KR100708031B1 - 구리흑연질 브러시 - Google Patents

Abstract

구리흑연질 브러시, 흑연과 구리와 금속황화물 고체윤활제를 함유한 납 없는 브러시 본체에 대해서 평균입경 15㎛이하로 아연 함유량이 10 ~ 50 질량%의 구리-아연 합금 입자를 1 ~ 10 질량% 첨가한다.

브러시, 구리, 아연

Description

구리흑연질 브러시{Copper-Graphite Brush}

도 1은 실시예의 구리흑연질 브러시의 사시도이다.

도 2는 변형예의 구리흑연질 브러시의 단면도이다.

도 3은 변형예의 구리흑연질 브러시의 제조 공정을 모식적으로 도시한 도면이다.

도 4는 제2의 변형예의 구리흑연질 브러시의 단면도이다.

도 5는 제2의 변형예에 사용된 리드선을 모식적으로 도시한 도면이다.

본 발명은 자동차용 전기적 모터등에 사용하는 금속황화물 고체윤활제 함유의 구리흑연질 브러시에 관한 것으로, 특히 구리흑연질 브러시를 무연화하는 것에 관한 것이다.

자동차 전기적 모터용 브러시등의 저전압 동작의 브러시로, 구리흑연질 브러시가 사용될 수 있었다. 구리흑연질 브러시는 흑연과 구리가루를 혼합하고 성형·소결해 제조되고, 저전압 동작을 위해 흑연보다도 저저항의 구리가루를 배합해 저항율을 저하시키고 있다. 부하가 큰 구리흑연질 브러시에는 대부분의 경우, 이황화 몰리브덴, 이황화 텅스텐등의 금속황화물 고체윤활제와 납이 배합되어 있다.

최근에 환경부하물질로 납이 주목되게 되어, 납 없는 브러시가 요구되어 지게 되었다. 물론, 종래로부터도 납을 함유하지 않은 브러시가 있고, 스타터 모터 이외의 모터등에 사용될 수 있었다. 또, 스타터 모터용 브러시에서도 통상의 사용 환경에 있으면 단순히 납을 제거하는 것만으로도 사용에 견디는 것도 있다. 게다가 납을 제거한 경우의 윤활성의 개선을 위해, 특개평 5-226048호(USP5,270,504)는 구리보다도 저융점의 주석이나 아연등을 구리와 합금을 만들지 않도록 주석이나 아연등을 흑연 중에 가두어 배합하는 것을 제안하고 있다.

발명자들은 구리와 흑연에 금속황화물 고체윤활제를 첨가한 구리흑연질 브러시에는 납을 제거하면 높은 온도나 높은 습도에서 브러시의 저항율이나 리드선 연결 저항이 증대하는 것을 발견했다. 또 상기의 특개평 5-226048호(USP5,270,504)는 높은 온도나 높은 습도에서의 브러시의 저항율이나 리드선 연결 저항의 증가에 대해서는 개시하고 있지 않다.

본 발명의 기본적 과제는 납 없는 금속황화물 고체윤활제 함유의 구리흑연질 브러시에 대해서, 높은 온도나 높은 습도에서의 외부단자의 연결 저항의 증대를 억제하는 것에 있다.

본 발명에서의 부차적 과제는 그것을 위한 구체적인 구성을 제공하는 것에 있다.

본 발명에서의 부차적 과제는 외부단자의 연결 저항의 증대를 억제하는 것외 에 브러시 본체의 저항율의 증대도 억제하는 것에 있다.

본 발명은 금속황화물 고체윤활제를 첨가한 브러시 본체에 외부단자를 접속한 구리흑연질 브러시에 대해서, 상기 브러시 본체 또는 브러시 본체와 상기 외부단자와의 접속부에 구리-아연의 합금을 첨가한 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 구리-아연 합금 중의 아연 함유량을 10 ~ 50 질량%로 한

다.

또 바람직하게는 상기 구리-아연 합금은 평균입경이 15㎛이하, 특히 바람직하게는 0.1 ~ 15㎛, 특히 바람직하게는 1 ~ 15㎛의 입자 상태로 첨가한다. 평균입경의 측정은 예를들면 레이저입도분포측정장치에의해 행한다. 또 구리-아연 합금을 외부단자의 브러시 본체에의 접속부의 표면에 황동 피복(plating)등으로 첨가해도 좋고, 그 경우에는 분체로의 첨가는 없기 때문에 입경(particle diameter)을 정의할 수 없다.

바람직하게는 상기 구리-아연 합금을 브러시 본체에 대해서 1 ~ 10 질량%의 비율로 첨가한다.

또 금속황화물 고체윤활제는 예를들면 이황화 몰리브덴이나 이황화 텅스텐으

로 그 첨가량은 예를들면 브러시 본체에 대해서 1 ~ 5 질량%로 하고 이황화 몰리브덴과 이황화 텅스텐은 동등하기 때문에 실시예에서는 이황화 몰리브덴을 사용하지만 이황화 텅스텐등으로 바꿔도 같은 형태이다. 외부단자는 예를들면 브러시 본체 중에 몰드 성형한 리드선을 사용하고 리드선에는 예를들면 무피복 동소선의 편선( 編線) 또는 연선(撚線)등을 사용한다. 또 본 발명에서 구리-아연 합금을 첨가, 금속황화물 고체윤활제를 첨가 또는 납 없는 등의 경우에, 불순물이라고 해서 함유된 구리-아연의 합금이나 아연, 금속황화물 고체윤활제, 납등을 의미하지 않는다.

발명자들의 실험에 따르면, 실질적으로 납을 함유시키지 않고, 또 금속황화물 고체윤활제를 첨가한 구리흑연질 브러시를 높은 온도나 높은 습도에 놓으면 납을 함유한 브러시에 비해 외부단자의 연결저항 및 브러시 본체의 저항 상승이 큰 것을 확인할 수 있다. 높은 온도나 높은 습도에서 외부단자의 연결저항 및 브러시 본체 저항이 증대하는 것은 금속황화물 고체윤활제의 영향에 의한 것도 있고, 금속황화물 고체윤활제를 가하지 않으면 높은 온도나 높은 습도에서도 외부단자의 연결 저항이나 브러시 본체 저항은 실질적으로 증대하게 되었다. 이것은 납의 유무와 관계하고, 납 첨가의 경우에는 높은 온도나 높은 습도에서도 외부단자의 연결저항이나 브러시 본체 저항은 거의 증대하게 되었다. 또 납 없는 브러시에는 외부단자의 연결저항이나 브러시 본체 저항의 증대에 대응해 높은 온도나 높은 습도에서 브러시 본체의 구리가루나 브러시 본체에 매입된 리드선등의 외부단자가 산화되기 쉽게되었다.

이황화 몰리브덴이나 이황화 텅스텐등의 금속황화물 고체윤활제는 브러시 설계자의 의도에 따라 첨가의 요부가 결정되지만 긴 수명을 요구하는 브러시에는 꼭 필요한 것이고 반면에 금속황화물 고체윤활제를 첨가하지 않으면 현저하게 마모가 발생하는 것이 있다. 특히 종래로부터 납이 첨가되어 있는 스타터 모터용의 브러시등에는 그 현상이 현저하고 납과 금속황화물 고체윤활제를 동시에 제거하면 수명은 현저하게 저하한다. 따라서, 납 없는 브러시로부터 금속황화물 고체윤활제를 제거하는 것은 곤란하다.

높은 온도나 높은 습도에서 금속황화물 고체윤활제가 구리가루나 리드선등의 외부단자를 산화하는 메카니즘을 발명자들은 이하와 같이 추측했다. 브러시에 첨가된 금속황화물 고체 윤활제로부터는 소성(브러시 본체의 소결)의 때에 유황이 유리하고 구리표면과 화합해서 황화구리를 생성한다. 높은 습도에서 황화구리에 수분이 작용하면 강산성의 황산구리가 생성되고 구리가루나 리드선을 현저하게 부식한다. 높은 온도에서의 거동은 불명한 점이 많지만 황화구리가 산화되고 저항이 상승하는 것은 아닐까라고 생각된다.

이것에 대해 발명자는 구리와 아연의 합금(황동)을 첨가하면 높은 온도나 높은 습도에서의 저항 증가를 억제할 수 있는 것을 발견했다. 황동을 브러시 본체에 첨가하면 높은 온도나 높은 습도에서 브러시 본체의 고저항율의 증가나 외부단자의 연결저항의 증가를 같이 방지할 수 있고 외부단자와의 접속부에 첨가하면 높은 온도나 높은 습도에서 외부단자의 연결저항의 증가를 방지할 수 있다. 또 단순히 아연을 첨가하면 높은 습도의 고저항화를 방지할 수 있지만 높은 온도에서의 고저항화를 충분히는 방지할 수 없다.

황동 중에 아연의 함유율은 질량% 단위로 해서 10 ~ 50%가 바람직하고 10% 미만에서는 효과가 적고 50%를 초과하면 황동 입자가 굳고 부서지기 쉽게 되어 브러시 본체의 접동 특성에 악영향을 줄 우려가 있다. 그래서 황동 중에 아연 함유율이 10 ~ 50%의 범위에서 효과적으로 높은 온도나 높은 습도에서의 고저항화를 방지 할 수 있다.

황동은 평균입경이 작은 입자로 첨가하는 방법이 고저항화의 방지 효과가 크고 예를들면 평균입경 50㎛의 황동입자 보다도 평균입경 15㎛의 황동입자가 훨씬 첨가 효과가 크다.

황동은 브러시 본체에 대해서 예를들면 1 ~ 10 질량% 첨가하고, 바람직하게는 브러시 본체에 거의 균일하게 첨가한다. 황동 첨가량이 1 질량% 미만에서는 효과가 적고 황동의 도전성이 구리보다도 낮기 때문에 10 질량%를 초과하면 브러시 본체의 저항율은 증가하지만 1 ~ 10 질량%의 첨가 범위에서 높은 온도에서도 높은 습도에서도 효과적으로 외부단자의 접속저항과 브러시 본체의 저항율의 증가를 억제할 수 있다.

실시예

도 1에 실시예의 구리흑연질 브러시(2)를 도시하고, 이하에서는 구리흑연질 브러시를 단순히 브러시라고 칭하고, 예를들면 스타터 모터등의 자동차용 전기적 모터용의 브러시에 사용한다. 브러시 본체(4)에, 흑연과 구리와 금속황화물 고체윤활제와 황동입자를 함유한다. 실시예에서는 구리와 아연의 2원합금을 사용했지만 황동 중에 다른 것으로 주석등의 제3 성분을 예를들면 10 질량% 이하 함유시켜도 좋다. 리드선(6)은 무피복 동소선의 연선 또는 편선이지만 소선의 표면등을 니켈등으로 피복한 동리드선도 좋다. 회전 전기(電機)의 정류자와의 접촉면(7), 리드선 매입부(8)가 있다. 브러시(2)는 배합 분(粉) 가운데에 리드선(6)의 선단을 몰드해서 성형하고 환원 분위기(reducing atmosphere)등에서 소결해서 제조한다.

금속황화물 고체윤활제는 예를들면 이황화 몰리브덴이나 이황화 텅스텐등으로 이루어 지고, 브러시 본체(4)에의 첨가량은 1 ~ 5 질량%가 바람직하고 1 질량% 미만에서는 윤활 작용이 불충분하고 5 질량%를 초과하면 브러시의 저항율이 증가한다. 브러시 본체(4)는 납을 첨가하지 않고 금속황화물 고체윤활제때문에 높은 온도나 높은 습도에서 저항율이나 리드선의 연결저항이 증가하는 것을 방지하기 위해 바람직하게는 평균입경 15㎛이하, 보다 바람직하게는 평균입경이 0.1 ~ 15㎛ 가장 바람직하게는 평균입경이 1 ~ 15㎛의 황동 입자를, 브러시 본체 재료에 대해서 바람직하게는 1 ~ 10 질량% 첨가한다.

황동 중의 아연 함유량은 10 ~ 50 질량%가 바람직하고 10 질량% 미만에서는 효과가 적고 50 질량%를 초과하면 황동 입자의 경도가 증가하고 부서지기 쉽게되고 브러시의 접동 특성에 악영향을 줄 우려가 있다. 황동의 전기전도도는 순수한 동보다도 낮기때문에 10 질량% 초과 첨가하는 것이 바람직하게 되고 또 1 질량% 이하에서는 효과가 작다. 평균입경이 15㎛이하의 황동입자는 예를들면 아토마이즈법(atomization)에 의해 얻을 수 있다. 또 본 명세서에서는 납 없는 것은 납의 함유량이 불순물 레벨(최대 0.2 질량%)이하인 것을 의미하고 아연의 불순물레벨은 예를들면 0.05 질량% 이하이다.

도 2에 변형예의 브러시(12)를 도시한다. 본 브러시(12)는 황동 입자를 리드선(6)의 매입부(8)의 부근의 브러시 본체 재료만에 첨가하고 정류자와의 접동면(7)측에는 첨가하지 않도록 하는 것으로 한다. 본 브러시(12)는 정류자와 접동면측의 브러시 본체 저항율의 증가를 막을 수 없지만 높은 온도, 높은 습도에서의 리드선 의 연결 저항의 증가를 방지할 수 있다. 도 2에 있어서, 정류자측 부재(14)는 구리와 흑연과 황동과 금속황화물 고체윤활제로 이루어 졌다. 리드선 매입 부재(16)에 금속황화물 고체윤활제를 첨가하지 않은 경우에도 정류자측 부재(14)의 금속황화물 고체윤활제에 기인한 황산 이온등의 돌아서 들어오거나 리드선 매입 부재(16)에의 불순물 레벨의 금속황화물 고체윤활제의 영향등이 있어 황동의 첨가가 필요하다.

황동은 적어도 리드선(6)의 매입부(8)의 부근에 첨가하고 예를들면 황동 입자를 첨가한 구리흑연질 분체를 그 선단에 부착시킨 리드선을 예를들면 황동 무첨가의 브러시 재료 중에 설치해 성형해도 좋다. 이와 같은 경우에, 황동의 첨가 영역은 불명확하게 되기 때문에 리드선(6)과 브러시 본체와의 계면 부근에의 브러시 재료 중에의 황동 농도를 리드선 매입부에의 황동의 농도라 정한다. 또 도 1의 브러시(2)에 관한 기재는 특히 지적하지 않는 한 도 2의 브러시(12)에도 맞고 리드선 매입 부재(16)에의 황동 농도는 1 ~ 10 질량%, 황동 중의 아연 함유량은 10 ~ 50 질량%, 평균입경은 15㎛이하가 바람직하고 보다 바람직하게는 0.1 ~ 15㎛ 가장 바람직하게는 1 ~ 15㎛로 한다.

도 2의 브러시(12)는 예를들면 도 3과 같이 제조하고, 고정형(30)에 대해 예를들면 한쌍의 하부 가동형(31, 32)을 준비하고 하부 가동형(32)에 리드선 매입 부재에 상당하는 부분을 블록하고(blocked) 제1의 호퍼(33)로부터 황동 무첨가의 분체 재료(36)를 투입한다. 다음으로 하부 가동형(32)을 후퇴시키고 제2의 호퍼(34)로 부터 황동 입자를 첨가한 분체 재료(38)를 투입한다. 그래서, 선단으로부터 리드선(6)을 끌어서 내놓은 상부 가동형(35)을 하락시키고 리드선(6)의 선단을 매입 해 일체 성형한다. 이와 같이 한 정류자측 부재와 리드선 매입 부재를 일체 성형하고 동시에 리드선의 선단을 몰드해서 환원 분위기 등에서 소결하면 브러시(2)를 얻을 수 있다.

도 4, 도 5에 제2의 변형예를 도시한다. 새로운 구리흑연질 브러시(42)는 브러시 본체(44)의 분체 재료는 황동 무첨가로 하고 동의 연선 또는 편선을 사용한 리드선(46)에 평균입경이 15㎛ 이하의 황동 입자를 사용한 페이스트(paste)를 디스펜서나 잉크젯 프린터의 헤드등에 스포트적으로 도포하고 황동원(48)으로 한다. 황동원(48)은 리드선(46)을 브러시 본체(44)에 매입한 위치에 예를들면 리드선(46)에 따라 길이 방향에의 위치를 바꾸고 주면의 복수 부분 예를들면 3 ~ 4 부분에 설치된다.

황동원(48)을 설치한 리드선(46)을 사용하고 종래예와 같은 형태에 브러시(42)를 성형, 소결하면 리드선 연결 저항의 증가를 방지할 수 있다. 또 이것이외에 브러시 본체에의 매입부에 동리드선에 황동의 합금 피복을 해도 좋다. 또 도 1의 브러시(2)에 관한 기재는 특별히 지적하지 않는 한 도 4의 브러시(42)에 도 맞다.

시험예

이하에 시험예를 표시한다. 브러시의 형상은 도 1의 것으로 하고 브러시 본체(4)는 폭(W)과 길이(L)가 각각 약 12mm, 두께(T)는 4.8mm이다. 리드선(6)은 피복없는 동소선의 연선으로 직경은 3.5mm, 매입부의 깊이는 4.5mm이다.

(시험예1)

천연의 비늘 형상 흑연 100 중량부에 대해 노보락형 페놀 수지를 30 중량부와 메탄올 10 중량부를 혼합하고 믹서로 균일하게 섞고 건조기에서 메탄올을 건조시킨 후 충격형 분쇄기로 분쇄하고 40 메시 통과의 체(405㎛ 통과의 체)로 걸러서 나누고 수지 처리 흑연 분체를 얻는다.

이 수지 처리 흑연 분체 40 중량부에 평균입경 35㎛의 전해 동가루 54.0 중량부, 이황화 몰리브덴가루 3.0 중량부, 아연:구리의 질량비가 20:80에 평균입경 10㎛의 아토마이즈 구리-아연 합금가루 3.0 중량부를 더하고 V형 혼합기로 균일하게 될때까지 혼합하고 배합가루를 얻는다. 배합가루를 호퍼로부터 형내로 투입하고 리드선(6)의 선단을 매입하도록 4 x 10⁸ Pa(4 x 9800 N/㎠)의 압력으로 몰드 성형하고 환원 분위기의 전기로에서 700℃로 소결하고 시험예1의 브러시를 얻는다. 아토마이즈 구리-아연 합금 가루는 용융한 구리-아연의 합금을 고속의 기류등에서 미세한 입자로 한 것으로 평균입경 1㎛ 정도까지의 미세한 구 형상 입자를 얻을 수 있다. 이것 이외에 습식환원법에 의하면 평균입경 0.1㎛ 정도까지의 구리-아연 합금 입자를 얻을 수 있다.

이하에서는, 합금 조성은 질량비로 표시한다. 또 소결 정도로 흑연 분체가 감량하기 때문에 소결후의 조성은 배합시의 조성으로부터 변화한다. 레이저입도분포측정장치로의 평균입경의 측정은 액체 중에 황동 입자를 분산시키고 그 산란광으로부터 평균입경을 구하는 것이다. 실시예에서는 레이저입도분포측정장치로 해서 Coulter Electronics Inc 제의 COULTER LS100을 사용했다.(「COULTER LS100」은 상 품명)

(시험예2)

상기의 수지 처리 흑연 분체 35 중량부에 상기의 전해 구리가루 53 중량부, 이황화 몰리브덴가루 3.0 중량부, 아연:구리가 20:80으로 평균입경 10㎛의 아토마이즈 황동가루 9 중량부를 더하고 다른 것은 시험예1과 같은 형태로 해서 시험예2의 브러시를 얻는다.

(시험예3)

상기의 수지 처리 흑연 분체 40 중량부에 상기의 전해 구리가루 54 중량부, 이황화 몰리브덴가루 3 중량부, 아연:구리가 40:60으로 평균입경 10㎛의 아토마이즈 황동가루 3 중량부를 더하고 다른 것은 시험예1과 같은 형태로 해서 시험예3의 브러시를 얻는다.

(시험예4)

상기의 수지 처리 흑연 분체 40 중량부에 상기의 전해 구리가루 56 중량부, 이황화 몰리브덴가루 3 중량부, 아연:구리가 40:60으로 평균입경 10㎛의 아토마이즈 황동가루 1 중량부를 더하고 다른 것은 시험예1과 같은 형태로 해서 시험예4의 브러시를 얻는다.

(시험예5)

상기의 수지 처리 흑연 분체 35 중량부에 상기의 전해 구리가루 53 중량부, 이황화 몰리브덴가루 3 중량부, 아연:구리가 40:60으로 평균입경 10㎛의 아토마이즈 황동가루 9 중량부를 더하고 다른 것은 시험예1과 같은 형태로 해서 시험예5의 브러시를 얻는다.

(시험예6)

상기의 수지 처리 흑연 분체 40 중량부에 상기의 전해 구리가루 54 중량부, 이황화 몰리브덴가루 3 중량부, 아연:구리가 20:80으로 평균입경 5㎛의 아토마이즈 황동가루 3 중량부를 더하고 다른 것은 시험예1과 같은 형태로 해서 시험예6의 브러시를 얻는다.

(시험예7)

상기의 수지 처리 흑연 분체 40 중량부에 상기의 전해 구리가루 56.5 중량부, 이황화 몰리브덴가루 3 중량부, 아연:구리가 40:60으로 평균입경 10㎛의 아토마이즈 황동가루 0.5 중량부를 더하고 다른 것은 시험예1과 같은 형태로 해서 시험예7의 브러시를 얻는다.

(시험예8)

상기의 수지 처리 흑연 분체 40 중량부에 상기의 전해 구리가루 54 중량부, 이황화 몰리브덴가루 3 중량부, 아연:구리가 30:70으로 평균입경 50㎛의 도쇄 황동가루 3 중량부를 더하고 다른 것은 시험예1과 같은 형태로 해서 시험예8의 브러시를 얻는다.

(시험예9)

상기의 수지 처리 흑연 분체 40 중량부에 상기의 전해 구리가루 54 중량부, 이황화 몰리브덴가루 3 중량부, 평균입경 30㎛의 아토마이즈 아연가루 3 중량부를 더하고 다른 것은 시험예1과 같은 형태로 해서 시험예9의 브러시를 얻는다.

(시험예10)

상기의 수지 처리 흑연 분체 40 중량부에 상기의 전해 구리가루 57 중량부, 이황화 몰리브덴가루 3 중량부를 더하고 다른 것은 시험예1과 같은 형태로 해서 시험예10의 브러시를 얻는다.

(시험예11)

상기의 수지 처리 흑연 분체 40 중량부에 상기의 전해 구리가루 55 중량부, 이황화 몰리브덴가루 3 중량부, 납 2 중량부를 더하고 다른 것은 시험예1과 같은 형태로 해서 시험예11의 브러시를 얻는다.

소결후의 브러시의 조성은 소결시에 노보락형 페놀 수지가 일부 분해해서 감량하기 때문에 배합 농도에 대해 구리-아연 합금등의 함유량이 3% 정도 증가한다. 시험예 1 ~ 11의 브러시에서의 황동 함유량, 그 평균입경, 합금 중에의 구리와 아연과의 비율등을 표1에 표시한다. 또 표1에의 함유량 0%는 함유량이 불순물 레벨에 있는 것을 의미한다.

표1 시료의 조성

시료	납함유량	황동의 함유량	평균입경	황동중의 아연 함유량
시험예1	0%	3.1%	10㎛	20%
시험예2	0%	9.3%	10㎛	20%
시험예3	0%	3.1%	10㎛	40%
시험예4	0%	1.03%	10㎛	40%
시험예5	0%	9.3%	10㎛	40%
시험예6	0%	3.1%	5㎛	40%
시험예7	0%	0.5%	10㎛	40%
시험예8	0%	3.1%	50㎛	30%
시험예9	0%	평균입경 30㎛의 순수한 아연가루를 3.1% 함유
시험예10	0%	0%
시험예11	2.0%	0%

* 윤활제(이황화 몰리브덴) 함유량은 모두 3.1 질량%

* 함유량은 브러시 본체 재료에 대해 질량% 단위

* 시험예9는 구리-아연과 단순한 아연과의 비교를 위한 시험예

* 시험예 1 ~ 6은 최적 시험예이고, 시험예 7,8은 구리-아연 합금의 극단적인 첨가 형태를 표시하는 시험예

시험예 1 ~ 11의 브러시를 온도 180℃의 전기 오븐에 400시간 동안 넣고 강제적으로 산화시키고, 폭로 전후의 리드선 연결 저항과 브러시 본체의 저항율을 측정했다. 또 시험예 1 ~ 11의 브러시를 온도 40℃ 상대습도 95%의 항온항습층에 넣고 높은 습도에 폭로한 구리를 강제적으로 산화시키고 400시간후의 리드선 연결 저항 브러시 본체의 저항율을 측정했다. 측정수는 각 10개로 산술평균치를 취했다. 리드선 연결 저항의 측정은 일본 탄소 협회 규격 JCAS-12-1986 「전기기계용 브러시의 리드선 연결 저항 시험 방법」에 표시된 방법으로 행했다. 또 브러시 본체의 저항율은 4단자법으로 브러시 성형시의 가압 방향과 직각한 방향에 대해 측정했다.

180℃에의 폭로에 따른 리드선 연결 저항의 변화를 표2에, 40℃ 95% 폭로 시험에 따른 리드선 연결 저항의 변화를 표3에 표시한다. 180℃ 폭로 시험의 전후에의 브러시 본체의 저항율의 변화를 표4에, 40℃ 95% 폭로 시험에 따른 브러시 본체의 저항율의 변화를 표5에 표시한다.

표2 180℃ 폭로에 따른 리드선 연결 저항의 변화

시료	리드선 연결 저항(단위mv/10A)
	초기치	400시간후
시험예1	1.2	2.6
시험예2	1.3	2.4
시험예3	1.2	2.5
시험예4	1.2	3.0
시험예5	1.3	2.4
시험예6	1.2	2.5
시험예7	1.2	3.6
시험예8	1.4	3.2
시험예9	1.2	4.3
시험예10	1.2	5.7
시험예11	1.2	1.8

시험예 9 ~ 11은 비교예

표3 40℃ 온도 95% 폭로에 따른 리드선 연결 저항의 변화

시료	리드선 연결 저항(단위mv/10A)
	초기치	400시간후
시험예1	1.2	1.8
시험예2	1.3	1.7
시험예3	1.2	1.8
시험예4	1.2	4.5
시험예5	1.3	1.7
시험예6	1.2	1.7
시험예7	1.2	9.8
시험예8	1.4	10.4
시험예9	1.2	1.9
시험예10	1.2	34.7
시험예11	1.2	1.5

시험예 9 ~ 11은 비교예

표4 180℃ 폭로 전후에의 저항율의 변화

브러시 본체 저항율(단위 ·cm)
시료	초기치	400시간후
시험예1	22.1	42.6
시험예2	24.2	43.2
시험예3	22.2	44.3
시험예4	21.9	56.4
시험예5	24.4	43.0
시험예6	22.2	43.4
시험예7	21.8	72.9
시험예8	24.2	73.6
시험예9	23.2	82.4
시험예10	21.2	96.3
시험예11	22.2	31.3

시험예 9 ~ 11은 비교예

표5 40℃ 습도 95% 폭로의 전후에의 저항율의 변화

브러시 본체 저항율(단위 ·cm)
시료	초기치	400시간후
시험예1	22.2	24.6
시험예2	24.1	26.2
시험예3	22.4	24.1
시험예4	22.1	43.2
시험예5	24.2	26.4
시험예6	22.1	24.1
시험예7	22.0	76.0
시험예8	24.6	103
시험예9	23.3	25.6
시험예10	21.0	211
시험예11	21.9	23.6

시험예 9 ~ 11은 비교예

시험예11의 납을 넣은 브러시에는 높은 온도에서도 높은 습도에서도 리드선 연결 저항이나 브러시 본체 저항은 상승하지 않지만 시험예10의 단순히 납을 넣지 않은 브러시에는 높은 온도에서도 높은 습도에서도 리드선 연결 저항이나 브러시 본체의 저항율이 현저하게 증대한다. 40℃ 습도 95%는 가속 시험으로 한 조건에 있지만 실온에서도 높은 습도에서 장기간 폭로하면 브러시가 산화되고 리드선 연결 저항이나 저항율이 같은 형태로 상승한다. 이것에 대해 시험예 1 ~ 6과 같이 평균입경 15㎛ 이하의 황동가루를 1 ~ 10 질량% 첨가하면 높은 온도, 높은 습도 모두 저항 변화가 적은 브러시를 얻을 수 있다. 시험예7과 같이 황동의 첨가량이 1%를 하회하면 효과가 적게 되고 또 시험예8과 같이 아토마이즈가루가 아닌 도쇄 황동가루(평균입경 50㎛)를 사용하면 효과가 적게 되었다. 구리와 합금화하지 않은 단순한 아연(시험예9)에는 높은 온도에서 리드선 연결 저항이나 브러시 본체의 저항율이 증가했다.

시험예에는 표시하지 않았지만 리드선의 매입부 부근에만 배합가루에 황동가 루를 더해도 또는 리드선으로부터 황동을 공급해도 높은 온도, 높은 습도에서의 리드선 연결 저항의 증가를 방지할 수 있다. 또 이황화 몰리브덴을 이황화 텅스텐으로 바꾸어도 모두 같은 형태의 결과를 얻을 수 있고 황동가루의 평균입경의 하한은 예를들면 0.1㎛로 하고 바람직하게는 1㎛로 한다.

본 발명은 납 없는 금속황화물 고체윤활제 함유의 구리흑연질 브러시에 대해서, 높은 온도나 높은 습도에서의 외부단자의 연결 저항의 증가를 억제할 수 있고그것을 위한 구체적인 구성을 제공한다. 또한 본 발명은 외부단자의 연결 저항의 증대를 억제하는 것외에 브러시 본체의 저항율의 증대도 억제할 수 있다.

Claims (4)

1. 금속황화물 고체윤활제를 첨가한 브러시 본체에 외부단자를 접속한 구리흑연질 브러시에 있어서,

   상기 브러시 본체 또는 브러시 본체와 상기 외부단자와의 접속부에 구리-아연의 합금을 첨가한 것을 특징으로 하는 구리흑연질 브러시.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 구리-아연 합금 중의 아연 함유량은 10 ~ 50 질량%인 것을 특징으로 하는 구리흑연질 브러시.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 구리-아연 합금은 평균입경이 15㎛이하의 입자 상태인 것을 특징으로 하는 구리흑연질 브러시.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 구리-아연 합금은 브러시 본체에 대해 1 ~ 10 질량%의 비율로 첨가된 것을 특징으로 하는 구리흑연질 브러시.

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