[发明专利]一种改性鳞片石墨粉末、树脂基炭刷及制备方法

说明书

本发明公开了一种改性鳞片石墨粉末、树脂基炭刷及制备方法，改性鳞片石墨粉末包括鳞片石墨和包覆在鳞片石墨表面的钨合金粉，钨合金粉的质量为鳞片石墨质量的5％～15％；树脂基炭刷包括以下质量份数的组分：改性鳞片石墨粉末70～80份，环氧树脂20～30份，固化剂4～5份。本发明的改性鳞片石墨粉末具有分散性好，能够作为添加剂增加材料的抗磨性，力学强度，导电性和抗弧烧蚀能力的优点；本发明的树脂基炭刷具有电阻率和导热性适宜，对磨损面的耐电弧烧蚀性能良好，抗折强度高，使用寿命长的优点。

技术领域

本发明属于碳石墨材料领域，尤其涉及一种改性鳞片石墨粉末及其制备方法和应用。

背景技术

鳞片石墨具有良好的热传导性、导电性、抗热震性和耐腐蚀性，在许多领域均有应用，但单纯的鳞片石墨在应用时对材料的抗磨损和抗弧烧蚀性方面的提升较为有限，因此，需要对鳞片石墨进行改性处理。现有的改性鳞片石墨的方法有表面刻蚀法和电镀法，表面刻蚀法会破坏鳞片石墨的原有形貌，且该方法使用的硫酸具有一定的危险性；而电镀法主要包覆的是金属铜，主要提高的是树脂基石墨复合材料的导电性，难以兼顾其它性能，而且成本较高。

鳞片石墨的应用领域之一的碳石墨材料，是由碳元素为主要化学成分组成的一类非金属复合材料。碳石墨材料因其具有质轻、高强、耐蚀、抗热震、导电和自润滑等一系列独特性能，被认为是航空航天和原子能等国家安全领域的战略材料。炭刷材料则是炭石墨材料家族中重要组成部分，炭刷是一类特殊功能性电工用易损件，其组成成分包括基体粘结剂和增强体组元。树脂基碳刷是应用在电动工具电机上的树脂基复合材料，是一种由骨料、树脂粘结剂、添加剂、固化剂等材料制备而成的非均质材料。其广泛应用于电气、机械、化工、环保、交通、新能源、航空、航天、国防、核工业、体育及医学等各领域，是各行各业不可缺少的重要配套材料及零部件。现有的树脂基炭刷材料仍存在散热性差，耐弧烧蚀性差，抗磨性较差，抗折强度差等不足，甚至导致电机被烧毁。因此急需研制出一种与高功率电机相匹配的散热优良，高耐磨，自抑弧的材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种改性鳞片石墨粉末、树脂基炭刷及制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种改性鳞片石墨粉末，主要由鳞片石墨和包覆在鳞片石墨表面的钨合金粉组成，所述钨合金粉的质量占鳞片石墨质量的5％～15％。

本技术方案的思路在于，通过在鳞片石墨表面覆盖包覆一层钨合金粉，钨合金粉中的钨元素和鳞片石墨的碳元素之间的微弱的交互作用使它们在复合之后兼具了钨、碳的优点，既具有钨的高熔点、耐电弧腐蚀，耐磨性，又具有碳的优良导电性能和导热性能，使用钨合金粉对鳞片石墨改性，提高了鳞片石墨的耐磨性、导电性和导热性，预计其在多种材料领域均能得到应用，尤其是在炭刷材料领域。

作为上述技术方案的优选，所述钨合金粉粒径为0.2μm。选择该粒径钨合金粉对鳞片石墨进行包覆处理，相较于粒径较大的钨合金粉，能够更加均匀地包覆在鳞片石墨表面，使改性后得到的产品性能更加均一、稳定。

作为上述技术方案的优选，所述钨合金粉为钨铜合金粉。

一种上述改性鳞片石墨粉末的制备方法，包括以下步骤：

(1)配制羧甲基纤维素溶液；

(2)将鳞片石墨粉末加入至羧甲基纤维素溶液中，搅拌后烘干得到处理后的石墨粉末；

(3)将处理后的石墨粉末加入至溶剂中，混合均匀后在搅拌条件下加入钨合金粉，待钨合金粉在容器中保持悬浮状态后停止搅拌，得到混合悬浊液；

(4)将混合悬浊液加热至溶剂完全蒸发，得到改性鳞片石墨粉末。