[发明专利]一种电机碳刷复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种电机碳刷复合材料及其制备方法，包括氟化石墨40‑60份、镀铜石墨粉20‑30份、二硫化钼0‑9份、软质炭黑粉8‑16份、粘结剂20‑25份，其中，所述镀铜石墨粉通过将天然鳞片石墨研磨，浸泡98%浓硫酸1小时，蒸馏水冲洗，采用SnCl₂溶液敏化石墨粉，然后将处理后的石墨粉在80℃下干燥15小时后取出进行施镀后制得，经过本发明改良后的碳刷，可以保证在一般工作条件下正常工作，也可以保证在高温高速的工作条件下，即工作温度90~120℃范围内的正常工作，满足高温工作条件下可以形成均匀可靠的氧化膜，同时保证碳刷在高温工作下的耐磨性、成型后碳刷的电阻率的均匀性以及良好的导电性。

技术领域

本发明属于碳刷技术领域，具体涉及一种电机碳刷复合材料及其制备方法。

背景技术

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。碳刷是电动机或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，它一般是纯碳加凝固剂制成，外型一般是方块，卡在金属支架上，里面有弹簧把它紧压在转轴上，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。应定期维护更换，并清理积碳。

电机采用碳刷而不采用金属作为滑动导电体，其主要原因在于碳具有导电性、耐磨性和润滑性。其润滑性主要是由电机碳刷在换向器滑动所产生的一层均匀氧化膜，既能保证滑动的流畅，还可以保障电刷导电性良好。而现有情况下氧化膜形成最佳温度为70℃左右，而在电机在高温高速情况下运转时，碳刷温度会超过100℃，甚至达到150℃左右。这样会彻底破坏氧化膜，导致摩擦系数增高，碳刷温度升高，导电率下降，产生电火花，严重影响设备正常运行。

为改善碳刷的导电性能，多采用增加金属元素烧结压制成型。这样的金属石墨材质的碳刷，在实际生产中发现存在电阻分散不均匀的问题。石墨粉与金属粉末在颗粒大小，密度等方面均有差异，导致无论采用何种搅拌方法及融合工艺，均不能彻底将二者均匀混合。现有工艺采用碳粉与金属粉末混合烧结后压制的工艺，无法保证粉末混合均匀，因此难免会导致碳刷密度不均匀，导致电阻分散不均匀，因此导致同一电机内安装的多个碳刷电阻值有很大差别，引起打火。

发明内容

本发明提供一种电机碳刷复合材料及其制备方法，能够在高温工作条件下可以形成均匀可靠的氧化膜，同时能够保证碳刷在高温工作下的耐磨性、成型后碳刷的电阻率的均匀性以及良好的导电性。

具体技术方案如下：

一种电机碳刷复合材料，包括以下原料：氟化石墨40-60份、镀铜石墨粉20-30份、二硫化钼0-10份、软质炭黑粉4-16份、粘结剂20-25份，其中，所述镀铜石墨粉通过将天然鳞片石墨研磨，浸泡98%浓硫酸1小时，蒸馏水冲洗，采用SnCl₂溶液敏化石墨粉，然后将处理后的石墨粉在80℃下干燥15小时后取出进行施镀后制得。

优选的，包括以下步骤：将氟化钾粉末置入煅烧炉中，290-310℃煅烧3小时，然后置入电解池中，加入1%氟化锂，将电解制得的氟气通过冷却阱和90-110℃的粉粒状氟化钠过滤层；将天然鳞片石墨研磨，浸油后提纯，置入反应炉后通入氟气，控制炉温400-500℃，反应时间2小时，可得氟化石墨；将制备好的氟化石墨、镀铜石墨粉、粘结剂及其他原料拌合均匀后磨制成混合料，将混合料于800℃下进行烧结30min，在180MPa的压力下压制成型，通过氮-氢冷却气，在真空下浸油后制成。

优选的，将处理后的石墨粉进行施镀时，镀液的配法如下：15g/L CuSO₄·5H₂O；35ml/L HCHO；25g/L Na₂EDTA；14g/L C₄H₄KNa·4H₂O；10 ml/L稳定剂。

优选的，对石墨粉进行施镀时的温度为60℃，搅拌方式为电磁搅拌，搅拌速度为600r/min，施镀10min。