CN101831273B - 陶瓷基摩擦材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷基摩擦材料及其制备方法，原料重量份配比为：热塑性酚醛树脂或其改性物6-8份；钛酸钾晶须7-8份；凹凸棒土5-6份；膨胀蛭石3-4份；丁腈胶粉4-5份；铬铁矿粉4-5份；陶瓷纤维12-13份；焦炭粉3-4份；硫酸钡14-15份；人造石墨5-6份；鳞片石墨9-10份；有机摩擦粉7-8份；绢云母3-4份；氧化铝0.5-1份；铜纤维3-4份；着色剂3-4份；有机纤维0.5-1份。制备方法包括配混料、冷压成型、热压成型、抛光、和固化处理。它摩擦性能好，摩擦系数适中，且十分稳定。磨损率低、制品硬度低，不伤摩擦对偶。制动噪音低，对环境污染极低。在使用中，制动平稳，柔和，舒适，安全，可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种陶瓷基摩擦材料及其制备方法。
背景技术
摩擦材料是一种应用在动力机械上，依靠摩擦作用来执行制动和传动功能的部件材料。
任何机械设备与运动的各种车辆都必须要有制动或传动装置。摩擦材料是这种制动或传动装置上的关键性部件。它最主要的功能是通过摩擦来吸收或传递动力。如离合器片传递动力，制动片吸收动能。它们使机械设备与各种机动车辆能够安全可靠地工作。所以说摩擦材料是一种应用广泛又至关重要的材料。
摩擦材料是一种高分子三元复合材料，是物理与化学复合体。它是由高分子粘结剂(树脂与橡胶)、增强纤维和摩擦性能调节剂三大类组成及其它配合剂构成，经一系列生产加工而制成的制品。摩擦材料的特点是具有良好的摩擦系数和耐磨损性能，同时具有一定的耐热性和机械强度，能满足车辆或机械的传动与制动的性能要求。它们被广泛应用在汽车、火车、飞机、石油钻机等各类工程机械设备上。也是民用品如自行车、洗衣机等作为动力的传递或制动减速用不可缺少的材料。
摩擦材料是车辆与机械的离合器总成和制动器中的关键安全零件，在传动和制动过程中，主要应满足以下技术要求：
1.适宜而稳定的摩擦系数。
2.良好的耐磨性。
3.具有良好的机械强度和物理性能。
4.制动噪音低。
5.对偶面磨损较小。
2004年开始，随汽车工业飞速发展，人们对制动性能要求越来越高，开始研发陶瓷型摩擦材料。陶瓷型摩擦材料主要以无机纤维和几种有机纤维混杂组成，无石棉，无金属。其特点为：
1.无石棉符合环保要求；
2.无金属和多孔性材料的使用可降低制品密度，有利于减少损伤制动盘(鼓)和产生制动噪音的程度。
3.摩擦材料不生锈，不腐蚀，不粘附对偶；
4.磨耗低，粉尘少(轮毂上的落灰)。
现有的非陶瓷基摩擦材料存在下列缺点：
1摩擦性能不稳定。
2使用寿命短。
3噪音较大。
4容易划伤摩擦对偶，产生事故。
5制动平柔性较差。
发明内容
本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种陶瓷基摩擦材料及其制备方法，它摩擦性能好，摩擦系数适中，且十分稳定。磨损率低、制品硬度低，不伤摩擦对偶。在生产使用过程中，很少产生气体和粉末，制动噪音低，对环境污染极低。在使用中，制动平稳，柔和，舒适，安全，可靠。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种陶瓷基摩擦材料，所述陶瓷基摩擦材料的原料重量份配比为：
热塑性酚醛树脂或其改性物6-8份；钛酸钾晶须7-8份；凹凸棒土5-6份；膨胀蛭石3-4份；丁腈胶粉4-5份；铬铁矿粉4-5份；陶瓷纤维12-13份；焦炭粉3-4份；硫酸钡14-15份；人造石墨5-6份；鳞片石墨9-10份；有机摩擦粉7-8份；绢云母3-4份；氧化铝0.5-1份；铜纤维3-4份；着色剂3-4份；有机纤维0.5-1份。
优选的，所述陶瓷基摩擦材料的原料重量份配比为：
热塑性酚醛树脂或其改性物6份；钛酸钾晶须8份；凹凸棒土5份；膨胀蛭石4份；丁腈胶粉4份；铬铁矿粉5份；陶瓷纤维12份；焦炭粉4份；硫酸钡14份；人造石墨6份；鳞片石墨9份；有机摩擦粉8份；绢云母3份；氧化铝1份；铜纤维3份；着色剂4份；有机纤维0.5份。
或者，优选的，所述陶瓷基摩擦材料的原料重量份配比为：
热塑性酚醛树脂或其改性物8份；钛酸钾晶须7份；凹凸棒土6份；膨胀蛭石3份；丁腈胶粉5份；铬铁矿粉4份；陶瓷纤维13份；焦炭粉3份；硫酸钡15份；人造石墨5份；鳞片石墨10份；有机摩擦粉7份；绢云母4份；氧化铝0.5份；铜纤维4份；着色剂3份；有机纤维1份。
所述钛酸钾晶须的直径为0.2-1.5um，长度为10-100um。通常以颗粒状呈现
所述有机摩擦粉为腰果油摩擦粉；所述着色剂为铁黄、铁红或铁黑；所述有机纤维为芳纶。
本发明同时公开了一种陶瓷基摩擦材料的制备方法，所述制备方法包括下列步骤：配混料、冷压成型、热压成型、抛光、和固化处理。
所述配混料步骤为将原料按下列重量份配比混合，配料颗粒度系数为200目以上：
热塑性酚醛树脂或其改性物6-8份；钛酸钾晶须7-8份；凹凸棒土5-6份；膨胀蛭石3-4份；丁腈胶粉4-5份；铬铁矿粉4-5份；陶瓷纤维12-13份；焦炭粉3-4份；硫酸钡14-15份；人造石墨5-6份；鳞片石墨9-10份；有机摩擦粉7-8份；绢云母3-4份；氧化铝0.5-1份；铜纤维3-4份；着色剂3-4份；有机纤维0.5-1份。
所述冷压成型步骤的压力为180-220kg/cm2。
所述热压成型的温度为155-165℃，压力为230-270kg/cm2，加压速度为1-2毫米/分钟。
所述钛酸钾晶须在原料配混前进行预热分散处理，达到钛酸钾晶须的直径为0.2-1.5um，长度为10-100um。
本发明采用的经须是钛酸钾晶须，具有如下性能特点，特别适合于摩擦材料中的应用：
钛酸钾晶须的直径为0.2-1.5um，长度为10-100um，高长颈使其具有高强度。
钛酸钾晶须硬度低，莫氏硬度4，较软，其晶体内部结构完美，故具有很高的拉伸强度和弹性模量，其制品硬度也比较低，对摩擦对偶材料不会产生损伤。
钛酸钾晶须耐老化性好，有良好的抗摩擦性，使摩擦材料制品同样具有良好的抗摩擦性，磨损率极低，使用寿命长。
钛酸钾晶须直径细，难析，在制备热塑性复合材料工艺过程中，树脂的粘度上升不快，成型后纤维长度几乎不会变短，适合于模压成型工艺，可制成形状复杂的制品，且制品表面平滑细腻。
钛酸钾晶须具有较强的负传导效应，在摩擦材料制动过程中产生的热量不会使制品本身的温度快速上升，因而使制品具有较高的耐热性，抗热衰退性能好，热稳定性好，在不同温度阶段，其摩擦性能十分稳定，摩擦系数始终稳定在一定的狭小曲线带范围内。在测试中，u-t曲线几乎是一条直线。
钛酸钾晶须与其他物料组分具有良好的亲和性，并能与有关的成分形成牢固稳定的摩擦转移膜。
本发明所述陶瓷基摩擦材料是一种新型环保摩擦材料，可以用于汽车制动衬片、火车闸瓦、闸片和地铁闸瓦以及其它工程机械的制动，进行了成功的实验，具有如下优异性能：
1摩擦性能好，摩擦系数适中，且十分稳定。在不同的使用温度，不同的速度，压力和湿度变化时，其摩擦系数始终稳定在一定的范围内。在350-340℃刹车片的摩擦系数尚在0.35左右。耐高温，衰退小。
2磨损率低。
3制品硬度低，不伤摩擦对偶。
4在生产使用过程中，很少产生气体和粉末，制动噪音低，对环境污染极低。
5在使用中，制动平稳，柔和，舒适，安全，可靠。
具体实施方式
实施例1
1、将钛酸钾晶须进行预热分散处理，达到钛酸钾晶须的直径为1.5um，长度为100um。
将原料按下列配比混合，配料颗粒度大多为200目以上：
热塑性酚醛树脂或其改性物6kg；钛酸钾晶须8kg；凹凸棒土5kg；膨胀蛭石4kg；丁腈胶粉4kg；铬铁矿粉5kg；陶瓷纤维12kg；焦炭粉4kg；硫酸钡14kg；人造石墨6kg；鳞片石墨9kg；有机摩擦粉8kg；绢云母3kg；氧化铝1kg；铜纤维3kg；着色剂4kg；有机纤维0.5kg。
所述有机摩擦粉为腰果油摩擦粉；所述着色剂为铁黄、铁红或铁黑；所述有机纤维为芳纶。
2、冷压成型：压力为180kg/cm2。
3、热压成型：温度为155℃，压力为230kg/cm2，加压速度为2毫米/分钟。
4、抛光。
5、固化处理。
再经磨制加工和喷漆后可以制成汽车制动衬片，火车闸瓦，闸片和地铁闸瓦以及其他工程机械的制动用摩擦材料。
实施例2
1、将钛酸钾晶须进行预热分散处理，达到钛酸钾晶须的直径为0.2um，长度为10um。
将原料按下列配比混合，配料颗粒度大多为200目以上：
热塑性酚醛树脂改性物8kg；钛酸钾晶须7kg；凹凸棒土6kg；膨胀蛭石3kg；丁腈胶粉5kg；铬铁矿粉4kg；陶瓷纤维13kg；焦炭粉3kg；硫酸钡15kg；人造石墨5kg；鳞片石墨10kg；有机摩擦粉7kg；绢云母4kg；氧化铝0.5kg；铜纤维4kg；着色剂3kg；有机纤维1kg。
所述有机摩擦粉为腰果油摩擦粉；所述着色剂为铁黄、铁红或铁黑；所述有机纤维为芳纶。
2、冷压成型：压力为200kg/cm2。
3、热压成型：温度为160℃，压力为250kg/cm2，加压速度为1毫米/分钟。
4、抛光。
5、固化处理。
再经磨制加工和喷漆后可以制成汽车制动衬片，火车闸瓦，闸片和地铁闸瓦以及其他工程机械的制动用摩擦材料。
本发明陶瓷基摩擦材料是以高性能晶须材料为增强体、辅以其它有机和无机材料组成的高性能复合材料，是一种低温模压陶瓷材料。
本发明采用的晶须是钛酸钾晶须，具有如下性能特点，特别适合于摩擦材料中的应用：
钛酸钾晶须的直径为0.2-1.5um，长度为10-100um，高长径比使其具有高强度。
钛酸钾晶须硬度低，莫氏硬度4，较软，其晶体内部结构完美，故具有很高的拉伸强度和弹性模量，其制品硬度也比较低，对摩擦对偶材料不会产生损伤。
钛酸钾晶须耐老化性好，有良好的抗摩擦性，使摩擦材料制品同样具有良好的抗摩擦性，磨损率极低，使用寿命长。
钛酸钾晶须直径细，难析，在制备热塑性复合材料工艺过程中，树脂的粘度上升不快，成型后纤维长度几乎不会变短，适合于模压成型工艺，可制成形状复杂的制品，且制品表面平滑细腻。
钛酸钾晶须具有较强的负传导效应，在摩擦材料制动过程中产生的热量不会使制品本身的温度快速上升，因而使制品具有较高的耐热性，抗热衰退性能好，热稳定性好，在不同温度阶段，其摩擦性能十分稳定，摩擦系数始终稳定在一定的狭小曲线带范围内。在测试中，u-t曲线几乎是一条直线。
钛酸钾晶须与其他物料组分具有良好的亲和性，并能与有关的成分形成牢固稳定的摩擦转移膜。
本发明实施例1或2制造的摩擦材料已经用于汽车制动衬片，火车闸瓦，闸片和地铁闸瓦以及其他工程机械的制动，进行了成功的实验，具有如下优异性能：
1摩擦性能好，摩擦系数适中，且十分稳定。在不同的使用温度，不同的速度，压力和湿度变化时，其摩擦系数始终稳定在一定的范围内。在350-340℃刹车片的摩擦系数尚在0.35左右。耐温性，衰退小。
2磨损率低。
3制品硬度低，不伤摩擦对偶。
4在生产使用过程中，很少产生气体和粉末，制动噪音低，对环境污染极低。
5在使用中，制动平稳，柔和，舒适，安全，可靠。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的调整或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以列举。而由此所引伸出的显而易见的调整或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (1)
1.一种陶瓷基摩擦材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括配混料、冷压成型、热压成型、抛光、和固化处理步骤，其中，配混料步骤中，所述陶瓷基摩擦材料的原料重量份配比为，热塑性酚醛树脂或其改性物8kg；钛酸钾晶须7kg；凹凸棒土6kg；膨胀蛭石3kg；丁腈胶粉5kg；铬铁矿粉4kg；陶瓷纤维13kg；焦炭粉3kg；硫酸钡15kg；人造石墨5kg；鳞片石墨10kg；有机摩擦粉7kg；绢云母4kg；氧化铝0.5kg；铜纤维4kg；着色剂3kg；有机纤维1kg，其中，钛酸钾晶须进行预热分散处理，达到钛酸钾晶须的直径为0.2um，长度为10um；配料的颗粒度为200目以上；所述有机摩擦粉为腰果油摩擦粉；所述着色剂为铁黄、铁红或铁黑；所述有机纤维为芳纶；所述冷压成型步骤的压力为200kg/cm2，所述热压成型的温度为160℃，压力为250kg/cm2，加压速度为1毫米/分钟。
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