CN104987661A - 一种掺混纳米氧化锆的高韧性电机碳刷材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及碳刷材料领域，具体涉及一种掺混纳米氧化锆的高韧性电机碳刷材料及其制备方法，该碳刷材料利用高纯导电石墨和导电炭黑作为基料，具有优良的导电性，并以丁基橡胶、液体松香树脂和环氧树脂溶液作为复合胶黏剂，这种胶黏剂与导电基料具有良好的相容性和粘接能力，其中掺混的有机膨润土进一步提升了胶黏剂的粘接能力，并有一定的润滑性，减少碳刷磨损，加入的碳化硅晶须、纳米氧化锆能有效的提高碳刷材料的韧性和耐磨性，本发明制备得到的碳刷尺寸稳定性好，力学性能佳，不易磨损，导电优良稳定，转向性能好，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及碳刷材料领域，具体涉及一种掺混纳米氧化锆的高韧性电机碳刷材料及其制备方法。
背景技术
碳刷是一类导电滑动接触件，在许多电气设备中得到广泛的应用，它是电动机、发动机或者其他旋转机械的固定部分和转动部分之间传递能量和信号的装置，其组成材质主要由石墨、树脂胶黏剂以及其他助剂，然后经过烧结成型制成。碳刷在使用过程中与转子、定子摩擦接触，在接触面会产生磨损，如果不提高碳刷的耐磨损性能，必将严重影响到整个设备的使用性能和使用寿命，因此，研发具有高耐磨损性、高导电性的碳刷材料显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种掺混纳米氧化锆的高韧性电机碳刷材料及其制备方法，为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种掺混纳米氧化锆的高韧性电机碳刷材料，其特征在于，该碳刷材料由以下重量份的原料制成：碳化硅晶须1-2、浓度为40-50％的丁基橡胶溶液10-15、纳米氧化锆2-3、液体松香树脂5-6、浓度为45-50％的环氧树脂溶液20-25、高纯导电石墨粉50-60、导电炭黑8-10、氧化钇0.001-0.002、有机膨润土2-3、环烷油10-12、硅烷偶联剂1-2。
所述的一种掺混纳米氧化锆的高韧性电机碳刷材料的制备方法为：
(1)先将有机膨润土与丁基橡胶溶液、液体松香树脂、环氧树脂溶液搅拌混合均匀，制成复合浆料1备用；
(2)将碳化硅晶须、纳米氧化锆、氧化钇、导电炭黑与硅烷偶联剂、环烷油混合搅拌均匀，得复合浆料2备用；
(3)将前面制备的复合浆料1、复合浆料2与其它剩余物料混合，投入混合机中混合均匀后，加热至60-80℃，保温40-50min，随后继续搅拌50-60min后出料，待物料冷却至室温后投入粉碎机中回流粉碎，所得粉体过100目筛，再将所得微粉带线压制成型，成型后的产品送入氮气氛烧结炉中烧结，烧结结束后经冷却、电焊、包装即得成品。
所述的烧结条件为：烧结温度：400-450℃；烧结时间6-8h。
有益效果：本发明利用高纯导电石墨和导电炭黑作为基料，具有优良的导电性，并以丁基橡胶、液体松香树脂和环氧树脂溶液作为复合胶黏剂，这种胶黏剂与导电基料具有良好的相容性和粘接能力，其中掺混的有机膨润土进一步提升了胶黏剂的粘接能力，并有一定的润滑性，减少碳刷磨损，加入的碳化硅晶须、纳米氧化锆能有效的提高碳刷材料的韧性和耐磨性，本发明制备得到的碳刷尺寸稳定性好，力学性能佳，不易磨损，导电优良稳定，转向性能好，使用寿命长。
具体实施方式
实施例
本实施例的碳刷材料由以下重量份的原料制成：碳化硅晶须1.5、浓度为50％的丁基橡胶溶液12、纳米氧化锆2、液体松香树脂5、浓度为45％的环氧树脂溶液23、高纯导电石墨粉54、导电炭黑8、氧化钇0.001、有机膨润土2、环烷油10、硅烷偶联剂1.2。
其制备方法为：
(1)先将有机膨润土与丁基橡胶溶液、液体松香树脂、环氧树脂溶液搅拌混合均匀，制成复合浆料1备用；
(2)将碳化硅晶须、纳米氧化锆、氧化钇、导电炭黑与硅烷偶联剂、环烷油混合搅拌均匀，得复合浆料2备用；
(3)将前面制备的复合浆料1、复合浆料2与其它剩余物料混合，投入混合机中混合均匀后，加热至60-80℃，保温40min，随后继续搅拌55min后出料，待物料冷却至室温后投入粉碎机中回流粉碎，所得粉体过100目筛，再将所得微粉带线压制成型，成型后的产品送入氮气氛烧结炉中烧结，烧结结束后经冷却、电焊、包装即得成品。
其中烧结条件为：烧结温度：420℃；烧结时间8h。
本实施例制得的碳刷性能测试结果如下：
| 检测项目 | 检测值 |
| 尺寸 | 5mm*5mm*20mm |
| 肖氏硬度 | 18 |
| 磨耗量mm/100H | 0.41 |
| 滑动噪音(dB) | ≤45 |
| 使用寿命(H) | ≥1325 |
| 火花状况 | 稳定 |
| 电阻率μΩ.m | 382 |
Claims (3)
1.一种掺混纳米氧化锆的高韧性电机碳刷材料，其特征在于，该碳刷材料由以下重量份的原料制成：碳化硅晶须1-2、浓度为40-50%的丁基橡胶溶液10-15、纳米氧化锆2-3、液体松香树脂5-6、浓度为45-50%的环氧树脂溶液20-25、高纯导电石墨粉50-60、导电炭黑8-10、氧化钇0.001-0.002、有机膨润土2-3、环烷油10-12、硅烷偶联剂1-2。
2.如权利要求1所述的一种掺混纳米氧化锆的高韧性电机碳刷材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法为：
（1）先将有机膨润土与丁基橡胶溶液、液体松香树脂、环氧树脂溶液搅拌混合均匀，制成复合浆料1备用；
（2）将碳化硅晶须、纳米氧化锆、氧化钇、导电炭黑与硅烷偶联剂、环烷油混合搅拌均匀，得复合浆料2备用；
（3）将前面制备的复合浆料1、复合浆料2与其它剩余物料混合，投入混合机中混合均匀后，加热至60-80℃，保温40-50min，随后继续搅拌50-60min后出料，待物料冷却至室温后投入粉碎机中回流粉碎，所得粉体过100目筛，再将所得微粉带线压制成型，成型后的产品送入氮气氛烧结炉中烧结，烧结结束后经冷却、电焊、包装即得成品。
3.如权利要求2所述的一种掺混纳米氧化锆的高韧性电机碳刷材料的制备方法，其特征在于，所述的烧结过程中烧结条件为：烧结温度：400-450℃；烧结时间6-8h。
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