一種高電阻率炭黑基電化石墨電刷材料制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及炭黑制品材料制備技術領域，尤其涉及高速電力機車牽引電機用高電 阻率炭黑基電化石墨電刷材料的制備方法，具體為一種高電阻率炭黑基電化石墨電刷材料 制備方法。
【背景技術】
[0002] 電刷是用于換向器或滑環上，是牽引電機導入導出電流并實現整流改善換向的滑 動接觸體，它的導電，導熱以及潤滑性能良好，并要求具有一定的機械強度和換向性火花的 本能。幾乎所有的直流電機以及換向式電機都使用電刷，它是電機的重要組成部件。
[0003]電刷的制作方法通常是采用粒徑較大（60~140nm)、比表面積較小（20~40m2/g) 吸油值相對較低的低結構炭黑為主配料生產。由于炭黑粒度細，尤其高結構炭黑粒度極細， 比表面積大，加入粘結劑混捏內摩擦阻力大，采用軟化點高的改質瀝青作粘結劑混控工藝 技術難度高。同時材料技術要求中，電阻率要大而硬度要求較低，相互矛盾，制備困難。材料 電阻率較低一般為30~50yQm，或者電阻率稍大（42~78yQm)，而硬度偏高（HR10/980 達80~125)，鑄件不適應電力機車提速后牽引電機用電刷整流換向性能惡化，震動增大等 高技術要求。目前國內只有幾家在傳統工藝生產方法上研究改進。少量試用，尚無穩定定 型品種，國內高速電力機車牽引電機用電刷材料一般采用英國摩根產品，價格高昂。
【發明內容】
[0004] 本發明正是基于以上技術問題，提供具有較大的電阻率，抑制火花能力增強，整流 換向能力增強，體積密度適中，在高線速下震動小抗震性能好，整流換向火花小的一種高電 阻率炭黑基電化石墨電刷材料制備方法。
[0005] 本發明的技術方案為：
[0006] -種用于高速電力機車牽引電機的高電阻率炭黑基電化石墨電刷材料的制備方 法，包括以下步驟：
[0007] -種高電阻率炭黑基電化石墨電刷材料制備方法，包括以下步驟：
[0008] 1)準備原材料：稱取天然氣半補強炭黑，N234炭黑或N339炭黑，鱗片石墨粉、中溫 煤瀝青、煤焦油、改質瀝青與增塑劑；
[0009] 2)制備炭黑一階段料粉：將中溫煤瀝青制備為熔融態中溫煤瀝青，改質瀝青制備 為熔融態改質瀝青，然后將天然氣半補強炭黑進行干混20~30min，預熱至90~110°C時 與熔融態中溫煤瀝青、煤焦油，按重量比為1: 〇. 45:0. 3在混捏機中加熱濕混50~60min，料 溫為160~180°C卸料，卸料后壓成料柱，裝入焙燒爐，用粒度為0. 5mm的冶金焦填料覆蓋， 按升溫曲線升溫，在1050~1150°C度的條件下焙燒250~300h后，冷卻出爐破碎，磨粉后 制備成半補強炭黑一階段料粉；
[0010] 3)混捏：將配料中的干粉投入混捏機中，加熱干混60~80min，料溫120~140°C 時，加入熔融態180~200°C改質瀝青與適量的增塑劑，加熱閉混90~120min，料糊溫度 180~220°C時卸料；
[0011] 4)磨粉：將混捏冷卻后的料塊破碎磨成細粉；
[0012] 5)篩分、壓粉混均：將步驟5)得到的細粉過20目篩，去除篩上物，篩下料粉再在 干粉混均機中，于常溫下混均30~40min即得壓粉；
[0013] 6)成型：將經混均的壓粉稱量裝入電刷專用壓模內，在100~130MPa單位壓力 下，保壓5~10s模壓成型；
[0014] 7)焙燒：將成型生坯裝入焙燒爐，生坯塊間和層間用0.5~5mm河沙或冶金焦粉 填料覆蓋，在1150~1250°C溫度下焙燒350~400h，冷卻12~15天出爐；
[0015] 8)石墨化：將焙燒毛坯整齊碼放在艾奇遜石墨化爐中央，用炭黑作保溫料，以制 品為導體通電加熱制品到2500~2800°C石墨化，按專用曲線送電時間110~150h，冷卻15 天后出爐，即得本產品。
[0016] 所述的石墨化坯料或加工切割成電刷塊后根據需要再進行浸漬樹脂、潤滑劑材料 的改性處理。
[0017] 所述的配料按重量份計：半補強炭黑一階段料粉62~67份、天然氣半補強炭黑 8~10份、N234或N339炭黑18~20份、鱗片石墨粉2~5份、外加改質瀝青44~48份。
[0018] 所述的半補強炭黑一階段料粉的粒度為75~85%過320目篩。
[0019] 所述的鱗片石墨粉的粒度為彡75%過320目篩，灰份< 5%。
[0020] 步驟4)混捏冷卻后的料塊破碎磨成細粉，細粉的粒度為50~60%過320目篩。
[0021] 所述的增塑劑為油酸分析純，分子式為C1SH3402，按重量份計，添加量為0. 3~0. 5 份。
[0022] 焙燒曲線和石墨化曲線如下
[0023]
[0024] 本電化石墨電刷材料制備方法是以軟化點高，為100~120°C，結焦值高，結焦值 彡50%的改質煤瀝青為粘結劑替代傳統工藝以75~90°C軟化點中溫瀝青（結焦值36%左 右）為粘結劑生產炭黑基電化石墨電刷材料。節省了混捏料糊"乳片"工序。
[0025] 配料中引入了較大比例的粒徑極細，為20~40nm、比表面積大，為90~129m2/g， 電阻率較高耐磨性好，但難于混捏的高結構中超耐磨N234(或N339)炭黑。
[0026] 用本制備方法制備的炭黑基電化石墨電刷材料具有較大的電阻率，抑制火花能力 增強，整流換向能力增強；體積密度適中（1. 55~1. 60g/cm3)在高線速下震動小抗震性能 好，整流換向火花小；硬度適中不易磨損整流器；氣孔率適中（24%左右），便于浸漬樹脂、 潤滑劑等進行改性處理。
[0027]用本制備方法制備的炭黑基電化石墨電刷材料較傳統方法制備的材料在體積密 度相同的條件下更抗磨耐用，電刷使用壽命長。并且電阻率較大綜合性能良好，適用于制備 環網電力機車提速后牽引電機用電刷使用的技術要求。
[0028] 與現有技術相比，本發明的有益效果為：
[0029]( -）、擴充了炭黑基電化石墨電刷材料所用的炭黑品種的范圍，提高了材料電阻 率和抗磨性能，制備工藝流程科學，比傳統生產方法節省了混控料糊"乳片"（彌補混均）工 序，成品率高，用于替代引進和電力機車出口（東南亞、非洲、中亞等）電刷配套，并可推廣 應用于制作乳鋼電機用電刷、家用電器電刷材料，實用性強。
[0030] (二）、采用本發明制備的炭黑基電化石墨電刷材料的理化指標是：
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【具體實施方式】
[0033]