CN102796268B - 一种磨合性能好的摩擦材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磨合性能好的摩擦材料的制备方法，所述摩擦材料以重量份计由下列组份组成：丁氰改性酚醛树脂16-18份，芳纶纤维2-3份，铜纤维3-5份、蛭石纤维7-9份，碳酸钙晶须5-7份，60-150目二氧化硅3-5份，200-320目三氧化二铝3-5份，胶体二硫化钼2-4份，-120目鳞片石墨6-8份，-200目硫化锑粉3-5份，-200目轻质碳酸钙10-12份；所述的制备方法为：按上述配比含量称量各组分物料；将除胶体二硫化钼和鳞片石墨外的其它组份投入到混料机内混合约4-6小时，然后放入胶体二硫化钼和鳞片石墨再混合约3-5小时；在压制压力约26-28MPa、温度为约170-180℃下进行热压成型，压制速度为约0.1-0.2mm/秒，中间进行排气；然后在约160-180℃恒温处理约8-10小时即可。
Description
技术领域
本发明涉及摩擦材料领域，特别涉及一种磨合性能好的摩擦材料的制备方法。
背景技术
摩擦材料通常由粘结剂、增强纤维、磨料、润滑材料和填料五大类材料组成。其功用如下：
粘结剂：将增强纤维、磨料、润滑材料和填料等粉体材料粘合在一起。一般采用的是改性的酚醛树脂。常用的有：腰果壳油改性酚醛树脂、丁腈橡胶改性酚醛树脂、芳烃改性酚醛树脂和各种进口高温树脂。
增强纤维：在摩擦材料的摩擦过程中起关键作用，可以起到增强作用及改善摩擦磨损性能特性。常用的增强纤维有：石棉纤维、钢纤维、铜纤维、蛭石纤维、硅灰石纤维、海泡石纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、芳纶纤维、碳纤维、聚丙烯腈纤维等。制动材料中加入石棉纤维，具有柔韧性、摩擦系数高、价格低廉等特性，但在制作和使用过程中污染大气及致癌。碳纤维和芳纶纤维具有强度高、耐热、耐磨、耐腐蚀等一系列优异性能，是一种比较理想的增强纤维材料，但价格昂贵。陶瓷纤维具有耐热、摩擦系数高、价格低等特性，但导热性差，易使制动材料出现裂纹。钢纤维具有强度高、耐热、导热性好，摩擦系数高且来源广泛价格低廉。
磨料：在摩擦材料中起到提高和稳定高温摩擦系数的作用。常用的磨料有：氧化铝、氧化硅、硫酸锆、氟化钙、碳化硅、氧化铁、铸石粉和难熔金属等。磨料应具有足够高的机械强度和硬度，以保证摩擦过程中尽量多的能量消耗在磨粒的破损上，但也不能过高，否则在很大程度上磨损了对偶材料。同时对磨料的粒度大小也有一定的要求，太小起不了作用，太大则会增大对偶材料的磨损，甚至引发噪声。
润滑材料：在摩擦材料中起到减小摩擦，提高耐磨性，并起到稳定摩擦性能的作用，同时还有助于摩擦材料的压模成型。常用的润滑材料有：石墨、二硫化钼、二硫化钨、硫化亚铜、氮化硼、硫化锑、氧化镁、铅、铋、锑、焦碳、滑石粉等。润滑材料随着加入量的增加，耐磨性明显提高，但摩擦系数会下降，材料的机械强度也会下降，故加入量不宜太多。
填料：在摩擦材料不仅可改善材料的物理特性，而且还可以起到调节制动效果、抑制噪音和降低成本的作用。常用的填料有：高岭土、长石粉、硫酸钡、碳酸钙、铜屑、石英粉、轮胎粉、橡胶粉、硅灰石粉等。填料是摩擦材料中不可缺少的组份。
目前，复合摩擦材料是将以上的这些材料根据配方和工艺要求，根据以下步骤制备：第一步：将原材料按配方称料，然后在高速混料机中充分混合。第二步：将混合粉称重放入模具内冷压；和或第三步：热压成型，保证树脂固化反应完全。热压温度要根据树脂固化温度来确定，一般在140℃以上；压力12-20Mpa；保温时间和放气次数根据材料的形状和大小来确定。第四步：后处理。根据树脂固化温度来确定后处理温度，一般在140℃以上；保温时间：4-24h。第五步：机械加工，喷漆。得到形状、机械性能、摩擦磨损特性各异的复合摩擦材料。
从目前的文献报道看，人们对摩擦材料的研究较多的关注的是摩擦系数和磨损性能的改善，以及各种力学性能的改善等等。关于磨合性能改善的报道较少，然而，磨合性能对摩擦材料使用相当重要，因为磨合是使摩擦材料表面生成工作膜的过程，只有形成工作膜后摩擦材料才能稳定的发挥其应有的性能，并且未成膜期间，磨损大且摩擦系数低。而摩擦材料的整个生命周期的工作过程既是成膜-膜脱落-再成膜-再脱落的过程。因此，磨合性能并非只涉及使用摩摩擦材料的前期阶段，而是伴随摩擦材料寿命的整个过程，好的磨合性能将使摩擦材料使用过程中，性能稳定，寿命延长。然而，由于现有技术中人们关注较少，使得现有的材料的磨合性能不是十分理想。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种磨合性能好的摩擦材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种磨合性能好的摩擦材料的制备方法，所述摩擦材料以重量份计由下列组份组成：丁氰改性酚醛树脂16-18份，芳纶纤维2-3份，铜纤维3-5份、蛭石纤维7-9份，碳酸钙晶须5-7份，60-150目二氧化硅3-5份，200-320目三氧化二铝3-5份，胶体二硫化钼2-4份，-120目鳞片石墨6-8份，-200目硫化锑粉3-5份，-200目轻质碳酸钙10-12份；所述的制备方法为：按上述配比含量称量各组分物料；将称重好的丁氰改性酚醛树脂、芳纶纤维、铜纤维、蛭石纤维、碳酸钙晶须、二氧化硅、三氧化二铝、轻质碳酸钙和硫化锑投入到混料机内混合约4-6小时，然后放入胶体二硫化钼和鳞片石墨再混合约3-5小时；在压制压力约26-28MPa、温度为约170-180℃下进行热压成型，压制速度为约0.1-0.2mm/秒，中间进行排气；然后在约160-180℃恒温处理约8-10小时即可。
本发明的摩擦材料可用于汽车刹车以及一般工程机械的刹车装置。
本发明的有益效果为：
1)本发明在大量实验的基础上，选择了适宜的摩擦组元，即二氧化硅和三氧化二铝，以及润滑组元即鳞片石墨、硫化锑和胶体二硫化钼，并通过调整摩擦组元和润滑组元的粒度和含量使得其在磨合期间成膜迅速。具体为：二氧化硅和三氧化二铝的粒度相互配合，较大的质点形成骨架，较小的质点填充期间，并且润滑组元以这些硬质点为依托均匀分布在质点周边，同时摩擦组元的硬质点起到固定润滑组元的作用，使得在磨合期间，润滑组元在温度上升的情况下迅速成膜，但由于有摩擦组元的硬质点的作用，该膜不至于过厚，且不至于快速脱落。因而，只需1-2次磨合，即可形成基本的工作膜面，再经2-3次磨合后即可完全达到工作状态表面。因此，本发明的摩擦材料的磨合性能优异。
2)此外，本发明除了关注磨合性能外，也关注摩擦磨损性能和机械物理性能，上述组元的调配除了获得良好的磨合性能外，摩擦磨损性能也优异，整个寿命期间，以及在摩擦材料的整个工作温度期间，摩擦系数稳定在0.42-0.45之间，磨损量低于0.07×10-7cm3/(N·m)，这种性能的获得除了与上述摩擦和润滑组元密切相关外，与三种纤维的选择和搭配也有极大的关系，因为其即增加了基体的强度，又改善了摩擦磨损性能，因此，本发明的各组份之间起到了较好的协同技术效果。
3)本发明的制备方法简单，但其各参数的选择适应了所设计的组份的需要，因此本发明的方法对最终获得质量上乘的摩擦材料提供了工艺上的保证。
具体实施方式
实施例一
一种磨合性能好的摩擦材料的制备方法，所述摩擦材料以重量份计由下列组份组成：丁氰改性酚醛树脂16份，芳纶纤维3份，铜纤维3份、蛭石纤维9份，碳酸钙晶须5份，60-150目二氧化硅5份，200-320目三氧化二铝3份，胶体二硫化钼4份，-120目鳞片石墨6份，-200目硫化锑粉5份，-200目轻质碳酸钙10份；所述的制备方法为：按上述配比含量称量各组分物料；将称重好的丁氰改性酚醛树脂、芳纶纤维、铜纤维、蛭石纤维、碳酸钙晶须、二氧化硅、三氧化二铝、轻质碳酸钙和硫化锑投入到混料机内混合4小时，然后放入胶体二硫化钼和鳞片石墨再混合5小时；在压制压力26MPa、温度为180℃下进行热压成型，压制速度为0.1mm/秒，中间进行排气；然后在180℃恒温处理8小时即可。
实施例二
一种磨合性能好的摩擦材料的制备方法，所述摩擦材料以重量份计由下列组份组成：丁氰改性酚醛树脂18份，芳纶纤维2份，铜纤维5份、蛭石纤维7份，碳酸钙晶须7份，60-150目二氧化硅3份，200-320目三氧化二铝5份，胶体二硫化钼2份，-120目鳞片石墨8份，-200目硫化锑粉3份，-200目轻质碳酸钙12份；所述的制备方法为：按上述配比含量称量各组分物料；将称重好的丁氰改性酚醛树脂、芳纶纤维、铜纤维、蛭石纤维、碳酸钙晶须、二氧化硅、三氧化二铝、轻质碳酸钙和硫化锑投入到混料机内混合6小时，然后放入胶体二硫化钼和鳞片石墨再混合3小时；在压制压力28MPa、温度为170℃下进行热压成型，压制速度为0.2mm/秒，中间进行排气；然后在160℃恒温处理10小时即可。
实施例三
一种磨合性能好的摩擦材料的制备方法，所述摩擦材料以重量份计由下列组份组成：丁氰改性酚醛树脂17份，芳纶纤维2.5份，铜纤维4份、蛭石纤维8份，碳酸钙晶须6份，60-150目二氧化硅4份，200-320目三氧化二铝4份，胶体二硫化钼3份，-120目鳞片石墨7份，-200目硫化锑粉4份，-200目轻质碳酸钙11份；所述的制备方法为：按上述配比含量称量各组分物料；将称重好的丁氰改性酚醛树脂、芳纶纤维、铜纤维、蛭石纤维、碳酸钙晶须、二氧化硅、三氧化二铝、轻质碳酸钙和硫化锑投入到混料机内混合5小时，然后放入胶体二硫化钼和鳞片石墨再混合4小时；在压制压力27MPa、温度为175℃下进行热压成型，压制速度为0.15mm/秒，中间进行排气；然后在170℃恒温处理9小时即可。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (1)
1.一种磨合性能好的摩擦材料的制备方法，其特征在于，所述摩擦材料以重量份计由下列组份组成：丁氰改性酚醛树脂16-18份，芳纶纤维2-3份，铜纤维3-5份、蛭石纤维7-9份，碳酸钙晶须5-7份，60-150目二氧化硅3-5份，200-320目三氧化二铝3-5份，胶体二硫化钼2-4份，-120目鳞片石墨6-8份，-200目硫化锑粉3-5份，-200目轻质碳酸钙10-12份；所述的制备方法为：按上述配比含量称量各组分物料；将称重好的丁氰改性酚醛树脂、芳纶纤维、铜纤维、蛭石纤维、碳酸钙晶须、二氧化硅、三氧化二铝、轻质碳酸钙和硫化锑投入到混料机内混合4-6小时，然后放入胶体二硫化钼和鳞片石墨再混合3-5小时；在压制压力26-28MPa、温度为170-180℃下进行热压成型，压制速度为0.1-0.2mm/秒，中间进行排气；然后在160-180℃恒温处理8-10小时即可；该摩擦材料1-2次磨合形成基本的工作膜面，再经2-3次磨合后完全达到工作状态表面。
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