樹(shù)脂黏結(jié)劑含量對(duì)電化石墨粉制備的電化石墨電刷的影響

葛 俊

（蕪湖天航裝備技術(shù)有限公司，蕪湖 241009）

0 前言

電刷是電動(dòng)機(jī)構(gòu)中重要的導(dǎo)出或?qū)腚娏鞯幕瑒?dòng)接觸體，其主要作用是在電機(jī)的固定部件和滑動(dòng)部件之間傳導(dǎo)電流。它是電機(jī)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要部件[1-3]。眾所周知，電化石墨電刷優(yōu)于炭刷、石墨電刷、金屬石墨電刷但在高空高溫、真空以及空氣稀薄的條件下，由于缺氧和溫度高等因素使其產(chǎn)生嚴(yán)重磨損或者粉塵性磨損，從而導(dǎo)致電刷失效，電機(jī)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致飛機(jī)無(wú)法正常工作，甚至產(chǎn)生無(wú)可挽回的損失。而提高電化石墨電刷的使用壽命，一直是電刷研制和生產(chǎn)的重要課題。

隨著樹(shù)脂化工的發(fā)展，大量新型高性能的樹(shù)脂被[4]。它是電化石墨電刷生產(chǎn)中常用的一種黏結(jié)劑[5-6]。本文用樹(shù)脂黏結(jié)劑及電化石墨粉制備了一種電化石墨電刷，考察了樹(shù)脂含量對(duì)制備電刷性能的影響，并對(duì)其磨損機(jī)理進(jìn)行討論。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

精煉石墨粉（哈爾濱電碳廠提純 C 含量99.9%）、樹(shù)脂（鞍鋼焦化廠 軟化點(diǎn)75～90℃）、金屬粉末（北京環(huán)球金鑫國(guó)際科技有限公司）、固體潤(rùn)滑劑MoS2（鄭州博軒化工產(chǎn)品有限公司）。

1.2 電刷的制備

將一定量的精煉石墨粉于一定量的固體潤(rùn)滑劑投入混合鍋內(nèi)充分混合，然后加入不同含量的樹(shù)脂（樹(shù)脂比例分別為15%、20%、25%、30%），待混合充分制備得到一階段料粉，將一階段粉末與金屬粉末按一定比例投入混合鍋，充分混合，過(guò)40#篩再經(jīng)壓制、焙燒、加工、裝配工序制備實(shí)驗(yàn)電刷A、B、C、D。

1.3 電刷性能的測(cè)試

電刷磨損的測(cè)試實(shí)驗(yàn)是電刷磨損測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)定的，測(cè)試條件：轉(zhuǎn)速8000 轉(zhuǎn)、電流200A～400A、測(cè)試電壓28V。

2 結(jié)果與討論

2.1 電刷壽命測(cè)試

電刷的壽命是通過(guò)實(shí)驗(yàn)電刷在測(cè)試電機(jī)上使用一定時(shí)間內(nèi)的磨損值反映的，本實(shí)驗(yàn)測(cè)試了試驗(yàn)電化電刷5 小時(shí)壽命數(shù)值，其測(cè)試數(shù)據(jù)如表1 所示：

表1 試驗(yàn)電化石墨電刷的5小時(shí)壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 1 Electrographite brush test 5 hours life test data

由表1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：隨著樹(shù)脂黏結(jié)劑含量的增加，內(nèi)中外各個(gè)環(huán)上測(cè)試的電化石墨電刷的磨損值不斷的增大，其電刷壽命呈下降趨勢(shì)。D 組電刷在焙燒過(guò)程中發(fā)生內(nèi)裂現(xiàn)象，這是由于樹(shù)脂黏結(jié)劑含量的增大，導(dǎo)致?lián)]發(fā)分含量的增大，致使焙燒過(guò)程中揮發(fā)分大量釋放導(dǎo)致電刷刷體內(nèi)裂現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2 電刷的物化性能測(cè)試

通過(guò)電刷刷體物化性能的分析有利于對(duì)電刷壽命與黏結(jié)劑含量關(guān)系的分析，本試驗(yàn)中試驗(yàn)電刷的物化性能如表2 所示：

表2 試驗(yàn)電化石墨電刷的物化性能Table 2 The physical and chemical properties test electrographite brush

由表2 數(shù)據(jù)可知：A、B、C、D 四組實(shí)驗(yàn)的電化石墨電刷的體積密度大小隨著樹(shù)脂含量的增加其逐漸降低。電刷的硬度、強(qiáng)度略有提高，其他的靜態(tài)指數(shù)變化不大，影響不是很明顯。

由此可以推論：隨著樹(shù)脂黏結(jié)劑含量的增加，導(dǎo)致在焙燒過(guò)程中形成的樹(shù)脂焦含量增大，由于樹(shù)脂焦硬且脆，樹(shù)脂焦含量增大破壞了氧化膜生成，導(dǎo)致氧化膜變薄、潤(rùn)滑性變差，從而引起電刷和滑環(huán)在運(yùn)行過(guò)程中的磨損值變大，降低了電刷的壽命。

3 結(jié)論

本文通過(guò)試驗(yàn)研究樹(shù)脂含量對(duì)電化石墨電刷壽命的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著樹(shù)脂黏結(jié)劑含量的增加，在焙燒過(guò)程中形成的樹(shù)脂焦含量增多，其破壞了氧化膜生成，導(dǎo)致氧化膜變薄、潤(rùn)滑性變差從而造成磨損值增加。因此在保證電刷成型的前提下，電化石墨粉制備的電化石墨電刷的樹(shù)脂黏結(jié)劑的含量越少越好，否則當(dāng)樹(shù)脂含量超過(guò)一定值后，生產(chǎn)的電刷容易開(kāi)裂。