[发明专利]一种电机用石墨烯改性炭/炭电刷的制备方法

说明书

本发明属于电动机和发动机配件技术领域，具体涉及一种电机用石墨烯改性炭/炭电刷的制备方法。本发明利用石墨烯具有高强度、高导电性以及高导热性能的特点，采用石墨烯对炭/炭复合材料进行功能化改性，将石墨烯通过有机溶剂与树脂混合稀释后，加压浸入多孔的经过化学气相沉积处理后的炭/炭复合材料坯体内，然后采用固化、炭化和石墨化工艺制得的石墨烯改性炭/炭复合材料电刷，具有力学性能优异，机械强度高、抗冲击韧性好、电阻率低、自润滑性能好以及抗摩擦磨损能力强等优点。

技术领域

本发明属于电动机和发动机配件技术领域，具体涉及一种电机用石墨烯改性炭/炭电刷的制备方法。

背景技术

电刷作为电机的一个重要的导电零件，不断与旋转的换向器或集电环表面接触而流畅地传导电流，因此要求它必须具备多方面看来相互矛盾的特性：摩擦系数和磨损量小，不研磨或损伤换向器和集电环：机械强度大，以避免高速旋转和振动引起的磨损；润滑性能好，与换向器或集电环平滑地接触；电阻系数小，换向性能好；不产生火花或噪声，尽量延长使用寿命等。

电刷按原材料的不同可分为炭质电刷和金属电刷两大类；炭质电刷以炭黑、石墨或焦炭等一般性炭素材料为主要原材料，金属基电刷以铜粉和石墨为主要原材料，一般称为金属石墨电刷或金属电刷。

炭电刷和炭石墨电刷是以沥青焦和炭黑为主要原料，并配以石墨制造而成，由于这种电刷不经过石墨化，所以润滑性差，需要添加石墨予以弥补；其中，石墨配比少的叫炭电刷，石墨配比多的叫炭石墨电刷，它们的硬度比较高，密度比较大，但因摩擦系数大而不适用于高速电机，只在矿山，轧机和起重机用的旧型号直流电动机上使用；目前这种电刷用得并不多。

电化石墨电刷经过称之为石墨化的高温热处理过程后，摩擦系数低，耐磨性能好，对于各种用途都显示出极其优良的性能，最近在远途高速电力机车上采用取得了明显的效果；碳黑炭黑基电化石墨电刷以石墨为主要原料，它的电阻系数高，接触电压降大，换向特性好，适用范围非常广，可用于直流电动机、发电机以及中、高电压电动机等；焦炭基电化石墨电刷以石油焦或沥青焦为主要原料，它的电阻系数适中，接触电压降不大，适用于转速较低的直流电机；石墨基电化石墨电刷以天然石墨或人造石墨为主要原料，它的电阻系数在电化石墨电刷中最低，而滑动特性最好，适用于低速直流电机及交流电机的集电环。

根据资料检索，中国专利CN 103812291A是采用(W,Cr)₂₃C₆、Cr₃C₂、Cr₅Si₃、Fe₃C，将上述相按照常规的挤压铸造工艺制备一种电机电刷；中国专利CN 103811960A采用碳、硅、铬、铁和镍通过常规的搅拌铸造工艺制的耐磨性电机电刷；中国专利CN 102280790A公开了一种家用小电器用电机电刷的制备方法，采用天然晶体石墨、人造石墨、铜粉、炭黑作为主要材料，并配以润滑剂、添加剂、粘接剂经混合、成型和焙烧而成；中国发明专利CN103682925 A公开了一种由中间相炭微球和镀铜炭纤维组成的混合物，经焙烧和压制成型制得。

以上电刷虽然在各类电机中有所应用，但是，其都是通过不同成分导电粉末颗粒压制成型，然后通过焙烧制得，虽然具有良好的导电性能，但是其整体机械强度不高、耐磨性能较差，严重影响着电刷在电机中的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种工艺简单、致密效果好、机械强度高、导电性能好、抗摩擦磨损且具有自润滑性能的使用性能优异的电机用石墨烯改性炭/炭电刷的制备方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种电机用石墨烯改性炭/炭电刷的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一：采用预氧丝毡针刺体作为预制体材料，预制体密度控制在0.12g/cm³-0.30g/cm³。