本發(fā)明涉及石墨碳刷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種靜音抗靜電的銅基石墨電機(jī)碳刷及其制備方法。

背景技術(shù)：

碳刷是電動(dòng)機(jī)中固定部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分之間傳遞能量或信號的一類摩擦裝置，是電動(dòng)機(jī)的重要組成部件，是一種石墨和膠粘劑的混合體，由于其主要成分是碳，所以稱為碳刷。碳刷作為導(dǎo)出導(dǎo)入電流的滑動(dòng)接觸體，要求其具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱以及潤滑性能，并具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和換向性火花的性，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)的種類和使用的工況條件越來越多樣化，對碳刷材料的綜合性能要求也越來越高。

按原材料的組成和生產(chǎn)工藝，碳刷材料可分為碳石墨類、電化石墨類、金屬石墨類，其中金屬石墨類碳刷制作周期較短，制作工藝相對簡單，應(yīng)用較為廣泛。傳統(tǒng)的金屬石墨類碳刷主要是鱗片石墨與銅粉、銀粉、錫粉等金屬粉體在粘接劑的作用下混合、壓制、燒結(jié)制備得到，金屬元素的添加可顯著的影響材料的硬度、韌性、導(dǎo)電性以及摩擦性能，金屬的種類和配比是實(shí)現(xiàn)材料綜合性能協(xié)調(diào)的關(guān)鍵；除此之外，體系中的粘接劑、功能助劑等原料對碳刷的性能也有重要的影響。《Pb及Sn的添加對高銅碳刷組織結(jié)構(gòu)及性能的影響》一文介紹了Pb、Sn合金元素對含銅碳刷的性能影響，結(jié)果表明，合金元素的對材料的硬度、韌性有一定程度的提高，但是在導(dǎo)電性以及耐磨性上表現(xiàn)較差，材料性能的整體協(xié)調(diào)性較弱，使用效果不佳；有研究報(bào)道，納米材料的添加對碳刷的耐磨性有一定的改善作用，比如《碳納米管增強(qiáng)樹脂/石墨碳刷的制備與性能研究》一文引入碳納米管作為改性劑，有效的降低了材料的摩擦系數(shù)，耐磨性能佳，但是其中的環(huán)氧樹脂粘接劑受熱形成的炭化顆粒在摩擦過程中容易脫落，導(dǎo)致表面出現(xiàn)缺陷，加速磨損，長時(shí)間工作后導(dǎo)致碳刷性能變差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種靜音抗靜電的銅基石墨電機(jī)碳刷及其制備方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種靜音抗靜電的銅基石墨電機(jī)碳刷，該碳刷材料由以下重量份的原料制成：碳納米微球0.4-0.5、天然鱗片石墨粉10-15、中間相炭微球5-8、銅粉30-50、氧化錫銻2-3、鈦鎳合金粉2-5、乙醇（分析純）40-50、硬脂酸0.4-0.5、正硅酸乙酯1-2、十二烷基硫酸鈉0.01-0.02、Tris-HCl緩沖溶液適量、氨水0.1-0.2、鹽酸多巴胺2-3、去離子水50-60。

所述的一種靜音抗靜電的銅基石墨電機(jī)碳刷的制備方法包括以下步驟：

（1）先取去離子水投入反應(yīng)容器中，接著加入鹽酸多巴胺，攪拌至其完全溶解后滴加Tris-HCl緩沖溶液，調(diào)節(jié)體系pH值為8-8.5，隨后依次加入天然鱗片石墨粉、中間相炭微球，攪拌混合均勻后靜置36-48h，處理結(jié)束后過濾，過濾物經(jīng)水洗后干燥，得表面改性的天然鱗片石墨粉、中間相炭微球備用；

（2）取乙醇投入反應(yīng)容器中，隨后加入正硅酸乙酯、硬脂酸，攪拌混合20-30min后加入氨水，繼續(xù)攪拌反應(yīng)15-20min，隨后將體系加熱至60-80℃，并加入碳納米微球、十二烷基硫酸鈉，攪拌混合3-5h，得復(fù)合硅膠粘結(jié)劑備用；

（3）將制備的表面改性天然鱗片石墨粉、中間相炭微球與其它剩余物料初混后加入步驟（2）制備的復(fù)合硅膠粘接劑，球磨混合1-2h后復(fù)合物料干燥處理，完全干燥后物料在200-220MPa壓力下經(jīng)全自動(dòng)壓機(jī)帶線一次成型，隨后坯體真空高溫?zé)Y(jié)處理，即得所述的碳刷材料。

所述的步驟（3）中坯體真空高溫?zé)Y(jié)條件為：真空度：5-15Pa，燒結(jié)溫度為925-950℃，壓強(qiáng)為8-10MPa，燒結(jié)時(shí)間為30-40min。

本發(fā)明制備了一種靜音抗靜電的銅基石墨電機(jī)碳刷，這種碳刷材料以天然鱗片石墨、中間相炭微球、銅粉、鈦鎳合金粉等原料復(fù)配燒結(jié)而成，在制備過程中將天然鱗片石墨、中間相炭微球經(jīng)聚多巴胺膜沉積處理，獲得具有良好表面活性的碳材料，提高了各原料間的鍵合力，燒結(jié)后的材料結(jié)構(gòu)更為致密，此外使用摻混碳納米微球的硅溶膠作為粘接劑，其具有良好的導(dǎo)電性，且無殘?zhí)?，對體系無不良影響，進(jìn)一步提升了材料的致密度，再結(jié)合其他原料的協(xié)同作用，最終獲得了具有高強(qiáng)度和摩擦性能的電機(jī)碳刷，其在工作過程中一定的減震效果，噪音更小，還有良好的抗靜電功效，提高生產(chǎn)安全性，降低碳刷材料的損傷，延長使用壽命。

具體實(shí)施方式

一種靜音抗靜電的銅基石墨電機(jī)碳刷，該碳刷材料由以下重量份的原料制成：碳納米微球0.4、天然鱗片石墨粉10、中間相炭微球5、銅粉30、氧化錫銻2、鈦鎳合金粉2、乙醇（分析純）40、硬脂酸0.4、正硅酸乙酯1、十二烷基硫酸鈉0.01、Tris-HCl緩沖溶液適量、氨水0.1、鹽酸多巴胺2、去離子水50。

該碳刷材料的制備方法包括以下步驟：

（1）先取去離子水投入反應(yīng)容器中，接著加入鹽酸多巴胺，攪拌至其完全溶解后滴加Tris-HCl緩沖溶液，調(diào)節(jié)體系pH值為8，隨后依次加入天然鱗片石墨粉、中間相炭微球，攪拌混合均勻后靜置36h，處理結(jié)束后過濾，過濾物經(jīng)水洗后干燥，得表面改性的天然鱗片石墨粉、中間相炭微球備用；

（2）取乙醇投入反應(yīng)容器中，隨后加入正硅酸乙酯、硬脂酸，攪拌混合20min后加入氨水，繼續(xù)攪拌反應(yīng)15min，隨后將體系加熱至60℃，并加入碳納米微球、十二烷基硫酸鈉，攪拌混合3h，得復(fù)合硅膠粘結(jié)劑備用；

（3）將制備的表面改性天然鱗片石墨粉、中間相炭微球與其它剩余物料初混后加入步驟（2）制備的復(fù)合硅膠粘接劑，球磨混合1h后復(fù)合物料干燥處理，完全干燥后物料在200MPa壓力下經(jīng)全自動(dòng)壓機(jī)帶線一次成型，隨后坯體真空高溫?zé)Y(jié)處理，即得所述的碳刷材料。

其中步驟（3）中坯體真空高溫?zé)Y(jié)條件為：真空度：10Pa，燒結(jié)溫度為940℃，壓強(qiáng)為8MPa，燒結(jié)時(shí)間為40min。

制成的碳刷材料根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行性能測試，測試結(jié)果為：

肖式硬度：18.2；彎曲強(qiáng)度：19.3MPa；摩擦系數(shù)：0.11；電阻率：0.14μΩ.m。