[發明專利]一種電機用碳刷及其制備方法

有效

• 申請號: 201310632093.5
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103701004A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 王升高;張維;皮曉強;李鵬飛;孔垂雄;杜祖榮;王傳新;汪建華
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: H01R39/26
• 分類號: H01R39/26;B22F1/00;B22F3/16;C04B35/528;C04B35/622
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

技術領域

本發明涉及復合材料制備領域，具體涉及一種電機用碳刷及其制備方法。

背景技術

目前大部分碳刷其主要成分為石墨以及金屬材料，盡管石墨具有良好的耐磨性，但在實際使用中，存在易磨損的問題，難以克服。

自碳納米管發現以來，碳納米管具有高強度|、導電性和自潤滑減磨等一系列優良性能。碳納米管的力學性能可以極大提高復合材料的強度和韌性，其獨特的導電性能可以改善復合材料的導電性。但鮮少有對含碳納米管的碳刷的制備方法的報道，引入碳納米管制備的碳刷其表現出優越的導電性和較低的摩擦系數。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，目的在于提供一種電機用碳刷及其制備方法。

一種電機用碳刷，由以下質量分數的組分制備而成：碳納米管20～90%、活性炭0～60%、含鈦納米化合物2～10%、金屬粉末或其納米金屬氧化物粉末5～20%。

上述方案中，所述含鈦納米化合物為納米二氧化鈦、納米碳化鈦、和碳氮化鈦中的一種或幾種。

上述方案中，所述金屬粉末為鐵、鈷和鎳中的一種或幾種。

一種電機用碳刷的制備方法，包括如下步驟：

（1）按如下質量分數稱取各組分原料：碳納米管20～90%、活性炭0～60%、含鈦納米化合物2～10%、金屬粉末或其氧化物粉末或其鹽類的粉末5～20%；

（2）將上述各組分混合均勻后壓制成型，再進行高溫高壓燒結，得到碳刷材料；

（3）將所得碳刷材料經打孔、磨面、埋線和磨弧制成碳刷。

上述方案中，所述含鈦納米化合物為：納米二氧化鈦、納米碳化鈦、和碳氮化鈦中的一種或幾種。

上述方案中，所述金屬粉末為鐵、鈷和鎳中的一種或幾種。

上述方案中，所述高溫高壓燒結為真空熱壓燒結或放電等離子體燒結，腔體真空度為10～50Pa，燒結溫度為1300～1600℃，壓強為20～40MPa，燒結時間為10～60min。

本發明的有益效果：本發明制備碳刷材料的主要成分為具有良好導電性的含鈦納米化合物、碳納米管、石墨以及少量鐵、鈷、鎳金屬，其中含鈦納米化合物具有良好的耐磨性，石墨具有小的摩擦系數，碳納米管賦予碳刷良好的韌性。因此本發明制備的碳刷材料具有優良的導電性、耐磨性和韌性。

具體實施方式

為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限于下面的實例。

實施例1

一種電機用碳刷，通過如下步驟制備得到：

（1）按如下質量分數稱取各組分原料：碳納米管90wt%、活性炭0wt%、納米二氧化鈦2wt%、鐵粉末8wt%；

（2）將上述各組分混合均勻后壓制成型；

（3）再利用真空熱壓法進行燒結，燒結時腔體內壓力為20Pa，燒結溫度1400℃，壓強為30MPa，燒結時間50min，得到碳刷材料；

（4）將所得碳刷材料經打孔、磨面、埋線和磨弧制成碳刷。

本實施例制備得到的碳刷的摩擦系數為0.1，電阻率為0.12μΩ·m，性能優異。

實施例2

一種電機用碳刷，通過如下步驟制備得到：

（1）按如下質量分數稱取各組分原料：碳納米管20wt%、活性炭60wt%、納米碳化鈦10wt%、鈷粉末10wt%；

（2）將上述各組分混合均勻后壓制成型；

（3）再利用放電等離子體進行燒結，燒結時腔體內壓力為28Pa，燒結溫度1600℃，壓強為40MPa，燒結時間30min，得到碳刷材料；

（4）將所得碳刷材料經打孔、磨面、埋線和磨弧制成碳刷。

本實施例制備得到的碳刷的摩擦系數為0.1，電阻率0.11μΩ·m，性能優異。

實施例3

一種電機用碳刷，通過如下步驟制備得到：

（1）按如下質量分數稱取各組分原料：碳納米管90wt%、活性碳0%，納米碳氮化鈦2wt%、鎳粉末8wt%；

（2）將上述各組分混合均勻后壓制成型；

（3）再利用放電等離子體進行燒結，燒結時腔體內壓力為50Pa，燒結溫度1500℃，壓強為35MPa，燒結時間10min，得到碳刷材料；

（4）將所得碳刷材料經打孔、磨面、埋線和磨弧制成碳刷。

本實施例制備得到的碳刷的摩擦系數為0.11，電阻率0.13μΩ·m，性能優異。

實施例4

一種電機用碳刷，通過如下步驟制備得到：