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二硫化钼的分布形态对电刷性能的影响

作者: 发布时间:2018-08-20 浏览次数:147
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二硫化钼的分布形态对电刷性能的影响

摘要:本文探讨了固体润滑剂—二硫化钼在电刷中存在的二种不同形态对电刷性能的影响。片状胶体二硫化钼在压制过程中呈层状分布,易造成电刷在焙烧时开裂。当二硫化钼造粒后呈粒状分布时则不同,而且与前者相比,其耐磨性有所提高,电阻系数有所降低。

为了提高电刷的润滑性,常在碳石墨材料中添加固体润滑剂——二硫化钼,二硫化钼具有密排六方结构,具有良好的润滑性、耐温性,具有压力增高摩擦系数反而降低的特性,抗化学腐蚀性等,因此被广泛采用。本文就二硫化钼分布形态对电刷在焙烧过程中产生裂纹的影响进行了探讨,同时进行了关于二硫化钼的分布形态对电刷的耐磨性及电阻系数的影响的实验。

一、 样品制备与实验方法

采用了两种工艺,一种是预先将二硫化钼加树脂进行造粒处理,然后再与带粘接剂的石墨粉等混合、压制、焙烧而制成的样品。另一种是将呈片状的胶体二硫化钼粉末直接与带粘接剂的石墨粉等混合、压制、焙烧而制成的样品。实验用样品的组分及加入的形状如表1。

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分析仪器采用光学显微镜、扫描电镜(S550型)、电子探针、X光能谱仪(EDAX-9100)。测电阻系数采用分触点法,磨损量是在整流子上运行50小时后测量。

二、 实验结果

二硫化钼经造粒处理后的样品组织如图1-3所示(其中图1的白色颗粒为二硫化钼,图2与图3对应的白色颗粒为二硫化钼,图2中其余的白色颗粒为金属)。从图中可清楚地见到二硫化钼经造粒处理后的样品组织中二硫化钼呈大颗粒状分布。图4租图5为呈片状的胶体二硫化钼粉末直接混入样品的测压力面结构(图中白色细条状为二硫化钼),可见二硫化钼是与压力面平行,且呈层状分布(图4中的白色颗粒为金属〉。

经生产和实验发现二硫化钼分布状态呈层状时,焙烧后易发生开裂,开裂产生在与压力方向垂直的位置,其宏观形态如图6所示。而含量相同的二硫化钼经造粒处理后的样品,在同一压力、同一温度焙烧后不出现开裂现象。经过进一步的实验,发现开裂样品的开裂部位均按二硫化钼积聚层发生,如图7、图8所示,图8中白色条状部分为图7对应位置的二硫化钼的面分布图象,可见裂纹均出现在二硫化钼层。从图9和图10也可观察到裂纹的起源也是来自于二硫化钼层。沿裂纹断开后的断口处形态如图11所示。图12和图13为图11位置的金属和二硫化钼的成份分布,其余为石墨。可见断口面上的二硫化钼成份含量相当高。对断口处X光能谱分析(即扫描分析),结果表明二硫化钼含量显著地高于其平均组份。测得结果如表2,表中所示数据进一步说明断口是在二硫化钼层,所以断口处二硫化钼偏高。

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对二硫化钼分布形态不同的样品进行了电阻系数和磨损量的测定,结果如表3。从表3中可以看出二硫化钼经造粒处理后的样品电阻系数、耐磨性均优于二硫化钼粉末直接混入的样品。

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三、 实验结果探讨

由实验结果可看出,不同形状的二硫化钼在刷体中以不同的形态存在。里片状的胶体二硫化钼粉末未经造粒处理而直接混入带粘接剂石墨等材料中时,成型后呈层状分布,这是由于一切可以自由移动的物体都具有以其较宽较平的一面垂直于重力或压力方向而有自然取向堆积的结果。当施加压力后,这种取向性将逐渐扩大,同时当压力使粉末颗粒产生塑性变形时,它的延伸方向也和自然取向一致,因此呈片状的胶体二硫化钼和带粘结剂的石墨粉等在加压成型时都沿垂直于压力方向上呈层状分布。特别是在混合不均的情况下胶体二硫化钼的层面缺乏交织咬合结构,加之二硫化钼本身不带粘结剂,对带粘结剂的基体颗粒起隔离作用,导致强度降低,焙烧时易在该处产生裂纹。

而预先将二硫化钼进行造粒处理后,二硫化钼在粘结剂作用下形成粒状,这种颗粒在加压成型时不易破坏,在电刷制品中仍保留这种形态,均匀的分散于基体材料中,不致于使制品产生上述片状胶体二硫化钼造成的那种结构不均匀现象形成焙烧裂纹。由于二硫化钼在基体材料中呈颗粒状分布提高电刷的耐磨性和降低电阻系数,是由于未处理呈肢体片状和处理后呈颗粒状的比表面积相差很大以及它们对基体材料附着性能不同的缘故。比表面大的片状二硫化钼对基体颗粒附着力强(它比基体颗粒小得多)且对基体颗拉复盖面积大,起到包裹隔离作用,因二硫化钼是电的不良导体,所以增大了制品的电阻。由于不带粘结剂的肢体片状二硫化钼的包裹隔离作用及前述的缺乏咬合交织的结构,又降低了制品的强度,使基体颗粒松散,在摩擦过程中,基体颗粒易剥落而磨损掉,因此这种结构加大了磨损。如果二硫化钼呈颗粒状分布于基体中,就变成了润滑剂储存室而改善润滑效果,提高了抗磨性能。

四、 结论

在混有较多的二硫化钼添加剂的电刷中,使二硫化钼在基体中呈颗粒状分布比加入胶体片状二硫化钼粉末的电刷焙烧时成品率高,耐磨性好和有较低的电阻系数。

洛阳申雨钼业坐落于中国钼都栾川,依托优质资源和先进的生产工艺,我司致力于为客户提供质量稳定可靠的二硫化钼粉末及其下游产品,并致力于成长为润滑工程解决方案提供商。

 


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