(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属硫化物固体潤滑剤を添加した銅黒鉛質ブラシ本体に外部端子を接続した金属黒鉛質ブラシにおいて、
前記ブラシ本体もしくはブラシ本体と前記外部端子との接続部に、平均粒径が５μｍ以下の銀粒子を添加したことを特徴とする、金属黒鉛質ブラシ。
【請求項２】
前記銀粒子が化学還元法により製造されたものであることを特徴とする、請求項１の金属黒鉛質ブラシ。
【請求項３】
前記銀粒子の他に、前記ブラシ本体もしくはブラシ本体と前記外部端子との接続部に亜鉛を添加したことを特徴とする、請求項１または２の金属黒鉛質ブラシ。
【請求項４】
前記銀粒子の添加量を、少なくとも前記ブラシ本体と前記外部端子との接続部付近で、ブラシ本体材料に対して０.０５〜３重量％とし、
前記亜鉛の添加量を、少なくとも前記ブラシ本体と前記外部端子との接続部付近で、ブラシ本体材料に対して２〜１０重量％としたことを特徴とする、請求項３の金属黒鉛質ブラシ。
【請求項５】
前記銀粒子と前記亜鉛とを、前記ブラシ本体の全体に対して添加すると共に、
前記銀粒子の添加量を、前記ブラシ本体の全体に対して、０.０５〜３重量％とし、
前記亜鉛の添加量を、前記ブラシ本体の全体に対して、２〜１０重量％としたことを特徴とする、請求項３の金属黒鉛質ブラシ。
【請求項６】
前記銀粒子と亜鉛とを、前記ブラシ本体と外部端子との接続部付近にのみ添加したことを特徴とする、請求項３の金属黒鉛質ブラシ。
【請求項７】
黒鉛粉と銅粉と金属硫化物固体潤滑剤とを混合した配合粉を焼成して、ブラシ本体を製造するようにした、金属黒鉛質ブラシの製造方法において、
少なくとも前記ブラシ本体と前記外部端子との接続部付近に用いる配合粉に対して、化学還元法で製造した平均粒径５μｍ以下の銀粒子を、焼成後の重量基準で、０.０５〜３重量％を含有させたことを特徴とする、金属黒鉛質ブラシの製造方法。
【請求項８】
少なくとも前記ブラシ本体と前記外部端子との接続部付近に用いる配合粉に対して、前記銀粒子の他に、焼成後の重量基準で、亜鉛粉を２〜１０重量％含有させたことを特徴とする、請求項７の金属黒鉛質ブラシの製造方法。
【請求項９】
前記ブラシ本体の全体に対して、焼成後の重量基準で、
化学還元法で製造した平均粒径５μｍ以下の銀粒子を０.０５〜３重量％、
亜鉛粉を２〜１０重量％、含有させたことを特徴とする、請求項８の金属黒鉛質ブラシの製造方法。
【請求項１０】
配合粉を混合して、亜鉛粉が銅粉とも接触するように分散させることを特徴とする、請求項８または９の金属黒鉛質ブラシの製造方法。
【請求項１１】
黒鉛粉と、金属硫化物固体潤滑剤粉と、銅粉と、化学還元法により製造した平均粒径５μｍ以下の銀粒子と、亜鉛粉とを配合した後、混合して、成形・焼成してブラシ本体とする、金属黒鉛質ブラシの製造方法。
【請求項１２】
焼成後の重量基準で、前記の銀粒子の配合量を０.０５〜３重量％、亜鉛粉の配合量を２〜１０重量％としたことを特徴とする、請求項１１の金属黒鉛質ブラシの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の利用分野】
この発明は、自動車電装モータ等に用いる金属硫化物固体潤滑剤含有の金属黒鉛質ブラシに関し、特に金属黒鉛質ブラシを無鉛化することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車電装モータ用ブラシなどの低電圧動作のブラシとして、金属黒鉛質ブラシが用いられてきた。金属黒鉛質ブラシは黒鉛と銅粉などの金属粉を混合し、成形・焼結して製造され、低電圧動作のため、黒鉛よりも低抵抗の金属粉を配合して抵抗率を低下させている。負荷の大きい金属黒鉛質ブラシにはほとんどの場合、二硫化モリブデン、二硫化タングステンなどの金属硫化物固体潤滑剤と鉛とが配合されている。
【０００３】
近年、環境負荷物質として鉛が注目されるようになり、鉛レスのブラシが求められるようになった。もちろん、従来からも鉛を含有しないブラシがあり、スタータモータ以外のモータなどに用いられてきた。また、スタータモータ用ブラシでも、通常の使用環境であれば、単に鉛を除くだけでも使用に耐えるものもある。さらに鉛を除いた場合の潤滑性の改善のため、特開平５−２２６０４８号は、銅よりも低融点の錫や亜鉛などを銅と合金を作らないように、錫や亜鉛などを黒鉛中に閉じこめるように配合することを提案している。
【０００４】
発明者らは、銅と黒鉛に金属硫化物固体潤滑剤を添加した金属黒鉛質ブラシでは、鉛を除くと高温、高湿中でブラシの抵抗率やリード線取付抵抗が増大することを見いだした。なお前記の特開平５−２２６０４８号は、高温中や高湿中でのブラシの抵抗率やリード線取付抵抗の増加については、開示していない。
【０００５】
【発明の課題】
この発明の基本的課題は、鉛レスで金属硫化物固体潤滑剤含有の金属黒鉛質ブラシに対して、高温中での外部端子の取付抵抗の増大を抑制することにある(請求項１〜６)。
請求項２の発明での追加の課題は、そのための具体的な構成を提供することにある。
請求項３，４の発明での追加の課題は、高温中での外部端子の取付抵抗の増大の他に、高湿中での外部端子の取付抵抗の増大も抑制することにある。
請求項５の発明での追加の課題は、高温中でも高湿中でも、外部端子の取付抵抗の増加の他に、ブラシ本体の抵抗率の増加をも抑制することにある。
請求項６の発明での追加の課題は、銀の添加量が僅かでも良いようにすることにある。
この発明の課題は更に、高温中での外部端子の取付抵抗の増大を抑制できる金属黒鉛質ブラシの製造方法を提供することにある(請求項７〜１０)。
請求項８の発明での追加の課題は、高湿中での外部端子の取付抵抗の増大も抑制できる金属黒鉛質ブラシの製造方法を提供することにある。
請求項９，１０の発明での追加の課題は、高温中及び高湿中での、外部端子の取付抵抗の増大とブラシ本体の抵抗率の増大とを抑制できる、金属黒鉛質ブラシの製造方法を提供することにある。
この発明の課題は更に、高温中及び高湿中での、外部端子の取付抵抗の増大とブラシ本体の抵抗率の増大を抑制できる、金属黒鉛質ブラシの製造方法を提供することにある(請求項１１，１２)。
【０００６】
【発明の構成】
この発明は、金属硫化物固体潤滑剤を添加した銅黒鉛質ブラシ本体に外部端子を接続した金属黒鉛質ブラシにおいて、前記ブラシ本体もしくはブラシ本体と前記外部端子との接続部に、平均粒径が５μｍ以下の銀粒子を添加したことを特徴とする(請求項１)。添加した銀粒子は、高温中でのブラシ本体と外部端子との間の抵抗の増大を抑制する。
【０００７】
なお金属硫化物固体潤滑剤は例えば二硫化モリブデンや二硫化タングステンとし、その添加量は例えばブラシ本体に対して１〜５重量％とし、二硫化モリブデンと二硫化タングステンは同等であるので、実施例では二硫化モリブデンを用いるが、二硫化タングステン等に変えても同様である。外部端子は例えばブラシ本体中にモールド成形したリード線を用い、リード線には例えば無メッキの銅素線の撚り線や編み線などを用いる。なおこの発明で、銀粒子を添加、亜鉛粉を添加、金属硫化物固体潤滑剤を添加、あるいは鉛レスなどという場合、不純物として含有される銀や亜鉛、金属硫化物固体潤滑剤、鉛などを意味しない。
【０００８】
平均粒径が５μｍ以下の銀粒子は、電解銀からは製造が難しいので、化学還元法で製造した銀粒子を用いる(請求項２)。化学還元法で製造した銀粒子は、硝酸銀などの例えば水溶液に、亜鉛やホルマリン、第１鉄イオンなどの還元剤を加えて、還元したものである。還元剤の種類は任意で、前記の溶液に用いる溶媒も任意である。化学還元法により製造した銀粒子は平均粒径が５μｍ以下のものを容易に得ることができ、平均粒径は例えば１〜３μｍであり、硝酸銀を例えばクエン酸の存在下で第１鉄イオンにより還元すると、平均粒径３〜１０ｎｍ程度の銀ブラックを製造でき、これも用いることができる。このように化学還元銀の平均粒径は、一般的には３ｎｍ〜５μｍ、より好ましくは０.１〜５μｍ、最も好ましくは１〜３μｍである。化学還元法で製造した銀粒子は粒状あるいはこれをスタンプミルで押し潰した際のフレーク状の形状をし、電解銀の粒子が一般的に樹枝状をしているので、形状で区別できる。そして電解銀では、平均粒径は例えば３０μｍ程度となる。
【０００９】
好ましくは、前記銀粒子の他に、前記ブラシ本体もしくはブラシ本体と前記外部端子との接続部に亜鉛を添加する(請求項３)。これは高温中と高湿中の双方で、外部端子の取付抵抗の増大を抑制するのに有効である。
銀粒子や亜鉛の好ましい添加量は、少なくとも前記ブラシ本体と前記外部端子との接続部付近で、ブラシ本体材料に対して、銀粒子が０.０５〜３重量％、亜鉛粉が２〜１０重量％である(請求項４)。
【００１０】
ここで銀粒子と亜鉛とをブラシ本体の全体に対して添加すると共に、銀粒子の添加量を、前記ブラシ本体の全体に対して、０.０５〜３重量％とし、亜鉛の添加量を、前記ブラシ本体の全体に対して、２〜１０重量％として、例えばブラシ本体にほぼ均一に銀粒子や亜鉛を添加すると、外部端子の取付抵抗の他に、ブラシ本体の抵抗率の増加も抑制できる(請求項５)。
【００１１】
銀粒子は高価な材料であり、銀粒子と亜鉛とを、ブラシ本体と外部端子との接続部付近のみに添加すると、銀の使用量を削減できる(請求項６)。
【００１２】
またこの発明は、黒鉛粉と銅粉と金属硫化物固体潤滑剤とを混合した配合粉を焼成して、ブラシ本体を製造するようにした、金属黒鉛質ブラシの製造方法において、少なくとも前記ブラシ本体と前記外部端子との接続部付近に用いる配合粉に対して、化学還元法で製造した平均粒径５μｍ以下の銀粒子を、焼成後の重量基準で、０.０５〜３重量％を含有させたことを特徴とする(請求項７)。
【００１３】
好ましくは、少なくとも前記ブラシ本体と前記外部端子との接続部付近に用いる配合粉に対して、前記銀粒子の他に、焼成後の重量基準で、亜鉛粉を２〜１０重量％含有させる(請求項８)。
また好ましくは、前記ブラシ本体の全体に対して、焼成後の重量基準で、化学還元法で製造した平均粒径５μｍ以下の銀粒子を０.０５〜３重量％、亜鉛粉を２〜１０重量％、含有させる(請求項９)。
特に好ましくは、配合粉を混合して、亜鉛粉が銅粉とも接触するように分散させる(請求項１０)。
【００１４】
この発明はまた、黒鉛粉と、金属硫化物固体潤滑剤粉と、銅粉と、化学還元法により製造した平均粒径５μｍ以下の銀粒子と、亜鉛粉とを配合した後、混合して、成形・焼成してブラシ本体とする(請求項１１)。
好ましくは、焼成後の重量基準で、前記の銀粒子の配合量を０.０５〜３重量％、亜鉛粉の配合量を２〜１０重量％とする(請求項１２)。
【００１５】
【発明の作用と効果】
発明者らの実験によると、実質的に鉛を含有せず、かつ金属硫化物固体潤滑剤を添加した金属黒鉛質ブラシを高温に曝すと、鉛を含有するブラシに比べ、外部端子の取付抵抗及びブラシ本体の抵抗上昇が大きいことが確認された。またこのような金属黒鉛質ブラシでは、高湿中で、鉛を含有するブラシに比べ、外部端子の取付抵抗及びブラシ本体の抵抗上昇が大きいことが確認された。
【００１６】
発明者らの実験によると、高温中や高湿中で外部端子の取付抵抗及びブラシ本体抵抗が増大するのは、金属硫化物固体潤滑剤の影響によるものであり、金属硫化物固体潤滑剤を加えなければ、高温中や高湿中でも外部端子の取付抵抗やブラシ本体抵抗は実質的に増大しなかった。このことは鉛の有無と関係し、鉛添加の場合には、高温中や高湿中でも外部端子の取付抵抗やブラシ本体抵抗の増大はほとんど生じなかった。また鉛レスのブラシでは、外部端子の取付抵抗やブラシ本体抵抗の増大に対応して、高温中や高湿中でブラシ本体中の銅粉や、ブラシ本体に埋め込んだリード線などの外部端子が酸化されやすくなっていた。
【００１７】
二硫化モリブデンや二硫化タングステンなどの金属硫化物固体潤滑剤はブラシ設計者の意図により添加の要否が決定されるが、長寿命を要求されるブラシには欠かせないものであり、仮に金属硫化物固体潤滑剤を添加しないと、著しい摩耗が発生することがある。特に従来から鉛が添加されていたスタータモータ用のブラシなどではこの現象が顕著であり、鉛と金属硫化物固体潤滑剤とを同時に除くと寿命が著しく低下する。従って、鉛レスのブラシから金属硫化物固体潤滑剤を除くことは困難である。
【００１８】
高温中や高湿中で、金属黒鉛質固体潤滑剤が銅粉やリード線などの外部端子を酸化するメカニズムを、発明者らは以下のように推測した。ブラシに添加された金属硫化物固体潤滑剤からは焼成(ブラシ本体の焼結)の際にイオウが遊離し、銅表面と化合して硫化銅を生成する。高湿中で硫化銅に水分が作用すると、強酸性の硫化銅が生成して、銅粉やリード線を著しく腐食する。高温中での挙動は不明な点が多いが、硫化銅が酸化されて、抵抗が上昇するのではないかと考えられる。
【００１９】
鉛がブラシ中の銅粉や埋め込んだリード線の酸化を防止するメカニズムは正確には不明である。発明者らの推定では、ブラシに含有された鉛は焼結の際に部分的に蒸発し、非常に薄い鉛層として銅の表面を被覆する。そしてこの鉛層が保護膜として作用し、保護膜の内部の銅を硫酸イオンなどから保護するものと考えられる。
【００２０】
発明者は、鉛に代わって、高温、高湿中での外部端子の取付抵抗やブラシ本体の抵抗率の増加を抑制し得る材料を探索した。そして高温では平均粒径が５μｍ以下の銀粒子が、また高湿では亜鉛が、外部端子の取付抵抗やブラシ本体の抵抗率の増加の抑制に有効であった。この発明では、ブラシ本体もしくはブラシ本体と外部端子との接続部に平均粒径が５μｍ以下の銀粒子を添加するので、高温中の外部端子の取付抵抗の増加を抑制できる(請求項１〜１２)。なお通常に用いられる銀粉である平均粒径３０μｍ程度の電解銀粉は、高温中の外部端子の取付抵抗の増加を抑制できなかった。このように銀粒子の作用では、その粒径が小さいことが重要である。
【００２１】
ここで銀粒子の他に亜鉛を添加すると、高湿中での外部端子の取付抵抗の増加を抑制できる(請求項３〜６，８〜１２)。亜鉛の作用は、焼成時に蒸発して銅の表面を覆うことと関係するものと考えられる。
銀粒子や亜鉛をブラシ本体と外部端子との接続部付近にのみ添加すると、それらの添加量を僅かにでき、外部端子の取付抵抗の増加を抑制できるが(請求項４，６，８)、ブラシ本体の抵抗率の増加は抑制できない。これに対してブラシ本体に対して例えばほぼ均一に銀粒子と亜鉛とを添加すると、外部端子の取付抵抗とブラシ本体の抵抗率の増加を共に抑制できる(請求項５，９，１１，１２)。
【００２２】
亜鉛は焼結時の蒸発などにより銅の表面を覆うなどのことが生じるようにし、亜鉛を黒鉛粉中に封じ込めるなどのことは好ましくなく、例えば黒鉛粉と銅粉と金属硫化物固体潤滑剤粉と銀粒子と亜鉛粉とを充分混合して、配合粉とすることが好ましい(請求項１１)。
【００２３】
高温中での外部端子の取付抵抗やブラシ本体の抵抗率の増加を抑制するには、銀粒子の濃度を０.０５〜３重量％とすることが好ましく、高湿中での外部端子の取付抵抗やブラシ本体の抵抗率の増加を抑制するには、亜鉛の濃度を２〜１０重量％とすることが好ましい(請求項４，５，９，１２)。
なおリード線に酸化されやすい無メッキの銅素線を用いた場合に、金属硫化物潤滑剤による酸化の抑制が特に意味がある。
【００２４】
【実施例】
図１に、実施例の金属黒鉛質ブラシ２を示し、以下では金属黒鉛質ブラシを単にブラシと呼び、例えば自動車電装モータ用のブラシに用い、スタータモータ用のブラシなどに用いる。４はブラシ本体で、黒鉛と銅と金属硫化物固体潤滑剤と銀及び亜鉛を含み、６はリード線で、ここでは無メッキの銅素線の撚り線や編み線であるが、素線の表面などをニッケルなどでメッキした銅リード線でも良い。７は回転電機の整流子との接触面で、８はリード線埋込部である。ブラシ２は、配合粉中にリード線６の先端をモールドして成形し、還元雰囲気などで焼結して製造する。
【００２５】
金属硫化物固体潤滑剤は例えば二硫化モリブデンや二硫化タングステンなどからなり、ブラシ本体４での添加量は１〜５重量％が好ましく、１重量％未満では潤滑作用が不十分で、５重量％超ではブラシの抵抗率が増加する。ブラシ本体４は鉛を無添加で、金属硫化物固体潤滑剤により高温中で抵抗率やリード線の取付抵抗が増加することを防止するため平均粒径５μｍ以下の銀粒子を、また高湿中で抵抗率やリード線の取付抵抗が増加することを防止するため好ましくは亜鉛を添加する。なお以下では、平均粒径５μｍ以下の銀粒子単に「銀」と呼び、平均粒径がこれよりも大きな銀を添加する場合、電解銀や、平均粒径３０μｍの銀粉などと呼ぶ。銀の添加量は好ましくは０.０５〜３重量％とし、０.１重量％でも高温中で抵抗率やリード線の取付抵抗の増加を抑制する効果があるが、これらを充分に防止するには０.０５重量％以上添加することが好ましい。また銀は高価な元素であり、３重量％超の添加は不経済である。亜鉛の含有量は２〜１０重量％とし、１.５重量％でも高湿中で抵抗率やリード線の取付抵抗の増加を抑制する効果があるが、これらを充分に防止するには２重量％以上添加することが好ましい。
【００２６】
なおこの明細書で、無添加である、あるいは実質的に含まないなどというのは、鉛の含有量や金属硫化物固体潤滑剤の含有量が不純物レベル以下であることを意味し、鉛の不純物レベルは０.２重量％以下であり、金属硫化物固体潤滑剤の不純物レベルは０.１重量％以下である。亜鉛の不純物レベルは例えば０.０５重量％以下、銀の不純物レベルは０.００１重量％以下である。
【００２７】
図２に変形例のブラシ１２を示す。このブラシ１２は、高価な元素である銀と亜鉛をリード線６の埋込部８の付近にのみ添加し、整流子との接触面７側には添加しないようにして、銀使用量を減少させたものである。このブラシ１２では、高温、高湿中でのリード線の取付抵抗の増加を防止できる。図２において、１４は整流子側部材で、銅と黒鉛及び金属硫化物固体潤滑剤からなり、１６はリード線埋込部材で、銅と黒鉛と銀及び亜鉛、または銅と黒鉛と銀と亜鉛と金属硫化物固体潤滑剤からなる。リード線埋込部材１６に金属硫化物固体潤滑剤を無添加の場合でも、整流子側部材１４からの硫酸イオンなどの回り込みや、リード線埋込部材１６での不純物レベルの金属硫化物固体潤滑剤の影響などがあり、銀及び亜鉛の添加が必要である。
【００２８】
銀及び亜鉛は少なくともリード線６の埋込部８の付近に添加し、例えば銀及び亜鉛を添加した金属黒鉛質粉体をその先端に付着させたリード線を、例えば銀も亜鉛も無添加のブラシ材料中に取り付けて成形しても良い。このような場合、銀及び亜鉛の添加領域が不明確になるので、リード線６とブラシ本体との接続部付近での、ブラシ材料中での銀及び亜鉛濃度を、リード線埋込部での銀及び亜鉛の濃度と定める。なお図１のブラシ２に関する記載は、特に指摘しない限り、図２のブラシ１２にも当てはまり、リード線埋込部材１６での銀濃度は０.０５〜３重量％、亜鉛濃度は２.０〜１０重量％が好ましい。
【００２９】
図２のブラシ１２は例えば図３のようにして製造し、固定型３０に対して例えば一対の下部可動型３１，３２を用意し、下部可動型３２でリード線埋込部材に相当する部分をブロックしておいて、第１のホッパ３３から、銀も亜鉛も無添加の粉体材料３６を投入する。次いで下部可動型３２を後退させ、第２のホッパ３４から、銀及び亜鉛を添加した粉体材料３８を投入する。そして、先端からリード線６を引き出した上部可動型３５を下降させて、リード線６の先端を埋め込んで一体成形する。このようにして整流子側部材とリード線埋込部材とを一体に成形し、同時にリード線の先端をモールドして、還元雰囲気などで焼結すれば、ブラシ２が得られる。
【００３０】
図４，図５に第２の変形例を示す。４２は新たな金属黒鉛質ブラシで、ブラシ本体４４の粉体材料は銀も亜鉛も無添加とし、銅の撚り線や編み線を用いたリード線４６にスポット的に、平均粒径が５μｍ以下の銀粒子を使用した銀ペーストに亜鉛粉を混練したものを、ディスペンサやインクジェットプリンタのヘッドなどで塗布し、銀及び亜鉛源４８とする。銀及び亜鉛源４８は、リード線４６をブラシ本体４４に埋め込む位置に、例えばリード線４６に沿った長さ方向での位置を変えて、周面の複数箇所、例えば３〜４箇所に設ける。
【００３１】
銀及び亜鉛源４８を設けたリード線４６を用いて、従来例と同様にブラシ４２を成形・焼結する。この変形例では、少量の銀及び亜鉛でリード線取付抵抗の増加を防止できる。なおこれ以外に、ブラシ本体への埋込部に亜鉛メッキした銅リード線などを用いても亜鉛を供給し、銀はこれと別に平均粒径が５μｍ以下の銀粒子を使用した銀ペーストなどで供給しても良い。また図１のブラシ２に関する記載は、特に指摘しない限り、図４のブラシ４２にも当てはまる。
【００３２】
【試験例】
以下に試験例を示す。ブラシの形状は図１のものとし、ブラシ本体４の長さＨは１３.５ｍｍ，幅Ｌは１３ｍｍ，厚さＷは６.５ｍｍである。リード線６はメッキ無しの銅素線の撚り線で、直径が３.５ｍｍ、埋込部の深さが５.５ｍｍである。
【００３３】
試験例１
天然の鱗状黒鉛１００重量部に対し、メタノール４０重量部に溶解したノボラック型フェノール樹脂を２０重量部混合し、ミキサーで均一に混練し、乾燥機でメタノールを乾燥させた後、衝撃型粉砕器で粉砕し、８０メッシュパスの篩(１９８μｍパスの篩)で篩い分けて、樹脂処理黒鉛粉体を得た。
【００３４】
この樹脂処理黒鉛粉体４０重量部に、平均粒径３０μｍの電解銅粉５４.９重量部、二硫化モリブデン粉３重量部、レーザ粒度分布測定装置で測定した平均粒径が３μｍの化学還元銀粉(形状はほぼ球状)０.１重量部、平均粒径３０μｍのアトマイズ亜鉛粉２.０重量部を加えて、Ｖ型混合機で均一になるまで混合し、配合粉を得た。配合粉をホッパから型内に投入し、リード線６の先端を埋め込むように、４×１０８Pa(４×９８００Ｎ／cm2)の圧力でモールド成形し、還元雰囲気の電気炉で７００℃で焼結し、試験例１のブラシを得た。なお焼結過程で黒鉛粉体が減量するため、焼結後の銀や亜鉛、銅、金属硫化物固体潤滑剤の含有量は、配合時に対して約３％増加する。またレーザ粒度分布測定装置での平均粒径の測定は、液体中に銀粒子を分散させ、その散乱光から平均粒径を求めるものである。実施例では、レーザ粒度分布測定装置として、Coulter Electronics Inc.社製のCoulter LS100を用いた（「Coulter LS100」は商品名）。
【００３５】
試験例２
前記の樹脂処理黒鉛粉体４０重量部に、前記の電解銅粉５４.５重量部、二硫化モリブデン粉３重量部、銀粉０.５重量部(平均粒径３μｍの化学還元銀粉)、亜鉛粉２.０重量部を加えて、他は試験例１と同様にして試験例２のブラシを得た。
【００３６】
試験例３
前記の樹脂処理黒鉛粉体３０重量部に、前記の電解銅粉５５.１重量部、二硫化モリブデン粉３重量部、銀粉２.９重量部(平均粒径３μｍの化学還元銀粉)、亜鉛粉９重量部を加えて、他は試験例１と同様にして試験例３のブラシを得た。
【００３７】
試験例４
前記の樹脂処理黒鉛粉体４０重量部に、前記の電解銅粉５６重量部、二硫化モリブデン粉３重量部、銀粉１重量部(平均粒径３μｍの化学還元銀粉)を加えて、他は試験例１と同様にして試験例４のブラシを得た。
試験例５
また化学還元銀粉の平均粒径を３μｍから２μｍの球状粉体に変更した他は、試験例４と同様にして、試験例５のブラシを得た（銀配合量１重量部）。
【００３８】
試験例６
前記の樹脂処理黒鉛粉体４０重量部に、前記の電解銅粉５４重量部、二硫化モリブデン粉３重量部、亜鉛粉３重量部を加えて、他は試験例１と同様にして試験例６のブラシを得た。
【００３９】
試験例７
試験例４での平均粒径３μｍの銀粉１重量部を、平均粒径３０μｍの電解銀粉（樹枝状の粉体）１重量部に変えた他は同様にして、試験例７のブラシを得た。
【００４０】
試験例８
試験例１で用いた樹脂処理黒鉛４０重量部に、前記の電解銅粉５５重量部、二硫化モリブデン粉３重量部、鉛粉２重量部を加えて、他は試験例１と同様にして試験例８のブラシを作成した。このブラシは従来の鉛添加ブラシである。
【００４１】
試験例９
試験例１で用いた樹脂処理黒鉛４０重量部に、前記の電解銅粉５７重量部、二硫化モリブデン粉３重量部を加えて、他は試験例１と同様にして試験例９のブラシを作成した。このブラシは一般的な鉛レスブラシである。
【００４２】
焼結後のブラシの組成は、焼結時にノボラック型フェノール樹脂が一部分解して減量するため、配合濃度に対して３％程度増加する。試験例１〜９のブラシでの、金属硫化物潤滑剤や鉛、銀、亜鉛の含有量を表１に示す。なお表１での含有量０％は含有量が不純物レベルであることを意味する。
【００４３】
【表１】
0003914804.tif 000002
【００４４】
試験例１〜９のブラシを、温度２００℃の電気オーブンに入れて強制的に酸化させ、定期的にリード線取付抵抗を測定した。２００℃への暴露に伴うリード線取付抵抗の変化を表２に示す。また試験例１〜９のブラシを、温度８０℃相対湿度８５％の恒温恒湿層に入れ、高湿度に曝して銅を強制的に酸化させて、定期的にリード線取付抵抗を測定した。高湿中でのリード線取付抵抗の変化を表３に示す。測定数は各１０個で算術平均値を取った。リード線取付抵抗の測定は、炭素協会規格ＪＣＡＳ−１２−１９８６「電気機械用ブラシのリード線取付抵抗試験方法」に示す方法で行った。また２００℃暴露試験の前後に、ブラシ本体の抵抗率を、４端子法でブラシ成形時の加圧方向と直角な方向に対して測定した。２００℃暴露試験の前後でのブラシ本体の抵抗率の変化を表４に示す。さらに温度８０℃相対湿度８５％暴露試験の前後に、ブラシ本体の抵抗率を、４端子法でブラシ成形時の加圧方向と直角な方向に対して測定した。温度８０℃相対湿度８５％暴露試験の前後でのブラシ本体の抵抗率の変化を表５に示す。
【００４５】
【表２】
0003914804.tif 000003
【００４６】
【表３】
0003914804.tif 000004
【００４７】
【表４】
0003914804.tif 000005
【００４８】
【表５】
0003914804.tif 000006
【００４９】
試験例９の鉛レスブラシでは、高温でも高湿中でもリード線取付抵抗やブラシ本体の抵抗率が著しく増大する。８０℃湿度８５％は加速試験としての条件であるが、室温でも高湿中にで長期間暴露するとブラシが酸化され、リード線取付抵抗や抵抗率が同様に上昇する。これに対して試験例４，５のように銀粉のみを添加すると高温での抵抗上昇は防止できるが、高湿での抵抗上昇は防止できなかった。また、試験例６のように亜鉛粉のみを添加すると逆に高湿での抵抗上昇は防止できるが、高温での抵抗上昇は防止できなかった。試験例１〜３のように銀と亜鉛を両方添加することによって、高温、高湿ともに抵抗変化のないブラシを得られた。
【００５０】
試験例では示さなかったが、リード線の埋込部の付近にのみ、配合粉に銀及び亜鉛を加えても、あるいはリード線から銀及び亜鉛を供給しても、高温、高湿中でのリード線取付抵抗の増加を防止できる。また銀の平均粒径は２μｍ、３μｍの場合を例にしたが、平均粒径が５μｍ以下であれば同様である。なお銀の役割は、微細な銀粒子がリード線とブラシ本体との界面や、ブラシ本体内の銅粉と銅粉との間に介在して、高温での酸化を防止する、あるいは界面の抵抗を小さく保つなどのことにあると思われる。亜鉛は揮発しやすい金属であり、焼結時にブラシ本体内や、リード線とブラシ本体との界面に拡散して銅表面を覆い、高湿での酸化を防止するものと思われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例の金属黒鉛質ブラシの斜視図
【図２】  変形例の金属黒鉛質ブラシの断面図
【図３】  変形例の金属黒鉛質ブラシの製造工程を模式的に示す図
【図４】  第２の変形例の金属黒鉛質ブラシの断面図
【図５】  第２の変形例で用いたリード線を模式的に示す図
【符号の説明】
２，１２，４２    金属黒鉛質ブラシ
４，４４          ブラシ本体
１４              整流子側部材
１６              リード線埋込部材
６，４６          リード線
３０              固定型
３３，３４        ホッパ
３１，３２        下部可動型
３５              上部可動型
２６，２８        粉体材料
４８              銀及び亜鉛源
【図１】
0003914804.tif 000007
【図２】
0003914804.tif 000008
【図３】
0003914804.tif 000009
【図４】
0003914804.tif 000010
【図５】
0003914804.tif 000011