碳換向器及其制造方法技術

本發明專利技術提供一種碳換向器及其制造方法，在制造在碳基材（１４）的表面形成有可接合金屬材料的鐵層（１５）的碳復合基材（１１）時，增大碳基材（１４）和鐵層（１５）的剝離強度。在預先燒結形成的碳基材（１４）的表面附著鐵粉，并在碳的擴散溫度以上、鐵的熔點以下的溫度燒結形成該碳復合基材（１１）時，鐵粉使用預先通過施行水浸漬處理或熱處理而實施增加表面吸附氧的處理后的鐵粉，從而增大剝離強度。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種電動才幾的^1換向器(carbon commutator )及其制 造方法。
技術介紹
一般地，在搭載在車輛上的內置式(4》夕^夕式)的燃料泵中， 燃料泵自身被沒入(浸漬)在燃料中，因此，構成燃料泵的殼體內部 成為汽油等燃料的回路，在這樣的燃料泵中，必須使用被燃料侵蝕等 其功能也不會被損壞的耐燃料特性優良的材料來形成裝入燃料泵的各 構件。另一方面，近年來，從環境保護的觀點考慮，作為燃料，正在 嘗試著使用醇(甲醇或乙醇等)或含有醇的混合燃料，可是，公知的 是現有裝入汽油用的燃料泵的電動機是由銅制成換向器的換向片，因 此，在含有醇的燃料中直接采用這樣的汽油燃料用的燃料泵時，銅會 尋皮醇成分侵蝕。于是，已在提倡將換向器的換向片制成電刷滑接的部位為碳制(碳 基材)且不會被醇侵蝕那樣的換向片，在該電刷滑接部位的相反側的 面上(碳基材一方的表面)形成金屬層，且以與該金屬層一體化的方 式(電接合)制成例如銅制的導電端子部件(換向器豎片)(例如參 照專利文獻1)。附帶提一下，公知的是碳基材是表面潤濕性差且與 大部分金屬的接合都難的材料，為了使導電端子部件與碳基材表面接 合，需要在它們之間形成金屬層。因此，在所述公報中，是在碳基材 的表面使用鎳等實施鍍敷，在該鍍敷后的面上通過錫焊等接合方法接 合導電端子部件，可是，在這種情況下，存在如下問題，通過鍍敷形 成的金屬層容易剝落，假如，即使能將金屬層和導電端子部件一體地 接合，也可能使鍍敷的金屬層與導電端子部件一起從碳基材表面剝離，有可能不僅不能充分地確保作為換向器的強度，而且還會缺乏耐久性。 對此，公知的是，將碳粉末、相對于該碳粉末配置為層狀的金屬 粉末和配置在該金屬粉末側的導電端子部件進行一體燒結，形成預先在碳基材上接合有導電端子部件的結構(例如參照專利文獻2)。可是，該結構為將碳粉末、金屬粉末和導電端子部件一體燒結而 構成的，因此，不僅燒結工序變得復雜困難，而且作為燒結溫度必須 設定為銅制的導電端子部件不變形的程度的溫度，且比金屬粉末的熔 點更低的溫度，存在對碳基材的燒結溫度產生限制這一問題。而且其 中，在金屬粉末和碳粉末之間存在燒結收縮率的差的情況下，在它們 之間易產生間隙，可能導致剝離，為防止此現象，作為碳的材質，必 須選擇與金屬粉末的燒結收縮率近似的材料，存在碳材質的選擇范圍 被限制，碳的特性方面被限制這一問題。于是提出，在碳基材上附著鐵粉，在碳的擴散溫度以上、鐵的熔 融溫度以下的溫度對其進行燒結，制成在碳基材的表面一體化形成鐵 層的傾斜功能材料，利用錫焊等將該鐵層與換向片(銅制板材)接合， 由此來制造換向片和碳基材電連接的一體物(參照專利文獻3)?？墒牵m然該一體物在通過將作為換向器的銅制的換向片用焊錫 等與鐵層接合，可以將碳層和銅層一體化方面是理想的，但在制造所 述傾斜功能材料時，在碳的原材料中有燒結溫度設定較低的材料，使 用這樣的碳原材料制造碳復合基材時，因燒結溫度低，因此，碳原材 料中的膠結碳化成分和鐵粉之間難以發生擴散反應，可以推定其原因 是相當于滲碳反應的固溶的促進被阻礙，因而成為碳和鐵粉的接合不 穩定、鐵層與碳層的接合強度弱(低)的材料，且只有用手就能夠剝 落的程度的強度，存在有必要進一步改善的問題。于是，提議將鐵層制成和碳層的親和性高的含有鉻(Cr )或鉬(Mo)這樣的金屬的鐵合金層，由此改進其和碳層的親和性，從而提高剝離 強度(參考專利文獻4)。專利文獻l:美國專利第5175463號公報專利文獻2:日本特開平8 - 308183號公報專利文獻3:日本特開2002 - 398378號專利文獻4:日本特開2004 - 208398號公報但是，雖然前述專利文獻4中鐵合金層和碳層的親和性方面有所 改善，但是在鐵合金層上要用錫焊接合銅板或黃銅板時，就焊錫的潤 濕性而言，與鐵合金層相比，銅板或黃銅板一方更好，因此，存在在 銅板或黃銅板與鐵合金層之間容易產生間隙而使得接合強度不穩定這 一問題。因此，也可以考慮為了改善潤濕性而使用強酸性的焊劑，可 是，這樣不僅會產生環境方面的問題，而且存在因為是強酸性所以耐 腐蝕性被損壞的問題，這里是本專利技術要解決的問題。
技術實現思路
本專利技術是鑒于上述問題且以解決這些課題為目的而開發的，本發 明的第 一方面為碳換向器，其使用在碳基材的表面形成有可接合金屬 材料的鐵層的碳復合基材，其特征在于，在預先燒結形成的碳基材的 表面附著鐵粉，并在碳的擴散溫度以上、鐵的熔點以下的溫度燒結形 成該碳復合基材時，鐵粉為實施了增加表面吸附氧的處理的鐵粉。本專利技術的第二方面為本專利技術第一方面所述的碳換向器，其特征在 于，增加鐵粉的表面吸附氧的處理為水浸漬處理或熱處理。本專利技術的第三方面為碳換向器的制造方法，其中，在制造使用在 碳基材的表面形成有可接合金屬材料的鐵層的復合基材的換向器時， 該碳復合基材是在預先燒結形成的碳基材的表面附著實施了增加表面 吸附氧的處理的鐵粉，然后，在碳的擴散溫度以上、鐵的熔點以下的 溫度燒結形成的復合基材。本專利技術的第四方面為本專利技術第三方面所述的碳換向器的制造方 法，其特征在于，增加鐵粉的表面吸附氧的處理為水浸漬處理或熱處 理。本專利技術第五方面為碳換向器，其特征在于，當使用在碳基材的表 面形成有利用錫焊可接合金屬材料的鐵層的碳復合基材形成碳換向器 時，所述碳復合基材是在預先燒結形成的碳基材的表面附著了含有用于提高與碳的親和性的金屬粉的鐵合金粉，在碳的擴散溫度以上、鐵 的熔點以下的溫度燒結形成的復合基材，鐵合金粉中還含有銅系金屬 材料粉。本專利技術的第六方面為本專利技術第五方面所述的碳換向器，其特征在 于，銅系金屬材料粉是選自銅粉或銅和其他金屬的合金粉中的至少一種。本專利技術的第七方面為碳換向器的制造方法，其特征在于，當使用 在碳基材的表面形成有可接合金屬材料的鐵層的碳復合基材制造碳換 向器時，所述碳復合基材是在預先燒結形成的碳基材的表面附著了還 含有用于提高與碳的親和性的金屬粉和銅系金屬材料的鐵粉，然后， 在碳的擴散溫度以上、鐵的熔點以下的溫度燒結形成的。本專利技術的第八方面為本專利技術第七方面所述的碳換向器的制造方 法，其特征在于，銅系金屬材料粉是選自銅粉或銅和其他金屬的合金 粉中的至少一種。根據本專利技術的第一方面或第三方面，通過使用實施了增加表面吸 附氧的處理的鐵粉，可以制造促進在碳基材和鐵粉的接觸界面的反應 且剝離強度大的碳換向器。根據本專利技術的第二方面或第四方面，能夠簡單地進行增加表面吸 附氧的處理。根據本專利技術的第五方面或第七方面，通過在鐵合金層中含有銅系 金屬材料來提高焊錫的濡濕性，由此可以提供在鐵合金層上焊接銅系 金屬時的剝離強度得到改善的碳復合基材。根據本專利技術的第六方面或第八方面，能夠簡單地得到含在鐵合金 層中的銅系金屬材料。附圖說明圖l是燃料泵的縱向剖面圖； 圖2是換向器的正面圖； 圖3是換向器的縱向剖面下面，基于附圖對本專利技術的實施方式進行說明。在圖中，1是用 于向內燃機供給在汽油中混有甲醇的混合燃料的燃料泵，該燃料泵1 的構成包括泵部分2和電動機部分3，本實施方式中，泵部分2采用 后述的設于轉子軸4上的通用的葉輪式泵裝置，關于詳細情況省略。 另外，電動機部分3是在所述轉子軸4上一體地設有轉子鐵芯5、后 述的換向器(本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種碳換向器，其使用在碳基材的表面形成有可接合金屬材料的鐵層的碳復合基材，其特征在于，在預先燒結形成的碳基材的表面附著鐵粉，并在碳的擴散溫度以上、鐵的熔點以下的溫度下燒結形成該碳復合基材時，鐵粉為實施了增加表面吸附氧的處理的鐵粉。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：田中宏明，高柳宏之，大竹誠治，石崎三成，
申請(專利權)人：株式會社美姿把，
類型：發明
國別省市：JP[日本]