專利名稱：陶瓷電刷材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電刷材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有電刷材料多為有色金屬電刷(即有色金屬與石墨的復(fù)合材料，例如銀 /石墨電刷，銅/石墨電刷)，這種電刷材料可以提供很好的導(dǎo)電性。但隨著設(shè)備 精度的不斷提高，對傳導(dǎo)電信號的電刷的要求也越來越高。電刷要提高導(dǎo)電性 必須要增加基體中金屬的含量，這樣石墨的含量就將減少，從而導(dǎo)致有色電刷 的自潤滑性能下降。相反，增加石墨含量又會使有色電刷的導(dǎo)電性下降。因此， 對于有色電刷來說是一個導(dǎo)電性與潤滑性矛盾體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有有色電刷為了提高導(dǎo)電性增加基體中金屬 的含量，從而導(dǎo)致電刷的自潤滑性能下降，而增加基體中石墨的含量又會使電 刷的導(dǎo)電性下降的問題，提供了一種陶瓷電刷材料及其制備方法。
本發(fā)明陶瓷電刷材料按重量份數(shù)由20-23.5份的Al粉、10-10.5份的炭黑、 66-70份的Ti粉和15-212份的Cu制成。
本發(fā)明陶瓷電刷材料的制備方法如下 一、將20-23.5重量份的Al粉、 10-10.5重量份的炭黑和66-70重量份的Ti粉混合，然后浸沒于無水乙醇中， 無水乙醇液面高度為混合粉末高度的4/3 7/5倍，再球磨12-24小時后烘干粉 末；二、將烘干后的粉末放入直徑為55mm-210mm的金屬模具中，在室溫、 液壓機(jī)壓力為15 MPa-16.5MPa的條件下制成相對密度為50%-55%的預(yù)制坯 料；三、將預(yù)制坯料放入金屬反應(yīng)器中，用短路電阻絲的熱量瞬時引燃點(diǎn)火劑， 待預(yù)制坯料快速燃燒7秒-13秒，然后冷卻至室溫，即得陶瓷骨架Ti3AlC2;四、 用15J12重量份的Cu包裹陶瓷骨架Ti3AlC2，然后放入剛玉柑堝內(nèi)以 15-20°C/min的升溫速度將溫度升至1200°C-1300°C，并在真空度為5Pa-10Pa 的條件下保持120(TC-1300'C的溫度1-3小時，即得到陶瓷電刷材料；其中步 驟三中所述的預(yù)制坯料與金屬反應(yīng)器內(nèi)壁的空隙用石英砂填滿。
采用Cu以0.5m/s的速度與本發(fā)明所得的陶瓷電刷材料進(jìn)行摩擦?xí)r，摩擦
3系數(shù)低于O.l，由此看出陶瓷電刷的自潤滑性能良好，本發(fā)明陶瓷電刷骨架材 料的室溫導(dǎo)電率為2xl06/Qm，熱膨脹系數(shù)為8.8-9.0x106/K。本發(fā)明陶瓷電刷 骨架材料的斷裂韌性為5.7MPa/m1/2、彎曲強(qiáng)度為330.8MPa、本征硬度為 2.9GPa。采用本發(fā)明生產(chǎn)出來的陶瓷電刷材料的使用壽命可達(dá)6個月。采用本 發(fā)明方法生產(chǎn)陶瓷電刷材料的生產(chǎn)周期短、成本低廉、制備工藝簡單，并且節(jié) 能、環(huán)保。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明技術(shù)方案不僅局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施 方式間的任意組合。
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式中陶瓷電刷材料按重量份數(shù)由20-23.5份的 Al粉、10-10.5份的炭黑、66-70份的Ti粉和15-212份的Cu制成。
本發(fā)明中作為陶瓷電刷材料與Oi以0.5m/s的速度摩擦?xí)r，摩擦系數(shù)低于 0.1，由此看出陶瓷電刷的自潤滑性能良好，本發(fā)明陶瓷電刷骨架材料的室溫 導(dǎo)電率為2.0xl06/Qm，熱膨脹系數(shù)為8.8-9.0xl06/K。本發(fā)明陶瓷電刷骨架材 料的斷裂韌性為5.7MPa/m1/2、彎曲強(qiáng)度為330.8MPa、本征硬度為2.9GPa。采 用本發(fā)明生產(chǎn)出來的陶瓷電刷材料的使用壽命可達(dá)6個月。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是陶瓷電刷材料按 重量份數(shù)由21-23份的Al粉、10.3-10.5份的炭黑、66.5-69.5份的Ti粉和 10.5-14.5份的Cu制成。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是陶瓷電刷材料按 重量份數(shù)由21.5-23份的A1粉、10.4份的炭黑、67-69份的Ti粉和11-14份的 Cu制成。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式中陶瓷電刷材料的制備方法如下 一、將 20-23.5重量份的Al粉、10-10.5重量份的炭黑和66-70重量份的Ti粉混合， 然后浸沒于無水乙醇中，無水乙醇液面高度為混合粉末高度的4/3~7/5倍，再 球磨12-24小時后烘干粉末；二、將烘干后的粉末放入直徑為55 mm -210mm 的金屬模具中，在室溫、液壓機(jī)壓力為15MPa-16.5MPa的條件下制成相對密 度為50%-55%的預(yù)制坯料；三、將預(yù)制坯料放入金屬反應(yīng)器中，用短路電阻 絲的熱量瞬時引燃點(diǎn)火劑，待預(yù)制坯料快速燃燒7秒-13秒，然后冷卻至室溫， 即得陶瓷骨架Ti3AlC2;四、用15-212重量份的Cu包裹陶瓷骨架Ti3AlC2，然后放入剛玉坩堝內(nèi)以15-20°C/min的升溫速度將溫度升至1200°C-1300°C ，并在真空度為5Pa-10Pa的條件下保持1200'C-130(TC的溫度1-3小時，即得到陶瓷電刷材料；其中步驟三中所述的預(yù)制坯料與金屬反應(yīng)器內(nèi)壁的空隙用石英砂填滿。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是步驟一中將21-23重量份的Al粉、10.3-10.5重量份的炭黑和66.5-69.5重量份的Ti粉混合。其它與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是步驟一中將21.5-23重量份的Al粉、10.4重量份的炭黑和67-69重量份的Ti粉混合。其它與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是步驟二中預(yù)制坯料的相對密度為51%-54%。其它與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是步驟一中預(yù)制坯料的相對密度為53%。其它與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是步驟四中真空度為5.5Pa-9Pa。其它與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是步驟四中真空度為6Pa-8.5Pa。其它與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是步驟四中真空度為7Pa-8Pa。其它與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
十二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是步驟四中真空度為7.5Pa。其它與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是步驟四中的升溫速度為16-19°C/min。其它與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是步驟四中的升溫速度為17-18°C/min。其它與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是步驟四中的升溫速度為17.5°C/min。其它與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是步驟四中將溫度升至1250。C。其它與具體實(shí)施方式
四相同。
權(quán)利要求
1、一種陶瓷電刷材料，其特征在于陶瓷電刷材料按重量份數(shù)由20-23.5份的Al粉、10-10.5份的炭黑、66-70份的Ti粉和15-212份的Cu制成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷電刷材料，其特征在于陶瓷電刷材料按重 量份數(shù)由21-23份的Al粉、10.3-10.5份的炭黑、66.5-69.5份的Ti粉和10.5-14.5 份的Cu制成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷電刷材料，其特征在于陶瓷電刷材料按重 量份數(shù)由21.5-23份的Al粉、10.4份的炭黑、67-69份的Ti粉和11-14份的 Cu制成。
4、 一種陶瓷電刷材料的制備方法，其特征在于陶瓷電刷材料的制備方法 如下 一、將20-23.5重量份的Al粉、10-10.5重量份的炭黑和66-70重量份 的Ti粉混合，然后浸沒于無水乙醇中，無水乙醇液面高度為混合粉末高度的 4/3~7/5倍，再球磨12-24小時后烘干粉末；二、將烘干后的粉末放入直徑為 55mm-210mm的金屬模具中，在室溫、液壓機(jī)壓力為15 MPa-16.5MPa的條 件下制成相對密度為50%-55%的預(yù)制坯料；三、將預(yù)制坯料放入金屬反應(yīng)器 中，用短路電阻絲的熱量瞬時引燃點(diǎn)火劑，待預(yù)制坯料快速燃燒7秒-13秒， 然后冷卻至室溫，即得陶瓷骨架Ti3AlC2;四、用15-212重量份的Cu包裹陶 瓷骨架Ti3AlC2，然后放入剛玉坩堝內(nèi)以15-20°C/min的升溫速度將溫度升至 120(TC-1300。C，并在真空度為5Pa-10Pa的條件下保持1200。C-130(TC的溫度 1-3小時，即得到陶瓷電刷材料；其中步驟三中所述的預(yù)制坯料與金屬反應(yīng)器. 內(nèi)壁的空隙用石英砂填滿。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的陶瓷電刷材料的制備方法，其特征在于步驟一 中將21-23重量份的Al粉、10.3-10.5重量份的炭黑和66.5-69.5重量份的Ti 粉混合。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的陶瓷電刷材料的制備方法，其特征在于步驟一 中將21.5_23重量份的Al粉、10.4重量份的炭黑和67-69重量份的Ti粉混合。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的陶瓷電刷材料的制備方法，其特征在于步驟二 中預(yù)制坯料的相對密度為51%-54%。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的陶瓷電刷材料的制備方法，其特征在于步驟一 中預(yù)制坯料的相對密度為53%。
全文摘要
陶瓷電刷材料及其制備方法，它涉及一種電刷材料及其制備方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有有色電刷為了提高導(dǎo)電性增加基體中金屬的含量，從而導(dǎo)致電刷的自潤滑性能下降，而增加基體中石墨的含量又會使電刷的導(dǎo)電性下降的問題。本發(fā)明材料由Al粉、炭黑、Ti粉和Cu制成。本發(fā)明方法如下將Al粉、炭黑和Ti粉混合加入無水乙醇，然后球磨、烘干，再將烘干后的粉末放入金屬模具中制成預(yù)制坯料，然后使預(yù)制坯快速燃燒7秒-13秒，得到陶瓷骨架，然后將被Cu覆蓋的陶瓷骨架放入剛玉坩堝內(nèi)，再升溫并且在真空的條件下保溫1-3小時。本發(fā)明材料具有良好的自潤滑性能和室溫導(dǎo)電率。本發(fā)明方法生產(chǎn)周期短、成本低廉、制備工藝簡單，并且節(jié)能、環(huán)保。
文檔編號H01R39/00GK101499598SQ20081013737
公開日2009年8月5日 申請日期2008年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月24日
發(fā)明者翀 李, 赫曉東 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)