一种碳换向片及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种碳换向片及其制造方法，碳换向片包括碳层和金属层，所述的金属层与碳层的采用烧结的方式一体成型，碳层与金属层之间的连接强度高、连接电阻低，且可以减少电镀工艺，既环保又可以降低加工成本。

A Carbon Commutator and Its Manufacturing Method

The invention discloses a carbon commutator sheet and its manufacturing method. The carbon commutator sheet includes a carbon layer and a metal layer. The metal layer and the carbon layer are formed by sintering. The connection strength between the carbon layer and the metal layer is high, the connection resistance is low, and the plating process can be reduced, which is environmentally friendly and can reduce the processing cost.

【技术实现步骤摘要】
一种碳换向片及其制造方法
本专利技术涉及一种碳换向片及其制造方法。
技术介绍
平面碳换向器用于燃料泵电机，燃料泵是燃料电喷系统的重要组成部分，其放置于油箱中供给发动机动力燃油。传统的换向器是电解铜制作而成，由于2020年实施的国六标准接轨国际排放，需提高燃料的燃烧性，预计2020年中国将全面使用醇类油。在燃料中添加醇后，传统的铜制换向器将无法满足使用寿命和设计功能要求，从而需使用具有优越的化学稳定性，耐磨性，不易被醇类腐蚀的平面碳换向器.碳换向器中的碳换向片是整个碳换向器中的核心部件，而碳换向器的主要加工问题是换向片与铜制换向导体的结合牢固度问题。目前碳换向片与铜制导体部件的连接方式主要为：1.碳换向片上的凸起和铜制导体部件上的孔过盈配合进行铆接.(结合牢固度不佳，碳换向片易松动风险)。2.碳换向片和铜制导体部件在真空环境中进行硬钎焊焊接.(高温下，铜会发生再结晶导致机体软化，影响使用；同时焊接环境要求高，钎焊料为贵重金属成本高)。3.碳换向片表面先进行电镀金属处理，再与铜制导体部件进行软钎焊焊接.(需进行电镀工艺)。而针对碳换向片的连接强度的研究，目前发展的方向是采用金属层与碳层一体烧结加工的方式，用烧结后的金属层来替代传统的表面电镀工艺。对于一体烧结方式的研究，专利文献CN102623867A公开了一种碳换向片的整体烧结方式，但是其在加工时，是采用金属碳层中添加树脂成分，以牺牲部分的导电性来获得较强的连接强度，而专利技术人发现在烧结成型加工中，金属层材料的粒度以及颗粒形态，金属层的厚度以及金属层与碳层之间的厚度比例关系也会影响金属层与碳层之间的连接强度，并且呈某种二次曲线关系，即金属层厚度及金属层所占的厚度比过高或过低都会降低连接强度，而在某一范围之内，两者的连接强度可以超过添加树脂的情况，即可以在不牺牲导电性的前提下，也能获得足够的连接强度。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决以上现有技术的不足，提供一种碳换向片及其制造方法。一种碳换向片，包括碳层和固定于碳层上方的金属层，所述的碳层包括碳粉和树脂粘合剂，所述的金属层与碳层的厚度比值在1∶30至1∶4之间，金属层的厚度值在0.1mm至1mm之间。优选的，所述的金属层与碳层的厚度比值为1∶20-1∶7，金属层的厚度值为0.15mm-0.6mm。为了获得导电性能更优异的金属层，所述金属层中金属成分的含量在95％以上。优选的，所述金属层的材质为电解铜粉、镀镍铜粉、镀银铜粉、镀锡铜粉、黄铜粉、白铜粉等其他各种合金铜粉，金属层的材质还可以为镍粉、锡粉、银粉、不锈钢粉、铜粉等金属粉末的一种或多种的混合体。上述碳换向片的制造方法，包括：1)准备碳层粉和金属层粉；2)将碳层粉和金属层粉通过压机台面的填粉机构分层装入压制模具中，通过碳层粉和金属层粉间的粗糙平面经模具上冲头和下冲头进行压缩成型，将碳层粉和金属层粉结合，得到半成品的碳换向片；3)烧结半成品碳换向片，得到具有实用强度和导电性的碳换向片。优选地，烧结温度小于等于500℃，进一步优选，所述的烧结温度小于或等于350℃。优选地，烧结气氛为氢气或氮气。烧结气氛需要满足隔绝氧气避免氧化的功能，例如采用氩气、活性炭或者石英砂等材料进行覆盖也是可以容许的。有益效果：本专利技术在金属层不添加树脂或其他粘结剂的情况下，选择合适的金属通过压机台面的填粉机构形成的粗糙平面使金属粉末与碳粉交融结合，将金属层与碳层连接起来，并通过合理的选择金属层与碳层间的厚度比值关系，降低烧结时金属层与碳层膨胀率与收缩率不同造成的层间应力影响，采用烧结加工的方式，获得碳层和金属层实用的连接强度，在不牺牲导电性的前提下，也能获得足够连接强度的碳换向片结构，并减少后续与铜换向导体焊接前的镀锡工艺，增强了碳换向片的使用寿命，节约了生产加工成本，并提高了成品率。附图说明图1是一种碳换向片的结构示意图；1.金属层2.碳层。具体实施方式为了加深对本专利技术的理解，下面将结合实施例和附图对本专利技术作进一步详述，该实施例仅用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术保护范围的限定。如图1所示，一种碳换向片，包括碳层2和金属层1，所述的碳层2包括碳粉和树脂粘合剂，所述的金属层与碳层的厚度比值为1∶20-1∶7，金属层的厚度值为0.15mm-0.6mm。所述金属层1中含有质量分数95％以上的金属成分，其中大多数为电解铜粉。上述碳换向片的制造方法，包括：1)准备碳层粉和金属层粉，所述的碳层份中包含碳粉与树脂粘合剂；2)将碳层粉和金属层粉通过压合机台的填粉机构分层装入压制模具中，通过碳层粉和金属层粉间的粗糙平面经模具上冲头和下冲头进行压缩成型，将碳层粉和金属层粉结合，得到半成品的碳换向片；3)在烧结温度小于等于350℃、烧结气氛为氮气的条件下，烧结半成品碳换向片，得到具有实用强度和导电性的碳换向片。表1如表1所示，其中实验组1和2为不添加树脂，并调整厚度比例的情况，对比组1和2为市面上常见的通过添加树脂作为粘合剂的情况。根据实验数据显示，在金属层与碳层的厚度比值为7％与11％的情况下，金属层厚度在0.2mm和0.3mm时，其烧结制得的碳换向片的抗拉强度呈现优于添加树脂的情况，并且其导电性能有了明显的提高，最多可提升约88倍。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳换向片，其特征在于，包括表面侧的金属层与底面侧的碳层。

【技术特征摘要】
1.一种碳换向片，其特征在于，包括表面侧的金属层与底面侧的碳层。2.根据权利要求1所述的一种碳换向片，其特征在于，所述的金属层与碳层的厚度比值为1∶30-1∶4，金属层的厚度值为0.1mm-1mm。3.根据权利要求2所述的一种碳换向片，其特征在于，所述的金属层与碳层的厚度比值为1∶20-1∶7，金属层的厚度值为0.15mm-0.6mm。4.根据权利要求1所述的一种碳换向片，其特征在于，所述金属层的材质为电解铜粉、镀镍铜粉、镀银铜粉、镀锡铜粉、黄铜粉、白铜粉、镍粉、锡粉、银粉、不锈钢粉或铜粉。5.一种如权利要求1～4中任意一项所述的碳换向片...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建华，蒯伟，
申请(专利权)人：江苏愿景宏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32