專利名稱：石墨電刷及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石墨電刷及其制備方法。
背景技術(shù)：
電刷是一種用來與換向器配合使用實現(xiàn)電機電流換向的滑動接觸體，電 機運行的可靠性，在很大程度上取決于電刷的性能。
石墨電刷具有換向性能好，制造工藝簡單，生產(chǎn)周期短，容易形成批量 生產(chǎn)的優(yōu)點。然而由于樹脂的加入，使電刷的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能下降，接觸電 阻升高，載流密度減小。當(dāng)電刷由于摩擦升溫時，電刷本身的潤滑性能下 降，使溫度進一步提高。此外，由于石墨和粘結(jié)劑之間的性能差異及工藝上 的不完善，使得石墨電刷的性能受到影響，不能滿足某些環(huán)境的要求。同時 存在著適當(dāng)電阻率和優(yōu)良摩擦磨損及較好的換向性能不能協(xié)調(diào)統(tǒng)一的矛盾， 不能很好的滿足實際需求。
因此有必要開發(fā)一種工作電流密度大、熱導(dǎo)率高、耐磨性好和使用壽命 長的石墨電刷。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種石墨電刷，包括石墨、粘結(jié) 劑、混制于所述石墨和粘結(jié)劑中的碳納米管、及銅線。
本發(fā)明亦提供一種石墨電刷制備方法，包括以下步驟將碳納米管和適 量的分散劑加入至粘結(jié)劑溶液中進行分散；將含碳納米管的粘結(jié)劑溶液與石 墨、添加劑進行混合；冷壓固化燒結(jié)制成坯體；種導(dǎo)線于固化燒結(jié)后的坯體 中，制得電刷?？蛇x地，上述導(dǎo)線也可在冷壓步驟中加入。
本發(fā)明所舉實施例具有的有益效果是電刷中由于含有碳納米管，因而 具有較高的熱導(dǎo)率、載流密度和耐磨性能，并可有效減少電刷與換向器間的接觸電阻，提高使用壽命。
為了能更進一步了解本發(fā)明的特征以及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā) 明的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā) 明加以限制。


下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細描述。 圖1所示為依本發(fā)明一實施例的碳納米管與樹脂、石墨混合制備的電刷 的微觀組織示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明
請參閱圖1，依本發(fā)明一實施例的碳納米管增強石墨電刷主要由石墨1， 粘結(jié)劑2、混制于所述石墨1與粘結(jié)劑2中的碳納米管3，及銅線(圖未示) 組成。在本實施例中，粘結(jié)劑2可采用環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂?？梢岳斫獾?， 根據(jù)實際電刷的具體使用性能要求也可采用其他粘結(jié)劑。所述碳納米管的直 徑大約為20~30nm，長度大約為30pm。
從圖中可看出，混制于所述石墨1和粘結(jié)劑2中的碳納米管3可增加電 刷的導(dǎo)電和導(dǎo)熱通路(如圖中虛線所示)，從而可大幅提高電刷的熱導(dǎo)率和載 流密度。
上述石墨電刷制備工藝流程包括以下步驟
a)碳納米管表面預(yù)處理將適量的碳納米管加入至混合酸
(HN03:H2S04=1:3)中，4(TC下用超聲波清洗機超聲4小時，然后過濾、去 離子水漂洗至中性、ll(TC真空烘干約10小時后備用。預(yù)處理后的碳納米管 表面含有羥基和羧基基團，可增加碳管表面負電荷量，從而增強了碳納米管 間的靜電斥力，提高了碳納米管在溶劑中的分散性，在本實施例中，碳納米 管可以是單壁、雙壁或多壁碳納米管；
5b)將碳納米管在溶劑中進行預(yù)分散將預(yù)處理后的碳納米管和適量的分 散劑加入至溶劑中，采用超聲和機械攪拌機同時分散碳納米管，時間約1小 時，制備成含碳納米管的懸浮液，在本實施例中，分散劑可以為十二烷基磺
酸鈉(SDS)、十二烷基苯磺酸鈉(NaDDBS)等一種或幾種的復(fù)配，溶劑可 以為丙酮或乙醇等；
C)將碳納米管在樹脂溶液中進行分散將碳納米管懸浮液緩慢加入樹脂
溶液中，同時機械攪拌約1小時，使碳納米管在樹脂中分布均勻，在本實施 例中，樹脂可以是環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂等粘結(jié)劑，碳納米管與樹脂的重量百
分比可根據(jù)實際電刷的具體使用性能要求在1~5%間調(diào)節(jié)；
d) 混合將石墨粉、添加劑與含碳納米管的樹脂溶液用混捏機混合約40
分鐘，然后在7(TC下真空干燥約8小時以去除溶劑。最后軋板、造粒、篩分 需要的顆粒尺寸配比(〈90)im:20。/。， 90~500pm:80%)，以備壓型；
e) 冷壓固化燒結(jié)將粉末室溫壓制成型后，固化燒結(jié)，固化溫度為 220 °C;
f) 固接導(dǎo)線于固化燒結(jié)后制得的坯體中，制得電刷。 可選地，上述導(dǎo)線也可在對粉末進行冷壓時加入。
本發(fā)明實施例的電刷具有以下優(yōu)點
1. 工藝過程簡單、易操作；
2. 通過對碳納米管表面進行處理，可有效打開團聚的碳納米管，提高 其在溶劑中的分散性，實驗結(jié)果表明，處理后的碳納米管可在水、 乙醇和丙酮等溶劑中數(shù)月保持穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)；
3. 通過加入多種分散劑，可有效提高碳納米管在樹脂溶液中的分散均 勻性，并使碳納米管表面與樹脂界面結(jié)合牢固；
4. 均勻分布于電刷中的碳納米管可大幅增加電刷的導(dǎo)電和導(dǎo)熱通路，
從而大幅提高電刷的熱導(dǎo)率、載流密度，和耐磨性能；有效減少電 刷與換向器間的接觸電阻，使用壽命得到提高。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明， 不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干推演或 替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種石墨電刷，包括石墨、粘結(jié)劑、銅線，其特征在于所述電刷還包括碳納米管混制于所述石墨和粘結(jié)劑中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨電刷，其特征在于所述碳納米管的直徑為20~30nm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨電刷，其特征在于所述碳納米管的長度為30jLim。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的石墨電刷，其特征在于所述粘結(jié)劑為樹脂。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的石墨電刷，其特征在于所述碳納米管與樹脂 的重量百分比為1%至5%。
6、 一種石墨電刷制備方法，包括以下步驟 將碳納米管和適量的分散劑加入至粘結(jié)劑溶液中進行分散； 將含碳納米管的粘結(jié)劑溶液與石墨、添加劑進行混合并去除溶劑； 冷壓、固化燒結(jié)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的石墨電刷制備方法，其特征在于在所述冷 壓、固化燒結(jié)步驟之后還包括固接導(dǎo)線于固化燒結(jié)后制得的坯體中。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的石墨電刷制備方法，其特征在于在所述冷壓 步驟中加入導(dǎo)線。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的石墨電刷制備方法，其特征在于在所述 分散步驟之前還包括將碳納米管加入至溶劑中進行預(yù)分散形成穩(wěn)定的碳納米 管懸浮液。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的石墨電刷制備方法，其特征在于在所述預(yù) 分散步驟之前還包括對碳納米管進行酸洗表面處理。
11、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的石墨電刷制備方法，其特征在于所述溶劑 為丙酮或乙醇。
12、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的石墨電刷制備方法，其特征在于所述粘結(jié) 劑溶液為樹脂溶液。
13、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的石墨電刷制備方法，其特征在于所述碳納 米管與樹脂的重量百分比為1%至5%。
14、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的石墨電刷制備方法，其特征在于所述分散劑為十二烷基磺酸鈉(SDS)、十二垸基苯磺酸鈉(NaDDBS)、或十二烷基 磺酸鈉與十二烷基苯磺酸鈉的混合。
全文摘要
一種石墨電刷，包括石墨、樹脂、混制于所述石墨和樹脂中的碳納米管、及銅線。本發(fā)明亦提供一種石墨電刷制備方法，包括以下步驟對碳納米管進行表面處理；將碳納米管加入至溶劑中進行預(yù)分散；將碳納米管懸浮液緩慢加入樹脂溶液中進行分散；將含碳納米管的樹脂溶液與石墨、添加劑進行混合；冷壓固化燒結(jié)制成坯體；固接導(dǎo)線于固化燒結(jié)后的坯體中制得電刷。本發(fā)明的石墨電刷，由于碳納米管的加入，因而具有較高的熱導(dǎo)率、載流密度和耐磨性能，并可有效減少電刷與換向器間的接觸電阻，提高使用壽命。
文檔編號H01R39/20GK101651281SQ200810142409
公開日2010年2月17日 申請日期2008年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月11日
發(fā)明者劉大勇, 晏義伍, 李家麟, 阮昌榮 申請人:德昌電機(深圳)有限公司