专利名称：陶瓷电刷材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种电刷材料及其制备方法。
背景技术：
现有电刷材料多为有色金属电刷(即有色金属与石墨的复合材料，例如银 /石墨电刷，铜/石墨电刷)，这种电刷材料可以提供很好的导电性。但随着设备 精度的不断提高，对传导电信号的电刷的要求也越来越高。电刷要提高导电性 必须要增加基体中金属的含量，这样石墨的含量就将减少，从而导致有色电刷 的自润滑性能下降。相反，增加石墨含量又会使有色电刷的导电性下降。因此， 对于有色电刷来说是一个导电性与润滑性矛盾体。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有有色电刷为了提高导电性增加基体中金属 的含量，从而导致电刷的自润滑性能下降，而增加基体中石墨的含量又会使电 刷的导电性下降的问题，提供了一种陶瓷电刷材料及其制备方法。
本发明陶瓷电刷材料按重量份数由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。
本发明陶瓷电刷材料的制备方法如下 一、将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，然后浸没于无水乙醇中， 无水乙醇液面高度为混合粉末高度的4/3 7/5倍，再球磨12-24小时后烘干粉 末；二、将烘干后的粉末放入直径为55mm-210mm的金属模具中，在室温、 液压机压力为15 MPa-16.5MPa的条件下制成相对密度为50%-55%的预制坯 料；三、将预制坯料放入金属反应器中，用短路电阻丝的热量瞬时引燃点火剂， 待预制坯料快速燃烧7秒-13秒，然后冷却至室温，即得陶瓷骨架Ti3AlC2;四、 用15J12重量份的Cu包裹陶瓷骨架Ti3AlC2，然后放入刚玉柑埚内以 15-20°C/min的升温速度将温度升至1200°C-1300°C，并在真空度为5Pa-10Pa 的条件下保持120(TC-1300'C的温度1-3小时，即得到陶瓷电刷材料；其中步 骤三中所述的预制坯料与金属反应器内壁的空隙用石英砂填满。
采用Cu以0.5m/s的速度与本发明所得的陶瓷电刷材料进行摩擦时，摩擦
3系数低于O.l，由此看出陶瓷电刷的自润滑性能良好，本发明陶瓷电刷骨架材 料的室温导电率为2xl06/Qm，热膨胀系数为8.8-9.0x106/K。本发明陶瓷电刷 骨架材料的断裂韧性为5.7MPa/m1/2、弯曲强度为330.8MPa、本征硬度为 2.9GPa。采用本发明生产出来的陶瓷电刷材料的使用寿命可达6个月。采用本 发明方法生产陶瓷电刷材料的生产周期短、成本低廉、制备工艺简单，并且节 能、环保。
具体实施例方式
本发明技术方案不仅局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施 方式间的任意组合。
具体实施方式
一本实施方式中陶瓷电刷材料按重量份数由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。
本发明中作为陶瓷电刷材料与Oi以0.5m/s的速度摩擦时，摩擦系数低于 0.1，由此看出陶瓷电刷的自润滑性能良好，本发明陶瓷电刷骨架材料的室温 导电率为2.0xl06/Qm，热膨胀系数为8.8-9.0xl06/K。本发明陶瓷电刷骨架材 料的断裂韧性为5.7MPa/m1/2、弯曲强度为330.8MPa、本征硬度为2.9GPa。采 用本发明生产出来的陶瓷电刷材料的使用寿命可达6个月。
具体实施方式
二本实施方式与具体实施方式
一不同的是陶瓷电刷材料按 重量份数由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。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一不同的是陶瓷电刷材料按 重量份数由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。
具体实施方式
四本实施方式中陶瓷电刷材料的制备方法如下 一、将 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， 然后浸没于无水乙醇中，无水乙醇液面高度为混合粉末高度的4/3~7/5倍，再 球磨12-24小时后烘干粉末；二、将烘干后的粉末放入直径为55 mm -210mm 的金属模具中，在室温、液压机压力为15MPa-16.5MPa的条件下制成相对密 度为50%-55%的预制坯料；三、将预制坯料放入金属反应器中，用短路电阻 丝的热量瞬时引燃点火剂，待预制坯料快速燃烧7秒-13秒，然后冷却至室温， 即得陶瓷骨架Ti3AlC2;四、用15-212重量份的Cu包裹陶瓷骨架Ti3AlC2，然后放入刚玉坩埚内以15-20°C/min的升温速度将温度升至1200°C-1300°C ，并在真空度为5Pa-10Pa的条件下保持1200'C-130(TC的温度1-3小时，即得到陶瓷电刷材料；其中步骤三中所述的预制坯料与金属反应器内壁的空隙用石英砂填满。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
四不同的是步骤一中将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。其它与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
四不同的是步骤一中将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。其它与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
四不同的是步骤二中预制坯料的相对密度为51%-54%。其它与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
四不同的是步骤一中预制坯料的相对密度为53%。其它与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
四不同的是步骤四中真空度为5.5Pa-9Pa。其它与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
四不同的是步骤四中真空度为6Pa-8.5Pa。其它与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
十一本实施方式与具体实施方式
四不同的是步骤四中真空度为7Pa-8Pa。其它与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
十二本实施方式与具体实施方式
四不同的是步骤四中真空度为7.5Pa。其它与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
十三本实施方式与具体实施方式
四不同的是步骤四中的升温速度为16-19°C/min。其它与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
十四本实施方式与具体实施方式
四不同的是步骤四中的升温速度为17-18°C/min。其它与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
十五本实施方式与具体实施方式
四不同的是步骤四中的升温速度为17.5°C/min。其它与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
十六本实施方式与具体实施方式
四不同的是步骤四中将温度升至1250。C。其它与具体实施方式
四相同。
权利要求
1、一种陶瓷电刷材料，其特征在于陶瓷电刷材料按重量份数由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、 根据权利要求1所述的陶瓷电刷材料，其特征在于陶瓷电刷材料按重 量份数由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、 根据权利要求1所述的陶瓷电刷材料，其特征在于陶瓷电刷材料按重 量份数由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、 一种陶瓷电刷材料的制备方法，其特征在于陶瓷电刷材料的制备方法 如下 一、将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，然后浸没于无水乙醇中，无水乙醇液面高度为混合粉末高度的 4/3~7/5倍，再球磨12-24小时后烘干粉末；二、将烘干后的粉末放入直径为 55mm-210mm的金属模具中，在室温、液压机压力为15 MPa-16.5MPa的条 件下制成相对密度为50%-55%的预制坯料；三、将预制坯料放入金属反应器 中，用短路电阻丝的热量瞬时引燃点火剂，待预制坯料快速燃烧7秒-13秒， 然后冷却至室温，即得陶瓷骨架Ti3AlC2;四、用15-212重量份的Cu包裹陶 瓷骨架Ti3AlC2，然后放入刚玉坩埚内以15-20°C/min的升温速度将温度升至 120(TC-1300。C，并在真空度为5Pa-10Pa的条件下保持1200。C-130(TC的温度 1-3小时，即得到陶瓷电刷材料；其中步骤三中所述的预制坯料与金属反应器. 内壁的空隙用石英砂填满。
5、 根据权利要求4所述的陶瓷电刷材料的制备方法，其特征在于步骤一 中将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、 根据权利要求4所述的陶瓷电刷材料的制备方法，其特征在于步骤一 中将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、 根据权利要求4所述的陶瓷电刷材料的制备方法，其特征在于步骤二 中预制坯料的相对密度为51%-54%。
8、 根据权利要求4所述的陶瓷电刷材料的制备方法，其特征在于步骤一 中预制坯料的相对密度为53%。
全文摘要
陶瓷电刷材料及其制备方法，它涉及一种电刷材料及其制备方法。本发明解决了现有有色电刷为了提高导电性增加基体中金属的含量，从而导致电刷的自润滑性能下降，而增加基体中石墨的含量又会使电刷的导电性下降的问题。本发明材料由Al粉、炭黑、Ti粉和Cu制成。本发明方法如下将Al粉、炭黑和Ti粉混合加入无水乙醇，然后球磨、烘干，再将烘干后的粉末放入金属模具中制成预制坯料，然后使预制坯快速燃烧7秒-13秒，得到陶瓷骨架，然后将被Cu覆盖的陶瓷骨架放入刚玉坩埚内，再升温并且在真空的条件下保温1-3小时。本发明材料具有良好的自润滑性能和室温导电率。本发明方法生产周期短、成本低廉、制备工艺简单，并且节能、环保。
文档编号H01R39/00GK101499598SQ20081013737
公开日2009年8月5日 申请日期2008年10月24日 优先权日2008年10月24日
发明者翀 李, 赫晓东 申请人:哈尔滨工业大学