DE2135537C3 - Verfahren zur Herstellung von Graphit für Metallkohlebürsten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Graphit mit im wesentlichen kugelförmigem Korn zur Verwendung in Metallkohlebürsten für elektrische Maschinen.

Metallbürsten, insbesondere solche für Starter, enthalten neben blättchenförmigem Naturgraphit Metallpulver, insbesondere Kupferpulver, mit einem Gewichtsanteil von mindestens 70%. Dieser Mindestanteil ist notwendig, um in der fertig geformten Bürste ein Kupferdurchdringungsgitter zu erhalten, das für eine ausreichende mechanische Festigkeit und für genügend hohe elektrische Leitfähigkeit Voraussetzung ist. Nur bei Verwendung des selten vorkommenden Naturgraphits mit stengeligem statt blättchenförmigem Habitus kann man den Kupfergehalt auf 60 bis 65% senken. Dieser verhindert die Schichtbildung ohne Kupfer-Kupfer-Kontakt und die Parallelorientierung, so daß trotz des geringeren Kupfergehaltes ein Kupferdurchdringungsgkter mit seiner guten elektrischen Leitfähigkeit und mit gegenüber blättchenförmigem Graphit verbesserter mechanischer Festigkeit, insbesondere verbesserter Spaltfestigkeit vorliegt. Solche Metallkohlebürsten haben bekanntlich wegen des geringen Kupfergehaltes eine höhere Lebensdauer.

Leider ist man jedoch bei der Verwendung von Graphit mit stengeligem Habitus auf geringe Rohstoffvorräte angewiesen. Es besteht daher ein dringendes Bedürfnis, diesen vorteilhaften stengeligen Graphit durch einen Graphit zu ersetzen, der die gleichen Vorteile bietet, aber jederzeit und in jeder beliebigen Menge zugänglich ist.

Aus der GB-PS 10 50 811 ist die Herstellung von elektrischen Bürsten oder Kontakten bekannt, die aber 94 Gew.-% Metall, darunter 77 bzw 78 Gew.-°/o Kupfer, und nur 6 Gew.-% Graphit enthalten, wobei es im wesentlichen um das Vorlegieren der Materialien durch Sintern, Zerkleinern, Pressen und nochmaliges Sintern geht Über den Habitus des verwendeten Graphits werden keine Aussagen gemacht, dieser spielt aber auch bei der geringen Graphitmenge keine Rolle, so daß s davon auszugehen ist, daß hier blättchenförmiger Graphit verwendet wird.

Nach der DE-PS 1 61 722 werden Graphitblättchen aus feinkörnigem Graphit dadurch hergestellt, daß letzterer durch Walzen zusammengepreßt und die ίο verdichtete Graphitmasse in beliebiger Weise zerkleinert wird. Hi*T geht es darum, kleinblättrigen Graphit in großblättrigen umzuwandeln, da dieser für viele Verwendungen günstigere Eigenschaften hat Der Habitus bleibt also gleich, von stengeiförmigem Graphit ist nicht die Rede. Dieser kann auch nicht entstehen, da der Ausdruck »zerbröckeln« auf einen verhältnismäßig niedrigen Preß- bzw. Walzdruck hinweist, so daß beim Zerkleinern der Bruch nach wie vor in den Schichtebenen des blättchenförmigen Graphits erfolgt
M Die DE-OS 15 71451 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Graphitgegenstandes mit einem bestimmten Volumenteil an offenen Poren mit bestimmter Größe, wobei dies durch die Verwendung einer ganz bestimmten Korngrößenverteilung des Ausgangsmahl·· gutes erreicht wird. Daß es sich hier um einen anderen als den blättchenförmigen Graphithabitus handelt, geht aus keiner Stelle der Druckschrift hervor.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Graphit mit im wesentlichen kugelförmigen Korn zur Verwendung in Metallkohlebürsten für elektrische Maschinen anzugeben, bei welchem von Graphit mit blättchenförmigem Habitus ausgegangen werden kann, und das zu einem Graphit führt, dessen Verwendung in Metallkohlebür- « sten ähnliche Vorteile bringt wie die Verwendung von natürlichem Graphit mit stengeligem Habitus.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß blättchenförmiger Naturgraphit in Tablettenform mit einem Druck von 1 bis 5 t/cm² auf eine Rohdichte «o von mindestens 1,5 g/cm³ gepreßt und die Tabletten dann in schonender Weise bei einer für den jeweiligen Mühlentyp niedrigen Drehzahl gemahlen und auf eine Korngrößenverteilung zwischen 50 und 400 μίτι gesiebt werden.

♦5 Als Ausgangsmaterial verwendet man vorteilhaft einen blättchenförmigen Standardgraphit mit einem Kohlenstoffgehalt ä % Gew.-% in einer Kornfraktion von 5 bis 80 μπι.

Für das Mahlen des gepreßten Graphits ist die

w Verwendung einer Glockenmühle bei einer Drehzahl von 60 bis 100 U/min besonders vorteilhaft, um einen möglichst hohen Anteil an kugelförmigem Korn zu erhalten.

Besonders günstig ist es, wenn das Maximum der Korngrößenverteilung beim Endprodukt bei 180 bis 220μιτι liegt.

Im folgenden soll das Verfahren, soweit es erfindungswesentlich ist, näher beschrieben werden:

In einer Tablettenpresse wird blättchenförmiger Standardgraphit mit einem Kohlenstoffgehalt von 98 Gewichts-% in einer Kornfraktion von 5 bis 80 μπι, wie er im Handel erhältlich ist, mit einem Preßdruck von etwa 3 t/cm² zu Tabletten gepreßt, die dabei eine Rohdichte von etwa 2 g/cm³ erreichen. Man mahlt und

*>■> siebt diese Tabletten dann in einer Glockenmühle bei 60 bis 100 U/min, bis ein Kornspektrum erreicht ist, das von 50 bis 400 μηι reicht und dessen Maximum etwa bei 200 μπι liegt. Die nicht hohe Umdrehungsgeschwindig-

keit ist besonders geeignet, um ein möglichst weitgehend kugelförmiges Korn zu erzielen. Bei höherer Umdrehungsgeschwindigkeit besteht die Gefahr, daß der Anteil an blättchenförmigem Graphit ansteigt, da dann häufiger Bindungen zwischen den Schichtebenen des Graphits gelöst werden.

Den gemahlenen und gesiebten, weitgehend kugelförmigen Graphit mischt man mit Kupferpulver und preßt das Gemisch in bekannter Weise in die gewünschte Form.

Eingehende Versuche sowie Gefügeuntersuchungen an den fertigen Metallkohlebürsten haben gezeigt, daß man bei einem Kupfergehalt von 58 Gew.-% noch ein zusammenhängendes Kupferdurchdringungsgitter erhält.

Die so hergestellten Bürsten haben Festigkeils- und

Lebensdauerwerte bei hoher elektrischer Leitfähigkeit, die man mit anderen Mischungskomponenten nicht erreichen konnte. Es hat sich ferner gezeigt, daß die Mischlings- und Preßtechnik bei den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bürsten weit weniger kritisch sind als bei den bisher hergestellten Bürsten.

Die Erfindung gibt ein einfaches Verfahren an, mit dem es möglich ist, den knappen natürlichen stengelför migen Graphit durch einen künstlichen Graphit mit im wesentlichen kugelförmigem Korn zu ersetzen, aus dem Metallkohlebürsten hergestellt werden können, die den mit natürlichem stengeiförmigem Graphit hergestellten in ihren Eigenschaften nicht nachstehen und es ermöglichen, gegenüber Metallkohlebürsten mit blättchenförmigem Graphit Kupfer einzusparen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Graphit mit Lm wesentlichen kugelförmigen Korn zur Verwendung in Metailkohiebürsten für elektrische Maschinen, dadurch gekennzeichnet, daß blättchenförmiger Naturgraphit in Tablettenform mit einem Druck von 1 bis 5 t/cm² auf eine Rohdichte von mindestens 1,5 g/cm^J gepreßt und die Tabletten dann in schonender Weise bei einer für den jeweiligen Mühlentyp niedrigen Drehzahl gemahlen und auf eine Korngrößenverteilung zwischen 50 und 400 μΐη gesiebt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßdruck beim Pressen des blättchenförmigen Graphits 3 t/cm² beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial ein blättchenförmiger Standardgraphit mit einem Kohlenstoffgehalt £ 96 Gew.-% in einer Kornfraktion von 5 bis 80 μΐη verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Mahlen eine Glockenmühle bei einer Drehzahl von 60 bis 100 U/min verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Maximum der Korngrößenverteilung bei 180 bis 220 μπι liegt.