CN108418077B - 一种石墨烯电刷制备装置及其制造方法 - Google Patents

一种石墨烯电刷制备装置及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯电刷制备装置，包括模具主体，所述模具主体顶部设置有模具槽，所述模具槽底端延伸至模具主体内腔，所述模具槽两侧顶部设置有滑槽，所述滑槽底部延伸至模具主体内腔，所述模具槽顶端设置有找平板，且找平板两端延伸至滑槽顶端，所述模具主体外壁固定贴合有导热层，所述模具槽底部设置有凹槽，所述凹槽内活动卡接有顶起块，所述顶起块底端贯穿模具主体和导热层底部，且延伸至导热层外壁一侧，所述顶起块与模具主体和导热层呈活动连接。本发明通过找平板的设置，有利于对模具槽内注入的金属混合液进行找平，避免金属混合液顶部高低不平对石墨烯电刷质量和外观产生影响。

Description

一种石墨烯电刷制备装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及电刷设备领域，特别涉及一种石墨烯电刷制备装置及其制造方法。
背景技术
电刷是与运动件作滑动接触而形成电连接的一种导电部件，是用于换向器或滑环上，作为导入导出电流的滑动接触体。它的导电，导热以及润滑性能良好， 并具有一定的机械强度和换向性火花的本能。几乎所有的直流电机以及换向式电机都使用电刷，它是电机的重要组成部件。现有的电刷制造设备较为复杂，往往造成电刷表面高低不平，同时现在大多是电刷是利用石墨为主要材料构成的，但是石墨在通电的过程中，由于电阻较大，会浪费一部分电源。因此，发明一种石墨烯电刷制备装置及其制造方法来解决上述问题很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种石墨烯电刷制备装置及其制造方法，通过在模具槽顶部设置可活动连接的找平板，同时向模具槽内按照一定质量比混合注入金属铜、铍铜和石墨烯晶体混合液，以解决上述背景技术中提出的现在大多数电刷是利用石墨为主要材料构成的，但是石墨在通电的过程中，由于电阻较大，会浪费一部分电源的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种石墨烯电刷制备装置，包括模具主体，所述模具主体顶部设置有模具槽，所述模具槽底端延伸至模具主体内腔，所述模具槽两侧顶部设置有滑槽，所述滑槽底部延伸至模具主体内腔，所述模具槽顶端设置有找平板，且找平板两端延伸至滑槽顶端，所述模具主体外壁固定贴合有导热层，所述模具槽底部设置有凹槽，所述凹槽内活动卡接有顶起块，所述顶起块底端贯穿模具主体和导热层底部，且延伸至导热层外壁一侧，所述顶起块与模具主体和导热层呈活动连接。
优选的，所述模具槽一侧顶部设置有接线端子安装槽，所述接线端子安装槽另一端贯穿模具主体和导热层一侧壁，且延伸至导热层外壁一侧，所述找平板顶部固定设置有找平把手，所述接线端子安装槽一侧底部设置有拉手，所述拉手一侧与导热层外壁固定连接。
优选的，所述滑槽内活动卡接有滑块，所述滑块顶端贯穿滑槽，且延伸至模具主体顶端一侧与找平板底部固定连接。
优选的，所述模具主体、找平板和顶起块均由金属钨构成，所述导热层由陶瓷构成，所述找平把手和拉手均由木材构成。
优选的，所述找平板底部与模具槽顶端开口相互平齐。
本发明还提供了一种石墨烯电刷的制造方法，包括以下具体制造步骤：
步骤一：材料选择：石墨烯晶体、润滑油、金属铜和铍铜；
步骤二：电刷材料熔炼：将金属铜、铍铜和石墨烯晶体按照质量分数为6wt%~14wt%、2wt%-6wt%和80wt%~92wt%的比例进行混合搅拌，然后进行加温制成金属混合液；
步骤三：石墨烯电刷制备准备：把润滑油均匀涂抹在模具槽底壁和侧壁上，然后将接线端子一端从接线端子安装槽延伸至模具槽内，接线端子延伸至模具槽的长度为3cm~4cm之间，接线端子离模具槽底部和顶部的距离设置在1.5cm~2cm之间；
步骤四：入模：将步骤二所制得的金属混合液注入至模具槽内，当注入结束后，通过找平把手带动找平板在模具槽顶部做往返运动，使模具槽内的金属混合液顶部平整；
步骤五：脱模：步骤四结束之后，待模具槽内的金属混合液冷却凝固后制成半成品电刷，通过对顶起块提供向上的支撑力，使半成品电刷与模具槽内壁之间产生松动，从而使半成品电刷从模具槽中脱落；
步骤六：检测：对步骤五所制得的半成品电刷进行打磨制成成品石墨烯电刷，然后对成品石墨烯电刷耐磨性、导电性和强度进行检测。
优选的，步骤一中所选取的金属铜纯度为99.9%。
优选的，步骤二中加温的方式为先加温至1083℃，并且保持温度不变，然后进行搅拌5min~8min，再然后加温至2638℃，并且保持温度不变，然后进行搅拌5min~8min，再然后加热至3652℃，并且保持温度不变，然后进行搅拌5min~8min。
优选的，步骤四中在金属混合液注入的同时对模具主体进行振动，避免在注入金属液的时候，将空气包裹在金属混合液中，从而使金属混合液凝固时，内部产生大量气泡，从而对石墨烯电刷质量产生影响。
本发明的技术效果和优点：
1、通过金属钨构成的模具主体，避免了模具槽注入的金属混合液超高温对模具主体造成影响，而金属钨的熔点高，可以在超高温金属混合液下不受影响，同时利用陶瓷构成的导热层，有利于提高对模具主体的导热效率，从而缩短模具槽中金属混合液冷却凝固时间；
2、通过找平板的设置，有利于对模具槽内注入的金属混合液进行找平，避免金属混合液顶部高低不平对石墨烯电刷质量和外观产生影响；
3、通过活动连接的顶起块，有利于在模具槽内金属混合液冷却凝固后进行顶起，方便进行脱膜；
4、通过对形成石墨烯电刷中所含的金属铜、铍铜和石墨烯晶体质量分数进行控制，有利于提高石墨烯电刷的导电性能、强度和耐磨性，从而提高导电率和使用效率。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明顶起块连接结构示意图。
图3为本发明活动卡接结构示意图。
图中：1模具主体、2模具槽、3滑槽、4找平板、5导热层、6凹槽、7顶起块、8接线端子安装槽、9找平把手、10拉手、11滑块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
根据图1-3所示的一种石墨烯电刷制备装置，包括模具主体1，所述模具主体1顶部设置有模具槽2，所述模具槽2底端延伸至模具主体1内腔，所述模具槽2两侧顶部设置有滑槽3，所述滑槽3底部延伸至模具主体1内腔，所述模具槽2顶端设置有找平板4，且找平板4两端延伸至滑槽3顶端，所述模具主体1外壁固定贴合有导热层5，所述模具槽2底部设置有凹槽6，所述凹槽6内活动卡接有顶起块7，所述顶起块7底端贯穿模具主体1和导热层5底部，且延伸至导热层5外壁一侧，所述顶起块7与模具主体1和导热层5呈活动连接。
本实施例的有益效果：通过找平板4的设置，有利于对模具槽2内注入的金属混合液进行找平，避免金属混合液顶部高低不平对石墨烯电刷质量和外观产生影响，通过活动连接的顶起块7，有利于在模具槽2内金属混合液冷却凝固后进行顶起，方便进行脱膜。
实施例2
与实施例1不同的是：
所述模具槽2一侧顶部设置有接线端子安装槽8，所述接线端子安装槽8另一端贯穿模具主体1和导热层5一侧壁，且延伸至导热层5外壁一侧，所述找平板4顶部固定设置有找平把手9，所述接线端子安装槽8一侧底部设置有拉手10，所述拉手10一侧与导热层5外壁固定连接；
所述滑槽3内活动卡接有滑块11，所述滑块11顶端贯穿滑槽3，且延伸至模具主体1顶端一侧与找平板4底部固定连接，有利于找平板4通过滑块11在滑槽3上做往返运动；
所述模具主体1、找平板4和顶起块7均由金属钨构成，所述导热层5由陶瓷构成，所述找平把手9和拉手10均由木材构成，通过金属钨构成的模具主体1，避免了模具槽2注入的金属混合液超高温对模具主体1造成影响，而金属钨的熔点高，可以在超高温金属混合液下不受影响，同时利用陶瓷构成的导热层5，有利于提高对模具主体1的导热效率，从而缩短模具槽2中金属混合液冷却凝固时间；
所述找平板4底部与模具槽2顶端开口相互平齐，有利于对模具槽2内注入的金属混合液进行找平。
实施例3
与实施例1和实施例2不同的是：
本发明还提供了一种石墨烯电刷的制造方法，包括以下具体制造步骤：
步骤一：材料选择：石墨烯晶体、润滑油、纯度为99.9%金属铜和铍铜；
步骤二：电刷材料熔炼：将纯度为99.9%金属铜、铍铜和石墨烯晶体按照质量分数为6wt%、2wt%和92wt%的比例进行混合搅拌，然后进行加温制成金属混合液，具体的加温的方式为先加温至1083℃，并且保持温度不变，然后进行搅拌5min~8min，再然后加温至2638℃，并且保持温度不变，然后进行搅拌5min~8min，再然后加热至3652℃，并且保持温度不变，然后进行搅拌5min~8min；
步骤三：石墨烯电刷制备准备：把润滑油均匀涂抹在模具槽2底壁和侧壁上，然后将接线端子一端从接线端子安装槽8延伸至模具槽2内，接线端子延伸至模具槽2的长度为3cm~4cm之间，接线端子离模具槽2底部和顶部的距离设置在1.5cm~2cm之间；
步骤四：入模：将步骤二所制得的金属混合液注入至模具槽2内，同时对模具主体1进行振动，避免在注入金属液的时候，将空气包裹在金属混合液中，从而使金属混合液凝固时，内部产生大量气泡，从而对石墨烯电刷质量产生影响，当注入结束后，通过找平把手9带动找平板4在模具槽2顶部做往返运动，使模具槽2内的金属混合液顶部平整；
步骤五：脱模：步骤四结束之后，待模具槽2内的金属混合液冷却凝固后制成半成品电刷，通过对顶起块7提供向上的支撑力，使半成品电刷与模具槽2内壁之间产生松动，从而使半成品电刷从模具槽2中脱落；
步骤六：检测：对步骤五所制得的半成品电刷进行打磨制成成品石墨烯电刷，然后对成品石墨烯电刷耐磨性、导电性和强度进行检测。
实施例4
与实施例3不同的是：
本发明还提供了一种石墨烯电刷的制造方法，包括以下具体制造步骤：
步骤一：材料选择：石墨烯晶体、润滑油、纯度为99.9%金属铜和铍铜；
步骤二：电刷材料熔炼：将纯度为99.9%金属铜、铍铜和石墨烯晶体按照质量分数为10wt%、4wt%和86wt%的比例进行混合搅拌，然后进行加温制成金属混合液，具体的加温的方式为先加温至1083℃，并且保持温度不变，然后进行搅拌5min~8min，再然后加温至2638℃，并且保持温度不变，然后进行搅拌5min~8min，再然后加热至3652℃，并且保持温度不变，然后进行搅拌5min~8min；
步骤三：石墨烯电刷制备准备：把润滑油均匀涂抹在模具槽2底壁和侧壁上，然后将接线端子一端从接线端子安装槽8延伸至模具槽2内，接线端子延伸至模具槽2的长度为3cm~4cm之间，接线端子离模具槽2底部和顶部的距离设置在1.5cm~2cm之间；
步骤四：入模：将步骤二所制得的金属混合液注入至模具槽2内，同时对模具主体1进行振动，避免在注入金属液的时候，将空气包裹在金属混合液中，从而使金属混合液凝固时，内部产生大量气泡，从而对石墨烯电刷质量产生影响，当注入结束后，通过找平把手9带动找平板4在模具槽2顶部做往返运动，使模具槽2内的金属混合液顶部平整；
步骤五：脱模：步骤四结束之后，待模具槽2内的金属混合液冷却凝固后制成半成品电刷，通过对顶起块7提供向上的支撑力，使半成品电刷与模具槽2内壁之间产生松动，从而使半成品电刷从模具槽2中脱落；
步骤六：检测：对步骤五所制得的半成品电刷进行打磨制成成品石墨烯电刷，然后对成品石墨烯电刷耐磨性、导电性和强度进行检测。
实施例5
与实施例3和4不同的是：
本发明还提供了一种石墨烯电刷的制造方法，包括以下具体制造步骤：
步骤一：材料选择：石墨烯晶体、润滑油、纯度为99.9%金属铜和铍铜；
步骤二：电刷材料熔炼：将纯度为99.9%金属铜、铍铜和石墨烯晶体按照质量分数为14wt%、6wt%和80wt%的比例进行混合搅拌，然后进行加温制成金属混合液，具体的加温的方式为先加温至1083℃，并且保持温度不变，然后进行搅拌5min~8min，再然后加温至2638℃，并且保持温度不变，然后进行搅拌5min~8min，再然后加热至3652℃，并且保持温度不变，然后进行搅拌5min~8min；
步骤三：石墨烯电刷制备准备：把润滑油均匀涂抹在模具槽2底壁和侧壁上，然后将接线端子一端从接线端子安装槽8延伸至模具槽2内，接线端子延伸至模具槽2的长度为3cm~4cm之间，接线端子离模具槽2底部和顶部的距离设置在1.5cm~2cm之间；
步骤四：入模：将步骤二所制得的金属混合液注入至模具槽2内，同时对模具主体1进行振动，避免在注入金属液的时候，将空气包裹在金属混合液中，从而使金属混合液凝固时，内部产生大量气泡，从而对石墨烯电刷质量产生影响，当注入结束后，通过找平把手9带动找平板4在模具槽2顶部做往返运动，使模具槽2内的金属混合液顶部平整；
步骤五：脱模：步骤四结束之后，待模具槽2内的金属混合液冷却凝固后制成半成品电刷，通过对顶起块7提供向上的支撑力，使半成品电刷与模具槽2内壁之间产生松动，从而使半成品电刷从模具槽2中脱落；
步骤六：检测：对步骤五所制得的半成品电刷进行打磨制成成品石墨烯电刷，然后对成品石墨烯电刷耐磨性、导电性和强度进行检测。
通过实施例3、实施例4和实施例5对成品石墨烯电刷耐磨性、导电性和强度进行检测的数据如下：
具体实施例 金属铜wt% 铍铜wt% 石墨烯晶体wt% 耐磨性系数 导电性系数 强度系数
实施例3 6 2 92 0.94 0.985 0.91
实施例4 10 4 86 0.96 0.960 0.92
实施例5金属铜 14 6 80 0.98 0.943 0.90
通过上述表格可知：
当金属铜、铍铜和石墨烯按照质量分数为6wt%、2wt%和92wt%时，制得的石墨烯电刷导电性能最好；
当金属铜、铍铜和石墨烯按照质量分数为10wt%、4wt%和86wt%时，制得的石墨烯电刷强度性能最好；
当金属铜、铍铜和石墨烯按照质量分数为14wt%、6wt%和80wt%时，制得的石墨烯电刷耐磨性能最好。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种石墨烯电刷的制造方法，包括模具主体(1)，其特征在于：所述模具主体(1)顶部设置有模具槽(2)，所述模具槽(2)底端延伸至模具主体(1)内腔，所述模具槽(2)两侧顶部设置有滑槽(3)，所述滑槽(3)底部延伸至模具主体(1)内腔，所述模具槽(2)顶端设置有找平板(4)，且找平板(4)两端延伸至滑槽(3)顶端，所述模具主体(1)外壁固定贴合有导热层(5)，所述模具槽(2)底部设置有凹槽(6)，所述凹槽(6)内活动卡接有顶起块(7)，所述顶起块(7)底端贯穿模具主体(1)和导热层(5)底部，且延伸至导热层(5)外壁一侧，所述顶起块(7)与模具主体(1)和导热层(5)呈活动连接；
包括以下具体制造步骤：
步骤一：材料选择：石墨烯晶体、润滑油、金属铜和铍铜；
步骤二：电刷材料熔炼：将金属铜、铍铜和石墨烯晶体按照质量分数为6wt％～14wt％、2wt％-6wt％和80wt％～92wt％的比例进行混合搅拌，然后进行加温制成金属混合液；
步骤三：石墨烯电刷制备准备：把润滑油均匀涂抹在模具槽(2)底壁和侧壁上，然后将接线端子一端从接线端子安装槽(8)延伸至模具槽(2)内，接线端子延伸至模具槽(2)的长度为3cm～4cm之间，接线端子离模具槽(2)底部和顶部的距离设置在1.5cm～2cm之间；
步骤四：入模：将步骤二所制得的金属混合液注入至模具槽(2)内，当注入结束后，通过找平把手(9)带动找平板(4)在模具槽(2)顶部做往返运动，使模具槽(2)内的金属混合液顶部平整；
步骤五：脱模：步骤四结束之后，待模具槽(2)内的金属混合液冷却凝固后制成半成品电刷，通过对顶起块(7)提供向上的支撑力，使半成品电刷与模具槽(2)内壁之间产生松动，从而使半成品电刷从模具槽(2)中脱落；
步骤六：检测：对步骤五所制得的半成品电刷进行打磨制成成品石墨烯电刷，然后对成品石墨烯电刷耐磨性、导电性和强度进行检测。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯电刷的制造方法，其特征在于：所述模具槽(2)一侧顶部设置有接线端子安装槽(8)，所述接线端子安装槽(8)另一端贯穿模具主体(1)和导热层(5)一侧壁，且延伸至导热层(5)外壁一侧，所述找平板(4)顶部固定设置有找平把手(9)，所述接线端子安装槽(8)一侧底部设置有拉手(10)，所述拉手(10)一侧与导热层(5)外壁固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种石墨烯电刷的制造方法，其特征在于：所述滑槽(3)内活动卡接有滑块(11)，所述滑块(11)顶端贯穿滑槽(3)，且延伸至模具主体(1)顶端一侧与找平板(4)底部固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种石墨烯电刷的制造方法，其特征在于：所述模具主体(1)、找平板(4)和顶起块(7)均由金属钨构成，所述导热层(5)由陶瓷构成，所述找平把手(9)和拉手(10)均由木材构成。
5.根据权利要求4所述的一种石墨烯电刷的制造方法，其特征在于：所述找平板(4)底部与模具槽(2)顶端开口相互平齐。
6.根据权利要求1所述的一种石墨烯电刷的制造方法，其特征在于：步骤一中所选取的金属铜纯度为99.9％。
7.根据权利要求1所述的一种石墨烯电刷的制造方法，其特征在于：步骤二中加温的方式为先加温至1083℃，并且保持温度不变，然后进行搅拌5min～8min，再然后加温至2638℃，并且保持温度不变，然后进行搅拌5min～8min，再然后加热至3652℃，并且保持温度不变，然后进行搅拌5min～8min。
8.根据权利要求1所述的一种石墨烯电刷的制造方法，其特征在于：步骤四中在金属混合液注入的同时对模具主体(1)进行振动，避免在注入金属液的时候，将空气包裹在金属混合液中，从而使金属混合液凝固时，内部产生大量气泡，从而对石墨烯电刷质量产生影响。
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