BRPI0708563A2 - método para produzir um comutador de carbono utilizando um material base compósito de carbono, e, comutador de carbono utilizando um material base compósito de carbono - Google Patents
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Abstract
MéTODO PARA PRODUZIR UM COMUTADOR DE CARBONO UTILIZANDO UM MATERIAL BASE COMPóSITO DE CARBONO, E, COMUTADOR DE CARBONO UTILIZANDO UM MATERIAL BASE COMPOSITO DE CARBONO. Na produção de uma base de compósito de carbono (11) compreendendo uma base de carbono (14) e, formada na sua superficie, uma camada de ferro (15) na qual um material metálico pode ser ligado, a resistência ao desprendimento entre a base de carbono (14) e a camada de ferro (15) é aumentada. Uma base de compósito de carbono (11) é formada aderindo-se um pó de ferro a uma superficie de uma base de carbono (14) formada antecipadamente por sinterização e então sinterizando o pó de ferro aderente a uma temperatura que não é inferior à temperatura de difusão do carbono e não é superior ao ponto de fusão do ferro. O pó de ferro a ser usado é um que foi tratado de maneira a ter um maior teor de oxigénio adsorvido na sua superfície, submetendo-o a imersão em água, ou a tratamento térmico. Assim, a resistência ao desprendimento é aumentada.
Description
"MÉTODO PARA PRODUZIR UM COMUTADOR DE CARBONOUTILIZANDO UM MATERIAL BASE COMPÓSITO DE CARBONO, E,COMUTADOR DE CARBONO UTILIZANDO UM MATERIAL BASECOMPÓSITO DE CARBONO"
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
1. Campo da invenção
A presente invenção diz respeito a um comutador de carbonode um motor elétrico e a um método para fabricar o mesmo.
2. Descrição da Tecnologia Relacionada
Existe uma bomba de combustível embutida no tanque que émontada em um veículo no qual a bomba de combustível em si é encharcada(imersa) no combustível. Um lado de dentro de um alojamento quecompreende uma bomba de combustível serve como um canal de fluxo docombustível (tal como gasolina). Nesta estrutura, cada elemento que éincorporado na bomba de combustível tem que ser feito de um material comexcelente resistência a combustível a fim de impedir deterioração nas funçõespor causa de erosão, etc., pelo combustível.
Como combustíveis alternativos, álcool (metanol ou etanol,etc.) ou um combustível misto que contém álcool tem sido usado sob a luz deproteção ambiental. Um motor elétrico convencional que é incorporado emuma bomba de combustível gasolina usa um segmento comutador de umcomutador, com o comutador sendo feito de cobre. Quando combustívelálcool é aplicado diretamente a tal bomba de combustível gasolina, porções decobre do segmento de comutação podem se corroer pelos componentes doálcool do combustível álcool.
A fim de impedir uma erosão como essa pelo combustívelálcool, um segmento de comutação proposto de um comutador compreendeporções que são feitas de carbono (material de base carbono), em que asporções de carbono são postas em contato deslizante com uma escova. Umacamada de metal é formada em uma superfície lateral (uma superfície de ummaterial base de carbono) oposta às porções de contato deslizante da escova.Na camada de metal, formada integralmente (eletricamente unida) fica umelemento terminal condutor feito de cobre (segmento elevador) (ver patenteU.S. 5.175.463, por exemplo).
As superfícies do material base de carbono são muito fracas naumectabilidade, de forma que a maiorias das partes de metal dificilmente sãounidas nas superfícies base de carbono. A fim de unir um elemento terminalcondutor a uma superfície do material base de carbono, por exemplo, umacamada de metal tem que ser formada entre o elemento terminal condutor e asuperfície do material base de carbono. Na patente U.S. 5.175.463, umasuperfície do material base de carbono é metalizada com níquel, etc. Umelemento terminal condutor é unido na superfície metalizada por solda, porexemplo.
Entretanto, a camada de metal que é formada por metalizaçãoé facilmente desprendida. Embora a camada de metal e o elemento terminalcondutor podem ser unidos integralmente um no outro, a camada metalizadapode ser desprendida da superfície do material base de carbono, juntamentecom o elemento terminal condutor. A resistência de tal comutador pode assimnão ser suficientemente segura. A durabilidade do comutador pode tambémser insuficiente.
Existe um material base de carbono proposto no qual umelemento terminal condutor é unido antecipadamente sinterizando-seintegralmente: pós de carbono, pós de metais que são arranjados na forma decamada em relação aos pós de carbono, e um elemento terminal condutor queé arranjado em um lado dos pós de metal (ver pedido de patente japonês nãoexaminado publicado H8-308183, por exemplo).
Em virtude de pós de carbono, pós de metal e o elementoterminal condutor serem sinterizados integralmente, entretanto, o processo desinterização é complicado e difícil de realizar. As temperaturas desinterização têm que ser ajustadas a temperaturas que não causam deformaçãodo elemento terminal condutor feito de cobre. Tais temperaturas desinterização também têm que ser inferiores ao ponto de fusão dos pós demetal. Dessa maneira, as temperaturas de sinterização do material base decarbono podem ser limitadas.
Se houver diferentes fatores de contração da sinterização entreos pós de metal e os pós de carbono, então pode-se facilmente formar umafolga entre esses dois tipos de pós, que pode ser rapidamente desprendidos. Afim de evitar um problema como esse, tem que ser selecionado um material decarbono cujo fator de contração seja próximo ao dos pós de metal. Dessamaneira, os tipos de material de carbono podem ser limitados. Em outraspalavras, as propriedades de carbono podem ser limitadas.
A fim de solucionar o problema, pós de ferro são anexados auma superfície do material base de carbono, e a superfície do material base decarbono é sinterizada a temperaturas não inferiores às temperaturas de difusãodo carbono e não superiores à temperatura de fusão do ferro. Assim, forma-seum material funcionalmente graduado que inclui uma camada de ferro que éformada integralmente na superfície do material base de carbono. Depoisdisso, a camada de ferro é unida a um segmento de comutação (elemento dechapa feito de cobre) por solda, por exemplo. Em decorrência disto, ummaterial proposto é fabricado de maneira tal que o segmento de comutação eo material base de carbono sejam eletricamente conectados e integrados umno outro (ver pedido de patente japonês não examinado publicado 2002-338378, por exemplo).
O material proposto é vantajoso em que uma camada decarbono e uma camada de cobre podem ser integradas, unindo-se a camada decobre no segmento de comutação feito de cobre para ser um comutador porsoldagem, por exemplo. Entretanto, alguns materiais de carbono têm menorestemperaturas de sinterização. Para fabricar o material funcionalmentegraduado, se um material de carbono de menor temperatura de sinterizaçãocomo esse for usado para produzir um material base compósitos de carbono,então dificilmente ocorre uma reação de difusão entre um componentecarbonizado ligante do material de carbono e os pós de ferro, por causa dasmenores temperaturas de sinterização.
Além do mais, uma união não é estável entre o carbono e ospós de ferro, em virtude de uma promoção de solução sólida, que correspondea uma reação de carbonação, pode ser impedida de ser promovida ainda mais,enfraquecendo (reduzindo) assim a resistência da união entre a camada deferro e a camada de carbono. Em decorrência disto, a resistência da uniãopode ser tão baixa que a camada de ferro e a camada de carbono podem serdesprendidas da união com uso da mão. A fim de solucionar o problema, umacamada de pó de ferro é uma camada de liga de ferro contendo um metal, talcomo cromo (Cr) ou molibdênio (Mo) com uma maior afinidade com acamada de carbono, de maneira a aumentar a afinidade pela a camada decarbono e uma resistência ao desprendimento (ver pedido de patente japonêsnão examinado publicada 2004-208398, por exemplo).
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
A afinidade entre a camada da liga de ferro e a camada decarbono é melhorada até um certo ponto. Entretanto, quando a camada da ligade ferro é unida a uma chapa de cobre ou uma chapa de bronze por solda, éfacilmente formada uma folga entre a chapa e a camada da liga de ferro, emvirtude de a chapa de cobre e a chapa de bronze terem uma maiorumectabilidade na solda do que a camada da liga de ferro. A resistência daunião assim não é estável entre a chapa e a camada da liga de ferro. Para umamelhor umectabilidade, um fluxo de ácido forte pode ser usado. Entretanto, ouso de tal fluxo de ácido forte leva não somente a um problema ambiental,mas também a um problema de perda da resistência a corrosão, em virtude detal forte acidez. A presente invenção soluciona o problema, bem como outrosproblemas, e também pode alcançar várias vantagens.
A revelação aborda um aspecto exemplar de um comutador decarbono utilizando um material base compósito de carbono, o material basecompósito de carbono inclui um material base de carbono e uma camada deferro. A camada de ferro, na qual o material metálico pode ser ligado, éformado em uma superfície do material base de carbono, pós de ferro, que sãousados para formar a camada de ferro, são submetidos a um tratamento demaneira a aumentar o oxigênio adsorvido na superfície antes da colocação dospós de ferro na superfície do material base de carbono que é formadoantecipadamente por sinterização, e sinterização é aplicada nos pós de ferrocolocados na superfície do material base de carbono a uma temperatura nãoinferior à temperatura de difusão do carbono e não superior ao ponto de fusãodo ferro, de forma que o material base compósito de carbono seja formado.
Em um outro aspecto exemplar, é provido um método paraproduzir um comutador de carbono utilizando um material base compósito decarbono, o material base compósito de carbono incluindo um material base decarbono e uma camada de ferro, em que a camada de ferro, na qual ummaterial metálico pode ser unido, é formada em uma superfície do materialbase de carbono, o material base compósito de carbono é formado pelasetapas de: colocar pós de ferro, que são sujeitos a um tratamento paraaumentar o oxigênio adsorvido na superfície, na superfície do material basede carbono que é formado antecipadamente por sinterização; e sinterizar auma temperatura não inferior à temperatura de difusão do carbono e nãosuperior ao ponto de fusão do ferro.
Em um outro aspecto exemplar, o tratamento para aumentar ooxigênio adsorvido na superfície dos pós de ferro é tanto um tratamento deimersão em água quanto um tratamento térmico.
Em um outro aspecto exemplar, é provido um comutador decarbono utilizando um material base compósito de carbono, o material basecompósito de carbono inclui um material base de carbono, e uma camada deferro. A camada de ferro, na qual o material metálico pode ser unido porsolda, é formada na superfície do material base de carbono, pós de liga deferro que contêm pós de metal para aumentar a afinidade pelo carbono sãocolocados na superfície do material base de carbono que é formadoantecipadamente por sinterização, sinterização é aplicada nos pós de liga deferro na superfície do material base de carbono a uma temperatura nãoinferior à temperatura de difusão do carbono e não superior ao ponto de fusãodo ferro, para que o material base compósito de carbono seja formado, e ospós de liga de ferro incluem adicionalmente pós de material metálico a basede cobre.
Em um outro aspecto exemplar, é provido um método paraproduzir um comutador de carbono utilizando um material base compósito decarbono, o material base compósito de carbono incluindo um material basecompósito de carbono e uma camada de ferro, em que a camada de ferro, naqual um material metálico pode ser unido, é formada em uma superfície domaterial base de carbono, o material base compósito de carbono é formadopelas etapas de: colocar pós de liga de fero, que contêm pós de metal e pós dematerial metálico a base de cobre, para melhorar a afinidade com o carbono,na superfície do material base de carbono que é formado antecipadamentepela sinterização; e sinterizar a uma temperatura não inferior à temperatura dedifusão de carbono e não superior à temperatura de fusão do ferro.
Em um outro aspecto exemplar, os pós de material metálico abase de cobre são pós de cobre ou pelo menos um tipo que é selecionado entrepós de liga de cobre e outros metais.
De acordo com vários aspectos exemplares da revelação,utilizando-se os pós de ferro que são submetidos ao tratamento para aumentaro oxigênio adsorvido na superfície, uma reação é facilitada em uma interfacede contato entre o material base de carbono e os pós de ferro, provendo assimum comutador de carbono com uma maior resistência ao desprendimento.
De acordo com vários aspectos exemplares da revelação, otratamento pode ser facilmente aplicado para aumentar o oxigênio adsorvidona superfície.
De acordo com vários aspectos exemplares da revelação, aumectabilidade na solda é aumentada em virtude de a camada da liga de ferroconter material metálico a base de cobre. Em decorrência disto, um materialbase compósito de carbono pode ser provido com uma maior resistência aodesprendimento, já que o metal a base de cobre é soldado na camada da ligade ferro.
De acordo com vários aspectos exemplares da revelação, omaterial metálico a base de cobre a ser contido na camada da liga de ferropode ser facilmente obtido.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS
A figura 1 é uma vista seccional longitudinal de uma bomba decombustível;
A figura 2 é uma vista frontal de um comutador;
A figura 3 é uma vista seccional longitudinal do comutador;
A figura 4 é uma vista seccional longitudinal mostrando umestado esquemático de um material base compósito de carbono e uma chapade cobre soldadas um no outro;
A figura 5 é uma tabela mostrando resultados de resistência aodesprendimento dos materiais base compósitos de carbono;
A figura 6 é uma vista seccional longitudinal mostrando umestado esquemático de um outro exemplo de um material base compósito decarbono e uma chapa de cobre soldados um no outro; e
A figura 7 é um gráfico que mostra resultados medidos deresistência ao desprendimento do material base compósito de carbonoilustrado na figura 6.
DESCRIÇÃO DOS NÚMEROS DE REFERÊNCIA
11: material base compósito de carbono
14: material base de carbono
15: camada de ferro.
DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES PREFERIDAS
A seguir, será descrita uma modalidade da presente revelaçãocom referência aos desenhos. Na figura 1, o número de referência 1 denotauma bomba de combustível para suprir a um motor de combustão interna umcombustível misto no qual álcool metílico é misturado na gasolina. A bombade combustível 1 compreende uma porção da bomba 2 e uma porção do motor3 (ver figura 1). Na presente modalidade, as porções da bomba 2 empregamuma bomba tipo propulsor de uso geral a ser provido em um eixo do rotor 4,que é descrito a seguir. E omitida uma descrição da bomba tipo propulsor. Naporção do motor 3, o eixo do rotor 4 é provido integralmente com um núcleodo rotor 5 e um comutador (comutador de carbono) 6 (ver figura 1), que estádescrito a seguir. Um ímã permanente 8 é fixado em uma superfície periféricainterna de uma forquilha 7. Uma escova 9 que entra em contato deslizantecom o comutador 6 é impelida por uma mola 10 (ver figura 1). Umasuperfície lateral do comutador 6 em uma direção axial do eixo do rotor 4 temuma superfície de contato deslizante que entra em contato deslizante com aescova 9.
O comutador 6 é estruturado de maneira tal que um segmentode comutação 12 seja formado usando um material base compósito decarbono 11 (ver figura 3) com o qual a presente modalidade é realizada. Parao material base compósito de carbono 11, o comutador 6 é formadointegralmente por moldagem por injeção de um material de resina 13 feito deum material isolante enquanto é penetrado pelo eixo do rotor 4. Conformemostrado na figura 3, entalhes abertos 12a são formados radialmente em umasuperfície lateral do segmento de comutação 12 de forma que múltiplossegmentos de comutação 12 sejam providos circunferencialmente de maneiraa ser desconectados eletricamente. Um canal de entrada 12b é formado demaneira projetante em cada um dos segmentos de comutação 12 (ver figuras 1e 2). Uma bobina 5a é enrolada no núcleo do rotor 5, em seguida enganchadano canal de entrada 12b (ver figura 1).
Para o material base compósito de carbono 11 que forma ocomutador 6 da presente revelação, pós de ferro são submetidos a umtratamento térmico ou um tratamento de imersão em água, colocados em umasuperfície de um material base de carbono 14 que é formado antecipadamentepor sinterização, e gradualmente aquecidos a temperaturas superiores àtemperatura de solução sólida (uma temperatura de difusão) de carbono. Emdecorrência disto, uma solução sólida que corresponde a uma reação decarbonação ocorre eficientemente no material base de carbono 14, mesmo quea temperatura de solução do material base de carbono 14 seja mais baixa.Uma camada de ferro 15 é assim formada no comutador 6 com uma maiorresistência ao desprendimento.
Em virtude de o tratamento de imersão em água ou otratamento térmico ser aplicado aos pós de ferro, uma reação de oxidaçãopode avançar nas superfícies dos pós de ferro. Uma grande quantidade deoxigênio ativo pode assim ser adsorvida para as superfícies dos pós de ferro.No material base de carbono 14, o oxigênio ativo pode assim promover umasolução sólida correspondente a uma reação de carbonação. Em decorrênciadisto, a resistência ao desprendimento pode ser aumentada entre o materialbase de carbono 14 e o ferro. Agua usada para tal tratamento de imersão emágua dos pós de ferro é necessária para conter oxigênio dissolvido a fim defacilitar a oxidação nas superfícies de pó de ferro.
Quando ferro com um menor teor de carbono sob umaatmosfera de carbono é aquecido a uma temperatura não inferior aaproximadamente 800 graus Celsius, que é maior que a temperatura desolução sólida do carbono, então ocorre uma assim chamada carbonação, naqual o carbono difunde para as superfícies de materiais de ferro de maneira acausar uma solução sólida. No caso em que esta reação de carbonação écausada, pode-se conseguir uma maior resistência da união, se pó de metal,contendo outros metais cujo componente principal é ferro, em vez dos pós deferro supradescritos, for sinterizado nas superfícies do material base decarbono 14. Quando a resistência ao desprendimento foi medida, o materialbase de carbono 14 se rompeu antes de uma superfície unida ser desprendida,onde uma resistência ao desprendimento do material base de carbono foiaproximadamente 200 kgf/cm (quilograma força por centímetro quadrado).A resistência da união assim demonstrou não apresentar problemas para usoprático.
Além disso, o material base de carbono 14 é formado demaneira tal que, por exemplo, pós de carbono sejam compactados em umaforma (uma forma de anel, por exemplo); os pós de carbono formadoscompactados (ou seja, um material base de carbono) é sinterizado por 2 horasa temperaturas de 800 a 2.000 graus Celsius; e o material base compósito decarbono é resfriado a uma temperatura normal (à temperatura ambiente). Otempo e temperatura de sinterização para formar o material base de carbono14 são baseados em condições devidamente estabelecidas de acordo com ouso do material base de carbono 14. Depois disso, os pós de ferro, submetidosao tratamento de imersão em água ou ao tratamento térmico, são anexados auma superfície superior do material base de carbono 14 formado da maneirasupradescrita. Aqui, vários métodos são usados para anexar os pós de carbonona superfície superior do material base de carbono 14. Por exemplo, umaquantidade adequada de pós de ferro pode ser diretamente colocada nasuperfície superior do material base de carbono 14, e pode então ser niveladacom uma espátula ou similares. Ou pós de ferro podem ser anexadosforçadamente usando um ligante (por exemplo, um adesivo orgânico), oligante sendo queimado e envernizado a uma temperatura que aumenta a fasedurante a sinterização.
O tamanho de partículas dos pós de ferro é aproximadamente 5a 15 micrometros (μτη), preferivelmente 10 μπι em média. As temperaturas desinterização são 1.000 a 1.300 graus Celsius, que são superiores à temperaturade difusão de carbono (não superiores ao ponto de fusão), e de preferênciaaproximadamente 1.100 a 1.150 graus Celsius. O tempo de sinterização é 1 a2 horas, e de preferência aproximadamente 1,5 hora. A atmosfera desinterização é preferivelmente uma atmosfera de vácuo, que não deve serlimitada somente a uma atmosfera. Essas condições sendo estabelecidas, omaterial base compósito de carbono 11 é formado de maneira a ter a camadade ferro 15 em uma superfície do material base compósito de carbono 11.Dessa maneira, o material base compósito de carbono 11 formado da maneirasupradescrita pode ser usado com vários propósitos, como um assim chamadomaterial funcionalmente graduado que permite, por exemplo, que uma chapade cobre 17 seja afixada na camada de ferro 15 por sola com uma solda forte16 (ver figuras 3 e 4).
Além do mais, o material base compósito de carbono 11fabricado de acordo com a presente revelação tem uma camada de liga deferro sinterizada que é formada em uma superfície do material base decarbono 14 à qual materiais metálicos tais como cobre e brasão são ligadospor solda. Metais sem ser ferro que formam a camada de liga de ferro têmuma alta afinidade (compatibilidade) pelo carbono. Tais metais sãoexemplificados nos elementos do grupo 4, grupo 5, grupo 6, grupo 7, grupo 9e grupo 10 de uma tabela periódica completa de elementos. Desses metaisexemplificados, um ou uma pluralidade de metais é selecionada.Especificamente, tais metais são titânio (Ti), vanádio (V), cromo (Cr),manganês (Mn), cobalto (Co), níquel (Ni), nióbio (Nb), molibdênio (Mo) etungstênio (W). Um ou uma pluralidade desses metais especificados é assimselecionada.
Como a liga de ferro, uma mistura de pós de um único metalpode ser usada. Sob a luz de regularidade da camada de liga de ferro a sersinterizada, entretanto, pós de uma liga de ferro que contêm os metaisselecionados supradescritos são mais preferidos. Com uma liga dessas, sãoexemplificadas ligas de aço inoxidável, aço-cromo, aço níquel-cromo, ou açoníquel-cromo-molibdênio, etc. Tanto um tipo simples como uma combinaçãode dois tipos dessas ligas podem ser usados.
O teor de metal sem ser ferro é cerca de 1 a 40 porcento. Porexemplo, quando o metal é aço inoxidável, o aço inoxidável SUS304L,denominado pelos Padrões Industriais Japonês (JIS)5 é uma liga de ferro quecontém metais de manganês em 0,2 %, níquel em 10,0 % e cromo em 19,2 %.Ou seja, a proporção total desses metais é 29,4 %. SUS316L é uma liga deferro que contém metais de manganês em 0,4 %, níquel em 13,0 %, cromo em17,0 %, molibdênio em 3,0 % e nióbio em 0,4 %. Ou seja, a proporção totaldesses metais é 31,3 %. SUS444L é uma liga de ferro que contém os metaisde manganês em 0,2 %, níquel em 0,2 %, cromo em 18,0 % e molibdênio em2,0 %. Ou seja, a proporção total desses metais é 20,4 %. Quando uma liga deferro é aço cromo-molibdênio, SCM415, denominada pela JIS, contémmanganês em 0,6 %, cromo em 1,0 % e molibdênio em 0,3 %. Ou seja, aproporção total desses metais é 1,9%. Na presente revelação, essas ligas deferro citadas podem ser adotadas.
A fim de melhorar a umectabilidade da solda 16 para unir achapa de cobre 17, um material metálico a base de cobre é contido na liga deferro supraespecificada. Como o material metálico a base de cobre a sercontido, não somente um cobre simples pode ser adotado, mas também umaliga de cobre que contém cobre e outros metais, ou seja, um ou umapluralidade de tipos selecionados entre várias ligas de cobre podem seradotados. Por exemplo, são adotados bronze como a liga de cobre e zinco(Zn); bronze sendo uma liga de cobre e estanho (Sn); alumínio bronze sendouma liga de cobre e alumínio (Al); berilo bronze sendo uma liga de cobre eberilo (Be); cuproníquel sendo uma liga de cobre e níquel; níquel prata sendouma liga de cobre, níquel e zinco.
O tamanho de partícula dos pós de metal a ser usados é cadaqual aproximadamente 5 a 30 μπι, e uma média do tamanho de partícula éaproximadamente 10 μιη. Temperaturas de sinterização são 1.000 a 1.300graus Celsius, e preferivelmente 1.050 a 1.150 graus Celsius, que é superior àtemperatura de difusão do carbono (não inferior à temperatura de difusão) einferior ao ponto de fusão do ferro (não superior ao ponto de fusão). O tempode sinterização é aproximadamente 0,5 a 2 horas, e de preferênciaaproximadamente 1,5 hora. A atmosfera de sinterização é preferivelmenteuma atmosfera a vácuo, que não deve ser limitada somente a uma atmosfera.Essas condições sendo estabelecidas, o material base compósito de carbono11 é formado de maneira a ter uma camada de ferro contendo cobre 15 que éformada em uma superfície do material base de carbono 14 (ver figura 3). Omaterial base compósito de carbono 11 pode ser usado com vários propósitoscom um assim chamado material funcionalmente graduado. Um comutadorpode ser assim produzido, por exemplo, unindo um segmento de comutaçãofeito de cobre 12 a uma superfície da camada de ferro contendo cobre 15usando solda com um material de solda forte 16.
Pós de ferro tratados com água ou calor e vários materiais basecompósitos de carbono foram produzidos experimentalmente. Os resultadosda produção experimental estão mostrados em uma tabela da figura 5 e umgráfico da figura 7.
I. Produção de pós de ferro tratados com água
Pós de ferro com um tamanho de partícula médio de 10micrometros foram imersos por 20 horas em água destilada que foi submetidaa aeração. Em seguida, os pós de ferro imersos foram filtrados. Depois disso,os pós de ferro filtrados foram secos a uma temperatura normal. Emdecorrência disto, pós de ferro tratados com água foram obtidos (ver figura 5).
II. Produção de pós de ferro tratados termicamente
Outros pós de ferro com um tamanho de partícula médio de 10micrometros foram submetidos a um tratamento térmico por 1 hora atemperaturas de 200 graus Celsius e 500 graus Celsius, respectivamente, noar, em seguida foram resfriados naturalmente até uma temperatura normal.Em decorrência disto, pós de ferro tratados termicamente 1 e 2 foram cadaqual obtidos (ver figura 5).
III. Produção de vários materiais base compósitos de carbono
Vários materiais base compósitos de carbono 11 foramproduzidos colocando os pós de ferro tratados obtidos citados em superfíciesde materiais base de carbono 14 que foram sinterizados por 2 horas atemperaturas de 1.400 graus Celsius. Os pós de ferro tratados com água e ospós de ferro tratados termicamente 1 foram nivelados a uma espessura decerca de 0,1 milímetro antes de serem colocados em uma superfície dematerial base de carbono 14, em seguida foram sinterizados por 1,5 hora atemperaturas de aproximadamente 1.100 graus Celsius sob uma atmosfera devácuo. Em decorrência disto, materiais base compósitos de carbono 11 foramrespectivamente obtidos (ver figura 5).
Com relação aos pós de ferro tratados termicamente 2, foramusados pós de ferro misturados contendo pós de ferro não tratados em 75% epós de ferro tratados termicamente 2 em 25%, de forma que um outro materialbase compósito de carbono 11 fosse obtido da mesma maneira supradescrita.Além do mais, para comparação, um outro material base compósito decarbono 11 foi obtido da mesma maneira usando pós de ferro não tratadossem nenhuma pó de ferro tratado com água ou calor (ver figura 5).
Conforme mostrado na tabela da figura 5, aqueles materiaisbase compósitos de carbono produzidos 11 foram medidos pelas resistênciaao desprendimento (N). As condições das superfícies desprendidas dessesmateriais base compósitos de carbono 11 foram também observadas. Osmateriais base compósitos de carbono 11 produzidos usando os pós de ferrotratados com água ou calor todos têm melhor resistência ao desprendimentoem comparação com o material base compósito de carbono 11 usando pós deferro não tratados. Os materiais base compósitos de carbono 11 usando pós deferro tratados com água ou calor têm todos melhores porcentagens residuaisde material base de carbono nos lados dos elementos terminais feitos de cobre.
IV. Produção de outros materiais base compósitos de carbono
Pós de liga de ferro de SUS444L com um tamanho de partículamédio de 10 micrometros foram suficientemente misturados com pós de cobrecom um tamanho de partícula médio de 10 micrometros nas proporções de póde cobre com porcentagens de 3, 7,5 e 15 respectivamente em peso (% empeso) com relação aos pós de liga de ferro da SUS444L. Depois disso, cadaum dos pós de liga de ferro mistos com os pós de cobre foi colocado enivelado a uma espessura de aproximadamente 0,5 milímetro em superfíciesde materiais base de carbono 14, que foram sinterizadas por 2 horas atemperaturas de 1.400 graus Celsius, em seguida sinterizados por 1,5 hora atemperaturas de sinterização de 1.100 graus Celsius sob uma atmosfera devácuo. Em decorrência disto, foram obtidos materiais compostos de umacamada de ferro contendo cobre 15 e um material base de carbono 14 queforam unidos integramente um no outro. A espessura da camada de ferrocontendo cobre 15 desses materiais foi aproximadamente 200 micrometrosem média.
Uma chapa de cobre 17 foi unida nas camadas contendo cobre15 por uma solda forte 16 (ver figura 6). Conforme mostrado no gráfico dafigura 7, as resistências das uniões (resistências ao desprendimento N) dasmesmas foram medidas representativamente. As ligas de cobre mistas com osmateriais de metal a base de cobre têm todas maiores resistência de união emcomparação com a liga de ferro na qual não foi misturado nenhum materialmetálico a base de cobre.
A presente revelação é usada para um comutador de carbonode um motor elétrico e em um método para produzir o mesmo. Um pó deferro submetido a um tratamento de imersão em água ou um tratamentotérmico para aumentar o oxigênio adsorvido na superfície é anexado nasuperfície do material base de carbono formado antecipadamente porsinterização. Um material base compósito de carbono é formado aplicandosinterização a temperaturas não inferiores à temperatura de difusão docarbono e não superiores ao ponto de fusão do ferro. Reação é promovida nainterface de contato entre o material base de carbono e os pós de ferro. Emdecorrência disto, obtém-se um comutador com alta resistência aodesprendimento.
Claims (8)
1. Comutador de carbono utilizando um material basecompósito de carbono, caracterizado pelo fato de que o material basecompósito de carbono compreende:um material base de carbono; euma camada de ferro, em que:a camada de ferro, na qual o material metálico pode ser ligado,é formada em uma superfície do material base de carbono,pós de ferro, que são usados para formar a camada de ferro,são submetidos a um tratamento de maneira a aumentar o oxigênio adsorvidona superfície antes da colocação dos pós de ferro na superfície do materialbase de carbono que é formado antecipadamente por sinterização, esinterização é aplicada nos pós de ferro colocados nasuperfície do material base de carbono a uma temperatura não inferior àtemperatura de difusão do carbono e não superior ao ponto de fusão do ferro afim de formar a camada de ferro na superfície do material base de carbono.
2. Comutador de carbono de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o tratamento para aumentar o oxigênioadsorvido na superfície dos pós de ferro é tanto um tratamento de imersão emágua quanto um tratamento térmico.
3. Método para produzir um comutador de carbono utilizandoum material base compósito de carbono, caracterizado pelo fato de que omaterial base compósito de carbono compreende:um material base de carbono; euma camada de ferro, em que a camada de ferro, na qual ummaterial metálico pode ser unido, é formada em uma superfície do materialbase de carbono, o material base compósito de carbono é formado pelasetapas de:colocar pós de ferro, que são submetidos a um tratamento paraaumentar o oxigênio adsorvido na superfície, na superfície do material basede carbono que é formado antecipadamente por sinterização; esinterizar a uma temperatura não inferior à temperatura dedifusão do carbono e não superior ao ponto de fusão do ferro.
4. Método para produzir o comutador de carbono de acordocom a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o tratamento paraaumentar o oxigênio adsorvido na superfície do pó de ferro é tanto umtratamento de imersão em água quanto um tratamento térmico.
5. Comutador de carbono utilizando um material basecompósito de carbono, caracterizado pelo fato de que o material basecompósito de carbono compreende:um material base de carbono; euma camada de ferro, em que:a camada de ferro, na qual o material metálico pode ser unidopor solda, é formada na superfície do material base de carbono;pós de liga de ferro, que são usados para formar a camada deferro, que contêm pós de metal aumentar a afinidade pelo carbono, sãocolocados na superfície do material base de carbono que é formadoantecipadamente por sinterização,sinterização é aplicada nos pós de liga de ferro colocados nasuperfície do material base de carbono a uma temperatura não inferior àtemperatura de difusão do carbono e não superior ao ponto de fusão do ferro, afim de formar a camada de ferro na superfície do material base de carbono; eos pós de liga de ferro incluem adicionalmente pós de materialmetálico a base de cobre.
6. Comutador de carbono de acordo com a reivindicação 5,caracterizado pelo fato de que os pós de material metálico a base de cobre sãopós de cobre ou pelo menos um tipo selecionado entre pós de liga de cobre eoutros metais.
7. Método para produzir um comutador de carbono utilizandoum material base compósito de carbono, caracterizado pelo fato de que omaterial base compósito de carbono compreende:um material base compósito de carbono; euma camada de ferro, em que a camada de ferro, na qual ummaterial metálico pode ser unido, é formada em uma superfície do materialbase de carbono, o material base compósito de carbono é formado pelasetapas de:colocar pós de liga de fero, que contêm pós de metal e pós dematerial metálico a base de cobre, para melhorar a afinidade com o carbono,na superfície do material base de carbono que é formado antecipadamentepela sinterização; esinterizar a uma temperatura não inferior à temperatura dedifusão de carbono e não superior à temperatura de fusão do ferro a fim deformar a camada de ferro na superfície do material base de carbono.
8. Método para produzir o comutador de carbono de acordocom a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os pós de materialmetálico a base de cobre são pós de cobre ou pelo menos um tipo selecionadoentre pós de liga de cobre e outros metais.
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