一种接地电刷及其制备方法

摘要

本发明公开了一种接地电刷及其制备方法，属于电刷技术领域。本发明的接地电刷由如下原料制备而成：石墨粉，铜粉，锡粉，碳酸锌，抗磨剂和洗油。本发明还提供了一种接地电刷的制备方法，该方法是将原料放入冷混机里混合，然后再过40目筛，取筛下部分置于模具中，于4t/cm3下压制成体积密度为5.65g/cm3‑5.75g/cm3的电刷粗坯，将电刷粗坯置于网带炉内，依次在温度为248℃±5℃、300℃±5℃、4000℃±5℃、500℃±5℃、600℃±5℃、700℃±5℃、780℃±5℃的条件下分别加热1h‑1.5h。本发明的接地电刷电阻率低、耐磨性好、不含铅、使用寿命长，具有高耐磨性，适用于电机。

权利要求

1.一种接地电刷，其特征在于，所述接地电刷由如下原料制备而成：石墨粉10份-20份，铜粉70份-75份，锡粉2份-8份，碳酸锌5份-11份，碳化硅0.1份-0.5份和洗油0.1份-0.2份。

2.根据权利要求1所述的接地电刷，其特征在于，所述接地电刷由如下重量份的原料制备而成：石墨粉14份，铜粉75份，锡粉5份，碳酸锌8份，碳化硅0.3份和洗油0.1份。

3.根据权利要求1-2任一所述的接地电刷，其特征在于，所述碳化硅的平均粒径为200目-300目。

4.根据权利要求1所述的接地电刷，其特征在于，所述铜粉的松装密度在1.0g/cm3以下。

5.根据权利要求1所述的接地电刷，其特征在于，所述石墨粉为天然石墨粉。

6.根据权利要求1所述的接地电刷，其特征在于，所述石墨粉为鳞片石墨粉。

7.根据权利要求1所述的接地电刷，其特征在于，所述石墨粉的粒度为200目-300目，且石墨粉中碳含量≥99％，灰份≤1％。

8.一种权利要求1所述接地电刷的制备方法，其特征在于，按照如下步骤进行：

1)称料：分别称取石墨粉，铜粉，锡粉，碳酸锌，碳化硅和洗油；

2)混料：将石墨粉、碳化硅、碳酸锌、铜粉、锡粉和洗油放入冷混机里于室温下混合2-4小时，获得压粉；

3)压制成型：将步骤2)的压粉过40目筛，取筛下部分置于模具中，于4t/cm3下压制成体积密度为5.65g/cm3-5.75g/cm3的电刷粗坯；

4)焙烧处理：将步骤3)获得的电刷粗坯置于网带炉内，依次在温度为248℃±5℃、300℃±5℃、4000℃±5℃、500℃±5℃、600℃±5℃、700℃±5℃、780℃±5℃的条件下分别加热1h-1.5h，获得接地电刷。

说明书

一种接地电刷及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种接地电刷及其制备方法，属于电刷技术领域。

背景技术

[0002] 某些旋转机械，由于其本身的机械或电气性能，在旋转时会在转轴上产生感应电势、电压，如果感应电压得不到处理，如旋转机械上未安装接地电刷或者电压释放系统，该感应电压会寻找释放路径，那么旋转机械上的金属体就会成为感应电压的接地导体，非常典型的例子就是转子的轴承或密封件，由感应电压产生的电弧就是静电放电，这些电弧会损伤金属表层和增大部件间的正常运行的密封间隙，如果不及时处理静电放电，轴承和密封件儿就会逐渐损伤，转子的动态特性将慢慢改变，最终可能会损坏转子，带来昂贵的修复工作，采用接地电刷来释放感应电压，可帮助避免该问题的发生。

[0003] 接地电刷要求具备导流性能好、耐磨性能优、耐高压、使用寿命长、环保等优点；此外要求电刷的电阻率低。然而一般电刷的使用性能较差通常无法满足电机对电刷的各种要求，如耐磨性较差、稳定性差、使用寿命短，并且电刷含铅不环保。

[0004] 电刷的耐磨性能取决于其自身的强度、摩擦系数及氧化膜建立的好坏，一半电刷由于为了降低电阻率，增加铜含量，增加铜含量必然需要降低石墨含量，石墨作为一种润滑剂在电刷中起到降低摩擦系数，建立氧化膜的作用，同时金属含量的增加会导致使用寿命短、稳定性不好的问题。

发明内容

[0005] 为解决现有电刷耐磨性差、稳定性不好、使用寿命短、含铅不环保等问题，本发明提供了一种接地电刷及其制备方法，尤其是一种电机用接地电刷及其制备方法，本发明的接地电刷电阻率低、耐磨性好、不含铅、使用寿命长，具有高耐磨性，采用的技术方案如下：

[0006] 本发明的目的在于提供一种接地电刷，该接地电刷由如下原料制备而成：石墨粉，铜粉，锡粉，碳酸锌，抗磨剂和洗油。

[0007] 优选地，所述接地电刷由如下重量份的原料制备而成：石墨粉10份-20份，铜粉70份-75份，锡粉2份-8份，碳酸锌5份-11份，抗磨剂0.1份-0.5份和洗油0.1份-0.2份。

[0008] 更优选地，所述接地电刷由如下重量份的原料制备而成：石墨粉14份，铜粉75份，锡粉5份，碳酸锌8份，抗磨剂0.3份和洗油0.1份。

[0009] 优选地，所述抗磨剂为碳化硅。本发明通过采用碳化硅作为抗磨剂可以使得制备的接地电刷具有优良的摩擦性能，摩擦系数较低，抗压强度大。

[0010] 优选地，所述碳化硅的平均粒径为200目-300目。本发明中采用平均粒径为200-300目的碳化硅可以使得获得较好的效果，粒径过小起不到耐磨的作用，粒径过大会对整流子造成磨损，使整流子遭到破坏。其中，碳化硅的平均粒径为300目时上述效果最好。

[0011] 优选地，所述铜粉为轻体铜粉，即铜粉的松装密度在1.0g/cm3以下。本发明通过采用松装密度在1.0g/cm3以下的铜粉可以使得制备的接地电刷在烧结的时候更容易形成金属网格，使电刷电阻率降低，稳定性好。更优选地，铜粉的松装密度为0.9g/cm3-1.0g/cm3，上述效果更好，最优地，铜粉的松装密度为0.9g/cm3，上述效果最好。

[0012] 优选地，所述石墨粉为天然石墨粉。本发明采用天然石墨可以使得制备的接地电刷具有质量轻、导电、导热、润滑性能好、机械加工性能优良的特点。

[0013] 更优选地，所述石墨粉为鳞片石墨粉。鳞片石墨粉是天然石墨粉的一种。

[0014] 更优选地，所述鳞片石墨的平均粒径为300目，碳含量≥99％，灰份≤1％。，粒径过小会造成电阻变大，导致电刷的导流能力变差，粒径过大会导致电刷润滑能力不足，耐磨性变差。

[0015] 优选地，所述石墨粉的粒度为200目-300目，且石墨粉中碳含量≥99％，灰份≤1％。本发明通过采用粒度为200目-300目，碳含量≥99％，灰份≤1％的石墨粉可以使得制备的接地电刷摩擦系数降低、润滑性能提高、同时不会划伤换向器。

[0016] 本发明还提供了一种上述接地电刷的制备方法，按照如下步骤进行：

[0017] 1)称料：分别称取石墨粉，铜粉，锡粉，碳酸锌，抗磨剂和洗油；

[0018] 2)混料：将石墨粉、抗磨剂、碳酸锌、铜粉、锡粉和洗油放入冷混机里于室温下混合2-4小时(优选为3h)，获得压粉；

[0019] 3)压制成型：将步骤2)的压粉过40目筛，取筛下部分置于模具中，于4t/cm3下压制成体积密度为5.65g/cm3-5.75g/cm3的电刷粗坯；

[0020] 4)焙烧处理：将步骤3)获得的电刷粗坯置于网带炉内，依次在温度为248℃±5℃、300℃±5℃、4000℃±5℃、500℃±5℃、600℃±5℃、700℃±5℃、780℃±5℃的条件下分别加热1h-1.5h，获得接地电刷。

[0021] 优选地，步骤3)所述体积密度为5.68g/cm3-5.70g/cm3。控制电刷粗坯的体积密度为5.68g/cm3-5.70g/cm3可以使得制备的接地电刷电阻率低，抗折强度提高，耐磨性好。

[0022] 本发明接地电刷的配方中石墨粉可以采用人工石墨粉也可以采用天然石墨粉。本发明中由于天然石墨具有质量轻、导电、导热、润滑性能妤、机械加工性能优良等特点，因此选用天然石墨的效果要优于人工石墨的效果，天然石墨中尤其是鳞片石墨效果最好，本发明通过采用天然石墨使得接地电刷获得了润滑性能好，摩擦系数低的效果。

[0023] 本发明中碳化硅主要用于降低与换向器之间的氧化膜厚度和提高电刷的耐磨性。本发明通过采用碳化硅解决了在电刷与换向器之间摩擦氧化膜过厚的问题，获得了提高耐磨性的效果。

[0024] 本发明中锡粉的主要作用是与铜粉形成合金相，提高电刷的硬度、强度，耐磨性。本发明通过采用锡粉和铜粉形成合金锡青铜，获得了提高电刷硬度、强度、耐磨性的效果。

[0025] 本发明中碳酸锌的作用是与铜粉形成合金相。本发明通过采用碳酸锌解决了耐磨性差问题，获得了提高耐磨性的效果。

[0026] 电刷的耐磨性能取决于其自身的强度、摩擦系数及氧化膜建立的好坏，一般电刷由于为了降低电阻率，增加铜含量，增加铜含量必然需要降低石墨含量，石墨作为一种润滑剂在电刷中起到降低摩擦系数，建立氧化膜的作用，金属含量的增加会导致使用寿命短、稳3
定性不好的问题，本发明通过使用轻体铜粉(松装密度在1.0g/cm以下)代替现有电刷配方中的普通电解铜粉(松装密度为1.4g/cm3-1.8g/cm3)，可以在不增加铜粉含量的前提下，调整电刷的电阻率，获得低电阻率，同时还能够达到耐磨性能好、摩擦系数低、稳定性能好、使用寿命长。

[0027] 本发明有益效果：

[0028] 1、发明电刷原料组成合理，配方科学，制备的电机用电刷耐磨性能优、耐高压、使用寿命长、环保、耐磨性能提高30％以上。

[0029] 2、本发明的电机用电刷中使用碳化硅，电机耐磨性好，稳定性高，耐高压，降低火花。

[0030] 3、本发明的电机用电刷的电阻率低、耐磨性好、换向性能好、抗干扰能力强、使用寿命长，可以较好地满足接地电刷的各种要求，应用范围广。

具体实施方式

[0031] 下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。

[0032] 实施例1：

[0033] 本实施例提供了一种接地电刷及其制备方法，配方和制备方法如下：

[0034] 1、配方：

[0035] 接地电刷由如下重量份的原料制备而成：石墨粉10份，铜粉70份，锡粉2份，碳酸锌5份，碳化硅0.1份和洗油0.1份；其中：石墨粉为粒度为300目的天然石墨粉(鳞片石墨粉)，且石墨粉中碳含量≥99％，灰份≤1％；碳化硅的平均粒径为300目；铜粉的松装密度为
0.9g/cm3；

[0036] 2、接地电刷的制备方法，按照如下步骤进行：

[0037] 1)称料：分别称取石墨粉，铜粉，锡粉，碳酸锌，抗磨剂和洗油；

[0038] 2)混料：将石墨粉、抗磨剂、碳酸锌、铜粉、锡粉和洗油放入冷混机里于室温下混合3h，获得压粉；

[0039] 3)压制成型：将步骤2)的压粉过40目筛，取筛下部分置于模具中，于4t/cm3下压制成体积密度为5.65g/cm3-5.75g/cm3的电刷粗坯；

[0040] 4)焙烧处理：将步骤3)获得的电刷粗坯置于网带炉内，依次在温度为248℃±5℃、300℃±5℃、4000℃±5℃、500℃±5℃、600℃±5℃、700℃±5℃、780℃±5℃的条件下分别加热1h-1.5h，获得接地电刷。

[0041] 实施例2：

[0042] 本实施例提供了一种接地电刷及其制备方法，配方和制备方法如下：

[0043] 1、配方：

[0044] 接地电刷由如下重量份的原料制备而成：石墨粉20份，铜粉75份，锡粉8份，碳酸锌11份，抗磨剂0.5份和洗油0.2份；其中：石墨粉为粒度为300目的天然石墨粉(鳞片石墨粉)，且石墨粉中碳含量≥99％，灰份≤1％；碳化硅的平均粒径为300目；铜粉的松装密度为
0.9g/cm3；

[0045] 2、接地电刷的制备方法，按照如下步骤进行：

[0046] 1)称料：分别称取石墨粉，铜粉，锡粉，碳酸锌，抗磨剂和洗油；

[0047] 2)混料：将石墨粉、抗磨剂、碳酸锌、铜粉、锡粉和洗油放入冷混机里于室温下混合3h，获得压粉；

[0048] 3)压制成型：将步骤2)的压粉过40目筛，取筛下部分置于模具中，于4t/cm3下压制成体积密度为5.65g/cm3-5.75g/cm3的电刷粗坯；

[0049] 4)焙烧处理：将步骤3)获得的电刷粗坯置于网带炉内，依次在温度为248℃±5℃、300℃±5℃、4000℃±5℃、500℃±5℃、600℃±5℃、700℃±5℃、780℃±5℃的条件下分别加热1h-1.5h，获得接地电刷。

[0050] 实施例3：

[0051] 本实施例提供了一种接地电刷及其制备方法，配方和制备方法如下：

[0052] 1、配方：

[0053] 接地电刷由如下重量份的原料制备而成：石墨粉14份，铜粉75份，锡粉5份，碳酸锌8份，抗磨剂0.3份和洗油0.1份；其中：石墨粉为粒度为300目的天然石墨粉(鳞片石墨粉)，且石墨粉中碳含量≥99％，灰份≤1％；碳化硅的平均粒径为300目；铜粉的松装密度为
0.9g/cm3；

[0054] 2、接地电刷的制备方法，按照如下步骤进行：

[0055] 1)称料：分别称取石墨粉，铜粉，锡粉，碳酸锌，抗磨剂和洗油；

[0056] 2)混料：将石墨粉、抗磨剂、碳酸锌、铜粉、锡粉和洗油放入冷混机里于室温下混合3h，获得压粉；

[0057] 3)压制成型：将步骤2)的压粉过40目筛，取筛下部分置于模具中，于4t/cm3下压制成体积密度为5.65g/cm3-5.75g/cm3的电刷粗坯；

[0058] 4)焙烧处理：将步骤3)获得的电刷粗坯置于网带炉内，依次在温度为248℃±5℃、300℃±5℃、4000℃±5℃、500℃±5℃、600℃±5℃、700℃±5℃、780℃±5℃的条件下分别加热1h-1.5h，获得接地电刷。

[0059] 实施例4：

[0060] 本实施例与实施例3的区别在于：碳化硅的平均粒径为200目，其他步骤与实施例3相同。

[0061] 实施例5

[0062] 本实施例与实施例3的区别在于：石墨粉为粒度为200目的天然石墨粉(鳞片石墨粉)，其他步骤与实施例3相同。

[0063] 实施例6

[0064] 本实施例与实施例3的区别在于：步骤3)中电刷粗坯的体积密度为5.68g/cm3-5.70g/cm3，其他步骤与实施例3相同。

[0065] 为说明本发明制备的接地电刷的效果，进行了如下实验：

[0066] (1)将市售普通电刷与本发明电刷的性能进行了比较，比较结果如表1所示，[0067] 表1市售普通电刷与本发明电刷的性能比较

[0068]   稳定性 火花等级 静态磨耗(100万公里) 动态磨耗(100万公里)本发明电刷 无跳动 1-1又1/2级 11-14mm 12-15mm
市售普通电刷 跳动 1又1/2-2级 17-20mm 18-20mm

[0069] 普通电刷100万公里静态磨耗为17-20mm，普通电刷100万公里负载动态磨耗为18-20mm，本发明电刷100万公里静态磨耗11-14mm，本发明电刷100万公里负载动态磨耗12-
15mm，本发明的电刷相对于现有电刷磨耗降低30％以上，大大提高了接地电刷的使用寿命，市售普通电刷的活化等级为1又1/2-2级，本发明电刷的火花等级为1-1又1/2级，由此可见本发明电刷可以降低火花，并且本发明电刷在食用过程中无跳动现象，使用过程中稳定可靠。

[0070] (2)为说明碳酸锌提高电刷耐磨性的效果，进行了如下实验：

[0071] 实验组：实施例3

[0072] 对照组：本实验与实施例3的区别在于配方中不含有碳酸锌，其他与实施例3均相同。

[0073] 通过考察实验组与对照组制备电刷的100万公里负载动态磨耗和静态磨耗发现：添加碳酸锌的实验组制备的电刷100万公里静态磨耗为11mm、100万公里负载动态磨耗为
12mm，而不添加碳酸锌的对照组制备的电刷100万公里静态磨耗为17mm、100万公里负载动态磨耗为19mm，由此可见，添加碳酸锌可以显著提高电刷的耐磨性。

[0074] (3)为说明轻体铜粉降低电阻率的的效果，进行了如下实验：

[0075] 实验组：实施例3，轻体铜粉松装密度为0.9g/cm3；

[0076] 对照组：本实验与实施例3的区别在于用普通电解铜粉(松装密度为1.4g/cm3-1.8g/cm3)代替轻体铜粉(0.9g/cm3)，其他与实施例3均相同。

[0077] 考察实验组与对照组制备电刷的电阻率、耐磨性、摩擦系数、稳定性和使用寿命等效果，结果见表2。

[0078] 表2实验组与对照组电刷性能比较

[0079]

[0080] 由表2可知：使用轻体铜粉(松装密度在1.0g/cm3以下，如松装密度为0.9g/cm3)代替普通电解铜粉(松装密度为1.4g/cm3-1.8g/cm3)，可以在不增加铜粉含量的前提下，调整电刷的电阻率，获得低电阻率，同时还能够达到耐磨性能好、摩擦系数低、稳定性能好、使用寿命长。

[0081] 虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。