CN101178105A - 湿式碳-碳摩擦材料和摩擦元件及制造方法 - Google Patents

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戴国文
徐小和
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Abstract

一种湿式碳－碳摩擦材料和摩擦元件及制造方法，所述的湿式碳－碳摩擦材料是以碳纤维编织布为骨架，在其内气相沉积碳为粘结相后形成；所述的摩擦元件包括一钢件，该钢件上用专用胶粘剂粘贴有所述的湿式碳－碳摩擦材料并得到；所述的制造方法，包括①制作钢件，②湿式碳－碳摩擦材料的制作；③贴片工艺，采用专用胶粘剂将所述湿式碳－碳摩擦材料粘于钢件的至少一个面上制成；它具有极高的强度和韧性、极好的热稳定性和化学稳定性、极高的能量吸收和功率吸收能力、高而稳定的摩擦系数、低磨耗率等优点。

Description

湿式碳-碳摩擦材料和摩擦元件及制造方法
技术领域
本发明涉及的是一种在油中工作的、可适用于离合器、制动器、同步器工况的新型摩擦材料和摩擦元件及制造方法，属于一种摩擦材料及其制备。
背景技术
在现有技术中，用于离合和制动的湿式摩擦材料包括湿式铜基摩擦材料、纸基摩擦材料、橡胶高弹摩擦材料。湿式铜基摩擦材料存在动摩擦系数低、静动摩擦系数差别大、离合或制动时冲击大、在较高的功率负荷条件下摩擦系数衰退大甚至失效、摩擦系数随工作条件变化时波动大等缺点。纸基摩擦材料和橡胶高弹摩擦材料只能在较低的界面温度下工作，基体强度低不能承受较高的压力载荷、在较高的能量负荷条件下摩擦系数衰退大、摩擦系数随工作条件变化时波动大、抗过载能力极差。这些湿式摩擦材料及由其制得的摩擦元件不能满足离合器和制动器向高比压、高线速度、结构小型化发展的要求，特别是不能满足目前高比压或高线速度或高滑摩功及功率工况的离合和制动领域，以及离合制动频繁和连续打滑又要求具有好的耐久性和可靠性的工况。
发明内容
本发明的目的在于克服上述存在的不足，而提供一种具有极高的强度和韧性、极好的热稳定性和化学稳定性、极强的抗过载能力、极好的可靠性和耐久性的湿式碳-碳摩擦材料和摩擦元件及制造方法。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种湿式碳-碳摩擦材料，它是以碳纤维编织布为骨架，在其内气相沉积碳为粘结相后形成湿式碳-碳摩擦材料。
所述的碳纤维编织布为单层，由3K或6K或12K碳纤维编织而成。经在碳纤维编织布内气相沉积碳后，所沉积的碳作为粘结相，气相沉积碳量占总量的5％-35％。
一种主要包含有所述的湿式碳-碳摩擦材料的摩擦元件，该摩擦元件包括一钢件，该钢件上用专用胶粘剂粘贴有所述的湿式碳-碳摩擦材料直接得到湿式碳-碳摩擦元件，或对其摩擦层进行表面机加后得到湿式摩擦元件。
所述的专用胶粘剂为一种有机复合型胶粘剂，由丁腈胶乳5％-25％、环氧树脂5％-25％、酚醛树脂50％-90％混合制成。
所述的专用胶粘剂还加入有偶联剂、促进剂、扩链剂中的至少一种，加入量为总量的0.5％-9％。
一种所述的摩擦元件的制造方法，该方法是：①制作钢件，采用目前湿式摩擦离合器、制动器和同步器内摩擦元件的结构设计和材料设计而成；②湿式碳-碳摩擦材料的制作，选用单层碳纤维编织布为为基体骨架，在碳纤维编织布内气相沉积，所沉积的碳作为粘结相；③贴片工艺，采用所述专用胶粘剂将所述湿式碳-碳摩擦材料粘于钢件的至少一个面上，并可不进行机加工而直接得到湿式碳-碳摩擦元件，或对其摩擦层进行表面机加后得到湿式碳-碳摩擦元件。
所述的湿式碳-碳摩擦材料的气相沉积碳量占总量的5％-35％，并保持材料具有25％-55％的连通孔隙，且湿式碳-碳摩擦材料在1700℃-2200℃条件下热处理，使气相沉积碳致密化，保证材料的摩擦磨损和热性能。
所述的湿式碳-碳摩擦材料的粘贴表面为平面或锥面；将专用胶粘剂分别涂覆于钢件和湿式碳-碳摩擦材料表面，胶层厚度0.08mm-0.3mm；拼接后在0.05MPa-0.5MPa压力、180℃-220℃温度条件下保温1小时-2.5小时。
本发明与传统的湿式铜基、纸基和其它有机类摩擦材料相比，它具有极高的强度和韧性、极好的热稳定性和化学稳定性、极高的能量吸收和功率吸收能力、高而稳定的摩擦系数、低磨耗率等优点。
附图说明
图1是本发明的制造工艺流程框图。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本发明作详细的介绍：本发明主要包括：①制作钢件，选用钢材，通过冲裁和/或机加工和/或热加工，并经表面处理制成专用钢件；该钢件采用目前湿式摩擦离合器、制动器和同步器内摩擦元件的结构设计和材料设计而成；
②湿式碳-碳摩擦材料的制作，以单层碳纤维编织布为基体骨架，该碳纤维编织布为由3K或6K或12K碳纤维二维编织而成；在碳纤维编织布内气相沉积，所沉积的碳作为粘结相，气相沉积碳量占总量的5％-35％，并保持材料具有25％-55％的连通孔隙。湿式碳-碳摩擦材料在1700℃-2200℃条件下热处理，使气相沉积碳致密化，保证材料的摩擦磨损和热性能；冲裁成型。
③贴片工艺，采用所述专用胶粘剂将所述湿式碳-碳摩擦材料粘于钢件的至少一个面上，并可不进行机加工而直接得到湿式碳-碳摩擦元件，或对其摩擦层进行表面机加后得到湿式碳-碳摩擦元件。
所述的专用胶粘剂由丁腈胶乳5％-25％、环氧树脂5％-25％、酚醛树脂50％-90％混合制成，其中各组份的配比均为重量百分比计，本发明所涉及的均与上述相同。本发明对酚醛树脂和丁腈胶乳组分进行预接枝后再与环氧树脂混合，再调节浓度。为适应某些特殊要求，本发明还可在专用胶粘剂中再加入偶联剂、促进剂、扩链剂中的至少一种，加入量总量为0.5％-9％。
本发明对上述的钢件及湿式碳-碳摩擦材料的表面涂胶及去除挥发物，拼片并贴片；
贴片工艺为采用所述专用胶粘剂将所述湿式碳-碳摩擦材料粘于钢件的至少一个面上，粘贴表面为平面或锥面；其方法为将胶粘剂分别涂覆于钢件和湿式碳-碳摩擦材料表面，胶层厚度0.08mm-0.3mm；拼接后在0.05MPa-0.5MPa压力、180℃-220℃温度条件下保温1小时-2.5小时。
所制得的湿式碳-碳摩擦材料用专用胶粘剂粘贴到钢件上后可不进行机加工而直接得到湿式碳-碳摩擦元件，也可以对其摩擦层进行表面机加后得到湿式碳-碳摩擦元件。
所述摩擦材料及由该摩擦材料制得的摩擦元件动摩擦系数0.9～0.12，静摩擦系数0.10～0.13，在整个工作期内及在不同的工作条件下摩擦系数稳定，功率吸收能力达10W/mm2以上，能量吸收能力达5.5J/mm2以上，磨耗率≤1×10-7mm3/J。
本发明所述的湿式碳-碳摩擦材料及其摩擦元件可用于现有材料及其元件无法胜任的车辆后轿差速器、重型车同步器和其它重载湿式离合制动器领域。尽管其制造成本较高，但在其它领域替代现有技术可使使用寿命延长，可靠性、耐久性大大提高。

Claims (8)

1.一种湿式碳-碳摩擦材料，其特征在于它是以碳纤维编织布为骨架，在其内气相沉积碳为粘结相后形成湿式碳-碳摩擦材料。
2.根据权利要求1所述的湿式碳-碳摩擦材料，其特征在于所述的碳纤维编织布为单层，由3K或6K或12K碳纤维编织而成。经在碳纤维编织布内气相沉积碳后，所沉积的碳作为粘结相，气相沉积碳量占总量的5％-35％。
3.一种主要包含有如权利要求1或2所述的湿式碳-碳摩擦材料的摩擦元件，其特征在于该摩擦元件包括一钢件，该钢件上用专用胶粘剂粘贴有所述的湿式碳-碳摩擦材料直接得到湿式碳-碳摩擦元件，或对其摩擦层进行表面机加后得到湿式摩擦元件。
4.根据权利要求3所述摩擦元件，其特征在于所述的专用胶粘剂为一种有机复合型胶粘剂，由丁腈胶乳5％-25％、环氧树脂5％-25％、酚醛树脂50％-90％混合制成。
5.根据权利要求4所述的摩擦元件，其特征在于所述的专用胶粘剂还加入有偶联剂、促进剂、扩链剂中的至少一种，加入量为总量的0.5％-9％。
6.一种如权利要求3、4、5所述的摩擦元件的制造方法，该方法是：制作钢件，采用目前湿式摩擦离合器、制动器和同步器内摩擦元件的结构设计和材料设计而成；湿式碳-碳摩擦材料的制作，选用单层碳纤维编织布为为基体骨架，在碳纤维编织布内气相沉积，所沉积的碳作为粘结相；贴片工艺，采用所述专用胶粘剂将所述湿式碳-碳摩擦材料粘于钢件的至少一个面上，并可不进行机加工而直接得到湿式碳-碳摩擦元件，或对其摩擦层进行表面机加后得到湿式碳-碳摩擦元件。
7.根据权利要求6所述的摩擦元件的制造方法，其特征在于所述的湿式碳-碳摩擦材料的气相沉积碳量占总量的5％-35％，并保持材料具有25％-55％的连通孔隙，且湿式碳-碳摩擦材料在1700℃-2200℃条件下热处理，使气相沉积碳致密化，保证材料的摩擦磨损和热性能。
8.根据权利要求6或7所述的摩擦元件的制造方法，其特征在于所述的湿式碳-碳摩擦材料的粘贴表面为平面或锥面；将专用胶粘剂分别涂覆于钢件和湿式碳-碳摩擦材料表面，胶层厚度0.08mm-0.3mm；拼接后在0.05MPa-0.5MPa压力、180℃-220℃温度条件下保温1小时-2.5小时。
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