本发明涉及超声电机技术领域，具体涉及一种超声电机复合摩擦材料的制备工艺。
背景技术：
超声电机是一种微电机，它利用压电材料的逆压电效应，激发弹性体在超声频段产生微幅振动，并通过定子、转子之间的摩擦将其转换成转子的回转运动的新型电机。因其具有体积小、重量轻、低速大扭矩、噪声小、响应快、定位精度高、无电磁干扰和环境适应性强等优点。超声电机与传统电机相比，具有结构简单、小型轻量、响应速度快，噪声低、低速大转矩、控制特点好、断电自锁、不受磁场干扰，运动准确等优点，另外还具有耐低温、真空等适应太空环境的特点。首先由于质量轻，低速且大转矩从而不需要附加齿轮等变速结构，避免了使用齿轮变速而产生的震动、冲击与噪声、低效率、难控制等一系列问题。
但是对于超声电机性能成熟的优劣，摩擦材料是其中一项关键的因素，由于受摩擦材料配方及制备工艺的限制，特别是在摩擦材料的耐磨性及耐低温的性能方面具有很高的要求。
现有市面上的摩擦材料性能是不能满足超声电机的使用要求，因此研发具有耐磨及耐低温的摩擦材料对超声电机的发展具有重要的意义。
中国专利文献（公开号：cn109807051a）公开了一种含有机改性磷酸锆的摩擦材料，所述摩擦材料按质量百分比为如下组分：酚醛树脂13～15％，芳纶纤维6～8％，矿物纤维8～10％，钛酸钾晶须18～20％，氧化铝2～4％，石墨5～7％，硫酸钡34～40％和有机改性磷酸锆0.5～5％；该摩擦材料虽具有一定摩擦性能，但摩擦材料在低温下摩擦性能不是很好，应用在本发明超声电机上，还需进一步改善。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种超声电机复合摩擦材料的制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种超声电机复合摩擦材料的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一，均相改性剂的制备：将n-羟基琥珀酰亚胺先加入到反应釜中，随后再加入n-羟基琥珀酰亚胺总量10～20%的十七氟硅烷偶联剂，以真空度为-25kpa、搅拌速度为1000-1200r/min的条件进行搅拌反应15-25min，随后再加入n-羟基琥珀酰亚胺总量5-10%的山苍子油、n-羟基琥珀酰亚胺总量2-5%的山梨糖醇，真空度不变条件下再以搅拌速度为400-500r/min的条件进行搅拌反应45-55min，最后再加入n-羟基琥珀酰亚胺总量1-2倍的氯化稀土水溶液，继续搅拌1-2h，即可；
步骤二，称取以下重量百分比的原料：聚四氟乙烯35～55%、聚苯脂10～35%、改性碳纳米管8～15%、氧化铝陶瓷5～10%、铜粉5～15%、石墨5～10%、纳米三氧化二铝3～7%、步骤一中均相改性剂2～9%；
步骤三，将聚四氟乙烯、纳米三氧化二铝放入冰箱中冷冻1～2h，取出后放入粉碎设备中磨碎，然后再与步骤二中余下的原料进行混合，得到混合料a；
步骤四，将混合料a加入球磨罐中进行球磨，然后注入一定量的无水乙醇，在球磨机上球磨3～5h；
步骤五，球磨结束，将球磨好的混合料倒出，在常温环境中置放1～2h，随后送入烤箱中烘干处理，得到混合料b；
步骤六，将烘干后的混合料b打碎研磨，装入模具中压制成型，模具压力为25～35mpa，将压制好的胚料放入高温烧结炉中烧结，烧结结束，随后再将烧结成型的产品加工成片状，即得本发明的超声电机复合摩擦材料。
作为本发明的进一步方案是：所述氯化稀土水溶液的制备方法为：将氧化镥加入到盐酸溶液中，混合均匀后，配制成质量分数为30-40%的氯化稀土水溶液。
作为本发明的进一步方案是：所述步骤一中改性碳纳米管的制备方法为：将碳纳米管先置于四羧酸二萘嵌苯溶液中超声分散20-30min，超声功率为100-200w，随后再超声振荡6-10h，然后再离心、干燥，即可。
作为本发明的进一步方案是：所述步骤五烤箱烘干处理中烘干时间为2～4h，烘干温度为60～90℃。
作为本发明的进一步方案是：所述步骤五烤箱烘干处理中烘干时间为3h，烘干温度为75℃。
作为本发明的进一步方案是：所述步骤六打碎研磨后过20-100目筛，再装入模具压制成型。
作为本发明的进一步方案是：所述步骤六高温烧结炉中烧结先将温度升至110℃，然后保持该温度烧结1h，随后将温度升至300-400℃，继续烧结2h，最后再降温处理，降温时间为3h。
一种超声电机复合摩擦材料的制备方法制备摩擦材料在电机转子上的应用，其特征在于，所述摩擦材料喷涂到电机转子上形成表面涂层，表面涂层厚度为0.2～0.4mm，耐低温可达到在-40℃。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明超声电机转子表面涂层通过对原料配方的创新及制备工艺的改进，大幅提高了表面涂层的使用寿命和机械性能，使涂层的耐磨寿命在原有的基础上提高了近3倍，耐低温可以达到在-40℃的环境下正常工作。本发明具有较强的抗磨损能力，高致密性，有效的保护技转子材料的表面，同时还降低了生产成本，提高了指标效率，具有推广应用的价值，通过共轭结构的四羧酸二萘嵌苯溶液与碳纳米管先通过π-π相互结合，大大降低了碳纳米管的范德华力，继而改善碳纳米管在摩擦材料中分散性，又因碳纳米管比表面积高，在聚四氟乙烯、聚苯脂与铜粉、石墨、纳米三氧化二铝等无机材料中充当中间介质，起到搭桥作用，同时均相改性剂的添加可作为摩擦材料的辅助剂，进一步完善材料之间的相容性，从而改善原料间的结合力，为摩擦材料在耐低温、耐磨性能上提供了很好的效果，同时山苍子油、山梨糖醇和氯化稀土水溶液具有很好润湿性，为摩擦材料结合提供了一个柔性环境。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1.
本实施例的一种超声电机复合摩擦材料的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一，均相改性剂的制备：将n-羟基琥珀酰亚胺先加入到反应釜中，随后再加入n-羟基琥珀酰亚胺总量10%的十七氟硅烷偶联剂，以真空度为-25kpa、搅拌速度为1000r/min的条件进行搅拌反应15min，随后再加入n-羟基琥珀酰亚胺总量5%的山苍子油、n-羟基琥珀酰亚胺总量2%的山梨糖醇，真空度不变条件下再以搅拌速度为400r/min的条件进行搅拌反应45min，最后再加入n-羟基琥珀酰亚胺总量1倍的氯化稀土水溶液，继续搅拌1h，即可；氯化稀土水溶液的制备将氧化镥加入到盐酸溶液中，混合均匀后，配制成质量分数为30%的氯化稀土水溶液；
步骤二，称取以下重量百分比的原料：聚四氟乙烯35%、聚苯脂10%、改性碳纳米管8%、氧化铝陶瓷5%、铜粉5%、石墨5%、纳米三氧化二铝37%、步骤一中均相改性剂29%；改性碳纳米管的制备将碳纳米管先置于四羧酸二萘嵌苯溶液中超声分散20min，超声功率为100w，随后再超声振荡6h，然后再离心、干燥，即可。
步骤三，将聚四氟乙烯、纳米三氧化二铝放入冰箱中冷冻1h，取出后放入粉碎设备中磨碎，然后再与步骤二中余下的原料进行混合，得到混合料a；
步骤四，将混合料a加入球磨罐中进行球磨，然后注入一定量的无水乙醇，在球磨机上球磨3h；
步骤五，球磨结束，将球磨好的混合料倒出，在常温环境中置放1h，随后送入烤箱中烘干处理，烘干时间为2h，烘干温度为60℃，得到混合料b；
步骤六，将烘干后的混合料b打碎研磨，过20目筛，装入模具中压制成型，模具压力为25mpa，将压制好的胚料放入高温烧结炉中烧结，烧结中先将温度升至110℃，然后保持该温度烧结1h，随后将温度升至300℃，继续烧结2h，最后再降温处理，降温时间为3h，烧结结束，随后再将烧结成型的产品加工成片状，即得本发明的超声电机复合摩擦材料。
一种超声电机复合摩擦材料的制备方法制备摩擦材料在电机转子上的应用，其特征在于，所述摩擦材料喷涂到电机转子上形成表面涂层，表面涂层厚度为0.2mm，耐低温可达到在-40℃。
实施例2.
本实施例的一种超声电机复合摩擦材料的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一，均相改性剂的制备：将n-羟基琥珀酰亚胺先加入到反应釜中，随后再加入n-羟基琥珀酰亚胺总量20%的十七氟硅烷偶联剂，以真空度为-25kpa、搅拌速度为1200r/min的条件进行搅拌反应25min，随后再加入n-羟基琥珀酰亚胺总量10%的山苍子油、n-羟基琥珀酰亚胺总量5%的山梨糖醇，真空度不变条件下再以搅拌速度为500r/min的条件进行搅拌反应55min，最后再加入n-羟基琥珀酰亚胺总量2倍的氯化稀土水溶液，继续搅拌2h，即可；氯化稀土水溶液的制备将氧化镥加入到盐酸溶液中，混合均匀后，配制成质量分数为40%的氯化稀土水溶液；
步骤二，称取以下重量百分比的原料：聚四氟乙烯55%、聚苯脂35%、改性碳纳米管15%、氧化铝陶瓷10%、铜粉15%、石墨10%、纳米三氧化二铝7%、步骤一中均相改性剂9%；改性碳纳米管的制备将碳纳米管先置于四羧酸二萘嵌苯溶液中超声分散30min，超声功率为200w，随后再超声振荡10h，然后再离心、干燥，即可。
步骤三，将聚四氟乙烯、纳米三氧化二铝放入冰箱中冷冻2h，取出后放入粉碎设备中磨碎，然后再与步骤二中余下的原料进行混合，得到混合料a；
步骤四，将混合料a加入球磨罐中进行球磨，然后注入一定量的无水乙醇，在球磨机上球磨5h；
步骤五，球磨结束，将球磨好的混合料倒出，在常温环境中置放2h，随后送入烤箱中烘干处理，烘干时间为4h，烘干温度为90℃，得到混合料b；
步骤六，将烘干后的混合料b打碎研磨，过100目筛，装入模具中压制成型，模具压力为35mpa，将压制好的胚料放入高温烧结炉中烧结，烧结中先将温度升至110℃，然后保持该温度烧结1h，随后将温度升至400℃，继续烧结2h，最后再降温处理，降温时间为3h，烧结结束，随后再将烧结成型的产品加工成片状，即得本发明的超声电机复合摩擦材料。
一种超声电机复合摩擦材料的制备方法制备摩擦材料在电机转子上的应用，其特征在于，所述摩擦材料喷涂到电机转子上形成表面涂层，表面涂层厚度为0.4mm，耐低温可达到在-40℃。
实施例3.
本实施例的一种超声电机复合摩擦材料的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一，均相改性剂的制备：将n-羟基琥珀酰亚胺先加入到反应釜中，随后再加入n-羟基琥珀酰亚胺总量15%的十七氟硅烷偶联剂，以真空度为-25kpa、搅拌速度为1100r/min的条件进行搅拌反应20min，随后再加入n-羟基琥珀酰亚胺总量7.5%的山苍子油、n-羟基琥珀酰亚胺总量3.5%的山梨糖醇，真空度不变条件下再以搅拌速度为450r/min的条件进行搅拌反应50min，最后再加入n-羟基琥珀酰亚胺总量1.5倍的氯化稀土水溶液，继续搅拌1.5h，即可；氯化稀土水溶液的制备将氧化镥加入到盐酸溶液中，混合均匀后，配制成质量分数为35%的氯化稀土水溶液；
步骤二，称取以下重量百分比的原料：聚四氟乙烯40%、聚苯脂22.5%、改性碳纳米管11.5%、氧化铝陶瓷7.5%、铜粉10%、石墨7.5%、纳米三氧化二铝5%、步骤一中均相改性剂5.5%；改性碳纳米管的制备将碳纳米管先置于四羧酸二萘嵌苯溶液中超声分散25min，超声功率为150w，随后再超声振荡8h，然后再离心、干燥，即可。
步骤三，将聚四氟乙烯、纳米三氧化二铝放入冰箱中冷冻1.5h，取出后放入粉碎设备中磨碎，然后再与步骤二中余下的原料进行混合，得到混合料a；
步骤四，将混合料a加入球磨罐中进行球磨，然后注入一定量的无水乙醇，在球磨机上球磨4h；
步骤五，球磨结束，将球磨好的混合料倒出，在常温环境中置放1.5h，随后送入烤箱中烘干处理，烘干时间为3h，烘干温度为75℃，得到混合料b；
步骤六，将烘干后的混合料b打碎研磨，过60目筛，装入模具中压制成型，模具压力为30mpa，将压制好的胚料放入高温烧结炉中烧结，烧结中先将温度升至110℃，然后保持该温度烧结1h，随后将温度升至350℃，继续烧结2h，最后再降温处理，降温时间为3h，烧结结束，随后再将烧结成型的产品加工成片状，即得本发明的超声电机复合摩擦材料。
一种超声电机复合摩擦材料的制备方法制备摩擦材料在电机转子上的应用，其特征在于，所述摩擦材料喷涂到电机转子上形成表面涂层，表面涂层厚度为0.3mm，耐低温可达到在-40℃。
对比例1.
与实施例3不同是未加入均相改性剂。
对比例2.
与实施例3不同是碳纳米管未改性处理。
对比例3.
采用中国专利文献（公开号：cn109807051a）公开了一种含有机改性磷酸锆的摩擦材料中实施例1原料及方法应用在超声电机中。
将实施例1-3及对比例1-3中材料应用在超声电机中，并进行性能检测；
性能测试结果如下：
本发明实施例3耐低温达到-40℃，与市场上超声电机摩擦涂层材料比较使用寿命达到3.0倍，而对比例3，耐低温达到-19℃，与市场上超声电机摩擦涂层材料比较使用寿命达到2.1倍。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。