Электрощеточный материал

Союз Советских Социалистических РмнубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ 11 826469(22) Заявлено 070879 (21) 2807052/24-07с присоединением заявки Йо 51)М. К . Н 01 й 39/20 Государственный комитет СССР яо делам нзобретеннй и открытий,21(088,8) Дата опубликования описания 300481(72) Автор изобретения А.М. Стукач(54) ЭЛЕКТРОЩЕТОЧНЫЙ МАТЕРИАЛИзобретение относится к электротехнике, в частности к материаламдля скользящих электрических контактов и токопроводящих подшипников. скольжения в электроприборных узлахтрения, оно может быть использованопри изготовлении электрощеток длякоммутационных устройств и различныхэлектромашин, антиэлектростатическихподшипниковых вкладышей, а также других электромеханических устройств вмикроминиатврном исполнении.Известен электрощеточный материал,содержащий политетрафторэтилен (фторопласт) и легкоплавкий металл, например оловоНаряду с такими положительнымисвойствами, как высокие электропроводящие характеристики, известный материал обладает низкой износостойкостью и недостаточно высокими электрокоммутационными свойствами,1, Низкие антяфрикционные свойст- .ва (высокий коэффициент трения скольжения и низкая износостойкость), выз-,25ванные участием в процессе сухоготрения скольжения электроконтактнойпары металл-полийерная композиция, непротектироваиных частиц никеля, чтовлияет на повышение коэффициента тре ния и момента трения, а также скрайбирующим воздействием частиц никеляосколочной формы на контактирующуюповерхность, что определяет взаимныйинтенсивный износ деталей трущейсяэлектроконтактной пары. 2. Недостаточно высокие электро- коммутационные свойства, высокое переходное электросопротивление и предельно допустимый класс 1 электрокоммутационных свойств, определяемые высоким процентным содержанием фторопласта-.4 в композиции (до 70 об.Ъ), вызывающим образование значительного количества. диэлектрических пленок на электроконтактной поверхности в процессе работы пары и повышению переходного электросопротивления и малым:процентным содержанием металлических наполнителей (до 40 об.Ъ), приводящим к образованию недостаточного количества электропроводящих мостиков на большей части контактирующей поверхности электрощетки, что вызывает искрение на ее передней и задней кромках, соответствующее предельно допустимому 1-" классу электрокоммутационных свойств согласно ГОСТ 183-66.Цель изобретения - повышение электрокоммутационных и антифрикционныхсвойств материала.Поставленная цель достигается тем,что в электрощеточный материал дополнительно введены гранулы граФита, покрытые слоем химически осажденногона них олова с подслоем электролитически нарощенной меди при следующемсоотношении ингредиентов, об.Ъ:Политетрафторэтилен 27,5-55,5Графит 30-50 0Олово (порошковое) 10Медь электролитически нарощенная 3-5Олово химическиосажденное 1,5-2,5Перед смешиванием ингредиентов,графит марки КЛЗ глобуляризуется вшаровой мельнице до размеров гранул150-200 мкм. Это позволяет получитьболее плотную и упорядоченную упаковку гранул графита в объемном каркасе, который образует частицы наполнителя при спекании композиции,Для создания гарантированногоэлектрического контакта между гранулами графита путем спайки оловом ПО 1,они покрываются слоем электролитической меди толщиной до 20 мкм. Однако агрессивная полимеризационнаясреда фторопластапри температуреспекания композиции 270-280 С оказывает активное коррозионное воздействие на медь, что резко ухудшаетее паяемость. Поэтому для коррозионной защиты медненые гранулы графитапокрываются слоем химического олова 35толщиной до 10 мкм. Помимо защитнойфункции, наличие олова значительноулучшает электрокоммутирующие свойства материала,При спекании композиции ингредиенты образуют в блоке материала прочный объемный каркас, состоящий из гранул графита, спаянных между собойоловом ПО 1, В результате такого каркасообразования гранул графита электропроводность материала увеличивается на несколько порядков и достигает значений 110 " -10 Ом см. Прочностные свойства такого материала независят от механических характеристик Фторопластаи обладает значительно более высокими значениями,определяемыми прочностными характеристиками металлографитовой составляющей данной композиции.Преимущества предлагаемого материала в том, что он имеет высокиеэлектрокоммутационные свойства, вследствие чего снижается переходное электросопротивление за счет уменьшенияобразования диэлектрической составляющей на электроконтактной поверхности трения в результате снижения. содержания Фторопластадо 55,5 об.%и уменьшается искрение на заднейе . Гкройке электрощеток до уровня 1 - клас са(ГОСТ 183-бб)в результате интенсификации процесса образования электропроводящих мостиков на контактнойповерхности за счет увеличения содержания электропроводящих наполнителей (графит, олово, медь).Кроме того, материал имеет высокие антирикционные свойства, обеспечивающиеся высокими антифрикционными свойствами всех его ингредиентов (гранулы графита, олово, медьпри относительно более низком содержании политетрафторэтилена),В табл. 1 приведены три смесикомпонентов, изготовленные для получения электрощеточного материала.Основные этапы получения данныхматериалов заключаются в следующем.1. Брикеты графита (марки КЛЗ)подвергают дроблению и глобуляризации в шаровой мельнице в течение 1012 ч при соотношении графита и шаров 1:1. Размер гранул доводится до150-200 мкм, при достаточно высокойизометричности их формы.2. Гранулированный графит покрывают слоем меди толщиной до 20 мкмв электролитической ванне колокольного типа, для осуществления перемешивания с целью равномерного наращивания гальванической меди.Плотность тока, в зависимости отзаданной скорости протекания процесса, колеблется в пределах 1-3 А/дмКонцентрация раствора борфтористоводородного электролита 25-30 г. Время наращивания слоя до 20 мкм находится в пределах 2-2,5 ч. Медненыегранулы тщательно промываются и сушатся,3. Медненые гранулы графита покрывают слоем химически осажденногоолова толщиной до 10 мкм. Время наращивания слоя до 10 мкм занимает1-1,5 ч. Плотность загрузки растворадо 3 дм/л. Для равномерного осаждения олова раствор необходимо встряхивать. После промывки и сушки металлизированные гранулы графита взвешиваются в необходимой пропорции ипоступают на смешивание.4 Гранулированный графит, покрытый медью и оловом, сначала смешивается с порошковым оловом ПО 1, а затемэту смесь наполнителей смешивают софторопластомпри температуре 70 Сдо получения гомогенной смеси.5. Полученную смесь компонентовзагружают в Форму и прессуют при температуре 230 фС. При этом частицы ПО 1расплавляются и обволакивают металлизированные гранулы графита, соединяютих в электропроводящие цепочки, которые после спекания и охлаждения образуют прочное объемное каркасообразование наполнителя.б. Спекание композиции осуществляется в замкнутой Форме при аутогенномдавлении фазового перехода фтороплас826469 10 3,55,5 а 2 л 0,01 12 11 7 7,6,35 3 0 0 3 мулаизобретен нтов,5-55,50 5010 следующем шениноб.%:ПолитетрафторэтиленГрафит55 Олово (порошковое)Медь электролитически нарощеннаяОлово химическиосажденноеИсточники инфо ф 0 принятые во внимание и1. Авторское свидетеМ 348582, кл. С 08 . 2 74 Тирам б 34 Подписное соотно е Электрощеточнщий политетрафтокий металл, напрво, отличаючто, с цельюрокоммутационныхных свойств,тельно введеныта, покрытыеосажденного на нэлектролитически 2 5 1,5-2,5мации,и экспертизельство СССР/18, 1975. Филиал ППП фПатентф, г. Ужгород 4 Проектн та. Охлаждение материала выполняется в пресс-форме.Основные физико-химические свойства предлагаемых материалов приведены в табл. 2. Как следует из табл. 2, основные5 значения физико-механических характеристик предлагаемых материалов в целом превьыают аналогичные показатели у известных материалов.Повышенные значения основныхО свойств предлагаемых материалов получены за счет появления взаимодействия определенных свойств компонентов.Вследствие этого возникает качественно новое состояние наполнителей, 15 которые соединены в блоке материала в объемное каркасообразование, состоящее из монолйтных электропроводящих цепочек металлизированных гранул графита, спаянных между собой 20 оловом П 01. ый материал, содержа этилен и легкоплавмер порошковое олощ и й с я тем повышения электи антифрикционнем дополнигранулы графи- слоем химически х олова с подсдоем нарощенной меди при ВНИИПИ Закаэ 2527/ Такое упорядоченное строение материала .определяет его высокие электрокоммутационные свойства, высокую прочность и достаточно высокие антифрикционные характеристики.Исследование электрокомкутационных свойств предлагаемых. материалов показало, что искрение невысокой ин,тенсивности образуется только на задней кромке электрощеток, изготовленных из этих материалов.Применение предлагаемых электрощеточных материалов в электрощеточных узлах электромашин и токопроводящих подшипников качения электро-радиотехнических приборов и других электромеханических устройствах, где наобхо-. димо сочетать высокие и стабильные электрофизические и механические свойства, йовышает надежность эксплуатации приборов на.15-20, при увеличении рабочего ресурса аппаратуры в 1,5-2 раза.Таблица