在電刷的滑動接觸過程中,除具有一般機械摩擦磨損的共同特性外,還必須考慮電流及換向作用對摩擦磨損特性的影響。有人估算,在電刷的滑動接觸過程中,導電點處的溫度可達500℃以上;在換向過程中,由于電弧的產生,溫度可能更高。顯然,此處的二硫化鉬膜將很快被氧化成MoO3。即使導電點以外的溫度較低,不超過MoS2的氧化溫度,但隨著時間的延長,MoS2也會逐漸氧化成MoO3。作者曾用一種分散加入10% MoS2的電刷,在6千瓦的航空發電機上經300小時的壽命試驗,發現整流子的摩擦面上附有白色的MoO3細微顆粒。在光學顯微鏡下觀察,發現細小的白色顆粒更多,有些堆集在整流子面摩擦條紋的端部,這些條紋大概就是MoO3擦傷整流子面所造成的。在這個試驗過程中,電刷體zui高平均溫度僅125℃。因此,當MoS2的作為電刷的潤滑添加劑使用時,為取得良好的潤滑效果并保障滑動接觸的穩定性,就必須盡量設法阻止MoS2的氧化。選擇適當粒度或集中將二硫化鉬加入到刷體中,應是促使二硫化鉬快速成膜,減小氧化的有效措施。文獻報導對電刷添加MoS2的方法及對MoS2材料性能的選擇方面進行過大量的實驗。我們雖從六十年代中期在電刷中開始添加MoS2,但缺乏實驗依據。近些年來,雖然進行了一些實驗,但仍無條件進行系統的實驗。因此,今后應加強這方面的實驗研究工作 ,以取得良好的使用效果。
MoS2的集中加入(如填柱),雖可快速成膜,減少MoO3在MoS2中的比例,但是并不能阻止MoO3的生成。這樣,在與二硫化鉬柱相對應的整流子摩擦面上,將產生二硫化鉬柱的摩擦凹槽。這不但破壞了整流子面的完整性,在一定情況下 ,還影響電接觸的穩定性。實驗正面凹槽的產生與濕度也有很大關系,濕度愈大,凹槽越易生成。
在有水分存在的情況下,不但生成了MoO3,同時還生成了硫酸或酸性氣體。酸的存在將腐蝕摩擦偶件。在電刷與整流子或滑環的腐蝕亦愈大,這已被實驗所證明。再者,酸或酸性氣體也可溶于整流子表面膜的水膜之中,形成強電解質溶液,在電流作用下,加劇了電解作用,進一步加劇了腐蝕作用及氧化的進行。這不但加速了整流子面凹槽的形成,同時也加劇了整流子或滑環及電刷的磨損。整流子或滑環磨損的增大,又往往造成整流子或滑環偏心的增大,影響電刷的電接觸穩定性,加速電刷的磨損,可使電刷損壞。
如何抑止MoS2的腐蝕作用及消除MoO3的存在,決定著二硫化鉬能否有效地使用電刷。在這方面有人曾進行過大量研究工作,根據腐蝕機理,提出了抑止腐蝕的兩條基本途徑:一是及時消除存在于二硫化鉬中的酸及酸性物質;二是在摩擦偶件的金屬表面建立隔離層。遵循上述兩條基本途徑,人們選擇各種物質作為腐蝕抑止劑進行比較試驗。在所選擇的物質中,都是一些弱堿性物質。為了不影響MoS2原有的潤滑性能,總是盡量選用含鉛、鋇、磷等元素的化合物,因為這些化合物既具有中和酸性物質,又具有在金屬表面生成保護膜的作用。表7列出了曾試驗過的部分物質。從文獻中得知,國外在MoS2中添加碳酸鋇貨硅酸鈉有效的防止了整流子或滑環面凹槽的產生,同時,大大減小了整流子或滑環的摩耗及電刷的磨損。
二硫化鉬是一種理想的固體潤滑劑,在缺水分及缺氧的情況下,添加適量的二硫化鉬,可提高電刷的耐磨性。但二硫化鉬也有其缺點,在使用時應進行改性及選擇合理的使用方法,才能充分發揮其潤滑效應,抑止其缺點,電刷中添加二硫化鉬時,應注意以下幾點:
1.二硫化鉬應呈中性。若商品二硫化鉬酸值較大時,使用前應進行適當的處理。
2.二硫化鉬的粒度不應太細,顆粒度在4-10微米范圍較為合適,純度當然愈高愈好,但應考慮經濟效益 。
3.加入刷體中的方法以集中使用為好,較好的使用方法是以填柱方式鑲嵌于刷體中。
4.為了防止在整流子表面因二硫化鉬柱造成的凹槽,應對二硫化鉬進行改性,摻加腐蝕抑止劑。
5.二硫化鉬在庫存及使用中,應嚴密封裝,放置于干燥、涼爽的環境中,以防止自然分解變質、酸值增大。
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