一种倒梯形座椅电机用碳刷的制备方法与流程

本发明涉及一种座椅电机用碳刷的制备方法，具体涉及一种其截面为倒梯形的座椅电机用碳刷的制备方法，属于电碳领域。
背景技术：
：随着轿车在现代社会的普及，人们对轿车的各种要求也越来越高。在轿车内部有各种各样的电机方便用户对轿车各个系统的操作。以座椅系统为例，座椅的升降、前后移动、调角度都由电机带动。此类电机一般采用低压(一般为12V左右)直流有刷电机。由于座椅电机贴近用户，因此对其噪音的要求非常高。在噪音系统里面，碳刷与换向器的磨合占有大部分比例，因此也对此类碳刷材料、结构本身提出了更高的要求。目前使用的座椅电机用碳刷普遍采用铜粉、石墨粉以及粘结剂模压纯铜软绞线成型、烧结、加工而成，一般来说碳刷刷体为一种均匀的组分。此类碳刷在目前的应用基本能满足电机动力性能的要求，但是其噪音性能越来越不能满足用户的要求。本发明的座椅电机用碳刷，基于座椅电机对噪音的苛刻要求，力求减少碳刷与换向器磨合产生的噪音，也就是增加润滑，减少火花等。碳刷刷体采用两种组分压制，这两种组分里，一种为高润滑层，一种为高导电层，两层复合后达到低压降、低噪音的目的。技术实现要素：本发明为了克服现有座椅电机用碳刷技术中存在的不足，提供一种倒梯形座椅电机用碳刷的制备方法，本发明通过将高润滑层和高导电层复合压制并磨削出特殊弧面，制备低压降、低噪音的碳刷，达到增加润滑，减少火花，提高电刷使用寿命的目的。本发明提供了一种倒梯形座椅电机用碳刷的制备方法，包括以下步骤：将电解铜粉、天然石墨和酚醛树脂粉混合均匀，制得高导电层混合料；将电解铜粉、天然石墨和含有乌洛托品的润滑剂混合均匀，制得高润滑层混合料；将所述高导电层混合料和高润滑层混合料依次加入到其截面为倒梯形的模具中，对其进行压制处理，制得碳刷压坯；对所述碳刷压坯进行烧结处理，制得碳刷初品；对所述碳刷初品进行碳刷成品加工处理，得到碳刷成品。其中，所述高导电层混合料各原料的重量份配比为：电解铜粉30-60，天然石墨40-70，酚醛树脂粉20-40，所述电解铜粉与天然石墨的重量份之和为100份。特别是，所述高导电层混合料各原料的重量份配比优选为：电解铜粉45-55，天然石墨45-55，酚醛树脂粉25-35，所述电解铜粉与天然石墨的重量份之和为100份。尤其是，所述电解铜粉的含铜量为≥99％，粒度为-300目，松装比为0.8-1.9g/cm3。特别是，所述天然石墨为黑色鳞片状粉末，粒度为-100目。尤其是，所述酚醛树脂粉为黄色粉末，为热固性酚醛树脂，粒度为+200目。其中，所述制得高导电层混合料的时间为10-120min，优选为20-80min。其中，所述高润滑层混合料各原料的重量份配比为：电解铜粉5-45，天然石墨50-90，润滑剂2-6，酚醛树脂粉20-40，所述电解铜粉、天然石墨与润滑剂的重量份之和为100份。特别是，所述高润滑层混合料各原料的重量份配比优选为：电解铜粉15-45，天然石墨50-85，润滑剂4.5-6，酚醛树脂粉25-35，所述电解铜粉、天然石墨与润滑剂的重量份之和为100份。尤其是，所述电解铜粉的含铜量为≥99％，粒度为-300目，松装比为0.8-1.9g/cm3。特别是，所述天然石墨为黑色鳞片状粉末，，粒度为-100目。尤其是，所述酚醛树脂粉为黄色粉末，为热固性酚醛树脂，粒度为+200目。其中，在所述润滑剂中，所述乌洛托品与其它原料的重量份配比为：乌洛托品5-10；其他原料为90-150。特别是，所述润滑剂的其它原料包括天然石墨粉、二硫化钼和液态酚醛树脂，其与乌洛托品的重量份配比为：乌洛托品5-10，天然石墨粉35-55；乌洛托品5-10，二硫化钼35-55；乌洛托品5-10，液态酚醛树脂20-40；所述天然石墨粉、二硫化钼和乌洛托品的重量份之和为100份。尤其是，所述天然石墨粉、二硫化钼和液态酚醛树脂与乌洛托品的重量份配比优选为：乌洛托品6-8，天然石墨粉40-50；乌洛托品6-8，二硫化钼40-50；乌洛托品6-8，液态酚醛树脂15-35；所述天然石墨粉、二硫化钼和乌洛托品的重量份之和为100份。其中，所述乌洛托品白色结晶粉末，纯度≥99％。乌洛托品常用作树脂和塑料的固化剂，乌洛托品的加入可以增加碳刷的强度，保证碳刷在提高润滑性的同时而不降低强度。特别是，所述二硫化钼为为灰黑色固体粉末，粒度为-300目，二硫化钼具有极低的摩擦系数和较高的PV特性，润滑性能好，抗压强度大。尤其是，所述天然石墨粉为球形石墨颗粒，粒度为-300目～+40目。特别是，所述液态酚醛树脂为棕色液体，固体含量≥60％。高润滑层中加入适量的润滑剂，能够显著的提高碳刷高润滑层的润滑性，从而降低碳刷与换向器磨合的噪音。润滑剂采用两个润滑组分协同润滑，二硫化钼和石墨能够适应多种工况环境。润滑剂通过液态树脂能够使二者更加均匀分布，从而达到两种润滑组分在颗粒级别上的“融合”。其中，所述制得高润滑层混合料包括：在常温下，将天然石墨粉、二硫化钼和乌洛托品混合均匀，制得润滑剂初料；将液态酚醛树脂加入所述润滑剂初料中搅拌均匀，制得润滑剂混合料；对所述挥发分已经挥发掉的润滑剂混合料进行粉碎处理，制得润滑剂；将所述润滑剂加入到已经初步混合均匀的电解铜粉、天然石墨粉和酚醛树脂粉中，搅拌均匀，制得高润滑层混合料。其中，所述将液态酚醛树脂加入所述润滑剂初料中搅拌均匀制得润滑剂混合料包括：将所述润滑剂初料加热至80-100℃，将液态酚醛树脂加入其中搅拌10-60min，得到固态的润滑剂混合料。特别是，对所述挥发分已经挥发掉的润滑剂混合料进行粉碎处理，制得粒度为-40目的润滑剂。其中，将所述电解铜粉、天然石墨粉和酚醛树脂粉混合搅拌均匀后，再将所述润滑剂加入其中，制得高润滑层混合料。特别是，所述电解铜粉、天然石墨粉和酚醛树脂粉混合搅拌均匀的时间为5-60min，优选为5-30min。尤其是，将所述润滑剂加入到已经混合均匀的电解铜粉、天然石墨粉和酚醛树脂粉中搅拌均匀的时间为10-120min，优选为20-80min。其中，将所述高导电层混合料和高润滑层混合料依次加入到其截面为倒梯形的模具中包括：先将所述高导电层混合料放入所述模具中；再将所述高润滑层混合料放入所述模具中的所述高导电层混合料之上；接着，将铜软绞线经由所述模具中高润滑层混合料插入所述高导电层混合料之内；然后对倒梯形模具中的高润滑层混合料和高导电层混合料进行压制，形成其截面为倒梯形的高润滑层混合料层和高导电层混合料层。特别是，所述高导电层混合料层为总混合料厚度的1/2-4/5。尤其是，所述高润滑层混合料层为总混合料厚度的1/5-1/2。特别是，所述铜软绞线的插线深度为所述模具中总料层厚度的1/2-4/5。其中，对所述模具中的混合料进行压制处理，制得碳刷压坯。特别是，所述压制处理的单位压力2-5吨/cm2。其中，对所述碳刷压坯进行烧结处理，制得碳刷初品。特别是，所述烧结处理的处理温度为500-800℃，处理时间为8.5-27h。尤其是，在8-25h内将烧结炉的温度提高到500-800℃，在此温度下保温0.5-2h。特别是，所述烧结处理为将所述碳刷压坯在氮气和氢气保护下进行烧结处理，所述氮气和氢气的比例为50-90％:10-50％。其中，对所述碳刷初品进行碳刷成品加工处理，得到碳刷成品。本发明所述碳刷成品加工处理包括对所述碳刷初品进行厚度及弧度加工处理，使得制得的碳刷成品靠近换向器的一面是倾斜的弧面，始终保证高润滑层前端突出与换向器接触，而高导电层不接触换向器，使碳刷与换向器由面接触变为线接触，减小了碳刷与换向器之间的摩擦，降低噪音。本发明的优点和有益技术效果如下：1、本发明倒梯形座椅电机用碳刷的制备方法采用高导电层和高润滑层复合，高导电层和高润滑层分别采用不同原料配方，高导电层材料电阻率低，导电性能好，高润滑层材料摩擦系数低，润滑性能好，噪音小，两层复合后达到低压降、低噪音的目的。2、本发明倒梯形座椅电机用碳刷的高润滑层中的润滑剂采用特殊粒度的石墨粉和二硫化钼协同润滑，可以达到很好的润滑效果，提高了高润滑层的润滑性能，减少与换向器的摩擦。3、本发明倒梯形座椅电机用碳刷的高润滑层中的润滑剂中添加乌洛托品，乌洛托品是一种较好的树脂类固化剂，乌洛托品的加入可以增加材料的强度，避免了常规碳刷产品中润滑性和强度不能兼得的缺陷，使本发明的碳刷在增加润滑的同时保证了碳刷的强度，增加碳刷寿命。4、本发明倒梯形座椅电机用碳刷具有特有形状，在靠近换向器的一面是弯曲的弧面，可始终保证高润滑层前端突出与换向器接触，而高导电层不接触换向器，使碳刷与换向器由面接触变为线接触，减小了碳刷与换向器之间的摩擦，降低噪音。5、本发明倒梯形座椅电机用碳刷性能优良，体积密度为2-3.5g/cm3，电阻率为0.05-20μΩ.m，肖氏硬度10-30HS。附图说明图1是本发明倒梯形座椅电机用碳刷的剖视图；图2是本发明倒梯形座椅电机用碳刷的俯视图。附图标记说明：1、高导电层；2、高润滑层；3、铜软绞线。具体实施方式以下结合实施例及附图对发明进行说明。本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。实施例11、配制高导电层混合料按照重量份配比为电解铜粉50，天然石墨50，酚醛树脂粉25准备好原料，然后将电解铜粉、天然石墨和酚醛树脂粉加入到混合设备中，在室温下搅拌混合50min，制得高导电层混合料。2、配制高润滑层混合料(1)制备润滑剂按照重量份配比为天然石墨粉45，二硫化钼48，乌洛托品7，液态酚醛树脂30准备好原料，然后将天然石墨粉、二硫化钼和乌洛托品在常温下混合均匀，制得润滑剂初料；将润滑剂初料加热至90℃，然后将液态酚醛树脂加入其中，搅拌混合40min，制得固态的润滑剂混合料；对固态润滑剂混合料进行粉碎处理，然后过40目筛，制得粒度为-40目的润滑剂。(2)按照重量份配比为电解铜粉43，天然石墨55，润滑剂2，酚醛树脂粉30准备好原料，然后将电解铜粉、天然石墨和酚醛树脂粉加入到混合设备中， 在室温下搅拌混合30min。(3)将步骤(1)制得的润滑剂加入到步骤(2)已经混合好的电解铜粉、天然石墨和酚醛树脂粉中，搅拌混合70min，制得高润滑层混合料。3、压制处理先将配制好的高导电层混合料放入模具中，再将配制好的高润滑层混合料放入所述模具中的所述高导电层混合料之上，然后将铜软绞线经由模具中高润滑层混合料插入高导电层混合料之内；其中，高导电层为总混合料厚度的7/10，高润滑层为总混合料厚度的3/10，铜软绞线的插线深度为总料层厚度的3/5；采用压制设备对模具中的混合料进行压制处理，制得碳刷压坯，其中压制处理的单位压力3吨/cm2。4、烧结处理将压制好的碳刷压坯放置与高温烧结炉中，在氮气和氢气保护下对其进行烧结处理；其中，氮气和氢气的比例为70％:30％；烧结工艺条件为：在15h内将高温烧结炉内温升至700℃，然后保温1h，冷却至室温后即得碳刷初品；对碳刷初品进行物理性能指标检测，检测结果见表1。5、成品加工处理对碳刷初品进行厚度及弧度加工处理，即得；如图1、2所示，本发明制得的碳刷与换向器接触的侧面为倾斜弧面，碳刷的截面为倒梯形，所述弧面与高润滑层顶面的交接线与换向器接触。实施例21、配制高导电层混合料按照重量份配比为电解铜粉45，天然石墨55，酚醛树脂粉30准备好原料，然后将电解铜粉、天然石墨和酚醛树脂粉加入到混合设备中，在室温下搅拌混合10min，制得高导电层混合料。2、配制高润滑层混合料(1)制备润滑剂按照重量份配比为天然石墨粉35，二硫化钼55，乌洛托品10，液态酚醛树脂20准备好原料，然后将天然石墨粉、二硫化钼和乌洛托品在常温下混合均匀， 制得润滑剂初料；将润滑剂初料加热至100℃，然后将液态酚醛树脂加入其中，搅拌混合60min，制得固态的润滑剂混合料；对固态润滑剂混合料进行粉碎处理，然后过40目筛，制得粒度为-40目的润滑剂。(2)按照重量份配比为电解铜粉45，天然石墨50，润滑剂5，酚醛树脂粉35准备好原料，然后将电解铜粉、天然石墨和酚醛树脂粉加入到混合设备中，在室温下搅拌混合20min。(3)将步骤(1)制得的润滑剂加入到步骤(2)已经混合好的电解铜粉、天然石墨和酚醛树脂粉中，搅拌混合90min，制得高润滑层混合料。3、压制处理先将配制好的高导电层混合料放入模具中，再将配制好的高润滑层混合料放入模具中的高导电层混合料之上，然后将铜软绞线经由模具中高润滑层混合料插入高导电层混合料之内；其中，高导电层为总混合料厚度的3/5，高润滑层为总混合料厚度的2/5，铜软绞线的插线深度为总料层厚度的3/4；采用压制设备对模具中的混合料进行压制处理，制得碳刷压坯，其中压制处理的单位压力4吨/cm2。4、烧结处理将压制好的碳刷压坯放置与高温烧结炉中，在氮气和氢气保护下对其进行烧结处理；其中，氮气和氢气的比例为80％:20％；烧结工艺条件为：在25h内将高温烧结炉内温升至800℃，然后保温0.5h，冷却至室温后即得碳刷初品；对碳刷初品进行物理性能指标检测，检测结果见表1。5、成品加工处理对碳刷初品进行厚度及弧度加工处理，即得；如图1、2所示，本发明制得的碳刷与换向器接触的侧面为倾斜弧面，碳刷的截面为倒梯形，所述弧面与高润滑层顶面的交接线与换向器接触。实施例31、配制高导电层混合料按照重量份配比为电解铜粉55，天然石墨45，酚醛树脂粉40准备好原料， 然后将电解铜粉、天然石墨和酚醛树脂粉加入到混合设备中，在室温下搅拌混合80min，制得高导电层混合料。2、配制高润滑层混合料(1)制备润滑剂按照重量份配比为天然石墨粉40，二硫化钼54，乌洛托品6，液态酚醛树脂25准备好原料，然后将天然石墨粉、二硫化钼和乌洛托品在常温下混合均匀，制得润滑剂初料；将润滑剂初料加热至85℃，然后将液态酚醛树脂加入其中，搅拌混合30min，制得固态的润滑剂混合料；对固态润滑剂混合料进行粉碎处理，然后过40目筛，制得粒度为-40目的润滑剂。(2)按照重量份配比为电解铜粉5，天然石墨89，润滑剂6，酚醛树脂粉20准备好原料，然后将电解铜粉、天然石墨和酚醛树脂粉加入到混合设备中，在室温下搅拌混合5min。(3)将步骤(1)制得的润滑剂加入到步骤(2)已经混合好的电解铜粉、天然石墨和酚醛树脂粉中，搅拌混合120min，制得高润滑层混合料。3、压制处理先将配制好的高导电层混合料放入模具中，再将配制好的高润滑层混合料放入所述模具中的所述高导电层混合料之上，然后将铜软绞线经由模具中高润滑层混合料插入高导电层混合料之内；其中，高导电层为总混合料厚度的4/5，高润滑层为总混合料厚度的1/5，铜软绞线的插线深度为总料层厚度的7/10；采用压制设备对模具中的混合料进行压制处理，制得碳刷压坯，其中压制处理的单位压力5吨/cm2。4、烧结处理将压制好的碳刷压坯放置与高温烧结炉中，在氮气和氢气保护下对其进行烧结处理；其中，氮气和氢气的比例为90％:10％；烧结工艺条件为：在8h内将高温烧结炉内温升至500℃，然后保温2h，冷却至室温后即得碳刷初品；对碳刷初品进行物理性能指标检测，检测结果见表1。5、成品加工处理对碳刷初品进行厚度及弧度加工处理，即得；如图1、2所示，本发明制得的碳刷与换向器接触的侧面为倾斜弧面，碳刷的截面为倒梯形，所述弧面与高润滑层顶面的交接线与换向器接触。实施例41、配制高导电层混合料按照重量份配比为电解铜粉30，天然石墨70，酚醛树脂粉20准备好原料，然后将电解铜粉、天然石墨和酚醛树脂粉加入到混合设备中，在室温下搅拌混合120min，制得高导电层混合料。2、配制高润滑层混合料(1)制备润滑剂按照重量份配比为天然石墨粉55，二硫化钼35，乌洛托品10，液态酚醛树脂35准备好原料，然后将天然石墨粉、二硫化钼和乌洛托品在常温下混合均匀，制得润滑剂初料；将润滑剂初料加热至80℃，然后将液态酚醛树脂加入其中，搅拌混合10min，制得固态的润滑剂混合料；对固态润滑剂混合料进行粉碎处理，然后过40目筛，制得粒度为-40目的润滑剂。(2)按照重量份配比为电解铜粉30，天然石墨66，润滑剂4，酚醛树脂粉40准备好原料，然后将电解铜粉、天然石墨和酚醛树脂粉加入到混合设备中，在室温下搅拌混合10min。(3)将步骤(1)制得的润滑剂加入到步骤(2)已经混合好的电解铜粉、天然石墨和酚醛树脂粉中，搅拌混合40min，制得高润滑层混合料。3、压制处理先将配制好的高导电层混合料放入模具中，再将配制好的高润滑层混合料放入模具中的高导电层混合料之上，然后将铜软绞线经由模具中高润滑层混合料插入高导电层混合料之内；其中，高导电层为总混合料厚度的1/2，高润滑层为总混合料厚度的1/2，铜软绞线的插线深度为总料层厚度的4/5；采用压制设备对模具中的混合料进行压制处理，制得碳刷压坯，其中压制处理的单位压力2吨/cm2。4、烧结处理将压制好的碳刷压坯放置与高温烧结炉中，在氮气和氢气保护下对其进行烧结处理；其中，氮气和氢气的比例为50％:50％；烧结工艺条件为：在20h内将高温烧结炉内温升至700℃，然后保温1.5h，冷却至室温后即得碳刷初品；对碳刷初品进行物理性能指标检测，检测结果见表1。5、成品加工处理对碳刷初品进行厚度及弧度加工处理，即得；如图1、2所示，本发明制得的碳刷与换向器接触的侧面为倾斜弧面，碳刷的截面为倒梯形，所述弧面与高润滑层顶面的交接线与换向器接触。实施例51、配制高导电层混合料按照重量份配比为电解铜粉60，天然石墨40，酚醛树脂粉35准备好原料，然后将电解铜粉、天然石墨和酚醛树脂粉加入到混合设备中，在室温下搅拌混合20min，制得高导电层混合料。2、配制高润滑层混合料(1)制备润滑剂按照重量份配比为天然石墨粉50，二硫化钼45，乌洛托品5，液态酚醛树脂40准备好原料，然后将天然石墨粉、二硫化钼和乌洛托品在常温下混合均匀，制得润滑剂初料；将润滑剂初料加热至95℃，然后将液态酚醛树脂加入其中，搅拌混合200min，制得固态的润滑剂混合料；对固态润滑剂混合料进行粉碎处理，然后过40目筛，制得粒度为-40目的润滑剂。(2)按照重量份配比为电解铜粉7，天然石墨90，润滑剂3，酚醛树脂粉25准备好原料，然后将电解铜粉、天然石墨和酚醛树脂粉加入到混合设备中，在室温下搅拌混合60min。(3)将步骤(1)制得的润滑剂加入到步骤(2)已经混合好的电解铜粉、天然石墨和酚醛树脂粉中，搅拌混合10min，制得高润滑层混合料。3、压制处理先将配制好的高导电层混合料放入模具中，再将配制好的高润滑层混合料放入模具中的高导电层混合料之上，然后将铜软绞线经由模具中高润滑层混合料插入高导电层混合料之内；其中，高导电层为总混合料厚度的3/4，高润滑层为总混合料厚度的1/4，铜软绞线的插线深度为总料层厚度的1/2；采用压制设备对模具中的混合料进行压制处理，制得碳刷压坯，其中压制处理的单位压力3.5吨/cm2。4、烧结处理将压制好的碳刷压坯放置与高温烧结炉中，在氮气和氢气保护下对其进行烧结处理；其中，氮气和氢气的比例为60％:40％；烧结工艺条件为：在10h内将高温烧结炉内温升至600℃，然后保温1h，冷却至室温后即得碳刷初品；对碳刷初品进行物理性能指标检测，检测结果见表1。5、成品加工处理对碳刷初品进行厚度及弧度加工处理，即得；如图1、2所示，本发明制得的碳刷与换向器接触的侧面为倾斜弧面，碳刷的截面为倒梯形，所述弧面与高润滑层顶面的交接线与换向器接触。表1碳刷物理性能检测表性能指标实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5体积密度(g/cm3)3.002.892.902.462.95电阻率(μΩ.m)0.801.851.652.051.05肖氏硬度(HS)2022202520当前第1页1 2 3