Электрощеточный материал

 

Союз Советских

Социалистических

Ржнублик

onèñAíèE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 070879 (21) 2807052/24-07 с присоединением заявки Йо

<я)м. gn.

Н 01 R 39/20

Государственный комнтет

СССР по делам нзобретеннй н открытий. (23) Приоритет

Опубликовано 3004.81. Бюллетень М 16 (53) УДК 621.336. .21(088,8) Дата опубликования описания 300481 (72) Автор изобретения

A.Ì. Стукач (71) Заявитель (54 ) ЭЛЕКТРОЩЕТОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ!

Изобретение относится к электротехнике, в частности к материалам для скользящих электрических контактов и токопроводящих подшипников . скольжения в электроприборных узлах трения, оно может быть использовано при изготовлении электрощеток для коммутационных устройств и различных электромашин, антиэлектростатических подшипниковых вкладышей, а также других электромеханических устройств в микроминиатврном исполнении.

Известен электрощеточный материал, содержащий политетрафторэтилен (фторопласт-4) и легкоплавкий металл, на- 15 пример олово

Наряду с такими положительными свойствами, как высокие электропроводящие характеристики, известный материал обладает низкой износостой- 20 костью и недостаточно высокими электрокоммутационными свойствами.

1. Низкие антяфрикционные свойст-ва (высокий коэффициент трения скольжения и низкая износостойкость), выз-.25 ванные участием в процессе сухого трения скольжения электроконтактной пары металл-полимерная композиция, не протектироваиных частиц никеля, что влияет на повышение коэффициента тре- 30 ния и момента трения, а также скрай— бирующим воздействием частиц никеля осколочной формы на контактирующую поверхность, что определяет взаимный интенсивный износ деталей трущейся электроконтактной пары.

2. Недостаточно высокие электрокоммутационные свойства, высокое переходное электросопротивление и предельно допустимый класс 1 электрох коммутационных 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 ма- . лым. 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 l. — классу электрокоммутационных свойств согласно

ГОСТ 183-66.

8264б9

Цель изобретения — повышение электрокоммутационных.и антифрикционных свойств материала.

Поставленная цель достигается тем, что в электрощеточный материал дополнительно введены гранулы графита, покрытые слоем химически осажденного на них олова с подслоем электролитически нарощенной меди при следующем соотношении ингредиентов, об.Ъ:

Политетрафторэтилен 27,5-55,5

Графит 30-50 30

Олово (порошковое) 10

Медь электролитически нарощенная 3-5

Олово химически осажденное 1,5-2,5

Перед смешиванием ингредиентов, графит марки КЛЗ глобуляризуется в шаровой мельнице до размеров гранул

150-200 мкм. Это позволяет получить более плотную и упорядоченную упаковку гранул графита в объемном каркасе, который образует частицы наполнителя при спекании композиции.

Для создания гарантированного электрического контакта между гранулами графита путем спайки оловом ПО1, они покрываются слоем электролитической меди толщиной до 20 мкм. Однако агрессивная полимеризационная среда фторопласта-4 при температуре спекания композиции 270-280 С ока- 30 зывает активное коррозионное воздействие на медь, что резко ухудшает ее паяемость. Поэтому для коррозионной защиты медненые гранулы графита покрываются слоем химического олова 35 толщиной до 10 мкм. Помимо защитной функции, наличие олова значительно улучшает электрокоммутирующие свойства материала, При спекании композиции ингреди- .40 енты образуют в блоке материала прочный объемный каркас, состоящий из гранул графита, спаянных между собой оловом ПО1. В результате такого каркасообразования гранул графита элект- 45 ропроводность материала увеличивается на несколько порядков и достига ет значений 1 ° 10 " -10 Ом см. Прочностные свойства такого материала не зависят от механических характеристик фторопласта-4 и обладает значительно более высокими значениями, определяемыми прочностными характеристиками металлографитовой составляющей данной композиции.

Преимущества предлагаемого материала в том, что он имеет высокие электрокоммутационные свойства, вследствие чего снижается переходное электросопротивление за счет уменьшения образования диэлектрической состав- Щ ляющей на электроконтактной поверхности трения в результате снижения . содержания фторопласта-4 до 55,5 об.% и уменьшается искрение на задней е б

4 кройке электрощеток до уровня 1 — клас са(ГОСТ 183-бб)в результате интенсификации процесса образования электропроводящих мостиков на контактной поверхности за счет увеличения содержания электропроводящих наполнителей (графит, олово, медь).

Кроме того, материал имеет высокие антифрикционные свойства, обеспечивающиеся высокими антифрикционными свойствами всех его ингредиентов (гранулы графита, олово, медь при относительно более низком содержании политетрафторэтилена), В табл. 1 приведены три смеси компонентов, изготовленные для получения электрощеточного материала.

Основные этапы получения данных материалов 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 до

150-200 мкм, при достаточно высокой изометричности их формы.

2. Гранулированный графит покрывают слоем меди толщиной до 20 мкм в электролитической ванне колокольного типа, для осуществления перемешивания с целью равномерного наращивания гальванической меди.

Плотность тока, в зависимости от заданной скорости протекания процесса, колеблется в пределах 1-3 A/äì

Концентрация раствора борфтористоводородного электролита 25-30 r. Время наращивания слоя до 20 мкм находится в пределах 2-2,5 ч. Медненые гранулы тщательно промываются и сушатся.

3. Медненые гранулы графита покрывают слоем химически осажденного олова толщиной до 10 мкм. Время наращивания слоя до 10 мкм занимает

1-1,5 ч. Плотность загрузки раствора до 3 дм /л. Для равномерного осаждения олова раствор необходимо встряхивать. После промывки и сушки металлизированные гранулы графита взвешиваются в необходимой пропорции и поступают на смешивание.

4.. Гранулированный графит, покрытый медью и оловом, сначала смешивается с порошковым оловом ПО1, а затем эту смесь наполнителей смешивают с о фторопластом-4 при температуре 70 С до получения гомогенной смеси.

5. Полученную смесь компонентов загружают в форму и прессуют при температуре 230 С. При этом частицы ПО1 расплавляются и обволакивают металлизированные гранулы графита, соединяют их в электропроводящие цепочки, которые после спекания и охлаждения образуют прочное объемное каркасообразование наполнителя. б. Спекание композиции осуществляется в замкнутой форме при аутогенном давлении фазового перехода фтороплас826469

2,5

27,5

40

1,5

3, 55,5

30

Таблица2

1 0,01

2 0,02

3 0 03

0,12

0,11

0 11

7,2

6,8

6 5

350

330

Формула изобретения

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4 та-4. Охлаждение материала выполняется в пресс-форме.

Основные физико-химические свойства предлагаемых материалов приведены в табл. 2.

Как следует из табл. 2, основные

5 значения физико-механических характеристик предлагаемых материалов в целом превыаают аналогичные показатели у известных материалов.

Повышенные значения основных !

О 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 gp оловом ПО1.

Электрощеточный материал, содержащий политетрафторэтилен и легкоплавкий металл, например порошковое оло- 55 во, отличающийся тем,, что, с целью повышения электрокоммутационных и антифрикционных свойств, в нем дополни.тельно введены гранулы графита, покрытые слоем химически осажденного на них олова с подслоем электролитически нарощенной меди при

ВНИИПИ Закаэ 2527/74

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 эад ней кромке электрощеток, изготовленных из этих материалов.

Применение предлагаемых электрощеточных материалов в электрощеточйых 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.

Т а блица 1 следующем соотношении ингредиентов об.%:

Политетрафторэтилен 27,5-55,5

Графит 30 50

Олово (порошковое ) 10

Медь электролитически нарощенная 3-5

Олово химически осажденное 1,5-2,5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 Авторское свидетельство СССР м 348582, кл. С 08 с 27/18, 1975.

Тирам 634 Подписное