[發明專利]一種性能優良的電刷材料及其制備方法和其應用

有效

• 申請號: 201210473039.6
• 申請日: 2012-11-21
• 公開（公告）號: CN102931560A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 楊紅強;苗艷麗;張俊平;李花
• 申請（專利權）人: 天津市貝特瑞新能源科技有限公司
• 主分類號: H01R39/22
• 分類號: H01R39/22;H01R43/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電機材料領域，具體涉及一種性能優良的電刷材料及其制備方法和其應用。

背景技術

電刷用于電機的換向器、滑環或集電環等帶電體上，并廣泛用于交直流發電機、同步電動機、電瓶直流電動機、吊車電機集電環和電焊機等。電刷用于與一旋轉體電導通，作為導入導出電流的滑動接觸體，并在電機旋轉部分與靜止部分之間傳導電流，用作與運動件作滑動接觸而形成電連接的一種導電部件，存在滑動接觸面發生磨損的問題。為了解決電刷的磨損問題，采用改變電刷的材質、調節電刷的硬度等措施來抑制電刷的電方面/機械方面的磨損、或驅動電動機時發生在電刷的滑動接觸面的火花放電。因此，電刷材料要求具有良好的導電性、導熱性、潤滑性、滑動接觸特性(如摩擦系數、耐磨性等)，且對電阻率和接觸電阻有著特殊要求，并要求具有一定的機械強度。

隨著科學技術的發展，電機的種類和使用的工況條件越來越多樣化，因而需要各種不同質量等級、結構的電刷、電刷材料來滿足這些多樣化要求。目前，電機用電刷包括碳質電刷和金屬質電刷，其中，碳質電刷以碳黑、石墨或焦炭等碳素材料為主要原材料；金屬質電刷以銅粉、銀粉或其他金屬材料（如含有60%以上的貴金屬，如銀或銅等）和石墨為主要原材料。

與大多數金屬或非金屬材料相比，石墨材料的熱穩定性很高，具有較高的導熱系數和較低的熱膨脹系數，還具有自潤滑性和較小摩擦，因而被廣泛應用于制備電刷或電刷材料。但是，石墨材料因其層狀結構使其耐磨性不佳、質軟且不抗沖擊等缺陷，從而影響碳質電刷的耐磨性、導電性和其使用壽命，而金屬質電刷因添加貴金屬又表現價格昂貴。因此，改進電刷材料的組成，改善并提高其耐磨性、導電性，延長其使用壽命等，成為迫切需要解決的技術問題。

中間相炭微球（MCMB）為人造石墨的一種，呈球形或近球形，由含有稠環芳烴的化合物（如重質油、煤瀝青、石油瀝青、中溫瀝青、二次煤瀝青、萘、渣油、煤焦油、二次石油重質油、蒽油、多環芳烴等）通過熱縮聚反應發生中間相轉變制得。作為示例，可按照CN1308113A公開的方法制備中間相炭微球。中間相炭微球具有良好的化學穩定性、熱穩定性、導電性和導熱性等，且具有自粘結性、純度高，粒徑均勻，模壓成型后硬度高、耐摩擦，因而成為制備高性能炭材料的優質前驅體。

發明內容

本發明的目的是提供一種電刷材料，所述的電刷材料由中間相炭微球和鍍銅碳纖維組成，其中，中間相炭微球：鍍銅碳纖維的質量比為75-99：25-1，優選中間相炭微球與鍍銅碳纖維的質量比為?90-99：10-1。

本發明的優選技術方案中，所述中間相炭微球為未經炭化的中間相炭微球。

本發明的優選技術方案中，所述中間相炭微球呈球形或近球形，長短徑之比小于2。

本發明的優選技術方案中，所述中間相炭微球的平均粒徑為3-30μm，優選為5-20μm。

本發明的優選技術方案中，所述鍍銅碳纖維的長度為0.1-5mm，優選其直徑為0.5-10μm。

本發明的優選技術方案中，所述電刷材料的磨損率為2.0-4.0?mg/h，優選為2.5-3.8?mg/h。

本發明的優選技術方案中，所述電刷材料的平均摩擦系數為0.05-0.25，優選為0.05-0.20。

本發明的優選技術方案中，所述電刷材料的肖氏硬度為60-100，優選為70-85。

本發明的優選技術方案中，所述電刷材料的體積密度為1.70-2.0g/cm³，優選為1.75-1.90?g/cm³。

本發明的優選技術方案中，所述電刷材料的電阻率為18-35μΩm，優選為20-30μΩm。

本發明的優選技術方案中，所述鍍銅碳纖維中的銅含量為10-30%，優選為10-25%。

本發明的另一目的在于提供一種電刷材料的制備方法，所述的電刷材料由中間相炭微球和鍍銅碳纖維組成，其中，中間相炭微球：鍍銅碳纖維的質量比為75-99：25-1，優選中間相炭微球與鍍銅碳纖維的質量比為?90-99：10-1，所述的制備方法包括下述步驟：

1）稱取所需量的中間相炭微球與鍍銅碳纖維，將其混合均勻，制得混合原料；