添加可以使坯料在焙烧后体积膨胀，形成低密度的电刷坯料。
25、所述酚醛树脂，是一种合成塑料，无色或黄褐色透明固体，分为热固性和热塑性两类。酚醛树脂具有粘附性，且酚醛树脂经过焙烧后会碳化，起到坯料辅助成型的作用。酚醛树脂的软化点(环球法)85～95℃；加热减量≤1％；灰分≤0.5％。
26、特别是，所述沥青，一种棕黑色有机胶凝状物质，可以分为煤沥青、石油沥青和天然沥青三种。本专利技术所用为中、高温煤沥青。煤沥青具有较高的黏性，并且在高温(约600℃)下碳化，是电刷生产中较好的成型粘接剂。
27、特别是，所述沥青的软化点80-90℃；结焦值≥45％；甲苯不溶物15～25％；喹啉不溶物≤10％；水分≤5％；灰分≤0.3％。
28、尤其是，所述溶剂选择乙醇、丙酮、丙三醇、邻苯二甲酸二辛酯或乙二醇中中的一种或多种，优选为乙醇或丙酮。
29、本专利技术另一方面提供一种大功率发电机用电刷，按照如下方法制备而成：
30、a)按照如下重量份配比准备原料：
31、
32、b)将石墨、石墨层间化合物、沥青混合均匀，制备成电刷预混合物料；
33、c)将酚醛树脂加入到溶剂中，搅拌混匀，配制形成酚醛树脂溶液；
34、d)将电刷预混合物料与酚醛树脂溶液混合均匀，配制成电刷混合料；然后将电刷混合料进行研磨、过筛处理，制得电刷混合粉末料；
35、e)将电刷混合粉末料置于模具中，进行压制处理，制成电刷毛坯；
36、f)将电刷毛坯置于焙烧炉内，于惰性气体保护下，进行焙烧处理，制得电刷坯体；
37、g)将电刷坯体进行切割，磨面，钻孔，铆接或是填塞电刷辨，制成发电机用电刷。
38、其中，步骤a)中所述酚醛树脂与溶剂的重量份配比本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大功率发电机用电刷，包括电刷坯体和与电刷坯体固定连接成一体的电刷辫，其特征是，所述电刷坯体包括如下原料：石墨、石墨层间化合物(GICs)、沥青、酚醛树脂和溶剂。
2.如权利要求1所述的大功率发电机用电刷，其特征是，电刷坯体的原料的重量份配比为：
3.如权利要求1或2所述的大功率发电机用电刷，其特征是，所述石墨包括：鳞片石墨、无定形碳、人造石墨。
4.如权利要求3所述的大功率发电机用电刷，其特征是，所述鳞片石墨、无定形碳、人造石墨的重量份之比为(50-140)：(10-40)：(0.1-7)；优选为(50-135)：(15-30)：(0.5-7)。
5.如权利要求3所述的大功率发电机用电刷，其特征是，所述人造石墨按照如下步骤制备而成：将长度为5-50mm的碳纤维置于石墨化炉内，加热进行石墨化处理，其中控制石墨化处理温度为2500-3000℃，在温度为2500-3000℃的条件下，保持3-10h；然后自然冷却，即得。
6.如权利要求1或2所述的大功率发电机用电刷，其特征是，所述石墨层间化合物为碱土金属-石墨层间化合物
7.如权利要求1或2所述的大功率发电机用电刷，其特征是，所述溶剂选择乙醇、丙酮、丙三醇、邻苯二甲酸二辛酯或乙二醇中的一种或多种，优选为乙醇或丙酮。
8.一种大功率发电机用电刷，其特征是，按照如下方法制备而成：
9.如权利要求8所述的大功率发电机用电刷，其特征是，步骤F)中所述焙烧处理包括如下步骤：
10.如权利要求8所述的大功率发电机用电刷，其特征是，步骤E)中所述电刷毛坯的密度为1.45～1.75g/cm3。
...【技术特征摘要】
1.一种大功率发电机用电刷，包括电刷坯体和与电刷坯体固定连接成一体的电刷辫，其特征是，所述电刷坯体包括如下原料：石墨、石墨层间化合物(gics)、沥青、酚醛树脂和溶剂。
2.如权利要求1所述的大功率发电机用电刷，其特征是，电刷坯体的原料的重量份配比为：
3.如权利要求1或2所述的大功率发电机用电刷，其特征是，所述石墨包括：鳞片石墨、无定形碳、人造石墨。
4.如权利要求3所述的大功率发电机用电刷，其特征是，所述鳞片石墨、无定形碳、人造石墨的重量份之比为(50-140)：(10-40)：(0.1-7)；优选为(50-135)：(15-30)：(0.5-7)。
5.如权利要求3所述的大功率发电机用电刷，其特征是，所述人造石墨按照如下步骤制备而成：将长度为5-50mm的碳纤维置于石墨化炉内，加热进行石墨化处理，其中控制石墨...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹勇，陈奇，熊孟，
申请(专利权)人：苏州东南佳新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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