CN102604324A - 一种高速铁路用微孔型复合闸片及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高速铁路用微孔型复合闸片及其制造方法，原料包括以下组分及重量百分比含量：改性树脂10-15、摩擦性能调节剂8-15、沉淀硫酸钡20-40、石墨25-35、芳纶浆粕0.5-5、短切碳纤维10-20、氧化锌1-15，将上述原料加入到高速犁耙式混料机中混合，然后将得到的混合物料置于成型模具中成型后烧结，即得到微孔型复合闸片。与现有技术相比，本发明解决了国产动车组闸片因为高速制动的热载荷而导致的裂纹、热斑、黑烟及金属镶嵌等影响行车安全的问题，对对偶材料具有一定的保护作用，且生产周期短，生产效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合闸片及其制造方法，尤其是涉及一种高速铁路用微孔型复合闸片及其制造方法。
背景技术
高速列车即动车组的绝大多数零部件依赖进口，尤其是作为既是安全件又是易损件的制动材料完全依赖进口。虽然250km/h以下的动车组闸片国内生产厂家已通过台架试验，正在进行装车试验；但300km/h以上动车组闸片目前是空白，完全依赖进口。目前存在的主要问题是整个制动摩擦副(制动盘和制动闸片)承受热载荷的冲击能力太差，即使闸片能承受高速制动的热载荷冲击，但是制动盘也会因为载荷过大而出现热裂纹等影响行车安全的致命伤害。
世界各国都加大投入提高摩擦副的承载能力，而且基本上都以提高摩擦副的耐热性能为主。现在的CRH2动车组(日本技术)采用粉末冶金闸片，制动盘采用锻钢材料，但在实际使用中制动盘产生热斑和裂纹，效果不好。因此，德国、法国和日本都在开发铝基复合材料制动盘、陶瓷制动盘和闸片以及C/C复合材料制动盘和闸片，以及对制动盘表面进行喷涂陶瓷材料等。但是，由于技术的不成熟、生产周期太长(如C/C复合材料的生产周期长达3个月)以及价格昂贵都没有实现商品化。我国从事闸片研发的两家企业分别采用粉末冶金闸片和陶瓷闸片，但由于材料太硬，闪点温度过高，导致制动盘产生热裂纹，因此，效果不甚理想。因此，如何解决这一矛盾长期困扰着业界同仁。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种生产周期短，生产效率高、提高了高速列车的安全性能的高速铁路用微孔型复合闸片及其制造方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种高速铁路用微孔型复合闸片，其特征在于，该闸片的原料包括以下组分及重量百分比含量：
改性树脂 10-15；
摩擦性能调节剂 8-15；
沉淀硫酸钡 20-40；
石墨 25-35；
芳纶浆粕 0.5-5；
短切碳纤维 10-20；
氧化锌 1-15。
所述的闸片的原料优选以下组分及重量百分比含量：改性树脂11-13；摩擦性能调节剂8-12；沉淀硫酸钡25-30；石墨27-30；芳纶浆粕1-1.5；短切碳纤维10-15；氧化锌5-12。
所述的改性树脂选自包括环氧改性酚醛树脂、有机硅改性酚醛树脂、腰果壳油改性酚醛树脂或聚酰亚胺改性酚醛树脂。
所述的摩擦性能调节剂包括但不限于硫化剂PDM、硒、碲、有机膨润土、高岭土或凹凸棒土。
一种高速铁路用微孔型复合闸片的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：
改性树脂 10-15、
摩擦性能调节剂 8-15、
沉淀硫酸钡 20-40、
石墨 25-35、
芳纶浆粕 0.5-5、
短切碳纤维 10-20、
氧化锌 1-15；
(2)将上述原料按配方比例加入到高速犁耙式混料机中混合，控制混合时间为2-10min，然后将得到的混合物料置于成型模具中，控制成型温度为室温-100℃，成型压力为100-500kg/cm2进行压制300-500s，再将成型的闸片在高温下烧结，控制烧结温度为100-250℃，烧结时间为10-16h，即可得到微孔型高孔隙率闸片。
所述的成型温度优选50-80℃。
所述的成型压力优选250-270kg/cm2。
所述的烧结温度优选160-180℃。
所述的烧结时间优选12-14h。
与现有技术相比，本发明解决了国产动车组闸片因为高速制动的热载荷而导致的裂纹、热斑、黑烟及金属镶嵌等影响行车安全的问题，对对偶材料具有一定的保护作用，且生产周期短，生产效率高，采用本发明制成的摩擦片材料，具有15-25％的孔隙率，孔径在0.2～5μm，散热效果好，摩擦面温度可大幅度下降，250km/h初速度下紧急制动，盘面温度仅为243℃，且在使用过程中，噪声更低，甚至没有，对对偶材料保护良好，表面无金属镶嵌物和龟裂产生。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种高速铁路用微孔型复合闸片的制造方法，包括以下步骤：
(1)原料的配制：
组分 重量百分比
聚酰亚胺改性树脂 10％
摩擦性能调节剂 12％
沉淀硫酸钡 20％
石墨 25％
芳纶浆粕 1％
短切碳纤维 20％
氧化锌 12％，
其中摩擦性能调节剂为硫化剂PDM。
(2)制备：
将上述原料按比例、分步骤的加入到高速犁耙式混料机中混合，混合时间3min，在50℃下将物料在成型模具中以250kg/cm2的压力反应400秒。然后将成型的闸片在高温下烧结。烧结温度为160℃，烧结时间16小时，即可得到微孔型高孔隙率闸片。
实施例2
一种高速铁路用微孔型复合闸片的制造方法，包括以下步骤：
(1)原料的配制：
组分 重量百分比
有机硅改性树脂 13％
摩擦性能调节剂 15％
沉淀硫酸钡 25％
石墨 27％
芳纶浆粕 1.5％
短切碳纤维 15％
氧化锌 3.5％，
其中摩擦性能调节剂为有机膨润土。
(2)制备：
将上述原料按比例、分步骤的加入到高速犁耙式混料机中混合，混合时间4min，在80℃下将物料在成型模具中以270kg/cm2的压力反应400秒。然后将成型的闸片在高温下烧结。烧结温度为200℃，烧结时间16小时，即可得到微孔型高孔隙率闸片。
实施例3
一种高速铁路用微孔型复合闸片的制造方法，包括以下步骤：
(1)原料的配制：
组分 重量百分比
腰果壳油改性树脂 15％
摩擦性能调节剂 8％
沉淀硫酸钡 30％
石墨 30％
芳纶浆粕 2％
短切碳纤维 10％
氧化锌 5％，
其中摩擦性能调节剂为高岭土。
(2)制备：
将上述原料按比例、分步骤的加入到高速犁耙式混料机中混合，混合时间5min，在室温～100℃下将物料在成型模具中以350kg/cm2的压力反应400秒。然后将成型的闸片在高温下烧结。烧结温度为160℃，烧结时间12小时，即可得到微孔型高孔隙率闸片。
实施例4
一种高速铁路用微孔型复合闸片的制造方法，包括以下步骤：
(1)原料的配制：
组分 重量百分比
聚酰亚胺改性树脂 11％
摩擦性能调节剂 8％
沉淀硫酸钡 40％
石墨 25％
芳纶浆粕 5％
短切碳纤维 10％
氧化锌 1％，
其中摩擦性能调节剂为凹凸棒土。
(2)制备：
将上述原料按比例、分步骤的加入到高速犁耙式混料机中混合，混合时间2min，在100℃下将物料在成型模具中以500kg/cm2的压力反应300秒。然后将成型的闸片在高温下烧结。烧结温度为100℃，烧结时间14小时，即可得到微孔型高孔隙率闸片。
实施例5
一种高速铁路用微孔型复合闸片的制造方法，包括以下步骤：
(1)原料的配制：
组分 重量百分比
环氧改性酚醛树脂 10.5％
摩擦性能调节剂 8％
沉淀硫酸钡 20％
石墨 35％
芳纶浆粕 0.5％
短切碳纤维 11％
氧化锌 12％，
其中摩擦性能调节剂为金属硒。
(2)制备：
将上述原料按比例、分步骤的加入到高速犁耙式混料机中混合，混合时间10min，在室温下将物料在成型模具中以100kg/cm2的压力反应500秒。然后将成型的闸片在高温下烧结。烧结温度为250℃，烧结时间10小时，即可得到微孔型高孔隙率闸片。
Claims (9)
1.一种高速铁路用微孔型复合闸片，其特征在于，该闸片的原料包括以下组分及重量百分比含量：
改性树脂 10-15；
摩擦性能调节剂 8-15；
沉淀硫酸钡 20-40；
石墨 25-35；
芳纶浆粕 0.5-5；
短切碳纤维 10-20；
氧化锌 1-15。
2.根据权利要求1所述的一种高速铁路用微孔型复合闸片，其特征在于，所述的闸片的原料优选以下组分及重量百分比含量：改性树脂11-13；摩擦性能调节剂8-12；沉淀硫酸钡25-30；石墨27-30；芳纶浆粕1-1.5；短切碳纤维10-15；氧化锌5-12。
3.根据权利要求1所述的一种高速铁路用微孔型复合闸片，其特征在于，所述的改性树脂选自包括环氧改性酚醛树脂、有机硅改性酚醛树脂、腰果壳油改性酚醛树脂或聚酰亚胺改性酚醛树脂。
4.根据权利要求1所述的一种高速铁路用微孔型复合闸片，其特征在于，所述的摩擦性能调节剂包括但不限于硫化剂PDM、硒、碲、有机膨润土、高岭土或凹凸棒土。
5.一种如权利要求1所述的高速铁路用微孔型复合闸片的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：
改性树脂 10-15、
摩擦性能调节剂 8-15、
沉淀硫酸钡 20-40、
石墨 25-35、
芳纶浆粕 0.5-5、
短切碳纤维 10-20、
氧化锌 1-15；
(2)将上述原料按配方比例加入到高速犁耙式混料机中混合，控制混合时间为2-10min，然后将得到的混合物料置于成型模具中，控制成型温度为室温-100℃，成型压力为100-500kg/cm2进行压制300-500s，再将成型的闸片在高温下烧结，控制烧结温度为100-250℃，烧结时间为10-16h，即可得到微孔型高孔隙率闸片。
6.根据权利要求5所述的一种高速铁路用微孔型复合闸片的制造方法，其特征在于，所述的成型温度优选50-80℃。
7.根据权利要求5所述的一种高速铁路用微孔型复合闸片的制造方法，其特征在于，所述的成型压力优选250-270kg/cm2。
8.根据权利要求5所述的一种高速铁路用微孔型复合闸片的制造方法，其特征在于，所述的烧结温度优选160-180℃。
9.根据权利要求5所述的一种高速铁路用微孔型复合闸片的制造方法，其特征在于，所述的烧结时间优选12-14h。
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