[发明专利]一种超声电机转子摩擦材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种超声电机转子摩擦材料及基于该摩擦材料的超声电机转子制备方法，该材料为聚合物基复合材料，由以下重量份的原料组成：聚酰亚胺100份，稀土氧化物1～5份，氧化石墨烯1～5份，多壁碳纳米管1～5份。本发明避免了传统摩擦材料粘贴在铝合金转子表面脱落以及寿命较短的问题，本发明所述复合材料具有重量轻、摩擦系数稳定和超低的磨损率，制备方法简单，操作方便，成本低，易于工业化宏量制备，该复合材料容易加工成转子在旋转型超声电机中使用，能够降低超声电机的重量和使用寿命。

技术领域

本发明属于超声电机领域，特别涉及一种超声电机转子摩擦材料，及利用该材料制备超声电机转子的方法。

背景技术

目前旋转型超声电机面临使用寿命过短的严峻问题，因为超声电机是靠摩擦界面传递能量，干摩擦条件下摩擦层不断磨损，尤其在苛刻工况下使用寿命更短，这将极大限制了超声电机的发展及应用。

传统的超声电机寿命解决方法是将耐磨材料层粘贴在铝合金转子表面，厚度约为200-300微米，太厚将无法满足电机使用要求，但是太薄将导致超声电机使用寿命缩短，为了解决超声电机的使用寿命，大量的工作集中在提高摩擦材料的耐磨性，但是这种提升空间有限，在苛刻工况下仍难以大幅度提高超声电机的使用寿命。

聚四氟乙烯基复合材料由于机械强度低、硬度小、使用寿命短等缺点，很难满足超声电机大预压力下高输出稳定性以及超长使用寿命，不适合作为超声电机转子的替换材料。因此，发展新型摩擦材料对于超声电机的快速发展至关重要。

发明内容

针对超声电机用摩擦材料使用寿命短的问题，本发明的目的是提供一种超声电机转子摩擦材料及制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种超声电机转子摩擦材料，该材料为聚合物基复合材料，由以下重量份的原料组成：聚酰亚胺100份，稀土氧化物1～5份，氧化石墨烯1～5份，多壁碳纳米管1～5份。

优选的，所述聚酰亚胺为微米级模压粉，平均粒径为75μm。其具有性能稳定的优先，非常适合无机颗粒填充和模压。

优选的，所述多壁碳纳米管直径为8～15nm，长度为10～50μm。多壁碳纳米管具有良好的力学性能，能够提高聚合物强度。

优选的，所述氧化石墨烯的尺寸为1～5μm，厚度为0.8～1.2nm。氧化石墨烯表面活性官能团与聚酰亚胺分子存在着强烈的氢键，能够提高界面结合力，从而大大提高聚酰亚胺的耐磨性；另外，相比石墨烯，氧化石墨烯在乙醇中分散性良好，避免了团聚现象，提高了其在聚酰亚胺中的分散性。

优选的，所述稀土氧化物为氧化镧、氧化钐、氧化铈以及其它稀土氧化物中的一种，稀土氧化物的粒径为50～200nm。稀土氧化物能够在乙醇中良好分散，能够与氧化石墨烯和碳纳米管协同改善复合材料的表面性能和耐磨性。

基于本发明提出的上述摩擦材料，本发明的另一个目的是提供一种超声电机转子制备方法，将摩擦材料与转子进行一体化，其技术方案为：

一种超声电机转子制备方法，包括以下步骤：

(1)将氧化石墨烯、多壁碳纳米管和稀土氧化物均匀分散在无水乙醇中，超声分散加机械搅拌2～6小时，然后加入聚酰亚胺继续分散1～2小时，充分混合均匀后进行烘干、粉碎以及过筛处理，得到模料；

(2)将步骤(1)得到的模料倒入模具中进行热压烧结成型，然后自然冷却脱模，得到聚酰亚胺纳米复合材料；

(3)将步骤(2)制成的聚酰亚胺纳米复合材料加工成超声电机用转子，表面抛光，供电机使用。

优选的，所述步骤(1)中，过筛处理时的目数为200目。