摘要：本文探討了固體潤滑劑—二硫化鉬在電刷中存在的二種不同形態對電刷性能的影響。片狀膠體二硫化鉬在壓制過程中呈層狀分布，易造成電刷在焙燒時開裂。當二硫化鉬造粒后呈粒狀分布時則不同，而且與前者相比，其耐磨性有所提高，電阻系數有所降低。

為了提高電刷的潤滑性，常在碳石墨材料中添加固體潤滑劑——二硫化鉬，二硫化鉬具有密排六方結構，具有良好的潤滑性、耐溫性，具有壓力增高摩擦系數反而降低的特性，抗化學腐蝕性等，因此被廣泛采用。本文就二硫化鉬分布形態對電刷在焙燒過程中產生裂紋的影響進行了探討，同時進行了關于二硫化鉬的分布形態對電刷的耐磨性及電阻系數的影響的實驗。

一、 樣品制備與實驗方法

采用了兩種工藝，一種是預先將二硫化鉬加樹脂進行造粒處理，然后再與帶粘接劑的石墨粉等混合、壓制、焙燒而制成的樣品。另一種是將呈片狀的膠體二硫化鉬粉末直接與帶粘接劑的石墨粉等混合、壓制、焙燒而制成的樣品。實驗用樣品的組分及加入的形狀如表1。

分析儀器采用光學顯微鏡、掃描電鏡（S550型）、電子探針、X光能譜儀（EDAX-9100）。測電阻系數采用分觸點法，磨損量是在整流子上運行50小時后測量。

二、 實驗結果

二硫化鉬經造粒處理后的樣品組織如圖1-3所示（其中圖1的白色顆粒為二硫化鉬,圖2與圖3對應的白色顆粒為二硫化鉬，圖2中其余的白色顆粒為金屬）。從圖中可清楚地見到二硫化鉬經造粒處理后的樣品組織中二硫化鉬呈大顆粒狀分布。圖4租圖5為呈片狀的膠體二硫化鉬粉末直接混入樣品的測壓力面結構（圖中白色細條狀為二硫化鉬），可見二硫化鉬是與壓力面平行，且呈層狀分布（圖4中的白色顆粒為金屬〉。

經生產和實驗發現二硫化鉬分布狀態呈層狀時，焙燒后易發生開裂，開裂產生在與壓力方向垂直的位置，其宏觀形態如圖6所示。而含量相同的二硫化鉬經造粒處理后的樣品，在同一壓力、同一溫度焙燒后不出現開裂現象。經過進一步的實驗，發現開裂樣品的開裂部位均按二硫化鉬積聚層發生，如圖7、圖8所示，圖8中白色條狀部分為圖7對應位置的二硫化鉬的面分布圖象，可見裂紋均出現在二硫化鉬層。從圖9和圖10也可觀察到裂紋的起源也是來自于二硫化鉬層。沿裂紋斷開后的斷口處形態如圖11所示。圖12和圖13為圖11位置的金屬和二硫化鉬的成份分布，其余為石墨。可見斷口面上的二硫化鉬成份含量相當高。對斷口處X光能譜分析（即掃描分析），結果表明二硫化鉬含量顯著地高于其平均組份。測得結果如表2，表中所示數據進一步說明斷口是在二硫化鉬層，所以斷口處二硫化鉬偏高。

對二硫化鉬分布形態不同的樣品進行了電阻系數和磨損量的測定，結果如表3。從表3中可以看出二硫化鉬經造粒處理后的樣品電阻系數、耐磨性均優于二硫化鉬粉末直接混入的樣品。

三、 實驗結果探討

由實驗結果可看出，不同形狀的二硫化鉬在刷體中以不同的形態存在。里片狀的膠體二硫化鉬粉末未經造粒處理而直接混入帶粘接劑石墨等材料中時，成型后呈層狀分布，這是由于一切可以自由移動的物體都具有以其較寬較平的一面垂直于重力或壓力方向而有自然取向堆積的結果。當施加壓力后，這種取向性將逐漸擴大，同時當壓力使粉末顆粒產生塑性變形時，它的延伸方向也和自然取向一致，因此呈片狀的膠體二硫化鉬和帶粘結劑的石墨粉等在加壓成型時都沿垂直于壓力方向上呈層狀分布。特別是在混合不均的情況下膠體二硫化鉬的層面缺乏交織咬合結構，加之二硫化鉬本身不帶粘結劑，對帶粘結劑的基體顆粒起隔離作用，導致強度降低，焙燒時易在該處產生裂紋。

而預先將二硫化鉬進行造粒處理后，二硫化鉬在粘結劑作用下形成粒狀，這種顆粒在加壓成型時不易破壞，在電刷制品中仍保留這種形態，均勻的分散于基體材料中，不致于使制品產生上述片狀膠體二硫化鉬造成的那種結構不均勻現象形成焙燒裂紋。由于二硫化鉬在基體材料中呈顆粒狀分布提高電刷的耐磨性和降低電阻系數，是由于未處理呈肢體片狀和處理后呈顆粒狀的比表面積相差很大以及它們對基體材料附著性能不同的緣故。比表面大的片狀二硫化鉬對基體顆粒附著力強（它比基體顆粒小得多)且對基體顆拉復蓋面積大，起到包裹隔離作用，因二硫化鉬是電的不良導體，所以增大了制品的電阻。由于不帶粘結劑的肢體片狀二硫化鉬的包裹隔離作用及前述的缺乏咬合交織的結構，又降低了制品的強度，使基體顆粒松散，在摩擦過程中，基體顆粒易剝落而磨損掉，因此這種結構加大了磨損。如果二硫化鉬呈顆粒狀分布于基體中，就變成了潤滑劑儲存室而改善潤滑效果，提高了抗磨性能。

四、 結論

在混有較多的二硫化鉬添加劑的電刷中，使二硫化鉬在基體中呈顆粒狀分布比加入膠體片狀二硫化鉬粉末的電刷焙燒時成品率高，耐磨性好和有較低的電阻系數。

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