碳刷之二硫化鎢潤滑材料升級

二硫化鎢潤滑材料是一種非常優良的新興減磨節能材料,其摩擦係數僅為0.03,性能大大優於傳統的石墨和二硫化鉬,被譽為新“潤滑之王”。它不僅可以用於一般潤滑條件下,而且可以用於一定的高溫、低溫、高負荷、高真空、有輻射線以及有腐蝕介質等苛刻的工作環境中,它可以是粉末狀態,也可以與潤滑油、潤滑脂以及石墨、金屬粉、塑膠等物資混合製成複合材料。

碳刷之二硫化鎢潤滑材料圖片

碳刷用摩擦材料通常由石墨、金屬粉、二硫化鉬和二硫化鎢組成。碳刷是電動機或發電機或其他旋轉機械的固定部分和轉動部分之間傳遞能量或信號的裝置,是使用在馬達上的機能部件。碳刷使用範圍很廣泛,汽車、電動工具、家電、微型馬達及大型電氣設備等都大量使用。碳刷如果長時間工作,就會在換向器表面形成厚的碳皮膜,這種碳皮膜如果部分發生剝離,就會在剝離部分產生大的電流,進而產生電火花,會在碳刷表面產生凹凸不平,如果電流過大也會造成換向器表面的損壞。因此,需向碳刷中加入碳化矽粉末等磨削劑。

但是,由於碳化矽粉末硬度很大,常常因顆粒太大或絮凝導致分散不均勻,隨著碳刷長時間滑動就會將換向器表面研削,損壞換向器表面,從而降低電機工作效率,並且還會導致雜訊。而且,在碳刷生產過程中,一般是將固體潤滑劑二硫化鎢與磨削劑碳化矽與石墨等碳刷原料直接混合,但固體潤滑劑二硫化鎢與磨削劑碳化矽經常因混合不均勻,導致碳刷工作時,固體潤滑劑在換向器表面形成碳皮膜不能穩定均勻的被磨削劑消除,造成換向器表面不平整,導致局部電流過大,影響碳刷和換向器壽命,造成電機工作不穩定。

為解決這一問題,研究人員優化二硫化鎢潤滑材料的合成方案,其步驟按硫、鎢、碳化矽、催化劑分別按工藝計算稱重,硫的重量與鎢粉重量的比例在34~100%,碳化矽的重量與鎢粉重量的比例在0.5%~30%,催化劑的重量與鎢粉重量的比例在0.05%~0.5%。

(1)將碳化矽配成5-8g/L的碳化物懸濁液,鎢粉配為20-30g/L的懸濁液,加入懸濁液總量0.5-1.5%的尿素或OP乳化劑做分散劑,控制pH值≤5,在溫度為25~65℃、常壓條件下將二者混合攪拌處理0.5~2小時,使鎢包覆在碳化矽表面;

(2)將尿素和無水乙醇按1:(3~5)配製先驅體溶液,再加入催化劑和硫,在常溫下攪拌10-20分鐘;

(3)將(1)和(2)混合並陳化1~2小時後進行真空抽濾,將抽濾後的混合物放入充滿氬氣的烘箱中進行烘乾,溫度控制在70~102℃,烘乾時間為 10 ~100 分鐘,得到分佈均勻的混合粉末;

C反應爐反應

將混合粉末配料裝舟,氬氣保護下,在溫度為230℃ ~850℃之間進行高溫燒結反應,反應時間在5 ~24小時。

D 磨料

將冷卻後的反應物進行粉碎磨料,直到粒徑小於100微米。

E振動篩分級

將磨料好的產品按粒徑大小進行振動篩分,得到二硫化鎢複合材料。用該二硫化鎢複合材料製備碳刷,碳刷中二硫化鎢複合材料的品質百分含量占碳刷總重量的0.5~10%。

二硫化鎢潤滑材料可使電機工作穩定性和整流特性更好、電機工作效率更高,碳刷及換向器摩擦損耗率更小,壽命更長,並且可以抑制雜訊的產生。同時可簡化後續碳刷製備工藝,大幅提高碳刷製備效率。

 

 

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