CN107425388A

CN107425388A - 一种高空或真空用润滑减磨电化石墨电刷及其制备方法

Info

Publication number: CN107425388A
Application number: CN201710675179.4A
Authority: CN
Inventors: 官亚飞
Original assignee: Zigong Dongxin Electrical Carbon Co Ltd
Current assignee: Zigong Dongxin Electrical Carbon Co Ltd
Priority date: 2017-08-09
Filing date: 2017-08-09
Publication date: 2017-12-01

Abstract

本发明公开了一种高空或真空润滑减磨电化石墨电刷，是在电化石墨电刷刷体孔内填充入高空润滑耐磨材料，所述高空润滑耐磨材料包括质量占比为90～99％的二硫化钼和1～10％的银粉。该润滑耐磨材料经热处理后，紧密并牢固地镶嵌在刷体内部，并吸附在整流子表面，生成一层硫化物薄膜，具有摩擦系数低，抗氧化性、抗化学腐蚀性、耐高温和耐真空性能强的特点，极大地增强了电刷的润滑性、耐磨性，对延长航空航天电机使用寿命具有重要作用。本发明还进一步公开了高空或真空润滑减磨电化石墨电刷的制备方法。

Description

一种高空或真空用润滑减磨电化石墨电刷及其制备方法

技术领域

本发明属于电机电刷制造领域，具体涉及一种在高空或真空下具有良好润滑耐磨性能的电化石墨电刷，本发明还涉及该电化石墨电刷的制备方法。

背景技术

电刷是用于电机的换向器或滑环上，作为导入、导出电流并实现整流改善换向的滑动接触体，它的导电、导热以及润滑性能良好，并要求具有一定的机械强度和抑制换向性火花的能力，是电机的关键部件。按电刷材料的不同，可分为：1)石墨电刷，2)电化石墨电刷和3)金属石墨电刷。其中，电化石墨电刷是由石墨、焦炭等作原料，在近2500℃以上高温处理而制成，其性能优良，故使用范围广，可用于各类型的电机及整流条件较困难的电机上。因比金属石墨电刷具有更好地耐磨性，因而广泛地应用于航空航天电机中。

电化石墨电刷中起润滑作用最主要的成份是石墨，石墨在常温常态下具有良好的自润滑性，能极好地促进氧化膜的形成，使电刷与换向器表面形成保护膜，降低电刷的磨损；然而在46Km以上的高空或真空状态下，因为缺少水分和氧气，石墨的润滑性能大大降低，电刷的氧化膜不易形成，电刷与换向器形成干摩擦，电刷耐磨性变差，磨损加剧，使用寿命变短。而目前尚缺少针对高空或真空环境下的电化石墨电刷的研究。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的一个目的在于提供一种高空或真空用润滑减磨电化石墨电刷，该电刷中通过填入一种优质的高空润滑材料来增加电刷的润滑性能，提高在高空或真空中的耐磨性。

本发明的另一个目的在于提供上述电化石墨电刷的制备方法。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种高空或真空用润滑减磨电化石墨电刷，所述电刷刷体孔内填充有高空润滑耐磨材料，所述高空润滑耐磨材料包括质量占比为90～99％的二硫化钼和1～10％的银粉。

作为一种优选的技术方案，所述高空润滑耐磨材料包括质量占比为96～98％的二硫化钼和2～4％的银粉。

二硫化钼在其他石墨电刷的制作中也常用作润滑剂，但是在电化石墨电刷中鲜见使用，因为电化石墨电刷的热处理温度在2400℃以上，现有电刷的制作工艺通常将各原料混合后进行热处理，而二硫化钼的热分解温度为1370℃，因此二硫化钼不能直接参与电化石墨电刷投料生产过程。本发明人在工艺上采用填充的方式将二硫化钼嵌入成品电化石墨电刷刷体内部有效的解决这个问题。

因为二硫化钼不导电，加入一定量的金属粉可使二硫化钼具有导体的特征。经本发明人的大量研究发现，当选用银粉时效果最好，在电刷常用的金属材料中银的导电性能优异，更好地弥补了二硫化钼不导电的缺陷；银的理化性能稳定，特别是采用上述优选质量占比的高空润滑耐磨材料配方时，润滑耐磨效果和导电特性均得到兼顾。二硫化钼是六方晶系层状的结晶体，随着负荷、速度的增加，分子之间出现层状滑动。二硫化钼的摩擦系数低，因此特别适宜于高负荷和高转速的场合，它的化学稳定性好，耐酸、耐碱、耐温性也好，对金属有良好的附着性，抗氧化性、抗化学腐蚀性、耐高温和耐真空性能强，能牢固地吸附在金属表面具有优良的附着性能，是一种优良的润滑材料。根据相关文献，国外在高空/真空条件下一般采用银石墨电刷配套于电机，银属于贵重金属，电刷成本高。采用二硫化钼与银作用润滑材料制得电刷的高空/真空耐磨性大为提高的同时，成本更低，性价比高。

上述高空或真空用润滑减磨电化石墨电刷，所述高空润滑耐磨材料先与粘接剂混合后再采用充填的方式填入所述电刷刷体孔内。

进一步地，所述粘接剂包括质量为高空润滑耐磨材料59～61％的酒精，6～7％的酚醛树脂和9～11％的苯。上述粘结剂是本发明人针对二硫化钼和银粉的物理特性，同时考虑在高空/真空环境中粘接剂可能发生的物理化学影响后作出的选择，保证了二硫化钼与银粉结合的紧密性和在高空/真空环境中的强度。经热处理后，润滑材料结构更为紧密并牢固地镶嵌在刷体内部。

当刷体内填入高空润滑耐磨材料后能紧密地吸附在整流子表面，自然生成一层硫化物薄膜，弥补普通电化石墨电刷在高空/真空不能有效形成氧化膜的缺陷，从而极大地增强了电刷的润滑性、耐磨性。

进一步地，上述高空或真空用润滑减磨电化石墨电刷，所用二硫化钼：含量≥99.0％、酸值≤0.5、粒径分布大于200目占比不超过1％(+200#≤1％)，且小于320目占比不低于95％(-320#≥95％)。

所用银粉：含量≥98.5％、+200#≤1％、-320#≥95％。

本发明还提供了一种制备高空或真空用润滑减磨电化石墨电刷的方法，该方法包括以下步骤：

1、配料：按材料重量比分别称取所述高空润滑耐磨材料和所述粘接剂；

2、混合：将高空润滑耐磨材料干粉投入混合机内，混合10～60分钟，加入粘结剂，加热闭混20～80分钟至80～110℃，开盖混合5～20分钟，料温在80～100℃卸料；

3、过筛：将步骤2混合好的料粉过70目筛，大于70目的物料≤1％；

4、成型：采用冲填的方法将步骤3的料粉紧实、致密地填入电化石墨电刷刷体孔内；

5、热处理：将步骤4所得的电化石墨电刷放入恒温箱内进行热处理，热处理的温度为80～180℃，保温2小时。

根据本发明的一些具体实施例，上述步骤2将高空润滑耐磨材料干粉投入混合机内，混合30分钟，加入粘结剂，加热闭混60分钟至80～110℃，开盖混合10分钟，料温80～100℃卸料。

本发明所述电化石墨电刷是本领域技术人员通常知晓的经高温热处理的电刷，本发明的关键在于在该类电刷孔内填充高空或真空环境中具有良好润滑性能的高空润滑耐磨材料，而对电化石墨电刷无特殊限制，均可在本发明中加以应用。

本发明的有益效果在于：

1、为航空航天电机提供了一种润滑减磨电化石墨电刷，该电刷在高空或真空环境中仍能保证良好的润滑性能，摩擦系数低，抗氧化性、抗化学腐蚀性、耐高温和耐真空性能强，对延长航空航天电机使用寿命、保证高空安全具有重要意义。

2、采用冲填的方法将润滑耐磨材料形成圆柱体填入电刷孔内，嵌入刷体内部，克服了二硫化钼不能采用普通工艺用于电化石墨电刷的难题，二硫化钼与少量贵金属银配合使用，同时满足高效和低成本的要求，。

3、将填入润滑材料的电化石墨电刷进行热处理，使润滑耐磨材料结构更为紧密并牢固地镶嵌在刷体内部，并紧密地吸附在整流子表面，生成一层硫化物薄膜，极大地增强了电刷的润滑性、耐磨性。

附图说明

图1为本发明高空或真空用润滑减磨电化石墨电刷内润滑耐磨材料粉末图；

图2为本发明镶嵌于电化石墨电刷内的润滑耐磨材料芯柱图。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明的发明内容做进一步的阐释，但不应理解为本发明的范围仅限于以下的实例，根据本发明的发明思路和全文内容，可以将以下实例中的各个技术特征做适当的组合/替换/调整/修改等，这对于本领域技术人员而言是显而易见的，仍属于本发明保护的范畴。

实施例1

本发明的高空或真空用润滑减磨电化石墨电刷，通过以下步骤制备：

1、准备原材料：采购符合相关标准的二硫化钼，含量≥99.0、酸值≤0.5、粒度分布+200#≤1％、-320#≥95％；银粉：含量≥98.5、+200#≤1％、-320#≥95％；酒精、酚醛树脂、苯。

2、配料：按材料重量比称取二硫化钼97％和银粉3％，另称取占二硫化钼和银粉总重60％的酒精、6％的酚醛树脂和10％的苯。

3、混合：将配料干粉投入混合机内，混合30分钟，加入粘结剂，加热闭混60分钟至80～110℃，开盖混合10分钟，料温80～100℃卸料，混合粉料如图1所示。

4、过筛：将混合好的料粉过70#筛，+70#≤1％。

5、成型：采用冲填的方法将混合均匀的料粉填入电化石墨电刷刷体孔内，要求填入的料粉紧实、致密。

6、热处理：将填入润滑材料的电刷放入恒温箱内进行热处理，热处理温度为170℃，保温2小时。镶嵌于电化石墨电刷内的润滑耐磨材料芯柱如图2所示。

上述电化石墨电刷选用自贡东新电碳有限责任公司生产的TD32X型号电刷。

实施例2

按材料重量比称取二硫化钼90％和银粉10％，另称取二硫化钼和银粉总重占比60％的酒精、6％的酚醛树脂和10％的苯。

其余步骤按照实施例1方法制备。

实施例3

按材料重量比称取二硫化钼98.5％和银粉1.5％，另称取二硫化钼和银粉总重占比60％的酒精、6％的酚醛树脂和10％的苯。

其余步骤按照实施例1方法制备。

实施例4

按材料重量比称取二硫化钼80％和银粉20％，另称取二硫化钼和银粉总重占比60％的酒精、6％的酚醛树脂和10％的苯。

其余步骤按照实施例1方法制备。

实施例5

按材料重量比称取二硫化钼99.8％和银粉0.2％，另称取二硫化钼和银粉总重占比60％的酒精、6％的酚醛树脂和10％的苯。

其余步骤按照实施例1方法制备。

实施例6

将实施例1～5的样品(编号1～5)和未填充本发明润滑耐磨材料的普通电化石墨电刷TD32X型(编号6)进行模拟高空磨损试验，试验选用典型电机：QF-6，试验条件见下表：

1～6编号电刷每种加工12块试验电刷样品，经过5小时模拟高空磨损试验，电刷样品磨损结果见下表：

试验数据表明：普通电化石墨电刷在高空条件下耐磨性能较差，本发明加入润滑耐磨材料后耐磨性大为提高，但是样品4中银粉含量过高，成本高且电刷润滑性较差，样品5中银粉含量太低，导电性能、润滑性均较差，90～99％的二硫化钼和1～10％的银粉配比效果较好，尤其是96～98％的二硫化钼和2～4％的银粉的配比性价优势尤其显著。

Claims

1.一种高空或真空用润滑减磨电化石墨电刷，其特征在于，所述电化石墨电刷刷体孔内填充有高空润滑耐磨材料，所述高空润滑耐磨材料包括质量占比为90～99％的二硫化钼和1～10％的银粉。

2.根据权利要求1所述的高空或真空用润滑减磨电化石墨电刷，其特征在于，所述高空润滑耐磨材料包括质量占比为96～98％的二硫化钼和2～4％的银粉。

3.根据权利要求1或2所述的高空或真空用润滑减磨电化石墨电刷，其特征在于，所述高空润滑耐磨材料先与粘接剂混合后再采用充填的方式填入所述电刷刷体孔内。

4.根据权利要求3所述的高空或真空用润滑减磨电化石墨电刷，其特征在于，所述粘接剂包括质量为高空润滑耐磨材料59～61％的酒精，6～7％的酚醛树脂和9～11％的苯。

5.根据权利要求1所述的高空或真空用润滑减磨电化石墨电刷，其特征在于，所述二硫化钼：含量≥99.0％，酸值≤0.5，粒径分布+200#≤1％、且-320#≥95％。

6.根据权利要求1所述的高空或真空用润滑减磨电化石墨电刷，其特征在于，所述银粉：含量≥98.5％，粒径分布+200#≤1％、-320#≥95％。

7.一种制备如权利要求1～6任意一项所述的高空或真空用润滑减磨电化石墨电刷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)配料：按重量比分别称取所述高空润滑耐磨材料和所述粘接剂；

2)混合：将高空润滑耐磨材料干粉投入混合机内，混合10～60分钟，加入粘结剂，加热闭混20～80分钟至80～110℃，开盖混合5～20分钟，料温在80～100℃卸料；

3)过筛：将步骤2)混合好的料粉过70目筛，大于70目的物料≤1％；

4)成型：采用冲填的方法将步骤3)的料粉紧实、致密地填入电化石墨电刷刷体孔内；

5)热处理：将步骤4)所得的电化石墨电刷放入恒温箱内进行热处理，热处理的温度为80～180℃，保温2小时。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)将高空润滑耐磨材料干粉投入混合机内，混合30分钟，加入粘结剂，加热闭混60分钟至80～110℃，开盖混合10分钟，料温80～100℃卸料。