Композиция для изготовления электротехнических изделий
Владельцы патента RU 2780201:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" (RU)
Изобретение относится к электротехнике, в частности к графитопластовым порошковым композициям, используемым для компактирования прессованием таких изделий, как щетки электрических машин, скользящие контакты электроприемников городского (троллейбусы) и железнодорожного (электропоезда) транспорта. Композиция для изготовления электротехнических изделий содержит компоненты, взятые при следующем соотношении, мас.%: Пульвербакелит 19-20; Порошок бронзовый высокодисперсный ПБВД-1 20-28; Искусственный графит остальное. Изобретение позволяет повысить прочность и снизить электросопротивление получаемых из композиции изделий.
Изобретение относится к электротехнике, в частности к графитопластовым порошковым композициям, используемым для компактирования прессованием таких изделий как щетки электрических машин, скользящие контакты электроприемников городского (троллейбусы) и железнодорожного (электропоезда) транспорта.
Известна композиция для изготовления токосъемных контактных элементов (патент РФ на изобретение № 2274936, Композиция для изготовления токосъемных контактных элементов, МПК H01R39/20, оп. 20.04.2006), содержащая прокаленный кокс – 40-60 мас.%, искусственный графит – 20-40 мас.%, стеарин – 0,5-1,5 мас.% и связующее – 21-30 мас.%.
К недостаткам композиции относятся низкая износостойкость и высокое электросопротивление полученных из нее изделий.
Улучшает качество электротехнических изделий путем повышения износостойкости и снижения электросопротивления наиболее близкая по технической сущности и достигаемому эффекту предлагаемой композиция для изготовления электротехнических изделий (патент РФ на изобретение 2656375, композиция для изготовления электротехнических изделий, МПК H01R43/12, оп. 06.05.2018), содержащая искусственный графит – 86,99-87,01 мас.% и пульвербакелит – 12,99-13,01 мас.%.
Недостатком данной композиции является повышенное сопротивление и пониженная прочность полученных из нее изделий.
Техническим результатом предлагаемого решения является повышение прочности и снижение электросопротивления получаемых из композиции изделий путем снижения ее окисления при неблагоприятных атмосферных условиях, например, при повышенной влажности, что повышает прочность и время безаварийной работы изделия.
Технический результат достигается тем, что композиция для изготовления электротехнических изделий, содержащая углеродистый наполнитель в виде искусственного графита, связку в виде пульвербакелита, согласно предлагаемому решению, она дополнительно содержит порошок бронзовый высокодисперсный ПБВД-1, при этом указанные компоненты взяты при следующем соотношении, мас.%:
| Пульвербакелит | 19-20; |
| Порошок бронзовый высокодисперсный ПБВД-1 | 20-28; |
| Искусственный графит | остальное. |
Порошок ПБВД-1 выпускается научно-производственным холдингом «ВМП» по ТУ 1790-007-12288779-2006 и имеет следующие характеристики:
внешний вид – порошок темного красно-коричневого цвета без посторонних включений, форма частиц – сферическая, химический состав, массовая доля, %: медь – 89,0-98,0, олово – 1,0-10,0; потери массы при восстановлении водородом (водородные потери) – 1,0, гранулометрический состав порошка: массовая доля фракций с размером частиц 20 мкм и более, %, не более – 5,0, насыпная плотность, г/см3 – 0,3-1,2, удельная поверхность частиц порошка, м2/г – 2,0-8,0.
Введение в композицию дополнительного компонента, а именно порошка бронзового высокодисперсного марки ПБВД-1, повышает прочность и электропроводность готового изделия за счет того, что чистая медь повышает электропроводность готового изделия, а олово повышает прочность и снижает окисление меди. Следует заметить, что если при производстве композиции использовать только медь, то при прессовании ее расплав не смачивает частицы порошка графита. Введение в композицию олова, которое вступает в реакцию с медью с образованием бронзы, позволяет связать его с графитом, что повышает прочность готового изделия.
Снижение содержания пульвербакелита значения менее 19 мас.%, также как и превышение этого содержания более 20 мас.% ухудшает работоспособность изделий. Содержание бронзового порошка менее 20 мас.% в изделии снижает его электропроводность, а повышение более 28 мас.% технически не целесообразно.
Заявляемую композицию получают путем смешения порошков графита, бронзы и пульвербакелита в шнековом смесителе в течение 30 мин. Полученные композиции подвергаются охлаждению до комнатной температуры.
Пример.
Согласно предлагаемому решению было изготовлено два варианта заявляемой композиции. Высокодисперсный порошок бронзы ПБВД-1, изготовленный по ТУ 1790-007-12288779-2006, по 1 варианту композиции содержался в количестве 20 мас.%, по 2 варианту – 28 мас.%. Применяемый в композиции искусственный графит, изготовленный по ТУ 1916-109-71-2000, по 1 варианту композиции содержался в количестве 61 мас.%, по 2 варианту – 52 мас.%. В качестве связующего композиция содержала пульвербакелит марки СФП-011А, изготовленный по ТУ У 20.1-1-32250229-006. Пульвербакелит по 1 варианту композиции содержался в количестве 19 мас.%, по 2 варианту – 20 мас.%.
Изготовленные из этой композиции щетки электрических машин имели в 1 варианте удельное электросопротивление в среднем 45 мкОм∙м, что в 2,3 раза ниже электросопротивления изделий, получаемых согласно наиболее близкому аналогу, когда электросопротивление в среднем равно 106,5 мкОм∙м. Механическая прочность в среднем составила 39 МПа, что в 1,3 раза выше прочности изделий, согласно наиболее близкому аналогу, когда прочность в среднем равна 30 МПа. По 2 варианту щетки имели удельное электросопротивление в среднем 42 мкОм∙м, что в 2,5 раза ниже электросопротивления изделий, получаемых согласно наиболее близкому аналогу. Механическая прочность в среднем составила 43 МПа, что в 1,4 раза выше прочности изделий, согласно наиболее близкому аналогу.
Таким образом, как показывает пример, можно сделать вывод о достижении заявленного технического результата: полученная композиция, позволяет, изготовить из нее щетки электрических машин, обладающие повышенной прочностью и пониженным электросопротивлением по сравнению с прототипом.
Предлагаемая композиция для изготовления электротехнических изделий найдет применение в изготовлении контактов токосъема железнодорожного, городского транспорта, а также щеток электрических машин.
Композиция для изготовления электротехнических изделий, содержащая углеродистый наполнитель в виде искусственного графита и связующее в виде пульвербакелита, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит порошок бронзовый высокодисперсный ПБВД-1, при этом указанные компоненты взяты при следующем соотношении, мас.%:
| Пульвербакелит | 19-20 |
| Порошок бронзовый высокодисперсный ПБВД-1 | 20-28 |
| Искусственный графит | остальное |
