[發明專利]一種導電耐磨金屬石墨電刷及其制備方法

有效

• 申請號: 201611192148.5
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106785769B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 方華嬋;肖鵬;姜許
• 申請（專利權）人: 湖南中南智造新材料協同創新有限公司
• 主分類號: H01R39/22
• 分類號: H01R39/22;H01R39/24;H01R43/12
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 顏勇

本發明涉及一種電刷材料，具體涉及一種導電耐磨金屬石墨電刷及其制備方法。本發明提供的一種導電耐磨的金屬石墨電刷的質量百分比組成為：銅粉70～90％、石墨粉5～25％、二氧化硅粉0.5～1％、酚醛樹脂粉末1～8％。本發明通過室溫壓制?燒結制備石墨?銅合金，然后將石墨?銅合金錠坯進行熱擠壓，得到石墨?銅合金塊體。由于金屬石墨電刷中添加一定量的二氧化硅粉，結合控制加入石墨粉的粒度及加入方式，然后再輔以與性能要求相匹配的熱變形工藝，制備了導電性好且耐磨損的金屬石墨電刷材料。本發明制備工藝簡單，所得產品性能優良，質量穩定，具有較大載流能力，便于大規模的產業化應用。

技術領域

本發明涉及一種電刷材料，具體涉及一種導電耐磨金屬石墨電刷及其制備方法。

背景技術

世界上絕大多數電力機車是交-直流電力機車。在交流電氣化鐵路接觸網中，機車通過受電弓滑板從接觸網獲得特高壓電源電力，以驅動機車電動機獲得牽引動力，而牽引電流經車輪、軌道和大地流回牽引變電所。為了防止轉向架軸箱軸承由于通過大電流而發生電蝕作用，每個軸的軸端安裝接地電刷，以短接軸承這一支路。接地裝置通過接地電刷使牽引變壓器的回流線電流直接流到車軸，防止因回流線電流流到轉向架軸承處而引起軸承損傷，在保護軸承、軸套、車軸的同時，還可確保列車所有設備的接地安全可靠。

作為滑動電接觸的重要元件之一，電刷是與運動的物體作滑動電接觸而形成的一種導電部件。因此，要求它有比較好的換向性火花的本能。除此之外，作為接地零部件，它必須具有優異的導電、導熱、耐磨性能，以及一定的機械強度，并且要求電刷使用壽命長，且不磨損摩擦盤，不使摩擦盤出現劃痕、不平、燒蝕、拉絲等；運行時，能夠在摩擦盤表面較快地形成一層均勻、適度和穩定的氧化薄膜，不過熱，噪音小，不破損，刷辮不變色，不燒蝕。

依據電刷材料的不同，可分為四種，即石墨電刷、電化石墨電刷、金屬石墨電刷、純金屬電刷。石墨電刷是在天然石墨中加入瀝青、煤焦油等粘合劑混合壓制而成，其質地軟，潤滑性能較好，摩擦系數低，換向性能好，但因含雜質較多而易使整流器受損。一般適用于整流條件正常、負載均勻的電機，如汽輪發電機等。電化石墨電刷是由石墨、焦炭等作原料，近2500℃以上高溫處理而制成。其性能優良，故使用范圍廣，可用于各類型的電機及整流條件較困難的電機上，如牽引電機、工業電機、礦用電機等。純金屬電刷是用薄的金屬片制成，這種電刷的導電性極好。電刷上損耗不大，但耐磨性差，導致電機壽命低。但是由于刷片薄，也不能承受大電流，因此常用于微型小電機。金屬石墨電刷是在石墨中滲入銅及少量錫、鉛等金屬粉末混合而制成，具有優異的導電導熱性，載流量大，耐磨性能高，且具有一定的機械強度和換向性火花的性能，被廣泛用于線型電流傳輸(滑出線)、滑環、電鍍或淬火生產線、接地電刷等，特別適合于交流繞線失異步電動機和電流直流電機。

雖然國內哈爾濱電碳有限公司、上海摩根碳制品有限公司、東南電碳有限公司等生產出了金屬石墨電刷產品，但產品的電阻率、摩擦磨損、換向性能和使用壽命等方面性能仍比國外同類產品要差，主要應用在導電滑環等部件上。目前，國內鐵路動車組牽引電動機的接地回流裝置仍依賴進口，CRH系列高速列車上采用的接地裝置仍主要由美爾森等公司控制，而作為其中關鍵的部件之一，接觸電刷完全依靠進口，如英國摩根電碳有限公司、法國羅蘭碳素公司、美國科克伍德公司碳素分公司等生產的電刷產品。開發我國具有自主知識產權的高性能高速列車用金屬石墨接地電刷意義重大。

中國專利CN104882759A公開了一種低成本性能好的金屬石墨電刷，其特征在于，由以下重量份的原料制成鱗片石墨40-60、瀝青18-28、二硫化鎢20-30、鐵粉3-5、碳化硅12-15、氧化鈹7-9、銅鈦合金粉6-9、油酸適量；該發明添加的碳化硅增強了電刷的硬度，提高耐磨性，添加的氧化鈹減少了電刷材料的氧化和磨損率，保證接觸電阻小，從而減小火花，添加的銅鈦合金粉具有細化晶粒，提高致密性和導電性的作用，該發明制備的金屬石墨電刷材料性能指標：電阻率(μΩm)：3.8；洛氏硬度(10/588N)：85；磨損值(50小時)：0.14；摩擦系數(50小時)：0.17；接觸電壓降(50小時，V)：1.2±40％。