本發(fā)明涉及一種智能家電用電機(jī)電刷材料的制備方法，尤其涉及一種高壽命多孔電刷材料的制備方法，屬于材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

0、技術(shù)背景

1、電刷是直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分和靜止部分之間傳導(dǎo)電流的主要部件之一。它用作電機(jī)的換向部件，也作為引入和引出電流的滑動(dòng)觸點(diǎn)。電刷具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和潤(rùn)滑性能，并具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。幾乎所有的直流電機(jī)和換向電機(jī)都使用電刷，因此它們是電機(jī)的重要部件。

2、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，因而需要有各種不同類型的電刷來滿足電機(jī)的各種要求，故電刷的種類也隨著電機(jī)工業(yè)的發(fā)展而越來越多。

3、目前電刷的主要分類方法有如下四種：(1)按材質(zhì)的軟硬可分為軟質(zhì)電刷、中硬質(zhì)電刷和硬質(zhì)電刷；(2)按電刷的使用對(duì)象可分為汽輪發(fā)電機(jī)用電刷、軋鋼電機(jī)用電刷、牽引電機(jī)用電刷、汽車拖拉機(jī)用電刷、家用電器電機(jī)用電刷、電動(dòng)工具用電刷、汽車電機(jī)用電刷、飛機(jī)電機(jī)用電刷等；(3)按電刷的顏色分為黑色電刷(用純碳石墨材料制成)和有色電刷(用銅等金屬材料和石墨制成)；(4)按電刷的材料不同可分為石墨電刷、電化石墨電刷、金屬石墨電刷、純金屬電刷。

4、家電用電機(jī)一般均為直流電機(jī)，因其應(yīng)用環(huán)境的需要，要求電刷具備抑制火花能力好、電刷噪音低等優(yōu)點(diǎn)，具體有如下幾點(diǎn)要求：(1)使用壽命長(zhǎng)并且不磨損換向器，不使換向器出現(xiàn)劃痕、不平、燒蝕、拉絲等現(xiàn)象；(2)具有良好的換向性能，且能量損耗??；(3)電刷運(yùn)行時(shí)，不過熱，噪音小，不破損，電刷不燒蝕。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決目前家電電機(jī)啟動(dòng)火花大、灼燒換向器、異音、溫升過高等技術(shù)問題，提供一種智能家電用電機(jī)電刷材料及其制備方法，本發(fā)明方法制備的電刷不僅摩擦系數(shù)低、耐磨性能好、換向性能好、火花等級(jí)低，更重要的是電刷具有多孔結(jié)構(gòu)，噪音低、導(dǎo)熱性好。

2、為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明一方面提供一種智能家電用電機(jī)電刷材料的制備方法，包括如下步驟：

3、a)首先將基體石墨粉料在混捏鍋中攪拌、加熱，使得基體石墨粉料溫度升溫至110-130℃(優(yōu)選為120℃)；接著在密閉條件下，加入復(fù)合粘結(jié)劑，繼續(xù)進(jìn)行攪拌、加熱，直至混合物料溫度達(dá)到170-180℃(優(yōu)選為180℃)；然后在保持混合物料溫度達(dá)到170-180℃(優(yōu)選為180℃)的條件下，繼續(xù)攪拌處理至少1h后停止加熱，并結(jié)束密閉狀態(tài)，繼續(xù)攪拌至少0.25h；然后自然冷卻至室溫，制得電刷基體混合物；

4、b)對(duì)所述電刷基體混合物進(jìn)行破碎、篩分制得電刷基體粉；

5、c)將電刷基體粉與金屬基體復(fù)合劑進(jìn)行攪拌、混合處理，制得電刷原料混合物粉末；

6、d)通過模壓成型將電刷原料混合物粉末制成電刷生坯；

7、e)對(duì)電刷坯料進(jìn)行焙燒處理，制得電刷熟坯料；

8、f)在負(fù)壓條件下，對(duì)電刷熟坯料進(jìn)行浸漬處理，得到目標(biāo)電刷材料。

9、其中，步驟a)中所述基體石墨粉料和復(fù)合粘結(jié)劑的重量份配比為100:

10、(10-30)，優(yōu)選為100:28。

11、特別是，步驟a)中所述基體石墨粉料包括天然石墨、人造石墨粉。

12、特別是，所述天然石墨、人造墨粉的重量份配比為(3-4):(1-2)，優(yōu)選為4:(1-2)，進(jìn)一步優(yōu)選為4:2。

13、特別是，步驟a)中所述復(fù)合粘結(jié)劑包括高溫煤瀝青、不溶性硫磺粉、液體石蠟。

14、特別是，所述高溫煤瀝青、硫磺粉、液體石蠟的重量份配比為100:(15-25):(15-25)，優(yōu)選為100:20:20。

15、復(fù)合粘結(jié)劑中添加液體石蠟，改變高溫煤瀝青高溫下粘性，使得基體石墨粉與粘結(jié)劑混合時(shí)更加充分；不溶性硫磺滲透到瀝青中可以改性粘結(jié)劑，提升混合物料的力學(xué)性能。

16、特別是，加入復(fù)合粘接劑后物料溫度升高到170-180℃的過程中升溫速率為50-65℃/h，優(yōu)選為60℃/h。

17、特別是，混合物料在溫度為170-180℃的條件下，攪拌時(shí)間為1-1.5h，優(yōu)選為1h。

18、其中，步驟a)中密閉條件下混合時(shí)間為2-2.5h(包括加入粘結(jié)劑后兩段密閉混合a升溫至180℃1h+保溫180℃1h-1.5h)，優(yōu)選為2h。密閉混合的目的是：防止粘結(jié)劑中硫磺等易揮成分過早揮發(fā)溢出影響混合效果。

19、混合過程中，每30分鐘監(jiān)控料溫，料溫達(dá)到180℃，然后調(diào)低油溫至180℃，使料溫穩(wěn)定于180℃。

20、其中，在混合物料溫度升高至180℃的過程中，升溫速率為50-65℃/h，優(yōu)選為60℃/h。

21、特別是，混合物料溫度穩(wěn)定于180℃的時(shí)間為60-90min，優(yōu)選為60min。

22、過程中混合料溫最高180℃，停止加熱打開混捏鍋蓋繼續(xù)混合30分鐘(通常為0.25-1h)后出料，自然冷卻制得電刷原料混合顆粒。

23、其中，步驟b)中電刷基體粉的粒徑≤80目。

24、其中，步驟c)中所述金屬基體復(fù)合劑包括銅粉、二硫化鉬粉末。

25、特別是，所述銅粉與二硫化鉬的重量份之比為(30-40)：1)，優(yōu)選為34:1。

26、特別是，所述電刷基體粉與金屬基體復(fù)合劑的重量份之比為(20-40)：(60-80))，優(yōu)選為30：(60-80)，進(jìn)一步優(yōu)選為30：(66-74)，更進(jìn)一步優(yōu)選為30:70。

27、特別是，所述電解銅粉、二硫化鉬、電刷基體粉的重量份配比為(216-238):(6.4-7.0):100，優(yōu)選為226.7：6.67：100。

28、特別是，步驟a)中所述復(fù)合粘結(jié)劑為高溫煤瀝青、液體石蠟、硫磺粉混合物。

29、特別是，步驟a)中所述基體石墨與粘結(jié)劑混合溫度為120℃、混合過程最高升溫至180℃。

30、特別是，步驟a)中在密閉條件下，所述基體石墨與復(fù)合粘結(jié)劑密閉混合時(shí)間為2h。

31、特別是，步驟d)中模壓成型的電刷生坯的體積密度為4.0～4.7g/cm3，優(yōu)選為4.5g/cm3。

32、特別是，步驟d)中模壓成型過程中控制覺得壓力為10-20mpa；模壓時(shí)間為0.5-1.5s，優(yōu)選為1s。

33、特別是，步驟e)中所述焙燒最高溫度為600℃。

34、特別是，所述焙燒處理分為7個(gè)階段進(jìn)行，最高焙燒溫度為590-610℃(優(yōu)選為600℃)，從第一階段到第七階段焙燒溫度依次升高。

35、尤其是，所述7個(gè)焙燒階段的溫度依次為：

36、第一階段焙燒溫度為150-250℃，優(yōu)選為200℃；

37、第二階段焙燒溫度為250-300℃，優(yōu)選為280℃；

38、第三階段焙燒溫度為350-400℃，優(yōu)選為380℃；

39、第四階段焙燒溫度為450-520℃，優(yōu)選為500℃；

40、第五階段焙燒溫度為530-560℃，優(yōu)選為550℃；

41、第六階段焙燒溫度為590-610℃，優(yōu)選為600℃；

42、第七階段焙燒溫度為590-610℃，優(yōu)選為600℃；

43、特別是，所述焙燒處理過程中7個(gè)焙燒階段的時(shí)間依次分別為1.5-1.83h、1.5-1.83h、1.5-1.83h、1.5-1.83h、1.5-1.83h、1.5-1.83h、1.5-1.83h，優(yōu)選為1.7h、1.7h、1.7h、1.7h、1.7h、1.7h、1.7h。

44、焙燒過程，材料中包含的液體石蠟組分在高溫下?lián)]發(fā)，氣孔率提高并且更加均勻，對(duì)電刷運(yùn)行噪音、電刷散熱、火花有著積極影響，這對(duì)本發(fā)明意義重大。

45、其中，步驟f)中使用復(fù)合浸漬油液在負(fù)壓條件下對(duì)電刷熟坯料進(jìn)行所述的浸漬處理。

46、特別是，所述復(fù)合浸漬油液包括浸漬油、丙酮。

47、特別是，所述浸漬油與丙酮的重量份配比為(0.05-1.5)：1，優(yōu)選為1:1。

48、特別是，所述的浸漬油選擇硅油、多組分人工合成油中的一種或多種，優(yōu)選為硅油。

49、特別是，所述負(fù)壓條件為相對(duì)壓力為-60～-40kpa，優(yōu)選為-50kpa。

50、特別是，還包括對(duì)浸漬處理后的坯料在110-130℃(優(yōu)選為120℃)的條件下，進(jìn)行離心處理，其中離心轉(zhuǎn)速為600-1000rpm(優(yōu)選為800rpm)；離心時(shí)間為25-50min，優(yōu)選為30min。

51、特別是，在離心處理后還對(duì)坯料進(jìn)行干燥處理，即將離心處理后的坯料置于溫度為110-130℃(優(yōu)選為120℃)的烘箱中，干燥至少6h，優(yōu)選為6-12h。

52、其中，步驟a)中將基體石墨粉料在混捏鍋中攪拌加熱升溫至110-130℃(優(yōu)選為120℃)時(shí)，加入復(fù)合粘結(jié)劑，進(jìn)行第一密閉攪拌處理，第一密閉攪拌過程混合溫度逐漸升高，直至達(dá)到170-180℃(優(yōu)選為180℃)，接著在溫度保持為170-180℃(優(yōu)選為180℃)的條件下進(jìn)行第二次密閉攪拌處理；然后停止加熱打開混捏鍋蓋繼續(xù)進(jìn)行第三次攪拌混合處理；第三次混合處理0.25-1h(優(yōu)選為0.5h)后出料，自然冷卻制得電刷基體混合物；

53、特別是，第一次密閉攪拌處理時(shí)間為0.5-1.5h，優(yōu)選為1h；第一次密閉攪拌處理過程中溫度低于180℃；第二次密閉攪拌處理170-180℃，優(yōu)選為180℃；第二次密閉攪拌處理時(shí)間為1-1.5h，優(yōu)選為1h；第三次攪拌混合處理時(shí)間為0.25-1h，優(yōu)選為0.5h。

54、特別是，第二次密閉攪拌處理過程中升溫速率為50-65℃/h，優(yōu)選為60℃/h。

55、將所述電刷基體粉、電解銅粉、二硫化鉬粉末加入雙軸攪拌機(jī)中進(jìn)行第四次混合處理，其中第四次混合處理時(shí)間0.5-1.5h(優(yōu)選為1h)，制得電刷原料混合物粉末。

56、其中，采用液壓機(jī)將所述電刷原料混合物粉末加入到壓制模具中，對(duì)其進(jìn)行壓制處理，制得電刷坯料。

57、在所述壓制處理過程中控制電刷坯料的體積密度，控制所述電刷坯料的體積密度為4.0～4.7g/cm3

58、其中，對(duì)所述電刷坯料進(jìn)行焙燒處理，制得電刷熟坯材料。

59、特別是，所述焙燒最高溫度為600℃。

60、特別是，所述焙燒處理分為7個(gè)階段進(jìn)行，最高焙燒溫度為590-610℃(優(yōu)選為600℃)，從第一階段到第七階段焙燒溫度依次升高。

61、尤其是，所述7個(gè)焙燒階段的溫度依次為：

62、第一階段焙燒溫度為150-250℃，優(yōu)選為200℃；

63、第二階段焙燒溫度為250-300℃，優(yōu)選為280℃；

64、第三階段焙燒溫度為350-400℃，優(yōu)選為380℃；

65、第四階段焙燒溫度為450-520℃，優(yōu)選為500℃；

66、第五階段焙燒溫度為530-560℃，優(yōu)選為550℃；

67、第六階段焙燒溫度為590-610℃，優(yōu)選為600℃；

68、第七階段焙燒溫度為590-610℃，優(yōu)選為600℃；

69、特別是，將電刷坯料置于焙燒盒中，放入網(wǎng)帶爐中進(jìn)行所述的焙燒處理。

70、尤其是，所述焙燒處理的網(wǎng)帶走速為50-70cm/h，優(yōu)選為60cm/h。

71、特別是，所述焙燒處理過程中7個(gè)焙燒階段的時(shí)間依次分別為1.5-1.83h、1.5-1.83h、1.5-1.83h、1.5-1.83h、1.5-1.83h、1.5-1.83h、1.5-1.83h，優(yōu)選為1.7h、1.7h、1.7h、1.7h、1.7h、1.7h、1.7h。

72、所述焙燒處理過程中7個(gè)溫區(qū)的長(zhǎng)度分別依次為90-110cm、90-110cm、90-110cm、90-110cm、90-110cm、90-110cm、90-110cm，優(yōu)選為100cm、100cm、100cm、100cm、100cm、100cm、100cm。

73、電刷熟坯浸漬工藝處理包括，熟坯在浸漬機(jī)中坯加熱、抽真空負(fù)壓、加入浸漬液、浸漬5～10min、離心處理、取出放入120℃干燥箱干燥6h。

74、特別是此電刷熟坯多孔結(jié)構(gòu)使浸漬油液更加均勻浸漬至電刷內(nèi)部，此工藝可以明顯降低電刷運(yùn)行火花。

75、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的智能家電電機(jī)用電刷具有如下優(yōu)點(diǎn)：

76、1、本發(fā)明電刷原材料創(chuàng)新使用液體石蠟改性粘結(jié)劑，制備的電刷材料使用壽命長(zhǎng)、穩(wěn)定性高，可滿足智能家電電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間使用的要求。

77、2、本發(fā)明的電刷材料內(nèi)部空隙均勻，能夠吸收一部分電機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的電刷震動(dòng)，降低運(yùn)行噪音，電機(jī)使用過程中更加安靜環(huán)保。

78、3、本發(fā)明的電刷材料內(nèi)部孔隙可均勻浸漬油液，電刷與電機(jī)換向器接觸充分，降低電機(jī)運(yùn)行火花，提升效率，降低電機(jī)使用能耗；油液可以增強(qiáng)潤(rùn)滑性，使換向器運(yùn)行溫度降低，抑制火花，降低噪音，延長(zhǎng)電刷使用壽命。

79、4、本發(fā)明材料制備工藝中浸漬可控，可通過延長(zhǎng)浸漬時(shí)間提升浸漬率，亦可通過延長(zhǎng)離心時(shí)間降低油液浸漬率。