CN113839524A - 一种电机再制造的铝基复合导条及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机再制造的铝基复合导条及其制备方法和应用，制备石墨烯铝基复合液，其中石墨烯铝基复合液包括石墨烯、稀土材料、硼元素和铼元素；转子铁芯的槽壁上，涂摸绝缘层；预热转子铁芯，预热后向转子铁芯的槽里浇铸石墨烯铝基复合液，得到铝基复合导条。本发明的导条具有高导电性、高导热性和较好的韧性，能进一步的提高电机的效率，更有利于电机再制造领域中使用。

Description

一种电机再制造的铝基复合导条及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种复合导条，具体涉及一种电机再制造的铝基复合导条及其制备方法和应用。

背景技术

电动机是世界上使用最为广泛的动力输出源设备，也是电能消耗最大的设备群。世界各国政府和国际组织公认中小型电机具有巨大的节能潜力。

目前，中国电动机总用电量已占到工业总耗电的70％以上。其中，中小型电机占电机市场份额的70％以上，但中小型高效电机的市场占有率仅有约11％。若将我国现有中小型电动机效率提高2％，每年将可节省电能消耗高达200亿千瓦时。可见，目前我国电动机节能形势严峻，提高电动机能效等级是电机节能的必经之路。

随着高效电机的推广，大批低效电机将被淘汰，如何处理这部分被淘汰的低效电机是我国所面临的问题。如果将这批被淘汰的低效电机进行进行翻新后重新使用，则会形成恶性循环，对高效电机推广及节能减排工作造成不利影响。而三相异步电动机高效再制造能高级化、最大化地再利用被淘汰的低效电机，实现资源节约和循环经济。在三相异步电动机高效再制造过程中，如何确定三相异步电动机高效再制造方案，提高高效再制造效率，是目前需要解决的关键难题。

电机高效再制造是将低效电机再制造成适用于原电机系统的高效电机，高效再制造电机既能满足高效电机的要求，与高效电机新品相比还能节约50％的生产成本、60％的能源成本和70％的材料成本，从而使得高效再制造电机价格比高效电机新品便宜20％以上。而且，由于电机高效再制造是针对原电机系统进行设计，所以高效再制造电机比一般高效电机节能潜力高5％以上，同时高效再制造电机还保留原电机的安装尺寸，在更换过程中安装方便。因此，与一般高效电机相比，高效再制造电机具有节能效果好、价格低廉、安装方便等优势。电机节能当属工业节能的关键环节，节能高效电机与普通电机相比，损耗平均下降20％、效率提高2％-7％；超高效电机则比节能高效电机效率平均再提高2％。电机节能将会对我国推行减排减碳的目标产生巨大影响。

当前鼠笼式电动机其转子绕组通常是由单一铝条或铜条与短路环焊接而成或铸造而成，而铸铝鼠笼转子在异步电机中使用最为广泛的，且具有制造简单，工艺成熟，运行可靠，铁芯槽形设计多样化等优点。但由于纯铝的电阻率较大，在电机运行时产生较大的转子消耗，不利于电机产品节能降耗，对高效或超高效电机的设计制造存在较大局限性。铸铜转子由于铜的熔点较高，通常的铸铜温度高达800度以上，因而存在铸铜工艺难度大，铸铜设备要求高而很难推广，特别是对大功率电机。如中国专利公告号为103785795A公开的《一种实心鼠笼转子的铸造方法》，其包括制作砂型、浇注、冷却等工艺，将铜水浇注到砂型鼠笼转子外缘面上的凹型槽内，其铜水浇注温度即高达950-1000℃，同时烘干温度同样达到六、七百度。其对铸造过程中的能源消耗较大，不利于电机转子再制造。而转子插铜条熔接工艺由于生产工效低，焊接质量难以得到稳定保障也存在不足。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种电机再制造的铝基复合导条及其制备方法和应用，以解决上述问题。

该目的采用以下技术方案实现：其特征在于，包括以下步骤：

步骤1制备石墨烯铝基复合液，其中石墨烯铝基复合液包括石墨烯、稀土材料、硼元素和铼元素；

步骤2转子铁芯的槽壁上，涂摸绝缘层；

步骤3预热转子铁芯，预热后向转子铁芯的槽里浇铸石墨烯铝基复合液，得到铝基复合导条。

进一步的，本发明通过上述制备方法在废弃的电动机中重新制备铝基导条，在制备的过程中，首先采用石墨烯铝基复合液来制备导条，石墨烯铝基复合液包括石墨烯、稀土材料、硼元素和铼元素。

其中，石墨烯均匀分布在复合液中，在复合液中形成良好的结合界面，阻碍结合界面受力过程中的位错移动和裂纹扩展，减少复合液中的气体和夹杂，进一步细化晶粒，提高复合液的致密度，并促进夹杂相趋于球化，同时降低复合液的表面张力，增加复合液的流动性，提高铝合金的热加工性能，当复合液浇铸在转子铁芯的槽里时，复合液能够快速的填充铁芯槽，简化了浇铸难度。

加入Re元素，Re元素能与铝中杂质元素Fe、Si作用，形成Fe、Si及Re元素的金属间化合物，使原来固溶于铝中的Si在晶界析出，使晶内杂质贫化，从而提高了铝导体的导电率。

加入Re元素还可以改善复合液的铸造性能，这是因为铁是铝合金中非常有害的杂质，万分之几的Fe就能形成Al+FeAl₃的共晶硅，大多数含铁相的结晶组织都十分粗大，直接影响合金的机械性能，降低合金的流动性，增加组织不均匀性，添加Re元素可以改变铁相的存在形态，提高铝合金的铸造性能。

加入Re元素后复合液的导电性能大大提高，这是因为Re元素作为表面活性元素加到复合液中，使其铸态组织得以细化，减小了对传导电子的散射，从而使电阻率大幅度下降，导电性增加；另B元素和Re元素都能够与铝中的部分杂质元素反应，对复合液起到精炼净化作用，进而达到进一步提高铝导电性的目的。并且二者B元素和Re在铝中的作用对象不同，因此用B元素和Re元素对铝液能进行双重净化处理对改善铝导体的导电性。

本发明的石墨烯铝基复合液通过石墨烯、硼元素和铼元素作用在铝基的复合液中，能有效的去除复合液中的铁和硅，去除铁和硅不仅能使石墨烯铝基复合液具有更高的导电性，高导电性能对于电机转子而言，能进一步的提高电机的效率，同时本材料制备的导条具有较好的导热性，在使用时，能快速将转子中的热量散发出去，进一步的提高电机的使用效率，其次，对于永磁铁设置在转子内部的转子而言，若导条不具有较好的导热性，在使用时，大部分热量堆积在转子内部，会造成永磁铁消磁，进而导致电机故障，因此本发明的复合液制备的导条具有的高导电性以及导热性，在用于电机再制造时，能使再制造的电机具有更好的效率。

本发明的石墨烯铝基复合液制备的导条除了具有较好的导电性和导热性外，还具有较好的韧性，由于石墨烯铝基复合液通过石墨烯、硼元素和铼元素的相互作用消除了铁和硅，因此本发明所制备的导条不具有加高的强度，而是具有较好的韧性，若是导条具有较高的强度，在转子旋转时，导条容易发生断裂，因此本发明人在解决强度和韧性问题时，发现本发明的石墨烯铝基复合液在没有铁和硅的情况下，不仅不具有较高的强度，复合电机导条的性能要求，同时还具有较高的导热性和导电性，在将本材料应用于电机转子导条时，能进一步的提高电机的性能。

此外，本发明时在浇铸石墨烯铝基复合液前，首先在转子的铁芯槽中涂摸绝缘层，这是由于电机再制造时，首先需要将废旧的导条撤下，在撤下废旧的导条时，会破坏铁芯槽中原有的绝缘层，若是直接浇铸石墨烯铝基复合液，在冷却得到导条后，导条的形状不均匀，侧面会有铁芯槽中缝隙处的毛刺状结构，进而在电机使用的过程中会影响使用效率，因此本发明在浇铸前重新涂抹绝缘层。

进一步的，本发明的绝缘层为1161绝缘漆，1161漆在高温450-550℃烘干在铁芯槽壁表面，形成牢固坚硬附着力强、快干绝缘电阻高，加热后绝缘电阻稳定，略有弹性。转子铁芯在浇铸前需预热450-520℃，这一预热温度刚好满足1161漆烘干温度，不需另加烘干设备，因此能进一步的简化步骤，提高使用效率。

现有的石墨烯铝基复合液有用电缆领域中的，但是该材料需要具有较强的强度和耐磨损性，因此该材料中铁元素是必须含有的，而本发明的复合液材料的目的在于去掉铁元素和硅元素，使得本材料的不具备较好的强度，同时具有较高的导电性、导热性和韧性。

进一步的，步骤1中制备石墨烯铝基复合液，具体包括以下步骤：

步骤1按照如下质量百分数：Cu：3.6-4.4％、Ag：3.0-4.0％、Sn：3.5-4.5％、Be：0.3-0.45％、Mg：0.6-0.8％、Mo：0.1-0.2％、Zn：0.4-0.45％、Sr：0.05-0.1％、Eu：0.1-0.2％、La：0.1-0.18％、Ca：0.5-0.55％、Re：0.1-0.3％、Gd：0.1-0.15％、Nd：0.15-0.25％、B：0.07-0.15％，其余为Al，称取含有以上成分及其含量的材料；

步骤2在熔融态的废铝中加入第一助剂；其中第一助剂由步骤1中含有Cu、Mg、Zn、Ag、Ca、Be、Sn、Mo、Sr的材料组成；

步骤3全部融化后，再加入石墨烯、稀土材料和第二助剂，其中稀土材料由步骤1中含有La、Eu、Gd、Nd的材料组成；第二助剂由步骤1中含有Re、B的材料组成；充分搅拌过滤后得到石墨烯铝基复合液。

其中，废铝为原电机转子上的铝条。直接利用再制造电机转子上的废铝进行重新制备，进一步的节约了原料。相比与现有的新的电机装置，通过上述制备方法得到的转子，不仅生产成本低于现有的电机，再制造电机还保留原电机的安装尺寸，在更换过程中安装方便，同时，由于导电性的提高，使得本发明的电机转子损耗更低，电机的效率更高，进而也能节省电能消耗，更加节能，有利于减排减碳，便于长期使用。

进一步的，废铝、第一助剂、稀土材料和第二助剂熔炼得到石墨烯铝基复合液，加入石墨烯搅拌均匀，石墨烯的比表面积大，且在步骤2中加入，即在本石墨烯铝基复合液浇铸前加入，能减少石墨烯受高温的时间，进而保存石墨烯独特的二维结构，进一步的细化晶粒，提高复合液的致密度。

其中，步骤1中，将熔化炉升温至750-770℃，加入废铝，待其融化后再升温至860-900℃，升温后再加入第一助剂。

步骤3中，充分搅拌后，静置25-30min，打开保温炉阀门，采用双层玻璃纤维过滤网过滤，过滤后得到石墨烯铝基复合液。

步骤3中，石墨烯铝基复合液与石墨烯的重量比为0.3-0.7:100。

进一步的，铝基复合导条的组分按质量百分数包括：Cu：3.6-4.4％、Ag：3.0-4.0％、Sn：3.5-4.5％、Be：0.3-0.45％、Mg：0.6-0.8％、Mo：0.1-0.2％、Zn：0.4-0.45％、Sr：0.05-0.1％、Eu：0.1-0.2％、La：0.1-0.18％、Ca：0.5-0.55％、Re：0.1-0.3％、Gd：0.1-0.15％、Nd：0.15-0.25％、B：0.07-0.15％，其余为Al；其中，石墨烯铝基复合液组分中，Be、Zn、Ca的质量百分数满足如下关系式：1.2％≤Be+Zn+Ca≤1.45％。

通过控制Be、Zn、Ca的含量，使其形成CaSi相，且与石墨烯配合，使铝合金液具有良好的塑性和导电性，同时具有良好的除氢效果，防止出现气孔和裂纹，改善铝合金的组织结构。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明通过硼改善铝导体导电性的同时，还使铝导体的液态流动性略有提高。用硼与石墨烯对铝进行复合处理时，无论硼和石墨烯加入顺序如何，均有硼和石墨烯化合物生成，但硼与铝中过渡族杂质元素反应依然可以进行，而石墨烯与杂质硅的作用能力大大减弱。清除中间反应产物后，硼与铼复合作用效果明显提高。

硼与石墨烯能降低铝导体的电阻率，为进一步提高铝导体的导电性，本发明还加入铼，通过铼与铝中的铁和硅作用，进而进一步的使晶内杂质贫化，从而提高了铝导体的导电率，铼、硼与石墨烯对复合液进行共同作用，不仅能达到多重净化杂质的效果，进一步的提高本材料的导电性，同时静置后过滤清除中间反应产物后，硼与铼复合作用效果明显提高，在铼、硼与石墨烯的相互作用下，本发明的复合材料不含铁元素，不仅能具有更好的导电性，同时将本材料应用于电机转子再制造中，能使转子用铝材的电阻率明显降低，从而使整机性能得到全面提高。

本发明的废铝利用原电机转子上撤下的废铝，再结合铜、锌、镁锭、稀土材料、石墨烯、硼和铼进行熔炼得到复合液，再进行加工得到电机铸铝转子。本发明通过合理设置工艺参数，优化石墨烯的结构，有效改善铝合金的整体性能，使得到的石墨烯稀土铸铝转子具有良好的塑性、导电性、耐热性、耐挠曲疲劳性和加工性能等优点，本发明再制造的电机转子，在保持定子系统不变的情况下，将电动机的能效水平提高一到两个能效等级，把普通电机再制造成为超高效电动机。这种方式进行高效再制造既能够节能减排、又变废为宝，防止了重新回收冶炼加工带来的能源浪费，符合国家资源节约综合应用的产业政策。

本复合材料的导电性要比铝的高，本发明所得电机转子可以使电动机的总损耗显著下降，从而提高电动机的整体效率。同时，电动机损耗降低，由于转化为热能的能量减少，从而使得转子以及定子线圈温度降低，工作温度的降低，大大延长了电动机的寿命和降低维修费用。较低的温度就意味着可以使用较小的风扇甚至不使用风扇，这将会减少附加零件的摩擦损失以及空气阻力的损失，减小震动及噪音，进一步提高电动机的效率。

本发明的电机转子可以为电动机的设计以及制造提供更大、更灵活的设计空间，既可以追求高效率，在效率同等的情况下，也可以追求低成本、体积小、重量轻等情况。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为底座与固定盖组成圆筒状时，底座开口一端结构示意图；

图2为第一连接杆伸长时，底座与固定盖未组成圆筒状，底座开口一端结构示意图；

图3为底座的轴线为竖直线时，本装置结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-底座，2-转子，3-第一连接杆，4-第二连接杆，5-固定盖，6-侧板，7-加热层，8-浇铸口。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

【实施例1】

一种电机再制造的铝基复合导条的制备方法，包括以下步骤：

步骤1制备石墨烯铝基复合液，其中石墨烯铝基复合液包括石墨烯、稀土材料、硼元素和铼元素；

其中步骤1具体包括：

步骤1.1按照如下质量百分数：Cu：3.6％、Ag：3.0％、Sn：3.5％、Be：0.3％、Mg：0.6％、Mo：0.1％、Zn：0.4％、Sr：0.05％、Eu：0.1％、La：0.1％、Ca：0.5％、Re：0.1％、Gd：0.1％、Nd：0.15％、B：0.07％，其余为Al，称取含有以上成分及其含量的材料；其中，Be、Zn、Ca的质量百分数满足如下关系式：1.2％≤Be+Zn+Ca≤1.45％。

石墨烯的比表面积为2650m2/g，且与石墨烯铝基复合液的重量比为0.45:100。

步骤1.2将熔化炉升温至750℃，加入在原电机转子上撤下的废铝，待其融化后再升温至860℃，加入第一助剂；其中第一助剂由步骤1中含有Cu、Mg、Zn、Ag、Ca、Be、Sn、Mo、Sr的材料组成，具体包括铜铝合金、锌铝合金、镁锭等；

步骤1.3全部融化后，再加入石墨烯、稀土材料和第二助剂，其中稀土材料由步骤1中含有La、Eu、Gd、Nd的材料组成；充分搅拌后，静置20min，取样进行迅速炉前分析，采用双层玻璃纤维过滤网进行过滤杂质得到石墨烯铝基复合液。第二助剂由步骤1中含有Re、B的材料组成；充分搅拌过滤后得到石墨烯铝基复合液。

步骤2在转子铁芯的槽壁上，涂摸绝缘漆，该绝缘漆用松节油作溶剂，用福特杯四号流量计16-20秒，涂层厚度为2微米；在该步骤中绝缘漆为1161漆，1161漆在高温450-550℃烘干在铁芯槽壁表面，形成牢固坚硬附着力强、快干绝缘电阻高，加热后绝缘电阻稳定，略有弹性。转子铁芯在浇铸前需预热450-520℃，这一预热温度刚好满足1161漆烘干温度，不需另加烘干设备；

步骤3将转子铁芯预热到500℃，预热后向转子铁芯的槽里浇铸石墨烯铝基复合液，得到铝基复合导条。

【实施例2】

一种电机再制造的铝基复合导条的制备方法，包括以下步骤：

步骤1制备石墨烯铝基复合液，其中石墨烯铝基复合液包括石墨烯、稀土材料、硼元素和铼元素；

其中步骤1具体包括：

步骤1.1按照如下质量百分数：Cu：4.4％、Ag：4.0％、Sn：4.5％、Be：0.45％、Mg：0.8％、Mo：0.2％、Zn：0.45％、Sr：0.1％、Eu：0.2％、La：0.18％、Ca：0.55％、Re：0.3％、Gd：0.15％、Nd：0.25％、B：0.15％，其余为Al，称取含有以上成分及其含量的材料；其中，Be、Zn、Ca的质量百分数满足如下关系式：1.2％≤Be+Zn+Ca≤1.45％。

石墨烯的比表面积为2650m2/g，且与石墨烯铝基复合液的重量比为0.45:100。

步骤1.2将熔化炉升温至770℃，加入在原电机转子上撤下的废铝，待其融化后再升温至900℃，在熔融态的废铝中加入第一助剂；其中第一助剂由步骤1中含有Cu、Mg、Zn、Ag、Ca、Be、Sn、Mo、Sr的材料组成，具体包括铜铝合金、锌铝合金、镁锭等；

步骤1.3全部融化后，再加入石墨烯、稀土材料和第二助剂，其中稀土材料由步骤1中含有La、Eu、Gd、Nd的材料组成；充分搅拌后，静置20min，取样进行迅速炉前分析，采用双层玻璃纤维过滤网进行过滤杂质得到石墨烯铝基复合液。第二助剂由步骤1中含有Re、B的材料组成；充分搅拌过滤后得到石墨烯铝基复合液。

步骤2在转子铁芯的槽壁上，涂摸绝缘漆，该绝缘漆用松节油作溶剂，用福特杯四号流量计16-20秒，涂层厚度为1微米；

步骤3将转子铁芯预热到500℃，预热后向转子铁芯的槽里浇铸石墨烯铝基复合液，得到铝基复合导条。

【实施例3】

一种电机再制造的铝基复合导条的制备方法，包括以下步骤：

步骤1制备石墨烯铝基复合液，其中石墨烯铝基复合液包括石墨烯、稀土材料、硼元素和铼元素；

其中步骤1具体包括：

步骤1.1按照如下质量百分数：Cu：4.1％、Ag：3.5％、Sn：4.0％、Be：0.38％、Mg：0.7％、Mo：0.15％、Zn：0.42％、Sr：0.08％、Eu：0.15％、La：0.17％、Ca：0.53％、Re：0.2％、Gd：0.13％、Nd：0.18％、B：0.1％，其余为Al，，称取含有以上成分及其含量的材料；其中，Be、Zn、Ca的质量百分数满足如下关系式：1.2％≤Be+Zn+Ca≤1.45％。

石墨烯的比表面积为2650m2/g，且与石墨烯铝基复合液的重量比为0.45:100。

步骤1.2将熔化炉升温至750℃，加入在原电机转子上撤下的废铝，待其融化后再升温至860℃，加入第一助剂；其中第一助剂由步骤1中含有Cu、Mg、Zn、Ag、Ca、Be、Sn、Mo、Sr的材料组成，具体包括铜铝合金、锌铝合金、镁锭等；

步骤1.3全部融化后，再加入石墨烯、稀土材料和第二助剂，其中稀土材料由步骤1中含有La、Eu、Gd、Nd的材料组成；充分搅拌后，静置20min，取样进行迅速炉前分析，采用双层玻璃纤维过滤网进行过滤杂质得到石墨烯铝基复合液。第二助剂由步骤1中含有Re、B的材料组成；充分搅拌过滤后得到石墨烯铝基复合液。

步骤2在转子铁芯的槽壁上，涂摸绝缘漆，该绝缘漆用松节油作溶剂，用福特杯四号流量计16-20秒，涂层厚度为2微米；在该步骤中绝缘漆为1161漆，1161漆在高温450-550℃烘干在铁芯槽壁表面，形成牢固坚硬附着力强、快干绝缘电阻高，加热后绝缘电阻稳定，略有弹性。转子铁芯在浇铸前需预热450-520℃，这一预热温度刚好满足1161漆烘干温度，不需另加烘干设备；

步骤3将转子铁芯预热到500℃，预热后向转子铁芯的槽里浇铸石墨烯铝基复合液，得到铝基复合导条。

【实施例4】

在实施例1的基础上，一种电机再制造的铝基复合导条的制备方法，包括以下步骤：

步骤1制备石墨烯铝基复合液，其中石墨烯铝基复合液包括石墨烯、稀土材料、硼元素和铼元素；

其中步骤1具体包括：

步骤1.1按照如下质量百分数：Cu：3.6％、Ag：3.0％、Sn：3.5％、Be：0.3％、Mg：0.6％、Mo：0.1％、Zn：0.4％、Sr：0.05％、Eu：0.1％、La：0.1％、Ca：0.5％、Re：0.1％、Gd：0.1％、Nd：0.15％、B：0.07％，其余为Al，称取含有以上成分及其含量的材料；其中，Be、Zn、Ca的质量百分数满足如下关系式：1.2％≤Be+Zn+Ca≤1.45％。

石墨烯的比表面积为2650m2/g，且与石墨烯铝基复合液的重量比为0.45:100。

步骤1.2将熔化炉升温至750℃，加入在原电机转子上撤下的废铝，待其融化后再升温至860℃，加入第一助剂；其中第一助剂由步骤1中含有Cu、Mg、Zn、Ag、Ca、Be、Sn、Mo、Sr的材料组成，具体包括铜铝合金、锌铝合金、镁锭等；

步骤1.3全部融化后，再加入石墨烯、稀土材料和第二助剂，其中稀土材料由步骤1中含有La、Eu、Gd、Nd的材料组成；充分搅拌后，静置20min，取样进行迅速炉前分析，采用双层玻璃纤维过滤网进行过滤杂质得到石墨烯铝基复合液。第二助剂由步骤1中含有Re、B的材料组成；充分搅拌过滤后得到石墨烯铝基复合液。

步骤2将转子铁芯预热到500℃，预热后向转子铁芯的槽里浇铸石墨烯铝基复合液，得到铝基复合导条。

【实施例5】

一种电机再制造的铝基复合导条的制备方法，包括以下步骤：

步骤1制备石墨烯/铝复合材料，在本实施例中石墨烯/铝复合材料为现有的复合材料；

步骤1.1将粒度60μm的，纯Al雾化粉体和添加的石墨烯添加量为石墨烯/铝复合物总量的4.1wt.％混合物在转速20r/min的“V”型混粉机中混合40h；

步骤1.2将混合粉体放入转速150r/min的VC高效混合机中混合25min；

步骤1.3将混合粉体、高碳铬轴承钢质材料磨球和硬脂酸同时置于搅拌式球磨机中，充入液氮，待液氮浸没全部磨球时开始球磨。其中球料比为40∶1；

步骤1.4低温球磨3小时后，取出粉末并置于惰性气体保护箱中，待其温度恢复至室温后装入材质为3A21铝复合材料，厚度为2mm，包套内腔直径为Φ80mm，包套内腔高度为85mm的包套内；

步骤1.5于真空度2.0×10-3Pa和300℃下，将包套进行真空除气4h，除气结束后将包套砸瘪，焊合密封；

步骤1.6于450℃，120MPa压力下，将密封后的包套热等静压保温保压3h；

步骤1.7车削去掉包套皮，得直径为Φ55mm，高度为55mm的圆柱形挤压坯料；

步骤1.8将该挤压坯料在340℃下，以吨位200t的挤压机在为15∶1挤压比下热挤压，得到“石墨烯/铝”复合材料棒材，即石墨烯/铝复合材料；

步骤2在转子铁芯的槽壁上，涂摸绝缘漆，该绝缘漆用松节油作溶剂，用福特杯四号流量计16-20秒，涂层厚度为2微米；在该步骤中绝缘漆为1161漆，1161漆在高温450-550℃烘干在铁芯槽壁表面，形成牢固坚硬附着力强、快干绝缘电阻高，加热后绝缘电阻稳定，略有弹性。转子铁芯在浇铸前需预热450-520℃，这一预热温度刚好满足1161漆烘干温度，不需另加烘干设备；

步骤3将转子铁芯预热到500℃，预热后向转子铁芯的槽里浇铸石墨烯铝基复合液，得到铝基复合导条。

【实施例6】

一种电机再制造的铝基复合导条的制备方法，包括以下步骤：

步骤1制备石墨烯/铜复合材料，在本实施例中石墨烯/铜复合材料为现有的复合材料；本实施例中石墨烯/铜复合材料的制备方法为专利号为CN201910114832.9的石墨烯/铜复合材料的制备方法，通过该方法得到石墨烯/铜复合材料；

步骤2在转子铁芯的槽壁上，涂摸绝缘漆，该绝缘漆用松节油作溶剂，用福特杯四号流量计16-20秒，涂层厚度为2微米；在该步骤中绝缘漆为1161漆，1161漆在高温450-550℃烘干在铁芯槽壁表面，形成牢固坚硬附着力强、快干绝缘电阻高，加热后绝缘电阻稳定，略有弹性。转子铁芯在浇铸前需预热450-520℃，这一预热温度刚好满足1161漆烘干温度，不需另加烘干设备；

步骤3将转子铁芯预热到500℃，预热后向转子铁芯的槽里浇铸石墨烯/铜复合材料，得到铜基复合导条。

【实施例7】

在实施例1的基础上，将含有铼元素的组分去掉，制备石墨烯铝基复合液，再将得到的石墨烯铝基复合液，浇铸在具有绝缘漆的铁芯的槽里，得到电机转子。

【实施例8】

在实施例1的基础上，将含有硼元素的组分去掉，制备石墨烯铝基复合液，再将得到的石墨烯铝基复合液，浇铸在具有绝缘漆的铁芯的槽里，得到电机转子。

【实施例9】

在实施例1的基础上，在步骤1.3中将石墨烯去掉，制备铝基复合液，再将得到的铝基复合液，浇铸在具有绝缘漆的铁芯的槽里，得到电机转子。

【实施例10】

将实施例1-9中得到的转子进行导电性、电机效率以及导热性测试，结果如表1所示：

其中，升温度数为同功率下电机转子同一时间内的升温度数；

表1

通过表1可知，实施例6石墨烯/铜复合材料的导电率最高，但是其在同功率下电机转子同一时间内的升温度数比实施例1-3的高，也即实施例6的导条的导热性较差，因此电子转子的温度较高，也正因如此实施例6的电机效率在实际使用时会有所降低，实施例1-3的电机转子可以使电动机的总损耗显著下降，从而提高电动机的整体效率，大大延长了电动机的寿命和降低维修费用，减小震动及噪音，进一步提高电动机的效率。通过导电率、升温度数和电机效率的综合比较，本发明实施例6中的石墨烯/铜复合材料虽然具有较高的导电性，但在用于电机转子时，实施例1-3的电机效率最高，更适用于电机转子使用，其次，实施例1-3的导条的韧性比实施例6的导条的韧性更好，更便于电机转子导条的制备和使用。

其次，本发明适用于电机再制造领域，因此可直接使用废弃的电机转子上的原始铝导条作为铝的来源进行制备使用，能更加节约成本，便于长期使用。

实施例4与实施例1-3相比，实施例4在浇铸石墨烯铝基复合液之前，没有在转子的铁芯槽中涂抹绝缘漆，直接注入石墨烯铝基复合液，由于在废弃的电机转子上扯下原始铝导条时，会破坏原始的绝缘漆，当注入石墨烯铝基复合液时，石墨烯铝基复合液会流动到铁芯槽的缝隙处，影响导条的程序，进而导致最终得到的导条的性能较差。

实施例5使用现有的石墨烯铝基材料进行制备导条，现有的石墨烯铝基材料中含有铁和硅元素，实施例5与实施例1-实施例3相比，实施例5的导电性、导热性均较差，因此电机效率较差，因此从表1可看出，将本发明中不含有铁和硅元素的石墨烯铝基材料来制备导条，得到的导条性能更好。

实施例7中得到的石墨烯铝基材料的组分中不包括铼，并且第一助剂中不含有铼，没有铼元素与硼元素对复合液进行相互作用，最终得到的导条的导电性、导热性和电机效率均没有实施例1-3的导条的性能好。实施例8中得到的石墨烯铝基材料的组分中不包括硼，并且第一助剂中不含有硼，实施例8得到的电机转子的导电性、导热性和电机效率也差与实施例1-3的性能。实施例9中在制备过程中没有添加石墨烯，实施例9的导条的导电性、导热性和电机效率也较差。通过实施例7-9的数据可知，在实施例1-3中铼、硼与石墨烯相互作用，对复合液进行处理，能得到导电性、导热性更好的石墨烯铝基复合材料，并且得到的导条应用在电机转子中，能使电机具有更高的效率。

【实施例11】

在上述实施例的基础上，本发明还包括一种电机再制造铸铝装置，铸铝装置包括底座，底座1的侧面和一端均开口，底座1开口的一端可拆卸连接有侧板6，侧板6上设置有浇铸口8，底座1开口的侧面上设置有固定盖5，固定盖5、底座1和侧板6能够组成内部为圆筒状的放置腔，放置腔用于放置转子2，且当转子2位于放置腔内时，底座的侧面剖视图如图1所示，转子2的铁芯与固定盖5和底座1的内侧面相接触。当制备好石墨烯铝基复合液后，将石墨烯铝基复合液浇铸在转子铁芯槽中时，首先将底座平放，使底座的轴线为水平线，然后将固定盖打开，将转子放置转子与底座组成的圆筒状结构中，放置好后，将侧板连接在底座开口的一端上，固定后，将底座立起来，即底座的轴线为竖直线，如图3所示，侧板位于上端，通过侧板上的浇注口浇铸石墨烯铝基复合液，铝合金液流入转子的铁芯槽中，进而得到导条。

底座1从下到上包括圆弧底板和两个侧直板，圆弧底板与固定盖5能够组成一个圆筒结构，圆弧底板的直径大小与转子2的外径相同，固定盖5的直径大小与转子2的外径相同；在本实施例中，圆弧底板为一个一端开口的圆筒结构，并且该圆筒结构沿其轴线所在方向剖开，得到两个相同大小的圆弧板，底座的圆弧底板即为其中一个圆弧板；两个侧直板分别位于圆弧底板的两端上，本实施例中圆弧底板的两端即为圆弧的两端，并且两个侧直板所在平面为圆弧底板所在圆的切面，且两个侧直板相互平行。

并且如图1所示，圆弧底板与固定盖5组成一个圆筒结构时，固定盖5与两个侧直板相接触。

两个侧直板上连接有第一连接杆3，第一连接杆3上连接有第二连接杆4，第二连接杆4与固定盖5连接。第一连接杆3为伸缩杆。

当浇铸后需要取出转子时，可通过调节第一连接杆，使第一连接杆伸长，第一连接杆带动固定盖向上移动，固定盖的两端在侧直板、第一连接杆上滑动，此时如图2所示，固定盖与圆弧底板不组成一个圆筒状结构。固定盖5为圆弧板，固定盖5与底座1能够组成一个圆筒结构，并且固定盖5的长度大于转子2的长度。第二连接杆4与固定盖5的上端位于同一水平面上。浇铸口8从上到下包括依次连接的第一浇铸口和第二浇铸口，第一浇铸口的内径从上到下逐渐减小。

底座1的内侧面设置有用于加热转子2的加热层7。加热层的加热方式有多种，在本实施例中加热层为均匀分布在加热层上的加热电阻丝，并且底座上还设置有温度传感器，用于检测底座内加热的温度，当加热到合适的温度后，即停止加热，开始浇铸。

本文中所使用的“第一”、“第二”只是为了描述清楚起见而对相应部件进行区别，不旨在限制任何次序或者强调重要性等。此外，在本文中使用的术语“连接”在不进行特别说明的情况下，可以是直接相连，也可以使经由其他部件间接相连。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机再制造的铝基复合导条的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1制备石墨烯铝基复合液，其中石墨烯铝基复合液包括石墨烯、稀土材料、硼元素和铼元素；

步骤2转子铁芯的槽壁上，涂摸绝缘层；

步骤3预热转子铁芯，预热后向转子铁芯的槽里浇铸石墨烯铝基复合液，得到铝基复合导条。

2.根据权利要求1所述的一种电机再制造的铝基复合导条的制备方法，其特征在于，步骤1中制备石墨烯铝基复合液，具体包括以下步骤：

步骤1按照如下质量百分数：Cu：3.6-4.4％、Ag：3.0-4.0％、Sn：3.5-4.5％、Be：0.3-0.45％、Mg：0.6-0.8％、Mo：0.1-0.2％、Zn：0.4-0.45％、Sr：0.05-0.1％、Eu：0.1-0.2％、La：0.1-0.18％、Ca：0.5-0.55％、Re：0.1-0.3％、Gd：0.1-0.15％、Nd：0.15-0.25％、B：0.07-0.15％，其余为Al，称取含有以上成分及其含量的材料；

步骤2在熔融态的废铝中加入第一助剂；其中第一助剂由步骤1中含有Cu、Mg、Zn、Ag、Ca、Be、Sn、Mo、Sr的材料组成；

步骤3全部融化后，再加入石墨烯、稀土材料和第二助剂，其中稀土材料由步骤1中含有La、Eu、Gd、Nd的材料组成；第二助剂由步骤1中含有Re、B的材料组成；充分搅拌过滤后得到石墨烯铝基复合液。

3.根据权利要求2所述的一种电机再制造的铝基复合导条的制备方法，其特征在于，所述废铝为原电机转子上的铝条。

4.根据权利要求2所述的一种电机再制造的铝基复合导条的制备方法，其特征在于，步骤1中，将熔化炉升温至750-770℃，加入废铝，待其融化后再升温至860-900℃，升温后再加入第一助剂。

5.根据权利要求2所述的一种电机再制造的铝基复合导条的制备方法，其特征在于，步骤3中，充分搅拌后，静置25-30min，打开保温炉阀门，采用双层玻璃纤维过滤网过滤，过滤后得到石墨烯铝基复合液。

6.根据权利要求2所述的一种电机再制造的铝基复合导条的制备方法，其特征在于，步骤3中，石墨烯铝基复合液与石墨烯的重量比为0.3-0.7:100。

7.一种电机再制造的铝基复合导条，其根据权利要求1-6中任一所述方法制得。

8.根据权利要求7所述的一种电机再制造的铝基复合导条，其特征在于，铝基复合导条的组分按质量百分数包括：Cu：3.6-4.4％、Ag：3.0-4.0％、Sn：3.5-4.5％、Be：0.3-0.45％、Mg：0.6-0.8％、Mo：0.1-0.2％、Zn：0.4-0.45％、Sr：0.05-0.1％、Eu：0.1-0.2％、La：0.1-0.18％、Ca：0.5-0.55％、Re：0.1-0.3％、Gd：0.1-0.15％、Nd：0.15-0.25％、B：0.07-0.15％，其余为Al；其中，石墨烯铝基复合液组分中，Be、Zn、Ca的质量百分数满足如下关系式：1.2％≤Be+Zn+Ca≤1.45％。

9.根据权利要求8所述的一种电机再制造的铝基复合导条在电机中的应用。

10.一种电机转子，其特征在于，含有权利要求2-3、5-6中任一所述的铝基复合导条。

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