DE60300312T2

DE60300312T2 - Bürste aus Metall-Graphit und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE60300312T2
Application number: DE60300312T
Authority: DE
Inventors: Takayoshi Ise Otani; Osamu Matsusaka Takada; Mitsuo Matsusaka Ikeda; Yoichi Matsusaka Sakaura; Naoki Matsusaka Morita; Takahiro Ise Sakamoto; Kyoji Toyota-city Inukai; Youichi Ama-gun Murakami; Yasuyuki Kariya-city Wakahara; Masami Handa-city Niimi; Ryoichi Kariya-city Honbo
Original assignee: Tris Inc; Denso Corp
Current assignee: Tris Inc; Denso Corp
Priority date: 2002-04-04
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2023-04-01
Also published as: KR100729484B1; EP1351348B1; JP2003299319A; KR20030079780A; EP1351348A1; DE60300312D1; US6758881B2; JP3914804B2; ATE289121T1; US20030190249A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Metallgraphitbürsten, die einen Metallsulfid-Festschmierstoff enthalten, welche in Kraftfahrzeugmotoren usw. eingesetzt werden, und insbesondere betrifft sie den Versuch, die Metallgraphitbürsten im Wesentlichen Pb-frei zu machen.
Stand der Technik
Metallgraphitbürsten sind als Bürsten für den Niederspannungsbetrieb verwendet worden, beispielsweise als Bürsten für Kraftfahrzeugmotoren. Metallgraphitbürsten werden hergestellt, indem Graphit und Metallpulver, wie etwa Cu-Pulver, vermischt, geformt und das Gemisch gesintert wird. Da sie bei niedrigen Spannungen betrieben werden, wird ihr spezifischer Widerstand durch Zusammensetzung eines Metallpulvers gesenkt, dessen Widerstand niedriger als jener von Graphit ist. Ein Metallsulfid-Festschmierstoff wie beispielsweise Molybdändisulfid oder Wolframdisulfid und Pb werden Metallgraphitbürsten für schwere Lasten in den meisten Fällen beigegeben. Die US-Patentschrift 3 300 667 offenbart eine Kohlebürste mit MoS₂ als Schmiermittelverbindungen (TABELLE I). Weiterhin wird in EP 627 795 eine Bürste hergestellt, indem mindestens ein Gemisch mit einem leitenden Graphitpulver in Form von festen Teilchen mit einer mittleren Dicke von unter 25 μm und einem mittleren Formfaktor von über 5 zubereitet wird, das mit einem Destillationsbindemittel überzogen ist. Das Gemisch wird zusammen mit der Anschlusslitze in einer Form geformt, um einen Bürstenrohling in den Endmaßen auszuformen, und der Bürstenrohling wird gebacken. In der US-Patentschrift 5 630 973 wird ein Schleifkörper für elektrische Kollektoren und dergleichen aus einer Pulvermasse oder -zusammensetzung, die wenigstens Graphit und ein Kunstharz als Bindemittel enthält, pressgeformt. Zwischen die Pulvermasse und die Pressform wird pulverförmiges Kupfer eingebracht, um zu verhindern, dass das Harz an der Pressform haftet, und es senkt auch den Kontaktwiderstand zwischen der pressgeformten Pulvermasse und einem Anschlusskabel, das in die Pulvermasse in der Form eingebettet ist und mit ihr verpresst wird. In der JP 56123340 A wird eine Zusammensetzung für eine Metallgraphit-Elektrobürste mit überlegener Abriebfestigkeit, Schlagfestigkeit und geringem elektrischem Verlust durch Mischen einer Phosphorverbindung in einer Menge erhalten, die 0,1–5 Gew.-% P, 0,5–3 Gew.-% Molybdändisulfid oder Wolframdisulfid, < 5 Gew.-% Zinn und zum Rest Graphit und Kupfer entspricht.
In den letzten Jahren hat Pb mehr Aufmerksamkeit als einer der Stoffe, die die Umwelt schädigen, auf sich gezogen und die Nachfrage nach Pb-freien Bürsten ist gestiegen. Natürlich sind Bürsten, die kein Pb enthalten, bis zur Gegenwart erhältlich und sie werden in einigen Motoren außer Anfahrmotoren bzw. Anlassern verwendet. Es können sogar manche Bürsten für Anlasser verwendet werden, indem man einfach das Pb aus ihnen entfernt, vorausgesetzt, dass sie unter normalen Betriebsbedingungen verwendet werden. Zur Verbesserung der Schmiereigenschaften ohne Pb schlägt die japanische Offenlegungsschrift Hei 5-226048 ( US-PS 5 270 504 ) vor, dass ein Metall mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als Cu so vermischt wird, dass Cu und das Metall keine Legierung eingehen.
Die Erfinder haben festgestellt, dass bei Metallgraphitbürsten, bei denen ein Metallsulfid-Festschmierstoff zu Cu und Graphit gegeben wird, die Entfernung von Pb zu einer Erhöhung des spezifischen Bürstenwiderstands oder einer Erhöhung des Anschlusskabelverbindungswiderstands bei hoher Temperatur oder hoher Feuchtigkeit führt. Die vorstehende Patentoffenlegungsschrift Hei 5-226048 offenbart keine Erhöhung des spezifischen Bürstenwiderstands oder des Anschlusskabelverbindungswiderstands bei hoher Temperatur oder hoher Feuchtigkeit.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist ein primäres Ziel der Erfindung, die Erhöhung des Verbindungswiderstands eines äußeren Anschlussteils in einer Pb-freien Metallgraphitbürste, die einen Metallsulfid-Festschmierstoff enthält, bei hoher Temperatur zu steuern.
Ein sekundäres Ziel der Erfindung ist es, einen speziellen Aufbau dafür vorzusehen.
Ein sekundäres Ziel der Erfindung ist es, die Erhöhung des Verbindungswiderstands des äußeren Anschlussteils bei hoher Feuchtigkeit zu steuern sowie die Erhöhung des Verbindungswiderstands des äußeren Anschlussteils bei hoher Temperatur zu steuern.
Ein sekundäres Ziel der Erfindung ist es, die Erhöhung des spezifischen Bürstenkorpuswiderstands sowie die Erhöhung des Verbindungswiderstands des äußeren Anschlussteils bei hoher Temperatur oder hoher Feuchtigkeit zu steuern.
Ein sekundäres Ziel der Erfindung ist es, Vorteile mit einer kleinen Zugabe von Ag zu erzielen.
Des Weiteren ist es ein sekundäres Ziel der Erfindung, ein Herstellungsverfahren für eine Metallgraphitbürste zur Verfügung zu stellen, das die Erhöhung des Verbindungswiderstands eines äußeren Anschlussteils bei hoher Temperatur steuern kann.
Ein sekundäres Ziel der Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für eine Metallgraphitbürste zur Verfügung zu stellen, das die Erhöhung des Verbindungswiderstands eines äußeren Anschlussteils bei hoher Feuchtigkeit sowie bei hoher Temperatur steuert.
Ein sekundäres Ziel der Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für eine Metallgraphitbürste zur Verfügung zu stellen, das die Erhöhung des Verbindungswiderstands eines äußeren Anschlussteils und die Erhöhung des spezifischen Bürstenkorpuswiderstands bei hoher Temperatur sowie bei hoher Feuchtigkeit steuert.
Des Weiteren ist es ein Ziel der Erfindung, ein Herstellungsverfahren für eine Metallgraphitbürste zur Verfügung zu stellen, das die Erhöhung des Verbindungswiderstands eines äußeren Anschlussteils und die Erhöhung des spezifischen Bürstenkorpuswiderstands bei hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit steuert.
In der Erfindung umfasst eine Metallgraphitbürste: einen Bürstenkorpus aus Cu-Graphit, dem ein Metallsulfid-Festschmierstoff beigegeben ist, und einen mit dem Bürstenkorpus verbundenen äußeren Anschlussteil, dadurch gekennzeichnet, dass Ag-Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von höchstens 5 μm mindestens einem von dem Bürstenkorpus und einer Umgebung einer Verbindungsgrenzfläche zwischen dem Bürstenkorpus und dem äußeren Anschlussteil beigegeben werden. Die zugegebenen Ag-Teilchen steuern die Erhöhung des Widerstands zwischen dem Bürstenkorpus und dem äußeren Anschlussteil bei hoher Temperatur.
Der Metallsulfid-Festschmierstoff ist beispielsweise Molybdändisulfid oder Wolframdisulfid und seine Zugabe beträgt zum Beispiel 1–5 Gew.-% des Bürstenkorpus. Da Molybdändisulfid und Wolframdisulfid einander äquivalent sind, sind, obgleich Molybdändisulfid in der Ausführungsform verwendet wird, die Ergebnisse identisch, wenn es durch Wolframdisulfid ersetzt wird. Für das äußere Anschlussteil wird zum Beispiel ein Anschlusskabel verwendet, das in den Bürstenkörper eingeformt wird. Das Anschlusskabel kann beispielsweise ein Litzendraht oder eine Litze aus nichtplattierten Cu-Drähten sein. In der Erfindung bezieht sich ein Ausdruck wie etwa die Zugabe von Ag-Teilchen, die Zugabe von Zn-Pulver, die Zugabe eines Metallsulfid-Festschmierstoffes oder Pb-frei nicht auf Ag, Zn, einen Metallsulfid-Festschmierstoff oder Pb, die als Verunreinigung enthalten sind.
Da Ag-Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 5 μm oder weniger aus Elektrolytsilber schwierig zu erhalten sind, werden die hier verwendeten Ag-Teilchen durch chemische Reduktion erzeugt. Vorliegend werden Ag-Teilchen durch Zugabe eines Reduktionsmittels wie etwa Zn, Formalin oder Eisen(II)-Ionen zu beispielsweise einer wässrigen Silbernitratlösung zubereitet, um diese zu reduzieren. Die Art des Reduktionsmittels ist beliebig und das Lösungsmittel für die Lösung ist ebenfalls beliebig. Durch die chemische Reduktion können Ag- Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 5 μm oder weniger leicht erhalten werden, und die mittlere Teilchengröße beträgt zum Beispiel 1 bis 3 μm. Wenn Silbernitrat durch Eisen(II)-Ionen in Gegenwart von beispielsweise Zitronensäure reduziert wird, kann Silberschwarz mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 3–10 nm erzeugt werden, und dieses Silberschwarz kann ebenfalls verwendet werden. Somit beträgt die mittlere Teilchengröße von chemisch reduziertem Silber normalerweise 3 nm–5 μm, vorzugsweise 0,1–5 μm und am meisten bevorzugt 1–3 μm. Durch die chemische Reduktion zubereitete Ag-Teilchen sind gekörnt oder flockenartig, wenn solche Teilchen durch eine Stampfmühle zerkleinert werden. Im Gegensatz hierzu weisen die Teilchen von Elektrolytsilber normalerweise eine baumartige Struktur auf. Daher können Elektrolytsilberteilchen von Ag-Teilchen, die durch die chemische Reduktion erzeugt wurden, durch die Teilchenstruktur unterschieden werden. Die mittlere Teilchengröße von Elektrolytsilber beträgt zum Beispiel etwa 30 μm.
Vorzugsweise wird zusätzlich zu den Ag-Teilchen mindestens einem von dem Bürstenkorpus und der Umgebung der Verbindungsgrenzfläche zwischen dem Bürstenkorpus und dem äußeren Anschlussteil Zn beigegeben. Dies ist wirksam bei der Steuerung der Erhöhung des Verbindungswiderstands des äußeren Anschlussteils sowohl bei hoher Temperatur als auch bei hoher Feuchtigkeit.
Bei der Zugabe von Ag-Teilchen oder Zn zumindest in der Umgebung der Verbindungsgrenzfläche zwischen dem Bürstenkorpus und dem äußeren Anschlussteil beträgt jede Menge der Zugabe von Ag-Teilchen bzw. Zn-Pulver vorzugsweise 0,05–3 Gew.-% bzw. 2–10 Gew.-% des Materials des Bürstenkorpus.
Wenn Ag-Teilchen in einer Menge von 0,05–3 Gew.-% der Gesamtheit des Bürstenkorpus oder Zn in einer Menge von 2–10 Gew.-% der Gesamtheit des Bürstenkorpus fast homogen beispielsweise dem Bürstenkorpus zugegeben werden, können die Erhöhung des spezifischen Widerstands des Bürstenkorpus ebenso wie die Erhöhung des Verbindungswiderstands des äußeren Anschlussteils gesteuert werden.
Ag-Teilchen sind ein Edelmetall, und die Verwendung von Silber kann durch Zugabe von Ag-Teilchen und Zn nur an eine Umgebung der Verbindungsgrenzfläche zwischen dem Bürstenkorpus und dem äußeren Anschlussteil reduziert werden.
Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Metallgraphitbürste mit einem Bürstenkorpus und einem äußeren Anschlussteil, das einen Schritt zum Herstellen des Bürstenkorpus durch Sintern eines zusammengesetzten Pulvers, das Graphitpulver, Cu-Pulver und einen Metallsulfid-Festschmierstoff aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das zusammengesetzte Pulver, das mindestens in einer Umgebung einer Verbindungsgrenzfläche zwischen dem Bürstenkorpus und dem äußeren Anschlussteil zu verwenden, weiterhin Ag-Teilchen aufweist, die durch chemische Reduktion herstellt wurden und eine mittlere Teilchengröße von höchstens 5 μm bei 0,05–3 Gew.-%, basierend auf einem Gewicht nach dem Sintern, aufweisen.
Vorzugsweise schließt das zusammengesetzte Pulver, das in mindestens der Umgebung der Verbindungsgrenzfläche zwischen dem Bürstenkorpus und dem äußeren Anschlussteil zu verwenden ist, des Weiteren Zn-Pulver von 2–10 Gew.-% Zn, basierend auf einem Gewicht nach dem Sintern, zusätzlich zu den Ag-Teilchen ein.
Bevorzugt enthält die Gesamtheit des Bürstenkorpus: die Ag-Teilchen, die durch die chemische Reduktion hergestellt wurden und die mittlere Teilchengröße von höchstens 5 μm bei 0,05–3 Gew.-% aufweisen, sowie das Zn-Pulver von 2–10 Gew.-%, basierend auf einem Gewicht nach dem Sintern.
Mehr bevorzugt wird das zusammengesetzte Pulver vermischt, um das Zn-Pulver zu verteilen und in Berührung mit dem Cu-Pulver zu bringen.
Bevorzugt umfasst das die Ag-Teilchen einschließende zusammengesetzte Pulver des Weiteren Zn-Pulver ein, und der Bürstenkorpus wird aus dem zusammengesetzten Pulver, das die Ag-Teilchen und das Zn-Pulver aufweist, geformt und gesintert.
Vorzugsweise beträgt der Gehalt der Ag-Teilchen 0,05–3 Gew.-% und der Gehalt des Zn-Pulvers beträgt 2–10 Gew.-%, basierend auf einem Gewicht nach dem Sintern.
Gemäß einigen Experimenten der Erfinder wurde festgestellt, dass, wenn Metallgraphitbürsten, die im Wesentlichen frei von Pb waren und einen Metallsulfid-Festschmierstoff enthielten, hohen Temperaturen ausgesetzt wurden, die sich daraus ergebenden Erhöhungen des Verbindungswiderstands des äußeren Anschlussteils und des Widerstands des Bürstenkorpus größer als jene von Pb enthaltenden Bürsten waren. Es wurde ebenfalls festgestellt, dass solche Metallgraphitbürsten stärkere Erhöhungen des Verbindungswiderstands des äußeren Anschlussteils und des Widerstands des Bürstenkorpus bei großer Feuchtigkeit zeigten als jene von Pb enthaltenden Bürsten.
Gemäß den Experimenten der Erfinder wird die Erhöhung des Anschlusskabelverbindungswiderstands und des spezifischen Bürs tenkorpuswiderstands bei hoher Temperatur oder hoher Feuchtigkeit dem Metallsulfid-Festschmierstoff zugeschrieben. Wenn der Metallsulfid-Festschmierstoff nicht zugegeben wurde, erhöhten sich der Anschlusskabelverbindungswiderstand und der spezifische Bürstenkorpuswiderstand selbst bei hohen Temperaturen oder hoher Feuchtigkeit nicht wesentlich. Dies hängt mit der Anwesenheit oder Abwesenheit von Pb zusammen. Wenn Pb zugegeben wurde, erhöhten sich der Anschlusskabelverbindungswiderstand und der spezifische Bürstenkörperwiderstand unter solchen Bedingungen kaum. Bei Pb-freien Bürsten zeigten entsprechend der Erhöhung des Anschlusskabelverbindungswiderstands und des spezifischen Bürstenkorpuswiderstands das Kupferpulver und das in den Bürstenkorpus eingebettete Anschlusskabel bei hoher Temperatur oder hoher Feuchtigkeit eine größere Neigung zur Oxidierung.
Der Metallsulfid-Festschmierstoff, wie etwa Molybdändisulfid oder Wolframdisulfid, wird der Bürste vom Designer zugegeben, aber damit Bürsten eine lange Betriebsdauer haben, ist der Metallsulfid-Festschmierstoff für sie unerlässlich. Ohne Metallsulfid-Festschmierstoff kann ein übermäßiger Abrieb erzeugt werden. Insbesondere fällt dieses Phänomen bei Anlasserbürsten auf, denen Pb zugegeben wurde. Wenn Pb und der Metallsulfid-Festschmierstoff gleichzeitig eliminiert werden, wird die Betriebsdauer der Bürste bedeutend verkürzt. Daher kann der Metallsulfid-Festschmierstoff in vielen Fällen nicht aus Pb-freien Bürsten entfernt werden.
Die Erfinder schätzten den Mechanismus, durch den der Metallsulfid-Festschmierstoff die Oxidation des Kupferpulvers und des eingebetteten Anschlusskabels bei hoher Temperatur oder hoher Feuchtigkeit beschleunigt, folgendermaßen ein: Zum Zeitpunkt des Sinterns der Bürsten wird Schwefel aus dem zu der Bürste hinzugefügten Metallsulfid-Festschmierstoff freigesetzt und Schwefel adsorbiert auf der Kupferoberfläche unter Erzeugung von Kupfersulfid. Wenn bei hoher Feuchtigkeit Nässe auf das Kupfersulfid einwirkt, entsteht stark saures Kupfersulfat, das das Kupferpulver und das Pb stark korrodiert. Obwohl das Verhalten von Kupfersulfid bei hoher Temperatur in einigen Aspekten nicht sicher ist, wird geschätzt, dass Kupfersulfid oxidiert und den elektrischen Widerstand erhöht.
Der Mechanismus, durch den Pb die Oxidation des Kupferpulvers in der Bürste und dem eingebetteten Anschlusskabel verhindert, ist nicht genau bekannt. Die Erfinder schätzen, dass in der Bürste enthaltenes Pb zum Zeitpunkt des Sinterns teilweise verdampft und die Oberfläche des Kupfers in Form einer sehr dünnen Pb-Schicht überzieht. Und diese Pb-Schicht schützt das innen liegende Kupfer vor Sulfationen usw.
Die Erfinder suchten nach Stoffen, die anstelle von Pb die Erhöhungen des Verbindungswiderstands des äußeren Anschlussteils und den spezifischen Bürstenkorpuswiderstand bei hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit verhindern können. Es wurde gefunden, dass Ag-Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 5 μm oder weniger zur Verhinderung der Erhöhungen des Verbindungswiderstands des äußeren Anschlussteils und des spezifischen Bürstenkorpuswiderstands bei hoher Temperatur wirksam sind und dass Zn zur Verhinderung der Erhöhungen bei hoher Feuchtigkeit wirksam ist. Wenn Ag-Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 5 μm oder weniger dem Bürstenkorpus oder der Verbindungsgrenzfläche zwischen dem Bürstenkorpus und dem äußeren Anschlussteil der Erfindung zugegeben werden, kann die Erhöhung des Verbindungswiderstands des äußeren Anschlussteils bei hoher Temperatur gesteuert werden.
Es sollte beachtet werden, dass Elektrolytsilberpulver mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 30 μm, welches das normalerweise verwendete Silberpulver ist, die Erhöhung des Verbindungswiderstands des äußeren Anschlussteils bei hoher Temperatur nicht steuern konnte. Zur Sicherung der Funktion von Ag-Teilchen ist es somit wichtig, dass die Teilchengröße der Ag-Teilchen gering ist.
Wenn zusätzlich zu Ag-Teilchen Zn zugegeben wird, kann die Erhöhung des Verbindungswiderstands des äußeren Anschlussteils bei hoher Feuchtigkeit gesteuert werden. Die Funktion von Zn scheint mit der Tatsache zusammenzuhängen, dass Zn während des Sinterns verdampft und Cu-Oberflächen überzieht.
Wenn Ag-Teilchen und Zn nur einer Umgebung der Verbindungsgrenzfläche zwischen dem Bürstenkorpus und dem äußeren Anschlussteil zugegeben werden, können die Zugabenmengen niedrig gehalten werden und die Erhöhung des Verbindungswiderstands des äußeren Anschlussteils kann gesteuert werden, aber die Erhöhung des spezifischen Bürstenkorpuswiderstands kann nicht gesteuert werden. Im Gegensatz hierzu können sowohl die Erhöhung des Verbindungswiderstands des äußeren Anschlussteils als auch des spezifischen Bürstenkorpuswiderstands gesteuert werden, wenn Ag-Teilchen und Zn beispielsweise fast homogen dem Bürstenkorpus zugegeben werden.
Es sollte sichergestellt werden, dass Zn während des Sinterns verdampft und die Cu-Oberflächen überzieht, und es ist nicht wünschenswert, Zn auf Graphitpulver zu beschränken. Beispielsweise wird es bevorzugt, Graphitpulver, Cu-Pulver, einen Metallsulfid-Festschmierstoff, Ag-Teilchen und Zn-Pulver zur Zubereitung eines zusammengesetzten Pulvers vollständig zu vermischen.
Zur Steuerung der Erhöhungen des Verbindungswiderstands des äußeren Anschlussteils und des spezifischen Bürstenkorpuswiderstands bei hoher Temperatur wird es bevorzugt, die Konzentration der Ag-Teilchen auf 0,05–3 Gew.-% einzustellen, und zur Steuerung der Erhöhungen des Verbindungswiderstands des äußeren Anschlussteils und des spezifischen Bürstenkorpuswiderstands bei hoher Feuchtigkeit wird es bevorzugt, die Konzentration von Zn auf 2–10 Gew.-% einzustellen.
Die Steuerung der Oxidation aufgrund eines Metallsulfid-Festschmierstoffs ist insbesondere von Bedeutung, wenn nichtplattierter Cu-Draht, der zum Oxidieren neigt, als Anschlusskabel verwendet wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Metallgraphitbürste der Erfindung.
2 ist eine Schnittansicht einer Modifikation der Metallgraphitbürste.
3 zeigt schematisch den Herstellungsprozess der Modifikation der Metallgraphitbürste.
4 ist eine Schnittansicht einer zweiten Modifikation der Metallgraphitbürste.
5 zeigt schematisch das Anschlusskabel, das in der zweiten Modifikation verwendet wird.
Ausführungsformen
1 zeigt eine Metallgraphitbürste 2 einer Ausführungsform und nachstehend wird die Metallgraphitbürste einfach als die Bürste bezeichnet. Die Bürste wird beispielsweise als Bürste für Kraftfahrzeugmotoren, wie etwa die Bürste eines Anlassers, eingesetzt. Mit 4 ist ein Graphit, Cu, einen Metallsulfid-Festschmierstoff, Ag und Zn enthaltender Bürstenkorpus bezeichnet. Mit 6 ist ein Anschlusskabel bezeichnet und ist vorliegend ein Litzendraht oder eine Litze aus nichtplattierten Cu-Drähten, aber es kann ein Cu-Anschlusskabel sein, bei dem die Drahtoberflächen mit Nickel oder dergleichen plattiert sind. Mit 7 ist eine Fläche zur Kontaktaufnahme mit dem Kommutator einer rotierenden elektrischen Maschine bezeichnet. Mit 8 ist ein anschlusskabelseitiger Abschnitt bezeichnet. Die Bürste 2 wird hergestellt, indem ein zusammengesetztes Pulver mit dem darin eingebetteten oberen Ende des Anschlusskabels 6 geformt und der Formling in einer reduzierenden Atmosphäre oder dergleichen gesintert wird.
Der Metallsulfid-Festschmierstoff kann beispielsweise Molybdändisulfid oder Wolframdisulfid sein. Seine Zugabe zum Bürstenkorpus 4 beträgt vorzugsweise 1–5 Gew.-%. Wenn die Zugabe weniger als 1 Gew.-% beträgt, ist ihre Schmierwirkung nicht ausreichend. Wenn die Zugabe mehr als 5 Gew.-% beträgt, erhöht sich der spezifische Widerstand der Bürste. Der Bürstenkorpus 4 ist im Wesentlichen Pb-frei. Vorzugsweise werden dem Bürstenkorpus 4 Ag-Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 5 μm oder weniger zugegeben, um Erhöhungen des spezifischen Widerstands und des Anschlusskabelverbindungswiderstands aufgrund des Metallsulfid-Festschmierstoffes bei hoher Temperatur zu verhindern, und bevorzugt wird Zn zugegeben, um die Erhöhungen des spezifischen Widerstands und des An schlusskabelverbindungswiderstands bei hoher Feuchtigkeit zu verhindern. Nachstehend werden Ag-Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 5 μm oder weniger einfach als „Ag" bezeichnet. Wenn die mittlere Teilchengröße des zuzugebenden Silbers größer als dieses ist, werden sie beispielsweise als Elektrolytsilber oder Ag-Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 30 μm bezeichnet. Vorzugsweise beträgt die Menge der Ag-Zugabe 0,05–3 Gew.-%. Selbst wenn die Menge der Ag-Zugabe 0,1 Gew.-% beträgt, ist sie zur Steuerung der Erhöhungen des spezifischen Widerstands und des Verbindungswiderstands des Anschlusskabels bei hoher Temperatur wirksam. Um jedoch diese Erhöhungen in ausreichendem Maße zu verhindern, wird es bevorzugt, Ag in einer Menge von 0,05 Gew.-% oder mehr zuzugeben. Da Ag ein Edelmetall ist, ist es unwirtschaftlich, Ag in einer Menge von über 3 Gew.-% zuzugeben. Der Zn-Gehalt beträgt 2 ~ 10 Gew.-%. Selbst wenn der Zn-Gehalt 1,5 Gew.-% beträgt, ist er zur Steuerung der Erhöhungen des spezifischen Widerstands und des Verbindungswiderstands des Anschlusskabels bei hoher Feuchtigkeit wirksam. Um jedoch eine solche Erhöhung vollständig zu verhindern, wird es bevorzugt, Zn in einer Menge von 2 Gew.-% oder mehr zuzugeben.
Es sollte beachtet werden, dass Begriffe wie „keine Zugabe" oder „im Wesentlichen frei von" angeben, dass der Pb-Gehalt oder der Gehalt eines Metallsulfid-Festschmierstoffes nicht höher als der Verunreinigungspegel liegt. Der Verunreinigungspegel von Pb beträgt 0,2 Gew.-% oder weniger und der Verunreinigungspegel eines Metallsulfid-Festschmierstoffes beträgt 0,1 Gew.-% oder weniger. Der Verunreinigungspegel von Zn beträgt zum Beispiel 0,05 Gew.-% oder weniger und der Verunreinigungspegel von Ag beträgt 0,001 Gew.-% oder weniger.
2 zeigt eine Bürste 12 einer Modifikation. Bei dieser Bürste 12 werden Ag, da es ein Edelelement ist, und Zn nur einer Umgebung des eingebetteten Abschnitts 8 des Anschlusskabels 6 zugegeben, und kein Ag wird einer Seite zugegeben, mit der sich ein Kommutator in Kontakt 7 befinden soll, um die Verwendung von Ag zu senken. Bei dieser Bürste 12 kann die Erhöhung des Verbindungswiderstands des Anschlusskabels bei hoher Temperatur und bei hoher Feuchtigkeit verhindert werden. In 2 ist mit 14 ein kommutatorseitiges Element bezeichnet, das Cu, Graphit und einen Metallsulfid-Festschmierstoff umfasst. Mit 16 ist ein anschlusskabelseitiges Element bezeichnet, das Cu, Graphit, Ag und Zn umfasst oder das Cu, Graphit, Ag, Zn und einen Metallsulfid-Festschmierstoff umfasst. Selbst wenn dem anschlusskabelseitigen Element 16 kein Metallsulfid-Festschmierstoff zugegeben wird, üben Sulfationen oder dergleichen, die von dem kommutatorseitigen Element 14 kommen, und ein Metallsulfid-Festschmierstoff auf Verunreinigungspegel in dem anschlusskabelseitigen Element 16 einige Wirkung aus. Daher ist die Zugabe von Ag und Zn notwendig.
Ag und Zn werden wenigstens einer Umgebung des eingebetteten Abschnitts 8 des Anschlusskabels 6 zugegeben. Beispielsweise wird ein Metallgraphitpulver, dem Ag und Zn zugegeben werden, zum Anhaften am oberen Ende des Anschlusskabels gebracht, dann wird dieses Anschlusskabel in das Bürstenmaterial, dem kein Ag oder Zn zugegeben ist, eingesetzt und das Material wird geformt. In einem solchen Fall ist jedoch die Grenze des Abschnitts, dem Ag und Zn zugegeben werden, nicht deutlich. Daher sind die Ag-Konzentration und die Zn-Konzentration in dem Bürstenmaterial in einer Umgebung der Verbindungsgrenzfläche zwischen dem Anschlusskabel 6 und dem Bürstenkorpus als die Ag-Konzentration und die Zn-Konzentration in dem an schlusskabelseitigen Element definiert. Die Beschreibung der Bürste 2 der 1 gilt ebenfalls für die Bürste 12 der 2, falls nicht anders angegeben, und vorzugsweise beträgt in dem anschlusskabelseitigen Element 16 die Ag-Konzentration 0,05–3 Gew.-% und die Zn-Konzentration beträgt 2,0–10 Gew.-%.
Die Bürste 12 der 2 wird wie beispielsweise in 3 gezeigt hergestellt. Ein festes Gesenk 30 wird beispielsweise mit einem Paar beweglicher Gesenke 31, 32 versehen. Ein dem anschlusskabelseitigen Element entsprechender Abschnitt wird zunächst von dem unteren beweglichen Gesenk 32 blockiert. Dann wird ein Pulvermaterial 36, dem kein Ag oder Zn zugegeben ist, aus einem ersten Trichter 33 eingefüllt. Dann wird das untere bewegliche Gesenk 32 zurückgezogen und ein Pulvermaterial 38, dem Ag und Zn zugegeben sind, wird aus einem zweiten Trichter 34 eingefüllt. Danach wird ein oberes bewegliches Gesenk 35, aus dessen oberen Ende das Anschlusskabel 6 gezogen wird, so abgesenkt, dass es das obere Ende des Anschlusskabels 6 einbettet, und sie werden in einer gemeinsamen Form geformt. Auf diese Weise werden das kommutatorseitige Element und das anschlusskabelseitige Element beide in einer gemeinsamen Form geformt und gleichzeitig wird das obere Ende des Anschlusskabels geformt. Wenn das Formstück in einer reduzierenden Atmosphäre oder dergleichen gesintert wird, wird die Bürste 12 erhalten.
4 und 5 zeigen eine zweite Modifikation. Mit 42 ist eine neue Metallgraphitbürste bezeichnet und kein Ag oder Zn ist dem Pulvermaterial des Bürstenkorpus 44 beigegeben. Ein Anschlusskabel 46 ist ein Litzendraht oder eine Litze aus Cu. Eine Ag-Paste, die Ag-Teilchen einer mittleren Teilchengröße von 5 μm oder weniger verwendet, und Zn-Pulver werden miteinander vermischt und geknetet und die Paste wird mittels eines Spenders oder eines Kopfs eines Tintenstrahldruckers auf das Anschlusskabel 46 aufgetüpfelt. Die Tupfen der Paste dienen als Ag- und Zn-Quellen 48. Die Ag- und Zn-Quellen 48 sind auf einem Abschnitt des Anschlusskabels 46 vorgesehen, wobei der Abschnitt in den Bürstenkorpus 44 einzubetten ist. Beispielsweise befinden sich die Quellen auf dem Anschlusskabel 46 in dessen Längsrichtung an mehreren Stellen, beispielsweise 3 oder 4 Stellen, seines Umfangs.
Das Anschlusskabel 46 mit den Ag- und Zn-Quellen 48 wird zum Formen und Sintern der Bürste 42 auf ähnliche Weise wie jene der konventionellen Bürste verwendet. In der vorliegenden Modifikation kann mit kleinen Mengen Ag und Zn die Erhöhung des Anschlusskabelverbindungswiderstands verhindert werden. Alternativ dazu kann ein Cu-Anschlusskabel oder dergleichen, dessen in dem Bürstenkorpus einzubettender Abschnitt mit Zn plattiert ist, zur Zuführung von Zn verwendet werden, und Ag kann unabhängig davon mittels einer Ag-Paste zugeführt werden, die Ag-Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 5 μm oder weniger verwendet. Die Beschreibung der Bürste 2 der 1 gilt auch für die Bürste 42 der 4, wenn nicht anders angegeben.
Beispiele
Im Folgenden werden Beispiele beschrieben. Die Struktur der Bürste ist wie in 1 gezeigt, und die Länge H der Bürste 4 beträgt 13,5 mm, die Breite L beträgt 13 mm und die Dicke W beträgt 6,5 mm. Das Anschlusskabel 6 ist ein Litzendraht aus nichtplattierten Cu-Drähten und sein Durchmesser beträgt 3,5 mm und die Tiefe seines eingebetteten Abschnitts beträgt 5,5 mm.
Beispiel 1
20 Gewichtsteile eines Phenolharzes vom Novolaktyp, die in 40 Gewichtsteilen Methanol aufgelöst waren, wurden mit 100 Gewichtsteilen flockenartigen Naturgraphits vermischt. Sie wurden von einem Mischer homogen vermischt und geknetet und das Gemisch wurde durch einen Trockenapparat zur Entfernung des Methanols getrocknet. Der Rückstand wurde von einem Prallbrecher zerkleinert und mit einem Sieb mit einer Durchgangsweite von 80 mesh (einem 198 μm Durchgangssieb) gesiebt, um ein kunstharzveredeltes Graphitpulver zu erhalten.
54,9 Gewichtsteile elektrolytisches Cu-Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 30 μm, 3 Gewichtsteile Molybdändisulfidpulver, 0,1 Gewichtsteile chemisch reduziertes Ag-Pulver (die Form ist beinahe kugelförmig) mit einer mittleren Teilchengröße von 3 μm, die durch ein Laserteilchengrößeverteilungsanalysegerät gemessen wurde, und 2,0 Gewichtsteile zerriebenes Zn-Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 30 μm wurden zu 40 Gewichtsteilen des kunstharzveredelten Graphitpulvers gegeben. Sie wurden durch einen V-Mischer homogen vermischt, um ein zusammengesetztes Pulver zu erhalten. Das zusammengesetzte Pulver wurde aus dem Trichter in die Gesenke gegeben und das Pulver wurde unter einem Druck von 4 × 10⁸ Pa (4 × 9800 N/cm²) so geformt, dass das obere Ende des Anschlusskabels 6 in das Formstück eingebettet war, und das Formstück wurde in einer reduzierenden Atmosphäre in einem Elektroofen bei 700°C gesintert, um eine Bürste des Beispiels 1 zu erhalten. Da während des Sinterns ein Gewichtsverlust beim Graphitpulver auftritt, erhöht sich der Gehalt des Ag, Zn, Cu und des Metallsulfid-Festschmierstoffs nach dem Sintern um etwa 3% gegenüber jenem zum Zeitpunkt der Zusammensetzung. Zur Messung der mittleren Teilchengröße mittels des Laserteilchengrößeverteilungsanalysegeräts werden Ag-Teilchen in einer Flüssigkeit verteilt und die mittlere Teilchengröße wird aus ihrer Lichtstreuung bestimmt. In den Ausführungsformen wurde das Coulter LS100 von Coulter Electronics Inc. als Laserpartikelgrößeverteilungsanalysegerät eingesetzt (Coulter LS100 ist eine Handelsbezeichnung).
Beispiel 2
54,5 Gewichtsteile des elektrolytischen Cu-Pulvers, 3 Gewichtsteile Molybdändisulfidpulver, 0,5 Gewichtsteile Ag-Pulver (chemisch reduziertes Ag-Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 3 μm) und 2,0 Gewichtsteile Zn-Pulver wurden zu 40 Gewichtsteilen des kunstharzveredelten Graphitpulvers gegeben. Sie wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 im Hinblick auf die anderen Bedingungen behandelt, um eine Bürste des Beispiels 2 zu erhalten.
Beispiel 3
55,1 Gewichtsteile des elektrolytischen Cu-Pulvers, 3 Gewichtsteile Molybdändisulfidpulver, 2,9 Gewichtsteile Ag-Pulver (chemisch reduziertes Ag-Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 3 μm) und 9 Gewichtsteile Zn-Pulver wurden zu 30 Gewichtsteilen des kunstharzveredelten Graphitpulvers gegeben. Sie wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 im Hinblick auf die anderen Bedingungen behandelt, um eine Bürste des Beispiels 3 zu erhalten.
Beispiel 4
56 Gewichtsteile des elektrolytischen Cu-Pulvers, 3 Gewichtsteile Molybdändisulfidpulver und 1 Gewichtsteil Ag- Pulver (chemisch reduziertes Ag-Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 3 μm) wurden zu 40 Gewichtsteilen des kunstharzveredelten Graphitpulvers gegeben. Sie wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 im Hinblick auf die anderen Bedingungen behandelt, um eine Bürste des Beispiels 4 zu erhalten.
Beispiel 5
Eine Bürste des Beispiels 5 (Ag-Gehalt: 1 Gewichtsteil) wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 4 erhalten, mit der Ausnahme, dass das chemisch reduzierte Ag-Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 3 μm in kugelförmiges Ag-Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 2 μm geändert wurde.
Beispiel 6
54 Gewichtsteile des elektrolytischen Cu-Pulvers, 3 Gewichtsteile Molybdändisulfidpulver und 3 Gewichtsteile Zn-Pulver wurden zu 40 Gewichtsteilen des kunstharzveredelten Graphitpulvers gegeben. Sie wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 im Hinblick auf die anderen Bedingungen behandelt, um eine Bürste des Beispiels 6 zu erhalten.
Beispiel 7
Eine Bürste des Beispiels 7 wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 4 erhalten, mit der Ausnahme, dass 1 Gewichtsteil Ag-Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 3 μm in 1 Gewichtsteil elektrolytisches Ag-Pulver (Pulver mit baumartiger Struktur) mit einer mittleren Teilchengröße von 30 μm geändert wurde.
Beispiel 8
55 Gewichtsteile des elektrolytischen Cu-Pulvers, 3 Gewichtsteile Molybdändisulfidpulver und 2 Gewichtsteile Pb-Pulver wurden zu 40 Gewichtsteilen des in Beispiel 1 verwendeten kunstharzveredelten Graphitpulvers gegeben. Sie wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 im Hinblick auf die anderen Bedingungen behandelt, um eine Bürste des Beispiels 8 zu erhalten. Diese Bürste ist eine konventionelle, Pb enthaltende Bürste.
Beispiel 9
57 Gewichtsteile des elektrolytischen Cu-Pulvers und 3 Gewichtsteile Molybdändisulfidpulver wurden zu 40 Gewichtsteilen des in Beispiel 1 verwendeten kunstharzveredelten Graphitpulvers gegeben. Sie wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 im Hinblick auf die anderen Bedingungen behandelt, um eine Bürste des Beispiels 9 zu erhalten. Diese Bürste ist eine konventionelle, Pb-freie Bürste.
Die Konzentration jedes Bestandteils in den Bürsten nach dem Sintern erhöht sich um etwa 3%, da sich das Phenolharz vom Novolaktyp teilweise zu einem Gewichtsverlust beim Sintern zersetzt. Der Gehalt an Metallsulfid-Schmierstoff, Pb, Ag und Zn in den Bürsten der Beispiele 1–9 ist in Tabelle 1 gezeigt. Ein Gehalt von 0% in Tabelle 1 gibt an, dass der Gehalt auf einem Verunreinigungspegel ist.
Tabelle 1 Gehalt an Metallsulfit-Schmierstoff, Pb, Ag und Zn in den Bürsten der Beispiele 1–9
Nur Zn wurde in Beispiel 6 zugegeben und elektrolytisches Ag-Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 30 μm wurde in Beispiel 7 zugegeben.
Beispiel 8 stellt eine konventionelle, Pb enthaltende Bürste dar, und Beispiel 9 stellt eine konventionelle, Pb-freie Bürste dar.
Die Bürsten der Beispiele 1–9 wurden bei 200°C in einen Elektroofen gegeben, um sie zu oxidieren und ihre Anschlusskabelverbindungswiderstände wurden regelmäßig gemessen. Die Veränderungen in den Anschlusskabelverbindungswiderständen, die sich durch das Aussetzen der Temperatur von 200°C ergaben, sind in Tabelle 2 gezeigt. Des Weiteren wurden die Bürsten der Beispiele 1–9 in ein Gefäß mit konstanter Temperatur und konstanter Feuchtigkeit gegeben, das eine Temperatur von 80°C und eine relative Feuchtigkeit von 85% hatte, um sie hoher Feuchtigkeit auszusetzen, damit Cu oxidierte, und ihre Anschlusskabelverbindungswiderstände wurden regelmäßig gemessen. Die Veränderungen der Anschlusskabelverbindungswiderstände bei der hohen Feuchtigkeit sind in Tabelle 3 gezeigt. Die Anzahl der Messungen betrug für jede zehn, und es wurde das arithmetische Mittel verwendet. Die Messung des Anschlusskabelverbindungswiderstands erfolgte gemäß dem Verfahren, das in der Norm JCAS-12-1986 der Japan Carbon Association, „Method of testing the lead connection resistance of brushes for electrical machines", beschrieben ist. Weiterhin wurde der spezifische Widerstand jedes Bürstenkorpus durch das Vierpol-Verfahren zum Zeitpunkt des Bürstenformens, vor und nach dem 200°C-Aussetzungs-Test in der zur Pressrichtung senkrechten Richtung gemessen. Die Veränderungen der spezifischen Widerstände der Bürstenkorpora vor und nach dem 200°C-Russetzungs-Test sind in Tabelle 4 gezeigt. Des Weiteren wurden die spezifischen Widerstände der Bürstenkorpora durch das Vierpol-Verfahren zum Zeitpunkt des Bürstenformens vor und nach dem Test eines Aussetzens einer Temperatur von 80°C und einer relativen Feuchtigkeit von 85% in einer zur Pressrichtung senkrechten Richtung gemessen. Die Veränderungen der spezifischen Widerstände der Bürstenkorpora vor und nach dem Test eines Aussetzens einer Temperatur von 80°C und einer relativen Feuchtigkeit von 85% sind in Tabelle 5 gezeigt.
Tabelle 2 Veränderungen der Anschlusskabelverbindungswiderstände aufgrund des 200°C-Russetzens
Tabelle 3 Veränderungen der Anschlusskabelverbindungswiderstände aufgrund des Aussetzens einer Temperatur von 80°C und einer relativen Feuchtigkeit von 85%
Tabelle 4 Veränderungen der spezifischen Widerstände vor und nach dem 200°C-Aussetzen
Tabelle 5 Veränderungen der spezifischen Widerstände vor und nach der Aussetzen einer Temperatur von 80°C und einer relativen Feuchtigkeit von 85%
In der Pb-freien Bürste von Beispiel 9 erhöhten sich der Anschlusskabelverbindungswiderstand und der spezifische Widerstand des Bürstenkorpus bei hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit deutlich. Die Bedingungen von 80°C und einer relativen Feuchtigkeit von 85% waren jene eines beschleunigten Tests. Jedoch sogar bei der gewöhnlichen Temperatur wird die Bürste oxidieren und der Anschlusskabelverbindungswiderstand und der spezifische Widerstand werden ebenfalls steigen, wenn die Bürste während einer langen Zeitdauer einer hohen Feuchtigkeit ausgesetzt ist. Im Gegensatz hierzu konnte, wenn nur Ag-Pulver wie in den Beispielen 4 und 5 zugegeben wurde, die Erhöhung des Widerstands bei hoher Temperatur verhindert werden, aber die Erhöhung des Widerstands bei hoher Feuchtigkeit konnte nicht verhindert werden. Umgekehrt konnte, wenn wie in Beispiel 6 nur Zn-Pulver zugegeben wurde, die Erhöhung des Widerstands bei hoher Feuchtigkeit verhindert werden, aber die Erhöhung des Widerstands bei hoher Temperatur konnte nicht verhindert werden. Wenn sowohl Ag als Zn wie in den Beispielen 1–3 zugegeben wurden, zeigten die Bürsten keine Veränderungen des Widerstands bei hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit.
Die Erhöhung des Anschlusskabelverbindungswiderstands bei hoher Temperatur und bei hoher Feuchtigkeit kann verhindert werden, indem Ag und Zn zu dem zusammengesetzten Pulver einer Umgebung des eingebetteten Abschnitts des Anschlusskabels zugegeben werden oder indem Ag und Zn aus dem Anschlusskabel zugeführt werden, obwohl derartige Fälle nicht durch Beispiele vertreten wurden. Was die mittlere Teilchengröße von Ag betrifft, so wurden Fälle von 2 μm und 3 μm untersucht, aber es können ähnliche Ergebnisse erzielt werden, wenn die mittlere Teilchengröße 5 μm oder weniger beträgt. Es wird angenommen, dass die Funktion von Ag darin besteht, dass feine Ag-Teilchen in der Grenzfläche zwischen dem Anschlusskabel und dem Bürstenkorpus oder zwischen einem Cu-Korn und einem Cu-Korn im Bürstenkorpus vorhanden sind und eine Oxidation bei hoher Temperatur verhindern oder den Widerstand an der Grenzfläche niedrig halten. Da Zn ein flüchtiges Metall ist, scheint Zn während des Sinterns zu verdampfen und in die Grenzfläche zwischen dem Anschlusskabel und dem Bürstenkörper zu diffundieren, um Cu-Oberflächen zu überziehen und die Oxidation der Cu-Oberflächen bei hoher Feuchtigkeit zu verhindern.

Claims

Metallgraphitbürste (2, 12, 42), umfassend: einen Bürstenkorpus (4, 44) aus Cu-Graphit, dem ein Metallsulfid-Festschmierstoff beigegeben ist, und einen mit dem Bürstenkorpus (4, 44) verbundenen äußeren Anschlussteil (6, 46), dadurch gekennzeichnet, dass Ag-Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von höchstens 5 μm mindestens einem von dem Bürstenkorpus (4) und einer Umgebung einer Verbindungsgrenzfläche zwischen dem Bürstenkorpus (4, 44) und dem äußeren Anschlussteil (6, 46) beigegeben werden.
Metallgraphitbürste (2, 12, 42) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ag-Teilchen durch chemische Reduktion erzeugt werden.
Metallgraphitbürste (2, 12, 42) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den Ag-Teilchen mindestens einem von dem Bürstenkorpus (4) und der Umgebung der Verbindungsgrenzfläche zwischen dem Bürstenkorpus (4, 44) und dem äußeren Anschlussteil (6, 46) Zn beigegeben wird.
Metallgraphitbürste (2, 12, 42) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Menge der beigegebenen Ag-Teilchen 0,05–3 Gew.-% eines Materials des Bürstenkorpus (4, 44) in mindestens der Umgebung der Verbindungsgrenzfläche zwischen dem Bürstenkorpus (4, 44) und dem äußeren Anschlussteil (6, 46) beträgt und dass eine Menge des beigegebenen Zn 2–10 Gew.-% des Materials des Bürstenkorpus (4, 44) in mindestens der Umgebung der Verbindungsgrenzfläche zwischen dem Bürstenkorpus (4, 44) und dem äußeren Anschlussteil (6, 46) beträgt.
Metallgraphitbürste (2, 12, 42) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Menge der beigegebenen Ag-Teilchen 0,05–3 Gew.-% der Gesamtheit des Bürstenkorpus (4, 44) beträgt und dass eine Menge des beigegebenen Zn 2–10 Gew.-% der Gesamtheit des Bürstenkorpus (4, 44) beträgt.
Metallgraphitbürste (2, 12, 42) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ag-Teilchen und das Zn nur der Umgebung der Verbindungsgrenzfläche zwischen dem Bürstenkorpus (4, 44) und dem äußeren Anschlussteil (6, 46) beigegeben werden.
Verfahren zur Herstellung einer Metallgraphitbürste (2, 12) mit einem Bürstenkorpus (4) und einem äußeren Anschlussteil (6), das einen Schritt zum Herstellen des Bürstenkorpus (4) durch Sintern eines zusammengesetzten Pulvers, das Graphitpulver, Cu-Pulver und einen Metallsulfid-Festschmierstoff aufweist, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das zusammengesetzte Pulver (38), das mindestens in einer Umgebung einer Verbindungsgrenzfläche zwischen dem Bürstenkorpus (4) und dem äußeren Anschlussteil (6) verwendet werden soll, weiterhin Ag-Teilchen aufweist, die durch chemische Reduktion herstellt wurden und eine durchschnittliche Teilchengröße von höchstens 5 μm bei 0,05–3 Gew.-%, basierend auf einem Gewicht nach dem Sintern, aufweisen.
Verfahren zum Herstellen einer Metallgraphitbürste (2, 12) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zusammengesetzte Pulver (38), das in mindestens der Umgebung der Verbindungsgrenzfläche zwischen dem Bürstenkorpus (4) und dem äußeren Anschlussteil (6) zu verwenden ist, des Weiteren Zn-Pulver bei 2–10 Gew.-% Zn, basierend auf einem Gewicht nach dem Sintern, zusätzlich zu den Ag-Teilchen einschließt.
Verfahren zur Herstellung einer Metallgraphitbürste (2, 12) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtheit des Bürstenkorpus (4) folgendes enthält: die durch die chemische Reduktion erzeugten Ag-Teilchen mit der durchschnittlichen Teilchengröße von höchstens 5 μm bei 0,05–3 Gew.-%; und das Zn-Pulver bei 2–10 Gew.-%, basierend auf einem Gewicht nach dem Sintern.
Verfahren zur Herstellung einer Metallgraphitbürste (2, 12) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zusammengesetzte Pulver (38) vermischt wird, um das Zn-Pulver zu verteilen und es in Berührung mit dem Cu-Pulver zu bringen.
Verfahren zur Herstellung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Mischen und Zusammensetzen des Graphitpulvers, des Metallsulfit-Festschmierstoffpulvers, des Cu-Pulvers, der durch chemische Reduktion hergestellten Ag-Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 5 μm und weiterhin des Zn-Pulvers zum zusammengesetzten Pulver, Formen des zusammengesetzten Pulvers und Sintern des geformten Pulvers zum Bürstenkorpus.
Verfahren zur Herstellung einer Metallgraphitbürste (2) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehalt der Ag-Teilchen 0,05–3 Gew.-% beträgt und ein Gehalt des Zn-Pulvers 2–10 Gew.-%, basierend auf einem Gewicht nach dem Sintern, beträgt.