专利名称：：镀铜碳纤维金属石墨复合电刷及其制造方法
技术领域：
：本发明涉及一种镀铜碳纤维金属石墨复合电刷及其制造方法。现有技术中的金属石墨质电刷主要有两种一种为铜石墨质电刷，由铜粉和石墨粉经混合、压型、烧结制成。另一种为铜锡石墨质电刷，即在铜石墨质电刷中加入适量的锡以提高电刷的强度。金属石墨质电刷易于混合、压型，可设计性强，但载流密度小，接触性能差，无法满足低电压、高电流密度场合使用的要求。日本专利平2-290143《(电机电刷》中公开了一种由石墨质基体和1％-50％(wt)的长度为0.01mm-10mm的短切金属镀覆碳纤维，经混合、压型、烧结制成的复合电刷。其金属镀覆碳纤维可以为镀金碳纤维、镀铜碳纤维或镀银碳纤维。该电刷耐磨损，滑动接触性好，载流密度高。所存在的不足之处在于由于电刷中金属镀覆碳纤维含量过高，造成加工过程中混均、成型困难，易使对磨副产生条痕，而且造价高。本发明的目的是提供一种适于在低电压、高电流密度场合使用，易于加工制造，可设计性强的镀铜碳纤维金属石墨复合电刷及其制造方法。本发明的目的是这样实现的。一种镀铜碳纤维金属石墨复合电刷，具有金属石墨质基体。该电刷是在金属石墨质基体中外加入0.05-0.8％(重量)的长度为0.3-6mm的短切镀铜碳纤维，经混合、加压成型并烧结成的。短切镀铜碳纤维为高模量镀铜碳纤维，其平均线径为6-12μm、镀层厚度为0.1-5μm。金属石墨质基体为铜锡石墨质基体，成分范围为(重量)铜含量≥99.5％的铜粉76-86％、锡含量≥99.5％的锡粉2-5％、含碳量≥94％的石墨粉10-20％。这种镀铜碳纤维金属石墨复合电刷的制造方法是在金属石墨质基体中外加入0.05-0.8％(重量)的长度为0.3-6mm的短切镀铜碳纤维作为原料，将原料混合均匀，在196-392MPa下压制成型后，在非氧化性气氛中烧结，最终烧成温度为890-960℃。原料中的短切镀铜碳纤维为高模量镀铜碳纤维，其平均线径为6-12μm、镀层厚度为0.1-5μm。原料中的金属石墨质基体为铜锡石墨质基体，其组成为(重量)-200目铜含量≥99.5％的铜粉76-86％-200目锡含量≥99.5％的锡粉2-5％-325目含碳量≥94％的石墨粉10-20％。本发明由于在现有金属石墨质基体中引进了短切镀铜碳纤维，降低了电刷的电阻率，从而提高了载流密度，易使集电器表面的氧化膜达到平衡状态。经试验表明短切镀铜碳纤维的外加入含量以在0.05～0.8％(重量)之间为好。低于0.05％时，电刷载流密度的提高极为有限。而高于0.8％时则造成成型困难，磨擦系数增大，易使对磨副造成″条纹″，另外也增加了制造成本。短切镀铜碳纤维的长度在短于0.3mm时，会降低作用效果，而长于6mm时，则易结团，造成分布不均，而导致材质缺陷。电刷的导电性随镀铜碳纤维镀铜层厚度的增加而增加，但当镀层厚度大于5μm后，导电性随其镀层增加的幅度变得十分缓慢。本发明镀铜碳纤维金属石墨复合电刷的电阻率≤0.3Ωmm2/m，载流密度可达25～35A/cm2，具有良好的滑动接触性能，完全适合于在低电压、大电流密度场合使用。另外耐磨损，使用寿命长，与现有技术相比该电刷还具有易于加工制造，可设计性强，成本较低等优点。下面介绍本发明的实施例。实施例11)配料组成(重量)-200目铜含量≥99.5％的电解铜粉86％，-200目锡含量≥99.5％的锡粉3％，-325目含碳量≥94％的鳞片石墨粉11％，平均线径为10μm、镀层厚度为0.5μm、长度为0.3～6mm的短切高模量镀铜碳纤维(外加)0.05％。2)工艺过程将上述配料混合均匀，在392MPa下压制成型，在非氧化气氛中烧结，最终烧成温度为890℃。采用上述方法制成的电刷的理化性能见附表1。实施例21)配料组成(重量)-200目铜含量≥99.5％的电解铜粉83％-200目锡含量≥99.5％的锡粉3％-325目含碳量≥94％的鳞片石墨粉14％。平均线径为10μm、镀层厚度为0.5μm、长度为0.3～6mm的短切高模量镀铜碳纤维(外加)0.1％。2)工艺过程将上述配料混合均匀，在294MPa下压制成型，在非氧化性气氛中烧结，最终烧成温度为940℃。采用上述方法制成的电刷的理化性能见附表1。实施例31)配料组成(重量)-200目铜含量为99.5％的电解铜粉76％，-200目锡含量为99.5％的锡粉5％，-325目含碳量为94％的鳞片石墨粉19％。平均线径为10μm、镀层厚度为0.5μm、长度为0.3～6mm的短切高模量镀铜碳纤维(外加)0.8％。2)工艺过程将上述配料混合均匀，在200MPa下压制成型，在非氧化性气氛中烧结，最终烧成温度为960℃。采用上述方法制成的电刷的理化性能见附表1。附表1.镀铜碳纤维金属石墨复合电刷理化性能</tables>权利要求1.一种镀铜碳纤维金属石墨复合电刷，具有金属石墨质基体，其特征在于所述电刷是在金属石墨质基体中外加入0.05-0.8％(重量)的长度为0.3-6mm的短切镀铜碳纤维，经混合、加压成型并烧结成的。2.根据权利要求1所述的电刷，其特征在于所述的短切镀铜碳纤维为高模量镀铜碳纤维，其平均线径为6-12μm、镀层厚度为0.1-5μm。3.根据权利要求1所述的电刷，其特征在于所述的金属石墨质基体为铜锡石墨质基体，成分范围为(重量)铜含量≥99.5％的铜粉76-86％、锡含量≥99.5％的锡粉2-5％、含碳量≥94％的石墨粉10-20％。4.一种如权利要求1所述的电刷的制造方法，包括混合、加压成型和烧结工艺，其特征在于在金属石墨质基体中外加入0.05-0.8％(重量)的长度为0.3-6mm的短切镀铜碳纤维作为原料，将原料混合均匀，在196-392MPa下压制成型后，在非氧化性气氛中烧结，最终烧成温度为890-960℃。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述原料中的短切镀铜碳纤维为高模量镀铜碳纤维，其平均线径为6-12μm、镀层厚度为0.1-5μm。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述的原料中的金属石墨质基体为铜锡石墨质基体，其组成为(重量)-200目铜含量≥99.5％的铜粉76-86％-200目锡含量≥99.5％的锡粉2-5％-325目含碳量≥94％的石墨粉10-20％。全文摘要本发明公开了一种镀铜碳纤维金属石墨复合电刷及其制造方法。该电刷是在金属石墨质基体中外加入0.05～0.8％(重量)的长度为0.3～6mm的短切镀铜碳纤维，经混合、加压成型并烧结成的。由于在现有金属石墨质电刷中引进了短切镀铜碳纤维，降低了电刷的电阻率，电阻率≤0.3Ωmm文档编号H01R39/00GK1152809SQ96119820公开日1997年6月25日申请日期1996年9月25日优先权日1996年9月25日发明者高玉田,周庆堂,祝晓明,杨有桂,顾志平,谢伟勇,杨琳申请人:宝山钢铁(集团)公司,上海沪东电碳厂