[發明專利]一種電機用石墨烯改性炭/炭電刷的制備方法

有效

• 申請號: 201810210291.5
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108462016B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 邵海成;喬冠軍;劉桂武;張相召;趙立軍
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H01R43/12
• 分類號: H01R43/12;H01R39/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于電動機和發動機配件技術領域，具體涉及一種電機用石墨烯改性炭/炭電刷的制備方法。本發明利用石墨烯具有高強度、高導電性以及高導熱性能的特點，采用石墨烯對炭/炭復合材料進行功能化改性，將石墨烯通過有機溶劑與樹脂混合稀釋后，加壓浸入多孔的經過化學氣相沉積處理后的炭/炭復合材料坯體內，然后采用固化、炭化和石墨化工藝制得的石墨烯改性炭/炭復合材料電刷，具有力學性能優異，機械強度高、抗沖擊韌性好、電阻率低、自潤滑性能好以及抗摩擦磨損能力強等優點。

技術領域

本發明屬于電動機和發動機配件技術領域，具體涉及一種電機用石墨烯改性炭/炭電刷的制備方法。

背景技術

電刷作為電機的一個重要的導電零件，不斷與旋轉的換向器或集電環表面接觸而流暢地傳導電流，因此要求它必須具備多方面看來相互矛盾的特性：摩擦系數和磨損量小，不研磨或損傷換向器和集電環：機械強度大，以避免高速旋轉和振動引起的磨損；潤滑性能好，與換向器或集電環平滑地接觸；電阻系數小，換向性能好；不產生火花或噪聲，盡量延長使用壽命等。

電刷按原材料的不同可分為炭質電刷和金屬電刷兩大類；炭質電刷以炭黑、石墨或焦炭等一般性炭素材料為主要原材料，金屬基電刷以銅粉和石墨為主要原材料，一般稱為金屬石墨電刷或金屬電刷。

炭電刷和炭石墨電刷是以瀝青焦和炭黑為主要原料，并配以石墨制造而成，由于這種電刷不經過石墨化，所以潤滑性差，需要添加石墨予以彌補；其中，石墨配比少的叫炭電刷，石墨配比多的叫炭石墨電刷，它們的硬度比較高，密度比較大，但因摩擦系數大而不適用于高速電機，只在礦山，軋機和起重機用的舊型號直流電動機上使用；目前這種電刷用得并不多。

電化石墨電刷經過稱之為石墨化的高溫熱處理過程后，摩擦系數低，耐磨性能好，對于各種用途都顯示出極其優良的性能，最近在遠途高速電力機車上采用取得了明顯的效果；碳黑炭黑基電化石墨電刷以石墨為主要原料，它的電阻系數高，接觸電壓降大，換向特性好，適用范圍非常廣，可用于直流電動機、發電機以及中、高電壓電動機等；焦炭基電化石墨電刷以石油焦或瀝青焦為主要原料，它的電阻系數適中，接觸電壓降不大，適用于轉速較低的直流電機；石墨基電化石墨電刷以天然石墨或人造石墨為主要原料，它的電阻系數在電化石墨電刷中最低，而滑動特性最好，適用于低速直流電機及交流電機的集電環。

根據資料檢索，中國專利CN 103812291A是采用(W,Cr)₂₃C₆、Cr₃C₂、Cr₅Si₃、Fe₃C，將上述相按照常規的擠壓鑄造工藝制備一種電機電刷；中國專利CN 103811960A采用碳、硅、鉻、鐵和鎳通過常規的攪拌鑄造工藝制的耐磨性電機電刷；中國專利CN 102280790A公開了一種家用小電器用電機電刷的制備方法，采用天然晶體石墨、人造石墨、銅粉、炭黑作為主要材料，并配以潤滑劑、添加劑、粘接劑經混合、成型和焙燒而成；中國發明專利CN103682925 A公開了一種由中間相炭微球和鍍銅炭纖維組成的混合物，經焙燒和壓制成型制得。

以上電刷雖然在各類電機中有所應用，但是，其都是通過不同成分導電粉末顆粒壓制成型，然后通過焙燒制得，雖然具有良好的導電性能，但是其整體機械強度不高、耐磨性能較差，嚴重影響著電刷在電機中的使用壽命。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，而提供一種工藝簡單、致密效果好、機械強度高、導電性能好、抗摩擦磨損且具有自潤滑性能的使用性能優異的電機用石墨烯改性炭/炭電刷的制備方法。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種電機用石墨烯改性炭/炭電刷的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟一：采用預氧絲氈針刺體作為預制體材料，預制體密度控制在0.12g/cm³-0.30g/cm³。