用镀铜石墨粉制备碳刷的研究.doc

第２２卷第 ４期 四川理工学院学报（自然科学版） ｏ ２ 　Ｎ Ｖ ｌ ２ ｏ４０９年 ８月２０ ｃ ｖ ｓｙｏ ｅ Ｊｕｎｌ ｆ ｉ ｕｎＵ ｉ ｒｔ ｆ ｃ ｎｅ＆Ｅ ｇ ｅｒ ｇ Ｎ ｔ ａ Ｓｉ ｃ ｄ ｉ ） ｏｒａ ｏ Ｓ ｈａ ｎ ｅ ｉ Ｓｉ ｃ ｎｉ ｅ ｎ（ ａ ｒ ｃ ｎｅＥ ｉｏ ｎ ｉ ｕｌ ｅ ｔｎ ｕ０９ Ａ ｇ２０ １ ７ ５ ９ ２ ０ ） ４０ １ ４文章编号：６ ３１ ４ （ ０ ９ ０ １ ３０ 用镀铜石墨粉制备碳刷的研究 田建华，陈 建，李春林，夏立博 （ ４００ 四川理工学院材料与化学工程学院，四川 自贡 ６３０ ） 　　摘　要：文章采用了镀铜石墨粉制成碳刷试样，分析了镀铜石墨复合碳刷的微观结构、体积密度、电 阻率等性能，最后讨论了外加石墨粉及改性酚醛树脂时试样的性能。实验结果表明，镀铜石墨粉制备的 碳刷综合性能明显优于石墨粉与铜粉直接混合制备的碳刷。 关键词：镀铜石墨粉；碳刷，复合材料 Ｔ Ｏ１ 中图分类号： Ｑ ３ 文献标识码：Ａ引 言 １ 实 验 受电弓滑板是电力机车获得动力来源的重要集电 将镀铜石墨粉（石墨粉为四川自贡东兴电碳厂生产元件，滑板材料在力学性能、电性能、磨损性能等方面都 ２ 在 ０Ｍ ａ 的 ３０目人造石墨） １０ Ｐ 的压力下进行压制，然后有相当严格的要求。带有润滑功能的铜基粉末冶金滑 后在氢气还原气氛中以每小时 １０ ０ ℃的升温至速率升温板强度较好，表面硬度适中，滑板和导线的磨损比较匹 ０ ℃对制品进行烧结制得镀铜石墨复合碳刷。 至 ８０ １配是滑板材料的发展趋势之一 〔 〕。随着科技的飞速发 ２ 结果与分析展，对电刷的要求也愈加苛刻。制造金属石墨电刷的传统方法是使用铜粉和石墨粉，经过混料—压型 － 烧结及 ． 石墨复合碳刷显微构分析 ２ １ 镀铜铜 ／ 如图 １所示是将所得的镀铜石墨粉压制成型并烧 ２机械加工等工序制得 〔 〕。但是，在传统铜石墨材料中， ０ 石墨复合碳刷的金相 结后制成碳含量为 ５ ％的镀铜铜 ／铜呈孤立岛屿状分布，不利于铜导电性的发挥，又恶化 照片图，图中铜层已产生了部分的球化和聚集，但基本了铜石墨材料的滑动磨损性能。金属组分如能连接成 上保持了较为均匀连续的三维网络结构。实验表明随连续的三维网络，并保持石墨颗粒均 匀 分 布 在 网 络 之 碳含量继续增加，铜在石墨粉上的镀铜层也越来越薄，间，将能更有效地利用金属石墨材料中金属的导电性和石墨的润滑性，则可制取碳含量高、强度高、导电性好的铜石墨复合材料。正因如此，用镀铜石墨粉制备铜基石 ３４墨复合材料一直是人们研究的热点 〔 〕。 我们在实验中先将石墨粉表面（按铜与石墨的质量 ）比为 １ 镀覆一层连续的铜，然后在氢气气氛中进行干燥处理制得镀铜石墨粉，再采用用镀铜石墨粉结合特殊工艺制得镀铜石墨复合碳刷试样，并进行了性能检测。 实验表明镀铜石墨复合碳刷中的铜能形成连续的三维网络结构，且所制得的碳刷制品具有碳含量高、强 ０Ｘ 图 １ 镀铜石墨复合碳刷的金相照片 ２ ０度高、导电性和耐磨性好等优点。 ２０ １ ３１ 收稿日期：０９０ 作者简介： １７ ， 湖南常德人， 田建华（ ９５） 男， 硕士生，主要从事新型碳材料方面的研究。 １ １４ 四川理工学院学报（自然科学版） ０９年 ８月 　　　　　 　　　　　　　２０分析认为由于铜石墨之间有较高的界面能，高温烧结时 中形成的闭气孔、烧结形成的闭气孔中的气体以及烧结铜层会自发产生球化和聚集，以降低制品的界面能，碳 时树脂分解产生的气体因为烧结温度的升高产生膨胀。含量越高，铜含量越少，铜的三维连续网状结构破坏也 随着碳含量的继续增加，铜很难再形成连续的三维网络越严重， ０ 特别是高于 ７ ％时，镀铜铜 ／ 石墨复合碳刷中的 结构，在高含碳量时，制品中形成的闭气孔减少，并且也铜难以再形成连续的三维网状结构。 会出现较多疏松石墨 －石墨界面，有利于气体的逸出， 石墨复合材料时， 实验表明制作铜 ／ 一般用金属熔 密度差别逐渐减小。 ５ 〔〕 ／ ／点的 ２３至 ４５进行烧结，否则会产生偏析现象 。当 ． 石墨复合碳刷电阻率分析 ２ ３ 镀铜铜 ／ 石墨复合碳刷可以使我们以镀铜石墨粉为原料制作铜 ／ 石墨复合碳刷 图 ３是镀铜石墨复合碳刷与普通铜 ／铜形成连续的三维网络而以铜、石墨粉为原料机械混合 的电阻率随着碳含量变化的趋势图。 石墨复合碳刷易产生偏析现象。制作的普通铜 ／ ． 石墨复合碳刷密度分析２ ２ 镀铜铜 ／ 石墨复合碳刷 图 ２是镀铜石墨复合碳刷?肫胀ㄍ?／（铜粉与石墨粉及酚醛树脂通过机械混合制作而成的碳刷）的体积密度随碳的质量百分含量变化而变化的趋势图。 图 ３ 制品的电阻率 石 从趋势图可以看出镀铜石墨复合碳刷与普通铜 ／ 墨复合碳刷的电阻