電機(jī)碳刷用二硫化鎢復(fù)合材料的制備方法
【專利摘要】一種電機(jī)碳刷用二硫化鎢復(fù)合材料的制備方法,本發(fā)明將碳化硅、鎢粉配成懸濁液,加入分散劑,控制pH值,將稀土催化劑和硫加入到尿素和無(wú)水乙醇配制的先驅(qū)體溶液,用超聲波混合并陳化后烘干,得到混合粉末;經(jīng)配料后在氬氣保護(hù)下,在溫度為230oC~850oC之間進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)反應(yīng),再經(jīng)磨料和振動(dòng)篩分級(jí),得到電機(jī)碳刷用二硫化鎢復(fù)合材料。本發(fā)明可提高碳刷運(yùn)行質(zhì)量,增加碳刷與換向器的使用壽命,并且可以抑制噪聲的產(chǎn)生。同時(shí)可簡(jiǎn)化后續(xù)碳刷制備工藝,大幅提高碳刷制備效率。
【專利說(shuō)明】電機(jī)碳刷用二硫化鎢復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新材料領(lǐng)域的電碳用二硫化鎢復(fù)合材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)合材料作為新的技術(shù)具有節(jié)約成本,提高產(chǎn)品性能,提升效率等特點(diǎn)。二硫化鎢是一種重要的摩擦材料,它的物理化學(xué)性能以及其應(yīng)用試驗(yàn)的結(jié)果表明,它不僅可以用于一般潤(rùn)滑條件下,而且可以用于一定的高溫、低溫、高負(fù)荷、高真空、有輻射線以及有腐蝕介質(zhì)等苛刻的工作環(huán)境中,它可以以粉末狀態(tài)被單獨(dú)使用,也可以與潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂以及石墨、金屬粉、塑料等物資混合制成復(fù)合材料。二硫化鎢復(fù)合材料是一種非常優(yōu)良的新興減磨節(jié)能材料,其性能大大優(yōu)于傳統(tǒng)的石墨和二硫化鑰,它的理化性能十分優(yōu)異,被譽(yù)為新“潤(rùn)滑之王”,它的摩擦系數(shù)僅為0.03,干摩擦性能比其它材料都好,它能在高溫高壓下使用。在大氣中,二硫化鎢的工作溫度范圍:_270°C?650 °C ;在真空中,它的溫度范圍:-188 0C?1316°C。
[0003]碳刷用摩擦材料通常由石墨、金屬粉、二硫化鑰和二硫化鎢組成。碳刷是電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)或其他旋轉(zhuǎn)機(jī)械的固定部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分之間傳遞能量或信號(hào)的裝置,是使用在馬達(dá)上的機(jī)能部件。碳刷使用范圍很廣泛,汽車、電動(dòng)工具、家電、微型馬達(dá)及大型電氣設(shè)備等都大量使用。碳刷如果長(zhǎng)時(shí)間工作,就會(huì)在換向器表面形成厚的碳皮膜,這種碳皮膜如果部分發(fā)生剝離,就會(huì)在剝離部分產(chǎn)生大的電流,進(jìn)而產(chǎn)生電火花,會(huì)在碳刷表面產(chǎn)生凹凸不平,如果電流過大也會(huì)造成換向器表面的損壞。因此,需向碳刷中加入碳化硅粉末等磨削劑,這樣就可以使碳刷工作時(shí)在換向器表面形成的碳皮膜被碳化娃削除,但是,由于碳化娃粉末硬度很大,常常因顆粒太大或絮凝導(dǎo)致分散不均勻,隨著碳刷長(zhǎng)時(shí)間滑動(dòng)就會(huì)將換向器表面研削,損壞換向器表面,從而降低電機(jī)工作效率,并且還會(huì)導(dǎo)致噪聲。而且,在碳刷生產(chǎn)過程中,一般是將固體潤(rùn)滑劑二硫化鎢與磨削劑碳化硅與石墨等碳刷原料直接混合,但固體潤(rùn)滑劑二硫化鎢與磨削劑碳化硅經(jīng)常因混合不均勻,導(dǎo)致碳刷工作時(shí),固體潤(rùn)滑劑在換向器表面形成碳皮膜不能穩(wěn)定均勻的被磨削劑消除,造成換向器表面不平整,導(dǎo)致局部電流過大,影響碳刷和換向器壽命,造成電機(jī)工作不穩(wěn)定。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種制備電機(jī)碳刷用的二硫化鎢復(fù)合材料的制備方法。具體制備過程如下:
A配料
按硫、鎢、碳化硅、稀土催化劑分別按工藝計(jì)算稱重,硫的重量與鎢粉重量的比例在34?100%,碳化硅的重量與鎢粉重量的比例在0.5%?30%,稀土催化劑的重量與鎢粉重量的比例在0.05%?0.5% ;
B前處理
(I)將碳化硅配成5-8g/L的碳化物懸濁液,鎢粉配為20-30g/L的懸濁液,加入懸濁液總量0.5-1.5%的尿素或OP乳化劑做分散劑,加氨水控制pH值大于8,在溫度為25?65°C、常壓條件下將二者混合攪拌處理0.5?2小時(shí),使鎢包覆在碳化硅表面;
(2)將尿素和無(wú)水乙醇按1:(3?5)配制先驅(qū)體溶液,再加入稀土催化劑和硫,在常溫下攪拌10-20分鐘;
(3)將(I)和(2)進(jìn)行超聲波混合,超聲波功率為30W?50W,頻率為15?20kHZ,陳化I?2小時(shí)后進(jìn)行真空抽濾,將抽濾后的混合物放入充滿氬氣的烘箱中進(jìn)行烘干,溫度控制在70?102°C,烘干時(shí)間為10?100分鐘,得到分布均勻的混合粉末;
C反應(yīng)爐反應(yīng)
將混合粉末配料裝舟,氬氣保護(hù)下,在溫度為230 0C?850 °C之間進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)反應(yīng),反應(yīng)時(shí)間在5?24小時(shí)。
[0005]D 磨料
將冷卻后的反應(yīng)物進(jìn)行粉碎磨料,直到粒徑小于100微米。
[0006]E振動(dòng)篩分級(jí)
將磨料好的產(chǎn)品按粒徑大小進(jìn)行振動(dòng)篩分,得到二硫化鎢復(fù)合材料。用該二硫化鎢復(fù)合材料制備碳刷,碳刷中二硫化鎢復(fù)合材料的質(zhì)量百分含量占碳刷總重量的0.5?10%。
[0007]鎢粉和硫磺充分反應(yīng)生成二硫化鎢,反應(yīng)過程中,稀土催化劑促進(jìn)納米晶和微晶二硫化鎢在高溫下滲透于碳化硅的晶格中,還有大量微晶二硫化鎢吸附在碳化硅表面,形成二硫化鎢對(duì)碳化硅的滲透和包覆,生成電機(jī)電碳專用二硫化鎢-碳化硅復(fù)合材料,該復(fù)合材料將二硫化鶴的潤(rùn)滑性能和碳化娃的硬質(zhì)磨削性能進(jìn)行能有機(jī)結(jié)合。當(dāng)碳化娃在換向器表面工作時(shí),吸附在碳化硅表面和滲透于內(nèi)部的二硫化鎢可以起到潤(rùn)滑作用,減少對(duì)換向器表面的刮傷和損壞。
[0008]用該復(fù)合材料制備的電機(jī)碳刷,在換向器表面上能充分發(fā)揮二硫化鎢的潤(rùn)滑性和碳化硅的涂層調(diào)節(jié)功能,換向器表面就不會(huì)因碳化硅的分布不均勻和質(zhì)硬而損壞,同時(shí),穩(wěn)定了換向性能,換向電流會(huì)更平穩(wěn),電刷溫度也不會(huì)因電流突變而溫度突升,進(jìn)而燒壞換向器。該發(fā)明使電機(jī)工作穩(wěn)定性和整流特性更好,效率更高,碳刷摩擦損耗率更小??商岣咛妓⑦\(yùn)行質(zhì)量,增加碳刷與換向器的使用壽命,并且可以抑制噪聲的產(chǎn)生。同時(shí)可簡(jiǎn)化后續(xù)碳刷制備工藝,大幅提高碳刷制備效率。
[0009]本發(fā)明使電機(jī)工作穩(wěn)定性和整流特性更好、電機(jī)工作效率更高,碳刷及換向器摩擦損耗率更小,壽命更長(zhǎng),并且可以抑制噪聲的產(chǎn)生。同時(shí)可簡(jiǎn)化后續(xù)碳刷制備工藝,大幅提高碳刷制備效率,
【具體實(shí)施方式】實(shí)施例1 A配料
按硫、鎢、碳化硅、稀土催化劑分別按工藝計(jì)算稱重,硫的重量與鎢粉重量的比例在35%,碳化硅的重量與鎢粉重量的比例在1%,稀土催化劑錸(Re)的重量與鎢粉重量的比為0.1% ;
B前處理
(I)將碳化硅配成5g/L的碳化物懸濁液,鎢粉配為20g/L的懸濁液,加入懸濁液總量
0.5%的尿素做分散劑,加氨水控制pH值為8.5,在溫度為25?35°C、常壓條件下將二者混合攪拌處理2小時(shí),使鎢包覆在碳化硅表面;
(2)將尿素和無(wú)水乙醇按1:3配制先驅(qū)體溶液,再加入稀土催化劑和硫,在常溫下攪拌20分鐘;
(3)將(I)和(2)進(jìn)行超聲波混合,超聲波功率為30W,頻率為15kHZ,混合并陳化I小時(shí)后進(jìn)行真空抽濾,將抽濾后的混合物放入充滿氬氣的烘箱中進(jìn)行烘干,溫度控制在85?102°C,烘干時(shí)間為80分鐘,得到分布均勻的混合粉末;
C反應(yīng)爐反應(yīng)
將混合粉末配料裝舟,氬氣保護(hù)下,在溫度為250 °C進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)反應(yīng),反應(yīng)時(shí)間在6小時(shí)。
[0010]D 磨料
將冷卻后的反應(yīng)物進(jìn)行粉碎磨料,直到粒徑小于100微米。
[0011]E振動(dòng)篩分級(jí)
將磨料好的產(chǎn)品按粒徑大小進(jìn)行振動(dòng)篩分,得到二硫化鎢復(fù)合材料。
[0012]實(shí)施例2 A配料
按硫、鎢、碳化硅、稀土催化劑分別按工藝計(jì)算稱重,硫的重量與鎢粉重量的比例在70%,碳化硅的重量與鎢粉重量的比例在10%,稀土催化劑銠(Rh)的重量與鎢粉重量的比例在0.2%,稀土催化劑Pt (鉬)的重量與鎢粉重量的比例在0.1%;
B前處理
(O將碳化硅配成7g/L的碳化物懸濁液,鎢粉配為25g/L的懸濁液,加入懸濁液總量1.5%的尿素做分散劑,加氨水控制pH值為9,在溫度為45°C、常壓條件下將二者混合攪拌處理1.5小時(shí),使鎢包覆在碳化硅表面;
(2)將尿素和無(wú)水乙醇按1:4配制先驅(qū)體溶液,再加入稀土催化劑和硫,在常溫下攪拌10分鐘;
(3)將(I)和(2)進(jìn)行超聲波混合,超聲波功率為40W,頻率為20kHZ,陳化2小時(shí)后進(jìn)行真空抽濾,將抽濾后的混合物放入充滿氬氣的烘箱中進(jìn)行烘干,溫度控制在70?102°C,烘干時(shí)間為10?100分鐘,得到分布均勻的混合粉末;
C反應(yīng)爐反應(yīng)
將配料裝舟,氬氣保護(hù)下,在溫度為550 0C進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)反應(yīng),反應(yīng)時(shí)間在12小時(shí)。
[0013]D 磨料
將冷卻后的反應(yīng)物進(jìn)行粉碎磨料,直到粒徑小于100微米。
[0014]E振動(dòng)篩分級(jí)
將磨料好的產(chǎn)品按粒徑大小進(jìn)行振動(dòng)篩分,得到二硫化鎢復(fù)合材料。
[0015]實(shí)施例3 A配料
按硫、鎢、碳化硅、稀土催化劑分別按工藝計(jì)算稱重,硫的重量與鎢粉重量的比例在90%,碳化硅的重量與鎢粉重量的比例在20%,稀土催化劑CqS的重量與鎢粉重量的比例在
0.45%,硫、鎢、碳化硅、Co催化劑進(jìn)行配料;
B前處理 (O將碳化硅配成8g/L的碳化物懸濁液,鎢粉配為30g/L的懸濁液,加入懸濁液總量1%的OP乳化劑做分散劑,加氨水控制pH值為9.5,在溫度為25?65°C、常壓條件下將二者混合攪拌處理0.5?2小時(shí),使鎢包覆在碳化硅表面;
(2)將尿素和無(wú)水乙醇按1:5配制先驅(qū)體溶液,再加入稀土催化劑和硫,在常溫下攪拌15分鐘;
(3)將(I)和(2)進(jìn)行超聲波混合,超聲波功率為50W,頻率為16kHZ,并陳化2小時(shí)后進(jìn)行真空抽濾,將抽濾后的混合物放入充滿氬氣的烘箱中進(jìn)行烘干,溫度控制在100°C,烘干時(shí)間為100分鐘,得到分布均勻的混合粉末;
C反應(yīng)爐反應(yīng)
將混合粉末裝舟,氬氣保護(hù)下,在溫度為750 °(:之間進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)反應(yīng),反應(yīng)時(shí)間在18小時(shí)。
[0016]D 磨料
將冷卻后的反應(yīng)物進(jìn)行粉碎磨料,直到粒徑小于100微米。
[0017]E振動(dòng)篩分級(jí)
將磨料好的產(chǎn)品按粒徑大小進(jìn)行振動(dòng)篩分,得到二硫化鎢復(fù)合材料。
【權(quán)利要求】
1.一種電機(jī)碳刷用二硫化鎢復(fù)合材料的制備方法,其特征在于制備過程如下: A配料 按硫、鎢、碳化硅、稀土催化劑分別按工藝計(jì)算稱重,硫的重量與鎢粉重量的比例在34?100%,碳化硅的重量與鎢粉重量的比例在0.5%?30%,稀土催化劑的重量與鎢粉重量的比例在0.05%?0.5% ; B前處理 (1)將碳化硅配成5-8g/L的碳化物懸濁液,鎢粉配為20-30g/L的懸濁液,加入懸濁液總量0.5-1.5%的尿素或OP乳化劑做分散劑,控制pH值大于8,在溫度為25?65°C、常壓條件下將二者混合攪拌處理0.5?2小時(shí),使鎢包覆在碳化硅表面; (2)將尿素和無(wú)水乙醇按1:(3?5)配制先驅(qū)體溶液,再加入稀土催化劑和硫,在常溫下攪拌10-20分鐘; (3)將(I)和(2)進(jìn)行超聲波混合,超聲波功率為30W?50W,頻率為15?20kHZ,混合并陳化I?2小時(shí)后進(jìn)行真空抽濾,將抽濾后的混合物放入充滿氬氣的烘箱中進(jìn)行烘干,溫度控制在70?102°C,烘干時(shí)間為10?100分鐘,得到分布均勻的混合粉末; C反應(yīng)爐反應(yīng) 將混合粉末裝舟,氬氣保護(hù)下,在溫度為230 0C?850 °(:之間進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)反應(yīng),反應(yīng)時(shí)間在5?24小時(shí); D磨料 將冷卻后的反應(yīng)物進(jìn)行粉碎磨料,直到粒徑小于100微米; E振動(dòng)篩分級(jí) 將磨料好的產(chǎn)品按粒徑大小進(jìn)行振動(dòng)篩分,得到二硫化鎢復(fù)合材料。
【文檔編號(hào)】H01R43/12GK104362490SQ201410716904
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月2日
【發(fā)明者】任改梅, 李春芳, 吳爾京, 沈季芳, 李虹云, 戴長(zhǎng)欣 申請(qǐng)人:湖南省華京粉體材料有限公司