CN113603391A - 一种碳刷填充材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及碳刷技术领域，具体公开了一种碳刷填充材料的制备方法。碳刷填充材料的制备方法包括如下步骤：将沥青粉碎得到沥青粉；将石墨粉和沥青粉按重量比1:(0.05～0.2)加热混合得到混合料A；将混合料A研磨得到基础粉料B；将基础粉料B压制成型得到坯料；将坯料进行烧结处理；将烧结后的坯料粉碎研磨得到基础粉料C；将基础粉料C超声波振动筛分得到基础粉料D，基础粉料D的粒径为‑20目～+200目；将基础粉料D与酚醛树脂按重量比(6～12):1混合即得。本申请的制备方法简单，成本低廉，制得的碳刷填充材料具有良好的导电性、抗氧化性及较低的膨胀系数，保证了大功率、大电流电刷上刷体与刷辫的连接。

Description

一种碳刷填充材料的制备方法
技术领域
本申请涉及碳刷的技术领域，更具体地说，它涉及一种碳刷填充材料的制备方法。
背景技术
碳刷也叫电刷，作为一种滑动接触件，在许多电气设备中得到广泛的应用。碳刷产品应用材质主要有石墨、浸脂石墨、金属(含铜，银)石墨。一般情况下，碳刷由刷体和刷辫两部分组成，刷体与刷辫的连接方法主要有填塞法、模压法和铆接法，其中以填塞法的应用最为广泛。填塞法中需要使用填充材料，其基本原理是通过外力使刷体与刷辫之间的填充材料颗粒产生塑性变形，同时，填充材料颗粒同刷体及刷辫相互咬合，产生足够大的摩擦力，从而保证刷体与刷辫之间形成可靠连接，并且，填充后的填充材料还具备导电引流的作用。
目前，应用于刷体与刷辫之间的填充材料主要为铜粉，铜粉具有良好的导电性能，电阻很小，且受压力易发生塑性形变，可较好的满足填充材料的要求。但是，铜粉易于氧化，且热膨胀系数较大，在产品使用过程中，铜粉会逐步氧化，导致其电阻逐渐增大。当产品通入电流时，由于氧化后的铜粉具有较大的电阻，会导致刷体和刷辫间发热，温度升高，从而使铜粉热膨胀而将刷体内孔撑大。待铜粉冷却后，铜粉收缩，使得铜粉与刷体之间产生间隙。产品在后续使用过程中，若刷辫受力，铜粉会随刷辫一起脱离刷体，继而导致产品无法正常导流，功能性失效。
因此，研究出一种具有良好的导电性和抗氧化性，同时兼具较低热膨胀系数的碳刷填充材料具有十分重要的意义。
发明内容
为了生产出一种具有良好的导电性、抗氧化性及较低热膨胀系数，且制造工艺简单，成本低廉，可适用于大功率、大电流工业碳刷及电动工具碳刷上刷体与刷辫之间连接填充区域填充的填充材料，本申请提供一种碳刷填充材料的制备方法。
第一方面，本申请提供一种碳刷填充材料的制备方法，采用如下的技术方案：
一种碳刷填充材料的制备方法，包括如下步骤：
S1，将沥青粉碎后过筛，得到沥青粉；
S2，将石墨粉和沥青粉按重量比1:(0.05～0.2)混合，加热至110～130℃，在20～40r/min的转速下搅拌分散，得到混合料A；
所述石墨粉的晶体形态可为致密结晶状、鳞片状等；
S3，将混合料A研磨，过10目～80目筛，得到基础粉料B；
S4，将基础粉料B压制成型，得到坯料；
S5，将S4所得的坯料进行烧结处理，烧结温度为600～1000℃，保温4～6h；
S6，将S5中烧结后的坯料粉碎，研磨，研磨转速为1600～2400r/min，过10目～20目筛，得到基础粉料C；
S7，将基础粉料C超声波振动筛分，振动频率50～60Hz，得到基础粉料D；
所述基础粉料D的粒径为-20目～+200目；
S8，将基础粉料D与热固性树脂按重量比(6～12):1混合，加热至120～140℃，在40～60r/min的转速下搅拌分散，即得碳刷填充材料；
所述热固性树脂可为热固性环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂等合成树脂黏合剂。
通过采用上述方案，在制备初期将石墨粉和沥青粉进行混合得到混合料A，由于沥青亲附石墨，在一定温度下，软化后的沥青可以很好的连接石墨粉颗粒，起到较强的聚合作用。将混合料A经过研磨后过筛，通过控制混合料A的粒径，使得混合料A颗粒之间发挥较好的互补填充作用，便于后续的压制成型操作。
在经过压制成型和烧结后，沥青部分结焦，使石墨粉颗粒更加紧密聚合在一起，有助于后续得到特定颗粒度的基础粉料D。通过控制基础粉料D的粒径为-20目～+200目，不仅便于后续混合，使混合更加充分，还可使最终制得的碳刷填充材料具有较好的流动性，便于填充材料的装填，在将填充材料填充至刷体与刷辫连接处后，可有效减少填充材料内部的空隙，进而提高刷体与刷辫之间的连接强度。
最终将基础粉料D与热固性酚醛树脂等热固性树脂混合制得填充材料，热固性树脂具有较好的粘结作用，在填充后，随着填充部位的温度升高逐渐液化，后固化，将刷体、刷辫和填充材料紧紧粘结在一起，从而保证了三者之间连接的可靠性。
使用本申请的填充材料填充后，连接电阻仅为0.018～0.031Ω，脱出拉力可达78-87N。经电流循环冲击试验后，本申请填充材料的连接电阻趋于稳定，拉力衰减幅度较小，仅为1.15～3.87％。
优选的，所述S2中，石墨粉和沥青粉的重量比为1:(0.08～0.12)。
进一步优选的，石墨粉和沥青粉的重量比为1:0.1。
通过采用上述方案，通过对石墨粉和沥青粉的混合比例做进一步优化，提高了制得的碳刷填充材料对刷体和刷辫的粘结强度，保证了大功率、大电流电刷上刷体与刷辫的连接，同时，降低了连接电阻，提高了产品的导电性能。当石墨粉和沥青粉的重量比为1:(0.08～0.12)时，制得的碳刷填充材料连接电阻较低，为0.025～0.026Ω，脱出拉力为80-81N，在经电流循环冲击试验后，连接电阻趋于稳定，拉力衰减幅度为2.47～3.75％。特别是当石墨粉和沥青粉的重量比为1:0.1时，制得的碳刷填充材料在经过电流循环冲击试验后，拉力衰减幅度最小，仅为2.47％。
优选的，所述S2中，石墨粉为鳞片状石墨粉。
通过采用上述方案，鳞片状石墨粉具有良好的导电性能及抗氧化性，且膨胀系数较小，接触电阻性能稳定。同时，鳞片状石墨粉相比于其他晶体形态石墨粉而言，具有更好的润滑性和可塑性，从而使其具有更好的生产加工性能，使填充材料的装填更加充分，有效减少填充材料之间的内部空隙，继而提高刷体与刷辫之间的连接强度。
经电流循环冲击试验可知，当使用鳞片状石墨粉制备碳刷填充材料时，试验前连接电阻为0.022Ω，脱出拉力为82N，且试验后，连接电阻趋于稳定，脱出拉力衰减幅度仅为2.44％。
优选的，所述S3中，过筛过程的筛孔目数为40目。
通过采用上述技术方案，使用-40目的基础粉料B进行后续处理，最终制得的碳刷填充材料，在经电流循环冲击试验后，脱出拉力衰减幅度仅为2.38％。
优选的，所述S7中，所述基础粉料D的粒径为-40目～+200目。
通过采用上述方案，通过对基础粉料D的粒径做进一步优化，进一步提高了刷体与刷辫之间的连接强度。在经电流循环冲击试验后，脱出拉力衰减幅度仅为1.16％。
优选的，所述S8中，基础粉料D与热固性树脂的重量比为(8～10):1。
进一步优选的，基础粉料D与热固性树脂的重量比为9:1。
通过采用上述方案，进一步优化基础粉料D与热固性树脂的使用比例，提高了填充材料与刷体、刷辫的粘结强度，从而保证大功率、大电流电刷上刷体与刷辫的连接。经电流循环冲击试验可知，当基础粉料D与热固性树脂的重量比为(8～10):1时，制得的碳刷填充材料连接电阻较低，为0.019～0.020Ω，脱出拉力为86-87N，经电流循环冲击试验后，连接电阻趋于稳定，拉力衰减幅度为1.15～1.16％。
优选的，所述S8中，酚醛树脂为热固性酚醛树脂。
进一步优选的，所述S8中，酚醛树脂为酚醛树脂AD-6123。
通过采用上述方案，使用酚醛树脂AD-6123制得的碳刷填充材料，在电流循环冲击试验前，连接电阻仅为0.021Ω，试验后，连接电阻趋于稳定，脱出拉力衰减幅度为1.15％。
第二方面，本申请提供一种碳刷填充材料，采用如下的技术方案：
一种碳刷填充材料，所述碳刷填充材料由上述任一所述的制备方法制备获得。
通过采用上述方案，在经过200次循环电流冲击试验后，本申请的碳刷填充材料在经过大电流冲击试验后，连接电阻趋于稳定，且变化较小，同时，试验前后拉力衰减也较小。由此表明了，本申请的碳刷填充材料具有良好的导电性、抗氧化性及较低的膨胀系数，保证了大功率、大电流电刷上刷体与刷辫的连接。且制造工艺简单，成本低廉，有利于节省生产时间和成本。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1.本申请以石墨粉、沥青粉和热固性树脂为原料制备碳刷填充材料，制得的填充材料膨胀系数较低，且与碳刷本体的膨胀系数相近，从而降低了在大功率、大电流条件下，填充材料因热胀冷缩而使刷辫与刷体之间脱离的情况发生，在经过200次循环电流冲击后，脱出拉力衰减幅度仅为1.15～3.87％，远低于使用铜粉填充时的拉力衰减幅度；
2.本申请的制备步骤中，先将石墨粉和沥青粉进行混合，对石墨粉颗粒进行初步聚合，后通过压制成型和烧结步骤，使部分沥青结焦进一步提高石墨粉颗粒之间的聚合程度，保证了基础粉料D中石墨的聚合状态，然后将基础粉料D与热固性树脂混合，在填充后，混合基体内的热固性树脂随温度升高而液化，后固化，将刷体、刷辫和填充材料紧紧粘结在一起，保证了三者之间连接的可靠性；
3.本申请的碳刷填充材料在经过在经过200次循环电流冲击后，连接电阻趋于稳定，变化量小，同时拉力衰减幅度低，因而具有良好的导电性、抗氧化性及较低的膨胀系数，保证了大功率、大电流电刷上刷体与刷辫的连接。
具体实施方式
性能检测
将下述对照例、实施例、对比例制得的碳刷填充材料在电刷上进行填塞后进行电流循环冲击试验。试验电流为80A，以2S运行、0.5S停止作为一个循环，重复200个循环。测试电流循环冲击试验前后刷辫的脱出拉力及试验前后刷辫与刷体之间的连接电阻。
对照例
一种碳刷填充材料，所述的碳刷填充材料全部为铜粉。
实施例及对比例
实施例1
一种碳刷填充材料，通过如下步骤制备获得：
S1，将沥青粉碎后过10目筛，得到-10目的沥青粉；
S2，将石墨粉和沥青粉按重量比1:0.05投入混合机中，加盖密封后，加热至120℃，在30r/min的转速下搅拌分散1h，得到混合料A；
其中，石墨粉的投入量为2kg；
S3，将混合料A投入磨粉机中研磨，过10目筛，得到-10目的基础粉料B；
S4，将基础粉料B在压机上压制成型，得到规格为50mm×127mm×152mm的坯料；
S5，将S4所得的坯料放入烘箱内进行烧结处理，烧结温度为800℃，保温5h；
S6，将S5中烧结后的坯料放入破碎机中破碎，随后使用磨粉机进行研磨，研磨转速为2000r/min，过10目筛，得到-10目的基础粉料C；
S7，将基础粉料C通过超声波振动筛进行筛分，振动频率50Hz，分离筛分别为20目和200目，得到-20目～+200目的基础粉料D；
S8，将基础粉料D与环氧树脂EC-1386按重量比6:1投入混合机中混匀，加热至130℃，在50r/min的转速下搅拌分散1h，即得碳刷填充材料；
其中，基础粉料D的投入量为1kg。
实施例2-5
一种碳刷填充材料，与实施例1除S2中石墨粉和沥青粉的重量比不同外，其他条件均相同，石墨粉与沥青粉的重量比具体如表1所示。
对比例1-2
一种碳刷填充材料，与实施例1除S2中石墨粉和沥青粉的重量比不同外，其他条件均相同，以石墨粉为2kg计算，石墨粉与沥青粉的重量比具体如表1所示。
表1实施例1-5、对比例1-2、对照例中石墨粉与沥青粉的重量比及性能检测结果
Figure BDA0003207118380000051
Figure BDA0003207118380000061
由表1数据可知，本申请实施例1-5制得的碳刷填充材料在经过200次循环电流冲击试验前后，连接电阻趋于稳定，连接电阻变化量不高于0.001Ω，同时，脱出拉力衰减幅度较小，衰减幅度为2～4％。其中，实施例3为较优实施例，实施例3的填充材料在经过电流循环试验后连接电阻无明显损失，脱出拉力衰减幅度也仅为2.47％。
而对比例1中的填充材料，在经过电流循环试验后，虽然连接电阻无明显变化，但脱出拉力衰减幅度达到6.85％；对比例2中的填充材料，在经过电流循环试验后，虽然脱出拉力衰减幅度仅为2.38％，但连接电阻变化量为0.007Ω，明显高于实施例1-5中的连接电阻变化量。分析其原因可能是由于，当沥青粉用量过少时，降低了沥青粉对石墨粉的连接作用，继而影响了后续的混合、烧结等过程，最终造成了脱出拉力的衰减；当沥青粉用量过多时，在碳刷填充材料的填充量恒定的情况下，降低了石墨粉所占的比例，从而使得初始连接电阻和连接电阻变化量升高。
对照例采用铜粉作为填充材料，其经过电流循环试验后，连接电阻变化量可达10Ω以上，远远高于实施例中的数值，且脱出拉力损失明显，衰减幅度可达71％。
由此表明了：本申请实施例1-5制得的碳刷填充材料具有较好的导电性及较低的热膨胀系数，在大功率、大电流的应用场景下，使用前后连接电阻趋于稳定，脱出拉力衰减幅度小，是碳刷刷体与刷辫连接的理想填充材料。
实施例6
一种碳刷填充材料，与实施例3除石墨粉的晶体结构不同外，其他条件均相同，本实施例中，石墨粉为鳞片状石墨粉。
表2实施例3、6中石墨粉结晶形态及性能检测结果
Figure BDA0003207118380000062
Figure BDA0003207118380000071
由表2数据可知，实施例3和实施例6的区别在于石墨粉的结晶形态不同，实施例6中采用鳞片状石墨粉制备填充材料，制得的填充材料在经过200次循环电流冲击试验前后，连接电阻趋于稳定，脱出拉力衰减幅度较小。与实施例3中的填充材料相比，实施例6中的填充材料具有更低的连接电阻，由此表明了，鳞片状石墨粉可明显提高制得的碳刷填充材料的导电性能。同时，实施例6的填充材料的脱出拉力衰减幅度也略低于实施例3中的数值，为2.44％。分析其原因可能是由于，通过使用鳞片状石墨粉，还提高了填充材料的流动性，降低了填充材料内部的空隙，进而提高了刷体与刷辫之间的连接强度。
实施例7-8
一种碳刷填充材料，与实施例6除S3中过筛过程的筛孔目数不同外，其他条件均相同，S3中过筛过程的筛孔目数具体如表3所示。
表3实施例6-8中S3过筛过程的筛孔目数及性能检测结果
Figure BDA0003207118380000072
由表3数据可知，实施例6-8的不同之处在于基础粉料B的粒径不同。进一步的，通过试验前脱出拉力数据可知，当基础粉料B的粒径为-40目，即S3过筛过程的筛孔目数为40目时，制得的碳刷填充材料具有更高的脱出拉力，使得刷体与刷辫之间连接的可靠程度更高。分析其原因可能是由于，-10目的基础粉料B内颗粒分布范围较广，虽然理论上颗粒之间应该具有更好的填充作用，但是由于部分颗粒较大，不利于后续压制成型等过程，因此造成了脱出拉力的下降；-80目的基础粉料B内颗粒分布范围较窄，且平均粒径较小，从而也导致碳刷填充材料的脱出拉力降低。
实施例9
一种碳刷填充材料，与实施例7除S7中基础粉料D的粒径不同外，其他条件均相同，基础粉料D的粒径具体如表4所示。
对比例3-4
一种碳刷填充材料，与实施例7除S7中基础粉料D的粒径不同外，其他条件均相同，基础粉料D的粒径具体如表4所示。
表4实施例7、实施例9、对比例3-4中基础粉料D的粒径及性能检测结果
Figure BDA0003207118380000081
由表4数据可知，实施例7、实施例9和对比例3-4的不同之处在于基础粉料D的粒径不同。其中，当基础粉料D的粒径为-40目～+200目时，即实施例9，制得的碳刷填充材料相比于实施例7而言具有更高的脱出拉力，说明使用实施例9的填充材料填充的碳刷，刷体与刷辫之间的连接强度较高。而对比例3和对比例4中，脱出拉力均有不同程度的下降。分析其原因可能是由于：对比例3中，基础粉料D的粒径范围窄，且颗粒的平均粒径较大，使得填充材料填充后内部存在较多的空隙，影响刷体与刷辫的连接；对比例4中，基础粉料D的粒径范围也相对较窄，颗粒的平均粒径较小，颗粒之间的互补增强作用减弱，从而影响了刷体与刷辫的连接。
实施例10-11
一种碳刷填充材料，与实施例9除S8中热固性树脂的使用不同外，其他条件均相同，热固性树脂的使用情况如表5所示。
表5实施例9-11中热固性树脂的使用及性能检测结果
Figure BDA0003207118380000082
Figure BDA0003207118380000091
由表5可知，实施例9-11的不同之处在于制备过程中所使用的热固性树脂不同。进一步结合检测数据可知，当使用酚醛树脂AD-6123制备碳刷填充材料时，制得的填充材料的热膨胀系数更低，电流循环试验前后脱出拉力衰减幅度仅为1.15％，表明了在填充后，刷体与刷辫之间具有更高的连接强度。
实施例12-15
一种碳刷填充材料，与实施例11除S8中基础粉料D与热固性树脂的重量比不同外，其他条件均相同，以基础粉料D为1kg计算，基础粉料D与热固性树脂的重量比具体如表6所示。
对比例5-6
一种碳刷填充材料，与实施例11除S8中基础粉料D与热固性树脂的重量比不同外，其他条件均相同，以基础粉料D为1kg计算，基础粉料D与热固性树脂的重量比具体如表6所示。
表6实施例11-15、对比例5-6中基础粉料D与热固性树脂的重量比及性能检测结果
Figure BDA0003207118380000092
由表6可知，实施例11-15和对比例5-6的区别之处在于，基础粉料D与热固性树脂的重量比不同。进一步结合表6数据可知，当基础粉料D与热固性树脂的重量比为(6～12):1时，制得的填充材料具有较好的导电性及较低的热膨胀系数，电流循环前后连接电阻趋于稳定，脱出拉力变化不明显。特别是当基础粉料D与热固性树脂的重量比为(8～10):1时，制得的填充材料的性能最好。其中，实施例13为最优实施例，在电流循环试验前，连接电阻仅为0.019Ω，脱出拉力为87N，电流循环试验后，连接电阻不便，脱出拉力为86N，脱出拉力衰减幅度仅为1.15％。
而对比例5中，基础粉料D与热固性树脂的重量比为4:1，虽然其在试验前后具有较高的脱出拉力，但是连接电阻达到了0.027Ω，使得填充材料的导电性能相较于实施例11-15有所降低。对比例6中，基础粉料D与热固性树脂的重量比为15:1，制得的填充材料的导电性能较好，电流冲击试验前连接电阻仅为0.016Ω，但其脱出拉力明显降低，使得刷体与刷辫的连接强度降低。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种碳刷填充材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，将沥青粉碎后过筛，得到沥青粉；
S2，将石墨粉和沥青粉按重量比1:(0.05～0.2)混合，加热至110～130℃，在20～40r/min的转速下搅拌分散，得到混合料A；
S3，将混合料A研磨，过10目～80目筛，得到基础粉料B；
S4，将基础粉料B压制成型，得到坯料；
S5，将S4所得的坯料进行烧结处理，烧结温度为600～1000℃，保温4～6h；
S6，将S5中烧结后的坯料粉碎，研磨，研磨转速为1600～2400r/min，过10目～20目筛，得到基础粉料C；
S7，将基础粉料C超声波振动筛分，振动频率50～60Hz，得到基础粉料D；
所述基础粉料D的粒径为-20目～+200目；
S8，将基础粉料D与热固性树脂按重量比(6～12):1混合，加热至120～140℃，在40～60r/min的转速下搅拌分散，即得碳刷填充材料。
2.根据权利要求1所述的碳刷填充材料的制备方法，其特征在于，所述S2中，石墨粉和沥青粉的重量比为1:(0.08～0.12)。
3.根据权利要求1或2所述的碳刷填充材料的制备方法，其特征在于，所述S2中，石墨粉为鳞片状石墨粉。
4.根据权利要求1所述的碳刷填充材料的制备方法，其特征在于，所述S3中，过筛过程的筛孔目数为40目。
5.根据权利要求1所述的碳刷填充材料的制备方法，其特征在于，所述S7中，所述基础粉料D的粒径为-40目～+200目。
6.根据权利要求1所述的碳刷填充材料的制备方法，其特征在于，所述S8中，基础粉料D与热固性树脂的重量比为(8～10):1。
7.根据权利要求1或6所述的碳刷填充材料的制备方法，其特征在于，所述S8中，热固性树脂为热固性酚醛树脂。
8.根据权利要求7所述的碳刷填充材料的制备方法，其特征在于，所述S8中，热固性树脂为酚醛树脂AD-6123。
9.根据权利要求1或2或6所述的碳刷填充材料的制备方法，其特征在于，所述S2中，石墨粉和沥青粉的重量比为1:0.1；
所述S8中，基础粉料D与热固性树脂的重量比为9:1。
10.一种碳刷填充材料，其特征在于，所述碳刷填充材料由权利要求1-9任一项所述的制备方法制备获得。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1174238A (en) * 1965-12-22 1969-12-17 Air Reduction Connection for carbon brushes.
WO2006108568A1 (en) * 2005-04-12 2006-10-19 Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh Process for the production of carbon brushes, and carbon brushes produced by this process
JP2008054437A (ja) * 2006-08-25 2008-03-06 Teijin Ltd カーボンブラシ材
CN102916318A (zh) * 2012-10-30 2013-02-06 江苏华宇碳素有限公司 滚筒洗衣机电机碳刷及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1174238A (en) * 1965-12-22 1969-12-17 Air Reduction Connection for carbon brushes.
WO2006108568A1 (en) * 2005-04-12 2006-10-19 Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh Process for the production of carbon brushes, and carbon brushes produced by this process
JP2008054437A (ja) * 2006-08-25 2008-03-06 Teijin Ltd カーボンブラシ材
CN102916318A (zh) * 2012-10-30 2013-02-06 江苏华宇碳素有限公司 滚筒洗衣机电机碳刷及其制备方法

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