CN106207692A - 一种利用稻壳制备电机电刷的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用稻壳制备电机电刷的方法，发明涉及电机电刷的制备技术领域，制备原料包括90～94份稻壳基陶瓷颗粒、0.1～1份胶黏剂、0.1～0.8份润滑剂以及1～5份铜粉等，稻壳基陶瓷颗粒是由稻壳粉与酚醛树脂按1～5：1混匀后高温碳化获得。本发明从稻壳的综合利用出发，以稻壳(粉)和酚醛树脂高温碳化产物——稻壳基陶瓷颗粒作为电刷的主体材料，配以一定量的固体润滑剂、胶黏剂以及铜粉等原料，混合搅匀，压制成型和焙烧制成。它适用于配备电刷部件的各类电机，且制备过程简单易行，安全环保，制备的电机电刷具有电阻率低，换向性好，导电导热性好，耐磨耐腐性能优，使用寿命长，自润滑性能好等优点，综合性能明显优于传统的电刷。

Description

一种利用稻壳制备电机电刷的方法
技术领域
本发明涉及电机电刷的制备技术领域，具体是涉及一种利用稻壳制备电机电刷的方法。
背景技术
我国是农业大国，全国每年产稻谷约20.2亿吨。稻壳是稻谷生产加工成大米的主要副产品之一，也是一种农作物废弃物，约占稻谷重量的20％。如何实现稻壳的综合利用，高发出高附加值的产品，是国内研究的热点。而稻壳基陶瓷颗粒的制备正是实现稻壳资源化利用的有效途径之一。
稻壳基陶瓷富含二氧化硅和无定型碳组分，具有可观的导电导热性能，可用于开发电机电刷和高速列车受电弓滑板材料。其中电刷是直流电机中的核心元件之一，它与换向器直接接触并相对滑动，传输电能、推动电机运动。电刷在工作过程中承受滑动磨损和电弧侵蚀的双重作用，同时受到环境气氛中各种腐蚀性介质的影响，并且摩擦和电流造成的温升会加剧磨损和腐蚀作用。因此，电刷在要求良好的接触导电性的同时，还需要具有良好的耐磨损，抗电弧和抗熔焊等性能。传统的电机电刷之一(碳刷)是石墨加上额外的固体润滑剂、胶黏剂，铜粉和添加剂等压制烧结成型。由于材料的耐磨性较差，从而引起电机的维修周期缩短，加大使用成本。
发明内容
针对现有电机电刷存在的耐磨性差、使用寿命短等问题，本发明提供了一种利用稻壳制备电机电刷的方法，制备的电机电刷具有优良的耐磨性、导电导热性、自润滑和耐腐性，同时，资源化利用稻壳进行制备稻壳基陶瓷颗粒，工艺安全环保。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种利用稻壳制备电机电刷的方法，制备原料包括如下重量份的组分：
其中，稻壳基陶瓷颗粒是由稻壳粉与酚醛树脂按1～5：1混匀后高温碳化获得。
优选的，稻壳粉的粒度为10～100目，酚醛树脂采用热固性树脂。润滑剂为纳米级的二硫化钼或石墨。胶黏剂为热固性酚醛树脂或硅烷偶联剂。
利用稻壳制备电机电刷的方法，主要有两种具体的制备方法，一种不采用溶剂分散润滑剂和胶黏剂，具体步骤为：
①、将稻壳粉和酚醛树脂共混，搅拌均匀，移入石英舟中，在氮气保护下，900℃下碳化2h，获得稻壳基陶瓷颗粒；
②、将润滑剂和胶黏剂搅拌均匀；再加入铜粉，继续搅拌均匀后，与稻壳基陶瓷颗粒混合，搅拌均匀，待用；
③、将混合均匀的粉体倒入冷压磨具中，30Mpa压力下压制成型，然后移入管式炉中，氮气氛围下900℃煅烧2h，获得电机电刷。
另一种利用稻壳制备电机电刷的方法，采用溶剂进行分散润滑剂和胶黏剂，溶剂优选采用乙醇，具体步骤为：
①、将稻壳粉和酚醛树脂共混，搅拌均匀，移入石英舟中，在氮气保护下，900℃下碳化2h，获得稻壳基陶瓷颗粒；
②、向润滑剂中加入一定量溶剂，超声分散均匀，再加入铜粉，继续搅拌均匀，待用；
③、向胶黏剂中加入一定量溶剂，超声分散均匀，待用；
④、将步骤②和③所得体系混合，搅拌均匀后，加入稻壳基陶瓷颗粒，搅拌均匀，待用；
⑤、将混合均匀的粉体倒入冷压磨具中，30Mpa压力下压制成型，然后移入管式炉中，氮气氛围下900℃煅烧2h，获得电机电刷。
本发明从稻壳的综合利用出发，以稻壳(粉)和酚醛树脂高温碳化产物——稻壳基陶瓷颗粒作为电刷的主体材料，配以一定量的固体润滑剂、胶黏剂以及铜粉等原料，混合，搅匀，压制成型和焙烧制成电机电刷复合材料。它适用于配备电刷部件的各类电机，且制备过程简单易行，安全环保，制备的电机电刷具有电阻率低，换向性好，导电导热性好，耐磨耐腐性能优，使用寿命长，自润滑性能好等优点，综合性能明显优于传统的电刷。
具体实施方式
以下将结合实施例，对本发明进行较为详细的说明。但是，实施例内容仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
实施例1
利用稻壳制备电机电刷的方法，步骤如下：
①、将稻壳粉和酚醛树脂共混，搅拌均匀，移入石英舟中，在氮气保护下，900℃下碳化2h，获得稻壳基陶瓷颗粒。
②、将石墨和硅烷偶联剂搅拌均匀；再加入铜粉，继续搅拌均匀后，与稻壳基陶瓷颗粒混合，搅拌均匀，待用。
③、将混合均匀的粉体倒入冷压磨具中，30Mpa压力下压制成型，然后移入管式炉中，氮气氛围下900℃煅烧2h，获得电机电刷。
实施例2
利用稻壳制备电机电刷的方法，步骤如下：
①、将稻壳粉和酚醛树脂共混，搅拌均匀，移入石英舟中，在氮气保护下，900℃下碳化2h，获得稻壳基陶瓷颗粒。
②、将二硫化钼和硅烷偶联剂搅拌均匀；再加入铜粉，继续搅拌均匀后，与稻壳基陶瓷颗粒混合，搅拌均匀，待用。
③、将混合均匀的粉体倒入冷压磨具中，30Mpa压力下压制成型，然后移入管式炉中，氮气氛围下900℃煅烧2h，获得电机电刷。
实施例3
①、将稻壳粉和酚醛树脂共混，搅拌均匀，移入石英舟中，在氮气保护下，900℃下碳化2h，获得稻壳基陶瓷颗粒。
②、向二硫化钼中加入乙醇，超声分散均匀，再加入铜粉，继续搅拌均匀，待用。
③、向硅烷偶联剂中加入乙醇，超声分散均匀，待用。
④、将步骤②和③所得体系混合，搅拌均匀后，加入稻壳基陶瓷颗粒，搅拌均匀，待用。
⑤、将混合均匀的粉体倒入冷压磨具中，30Mpa压力下压制成型，然后移入管式炉中，氮气氛围下900℃煅烧2h，获得电机电刷。
实施例4
①、将稻壳粉和酚醛树脂共混，搅拌均匀，移入石英舟中，在氮气保护下，900℃下碳化2h，获得稻壳基陶瓷颗粒。
②、向石墨中加入乙醇，超声分散均匀，再加入铜粉，继续搅拌均匀，待用。
③、向酚醛树脂中加入乙醇，超声分散均匀，待用。
④、将步骤②和③所得体系混合，搅拌均匀后，加入稻壳基陶瓷颗粒，搅拌均匀，待用。
⑤、将混合均匀的粉体倒入冷压磨具中，30Mpa压力下压制成型，然后移入管式炉中，氮气氛围下900℃煅烧2h，获得电机电刷。
实施例5
①、将稻壳粉和酚醛树脂共混，搅拌均匀，移入石英舟中，在氮气保护下，900℃下碳化2h，获得稻壳基陶瓷颗粒。
②、向二硫化钼中加入乙醇，超声分散均匀，再加入铜粉，继续搅拌均匀，待用。
③、向酚醛树脂中加入乙醇，超声分散均匀，待用。
④、将步骤②和③所得体系混合，搅拌均匀后，加入稻壳基陶瓷颗粒，搅拌均匀，待用。
⑤、将混合均匀的粉体倒入冷压磨具中，30Mpa压力下压制成型，然后移入管式炉中，氮气氛围下900℃煅烧2h，获得电机电刷。
上述实施例1-5中各原料的配比依表1执行。
表1各个实施例所使用的原料配比(重量份)
将上述实施例1-5制备的电机电刷进行质量检测，并与市售碳刷性能进行对比，其结果如表2所示。通过表2可以看出本发明制备的电刷在硬度、电阻率、耐磨、自润滑性能(摩擦系数)等方面明显优于市售传统的碳刷。
表2各个实施例制备的电刷与市售碳刷的检测参数

Claims (8)

1.一种利用稻壳制备电机电刷的方法，其特征在于制备原料包括如下重量份的组分：
其中，稻壳基陶瓷颗粒是由稻壳粉与酚醛树脂按1～5：1混匀后高温碳化获得。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于稻壳粉的粒度为10～100目，酚醛树脂采用热固性树脂。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于润滑剂为纳米级的二硫化钼或石墨。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于胶黏剂为热固性酚醛树脂或硅烷偶联剂。
5.如权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于制备步骤如下：
①、将稻壳粉和酚醛树脂共混，搅拌均匀，移入石英舟中，在氮气保护下，900℃下碳化2h，获得稻壳基陶瓷颗粒；
②、将润滑剂和胶黏剂搅拌均匀；再加入铜粉，继续搅拌均匀后，与稻壳基陶瓷颗粒混合，搅拌均匀，待用；
③、将混合均匀的粉体倒入冷压磨具中，30Mpa压力下压制成型，然后移入管式炉中，氮气氛围下900℃煅烧2h，获得电机电刷。
6.如权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于制备原料还包括用于分散润滑剂、胶黏剂的溶剂。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于溶剂为乙醇。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于制备步骤如下：
①、将稻壳粉和酚醛树脂共混，搅拌均匀，移入石英舟中，在氮气保护下，900℃下碳化2h，获得稻壳基陶瓷颗粒；
②、向润滑剂中加入一定量溶剂，超声分散均匀，再加入铜粉，继续搅拌均匀，待用；
③、向胶黏剂中加入一定量溶剂，超声分散均匀，待用；
④、将步骤②和③所得体系混合，搅拌均匀后，加入稻壳基陶瓷颗粒，搅拌均匀，待用；
⑤、将混合均匀的粉体倒入冷压磨具中，30Mpa压力下压制成型，然后移入管式炉中，氮气氛围下900℃煅烧2h，获得电机电刷。
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