CN105134843A - 一种陶瓷摩擦材料及其原料混合方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及陶瓷摩擦材料技术领域，尤其是一种陶瓷摩擦材料及其原料混合方法，过芳纶纤维、陶瓷纤维、改性酚醛树脂、钛酸钾晶须、石油焦、碳纤维、铜纤维、磷矿石粉、硅灰石纤维、硫酸钡、碳酸氢钠、氮化硼、氧化镁、氧化铝的原料配比进行恰当的设计，进而使得各原料配比合理，进而提高各原料之间的改善功效，提高各原料的品质，进而使得陶瓷摩擦材料的性能得到保障，并且结合制备方法中的原料混合步骤以及压制成型和烧结处理步骤中的温度和时间的控制，进而使得制备的陶瓷摩擦材料的耐磨性能，耐高温性能以及制动性能得到了较大程度的改善，使得动静摩擦系数比达到96.78-98.45％，并且其磨损率比传统的陶瓷摩擦片要低11-17％。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷摩擦材料技术领域，尤其是一种陶瓷摩擦材料及其原料混合方法。
背景技术
随著制动行业的要求越来越严格，陶瓷摩擦材料依赖自身的耐磨、耐高温、防腐蚀等特性在制动器材制备领域得到了突破和发展，并且已经成为了当前制动领域的主要产品之一；同时，对于陶瓷摩擦材料的研究文献当然也是急剧的增多，如低磨耗环保型复合陶瓷基材料的制备，碳基陶瓷摩擦片的制备，或者碳基陶瓷摩擦材料的原料混合等等均做出了大量的研究，但是，在陶瓷摩擦材料技术领域，由于其产品的原料的丰富性以及其原料之间的各异性较强，进而对于陶瓷摩擦材料在制备过程中，需要对陶瓷材料原料的配方进行合理的配比设计，才能够使得制备的陶瓷摩擦材料的耐磨性能，耐高温性能以及硬度等满足要求，进而才能够提高制备的陶瓷摩擦材料在制动领域的制动性能和使用寿命。但是，在陶瓷制作技术领域，由于其原料各异的特性，进而在进行不同的原料选取以及不同原料的混合搭配以及混合处理过程中，其所需要的环境、处理的先后顺序是不一致的，并且也会随着这种处理的不一致，进而导致各原料之间混合后的性能也发生改变，进而影响陶瓷摩擦材料的性能和品质，为此，本研究者基于上述现有技术的陶瓷摩擦材料，在针对新型配比的陶瓷摩擦材料以及这种陶瓷摩擦材料的混合方法做出了一种新的思路。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种陶瓷摩擦材料及其原料混合方法。
具体是通过以下技术方案得以实现的：
一种陶瓷摩擦材料，其原料成分以重量份计为芳纶纤维3～7份、陶瓷纤维11～13份、改性酚醛树脂4～8份、钛酸钾晶须7-9份、石油焦1-3份、碳纤维3-5份、铜纤维3-5份、磷矿石粉7-9份、硅灰石纤维7-11份、硫酸钡3-7份、碳酸氢钠0.7-1.3份、氮化硼4-9份、氧化镁1-3份、氧化铝0.7-1.7份。
所述的原料成分以重量份计为芳纶纤维5份、陶瓷纤维12份、改性酚醛树脂5份、钛酸钾晶须8份、石油焦2份、碳纤维4份、铜纤维4份、磷矿石粉8份、硅灰石纤维9份、硫酸钡5份、碳酸氢钠1.1份、氮化硼7份、氧化镁2份、氧化铝1.3份。
本发明的目的之二是提供一种陶瓷摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将芳纶纤维、陶瓷纤维、改性酚醛树脂、钛酸钾晶须、石油焦、碳纤维、铜纤维、磷矿石粉、硅灰石纤维、硫酸钡、碳酸氢钠、氮化硼、氧化镁、氧化铝依次加入混合均匀后，再向其中加入占混合物5-11％的澄清石灰水后，再将其置于微波炉中处理10-20min，再将其置于超声波处理器中处理5-20min，待用；
(2)将步骤1获得的物料置于模具中，并将其采用挤压压力为3.5-5.7kg/m3挤压处理20-30min，获得半成品；
(3)将步骤2获得半成品置于烧结炉中，在第一个小时内，采用温度为300-500℃恒温烧制处理，从满一个小时开始，至第四个小时，将温度以升温速度为20-30℃/min升温处理，从第四个小时开始至第六个小时，将温度以升温速度为3-7℃/min升温处理，从第六个小时开始，至第八个小时，将温度以降温速度为40-50℃/min降温处理，在第八个小时至第十个小时采用恒温处理，再调整降温速度为10-20℃/min降温至温度低于40℃，即可取件。
所述的微波炉，其微波频率为40-3000Hz。
所述的超声波频率为50-5000Hz。
所述的依次加入混合均匀，其混合方法是：将芳纶纤维加入到混合槽中，并向混合槽中加入占芳纶纤维1-3％的水后，调整混合槽中的温度为70-90℃，再向其中加入陶瓷纤维，并随后向其中加入占陶瓷纤维3-7％的澄清石灰水，再将其转入超声波频率为500-800Hz的超声波处理器中处理10-20min，再向其中加入改性酚醛树脂，并调整混合槽中的温度以3-7℃/min升温至温度为140℃，再向其中加入钛酸钾晶须、石油焦，并调整温度为170℃，再将其置于超声波频率为1000-1300Hz处理10-20s，再向其中加入碳纤维、铜纤维、硅灰石纤维、硫酸钡、碳酸氢钠、氮化硼、氧化镁、氧化铝，再调整温度为300℃，并采用搅拌速度为1000-3000r/min搅拌处理20-30min，再向其中加入磷矿石粉，并随后向其中加入占上述混合物料5-11％的澄清石灰水，再将其置于微波炉中处理10-20min，再将其置于超声波处理器中处理5-20min，即可完成原料的混合。
与现有技术相比，本发明的技术效果以体现在：
通过芳纶纤维、陶瓷纤维、改性酚醛树脂、钛酸钾晶须、石油焦、碳纤维、铜纤维、磷矿石粉、硅灰石纤维、硫酸钡、碳酸氢钠、氮化硼、氧化镁、氧化铝的原料配比进行恰当的设计，进而使得各原料配比合理，进而提高各原料之间的改善功效，提高各原料的品质，进而使得陶瓷摩擦材料的性能得到保障，并且结合制备方法中的原料混合步骤以及压制成型和烧结处理步骤中的温度和时间的控制，进而使得制备的陶瓷摩擦材料的耐磨性能，耐高温性能以及制动性能得到了较大程度的改善，使得动静摩擦系数比达到96.78-98.45％，并且其磨损率比传统的陶瓷摩擦片要低11-17％。
本发明进一步的对各原料进行混合方法的控制，尤其是混合过程中依次加入各原料，并对各原料在加入后的温度以及处理方式的限定，进而使得各原料之间的微观生化作用得到了改善，进而提高了各原料在混合后的性能，进一步的改善了陶瓷摩擦材料的品质，提高了陶瓷摩擦材料的耐磨性能，耐高温性能，降低了陶瓷摩擦材料的磨损率，同时也降低了陶瓷摩擦材料的性能改善的难度，降低了陶瓷摩擦材料的制备成本。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1
一种陶瓷摩擦材料，其原料成分以重量计为芳纶纤维3kg、陶瓷纤维11kg、改性酚醛树脂4kg、钛酸钾晶须7kg、石油焦1kg、碳纤维3kg、铜纤维3kg、磷矿石粉7kg、硅灰石纤维7kg、硫酸钡3kg、碳酸氢钠0.7kg、氮化硼4kg、氧化镁1kg、氧化铝0.7kg。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)将芳纶纤维、陶瓷纤维、改性酚醛树脂、钛酸钾晶须、石油焦、碳纤维、铜纤维、磷矿石粉、硅灰石纤维、硫酸钡、碳酸氢钠、氮化硼、氧化镁、氧化铝依次加入混合均匀后，再向其中加入占混合物5％的澄清石灰水后，再将其置于微波炉中处理10min，再将其置于超声波处理器中处理5min，待用；
(2)将步骤1获得的物料置于模具中，并将其采用挤压压力为3.5kg/m3挤压处理20min，获得半成品；
(3)将步骤2获得半成品置于烧结炉中，在第一个小时内，采用温度为300℃恒温烧制处理，从满一个小时开始，至第四个小时，将温度以升温速度为20℃/min升温处理，从第四个小时开始至第六个小时，将温度以升温速度为3℃/min升温处理，从第六个小时开始，至第八个小时，将温度以降温速度为40℃/min降温处理，在第八个小时至第十个小时采用恒温处理，再调整降温速度为10℃/min降温至温度低于40℃，即可取件。
所述的微波炉，其微波频率为40Hz。
所述的超声波频率为50Hz。
所述的依次加入混合均匀，其混合方法是：将芳纶纤维加入到混合槽中，并向混合槽中加入占芳纶纤维1％的水后，调整混合槽中的温度为70℃，再向其中加入陶瓷纤维，并随后向其中加入占陶瓷纤维3％的澄清石灰水，再将其转入超声波频率为500Hz的超声波处理器中处理10min，再向其中加入改性酚醛树脂，并调整混合槽中的温度以3℃/min升温至温度为140℃，再向其中加入钛酸钾晶须、石油焦，并调整温度为170℃，再将其置于超声波频率为1000Hz处理10s，再向其中加入碳纤维、铜纤维、硅灰石纤维、硫酸钡、碳酸氢钠、氮化硼、氧化镁、氧化铝，再调整温度为300℃，并采用搅拌速度为1000r/min搅拌处理20min，再向其中加入磷矿石粉，并随后向其中加入占上述混合物料5％的澄清石灰水，再将其置于微波炉中处理10min，再将其置于超声波处理器中处理5min，即可完成原料的混合。
实施例2
一种陶瓷摩擦材料，其原料成分以重量份计为芳纶纤维7kg、陶瓷纤维13kg、改性酚醛树脂8kg、钛酸钾晶须9kg、石油焦3kg、碳纤维5kg、铜纤维5kg、磷矿石粉9kg、硅灰石纤维11kg、硫酸钡7kg、碳酸氢钠1.3kg、氮化硼9kg、氧化镁3kg、氧化铝1.7kg。
陶瓷摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将芳纶纤维、陶瓷纤维、改性酚醛树脂、钛酸钾晶须、石油焦、碳纤维、铜纤维、磷矿石粉、硅灰石纤维、硫酸钡、碳酸氢钠、氮化硼、氧化镁、氧化铝依次加入混合均匀后，再向其中加入占混合物11％的澄清石灰水后，再将其置于微波炉中处理20min，再将其置于超声波处理器中处理20min，待用；
(2)将步骤1获得的物料置于模具中，并将其采用挤压压力为5.7kg/m3挤压处理30min，获得半成品；
(3)将步骤2获得半成品置于烧结炉中，在第一个小时内，采用温度为500℃恒温烧制处理，从满一个小时开始，至第四个小时，将温度以升温速度为30℃/min升温处理，从第四个小时开始至第六个小时，将温度以升温速度为7℃/min升温处理，从第六个小时开始，至第八个小时，将温度以降温速度为50℃/min降温处理，在第八个小时至第十个小时采用恒温处理，再调整降温速度为20℃/min降温至温度低于40℃，即可取件。
所述的微波炉，其微波频率为3000Hz。
所述的超声波频率为5000Hz。
所述的依次加入混合均匀，其混合方法是：将芳纶纤维加入到混合槽中，并向混合槽中加入占芳纶纤维3％的水后，调整混合槽中的温度为90℃，再向其中加入陶瓷纤维，并随后向其中加入占陶瓷纤维7％的澄清石灰水，再将其转入超声波频率为800Hz的超声波处理器中处理20min，再向其中加入改性酚醛树脂，并调整混合槽中的温度以7℃/min升温至温度为140℃，再向其中加入钛酸钾晶须、石油焦，并调整温度为170℃，再将其置于超声波频率为1300Hz处理20s，再向其中加入碳纤维、铜纤维、硅灰石纤维、硫酸钡、碳酸氢钠、氮化硼、氧化镁、氧化铝，再调整温度为300℃，并采用搅拌速度为3000r/min搅拌处理30min，再向其中加入磷矿石粉，并随后向其中加入占上述混合物料11％的澄清石灰水，再将其置于微波炉中处理20min，再将其置于超声波处理器中处理20min，即可完成原料的混合。
实施例3
一种陶瓷摩擦材料，其原料成分以重量计为芳纶纤维5kg、陶瓷纤维12kg、改性酚醛树脂5kg、钛酸钾晶须8kg、石油焦2kg、碳纤维4kg、铜纤维4kg、磷矿石粉8kg、硅灰石纤维9kg、硫酸钡5kg、碳酸氢钠1.1kg、氮化硼7kg、氧化镁2kg、氧化铝1.3kg。
陶瓷摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将芳纶纤维、陶瓷纤维、改性酚醛树脂、钛酸钾晶须、石油焦、碳纤维、铜纤维、磷矿石粉、硅灰石纤维、硫酸钡、碳酸氢钠、氮化硼、氧化镁、氧化铝依次加入混合均匀后，再向其中加入占混合物9％的澄清石灰水后，再将其置于微波炉中处理15min，再将其置于超声波处理器中处理13min，待用；
(2)将步骤1获得的物料置于模具中，并将其采用挤压压力为4.8kg/m3挤压处理25min，获得半成品；
(3)将步骤2获得半成品置于烧结炉中，在第一个小时内，采用温度为400℃恒温烧制处理，从满一个小时开始，至第四个小时，将温度以升温速度为25℃/min升温处理，从第四个小时开始至第六个小时，将温度以升温速度为5℃/min升温处理，从第六个小时开始，至第八个小时，将温度以降温速度为45℃/min降温处理，在第八个小时至第十个小时采用恒温处理，再调整降温速度为15℃/min降温至温度低于40℃，即可取件。
所述的微波炉，其微波频率为1000Hz。
所述的超声波频率为1000Hz。
所述的依次加入混合均匀，其混合方法是：将芳纶纤维加入到混合槽中，并向混合槽中加入占芳纶纤维2％的水后，调整混合槽中的温度为80℃，再向其中加入陶瓷纤维，并随后向其中加入占陶瓷纤维5％的澄清石灰水，再将其转入超声波频率为700Hz的超声波处理器中处理15min，再向其中加入改性酚醛树脂，并调整混合槽中的温度以5℃/min升温至温度为140℃，再向其中加入钛酸钾晶须、石油焦，并调整温度为170℃，再将其置于超声波频率为1100Hz处理15s，再向其中加入碳纤维、铜纤维、硅灰石纤维、硫酸钡、碳酸氢钠、氮化硼、氧化镁、氧化铝，再调整温度为300℃，并采用搅拌速度为2000r/min搅拌处理25min，再向其中加入磷矿石粉，并随后向其中加入占上述混合物料8％的澄清石灰水，再将其置于微波炉中处理15min，再将其置于超声波处理器中处理13min，即可完成原料的混合。
Claims (6)
1.一种陶瓷摩擦材料，其特征在于，其原料成分以重量份计为芳纶纤维3～7份、陶瓷纤维11～13份、改性酚醛树脂4～8份、钛酸钾晶须7-9份、石油焦1-3份、碳纤维3-5份、铜纤维3-5份、磷矿石粉7-9份、硅灰石纤维7-11份、硫酸钡3-7份、碳酸氢钠0.7-1.3份、氮化硼4-9份、氧化镁1-3份、氧化铝0.7-1.7份。
2.如权利要求1所述的陶瓷摩擦材料，其特征在于，所述的原料成分以重量份计为芳纶纤维5份、陶瓷纤维12份、改性酚醛树脂5份、钛酸钾晶须8份、石油焦2份、碳纤维4份、铜纤维4份、磷矿石粉8份、硅灰石纤维9份、硫酸钡5份、碳酸氢钠1.1份、氮化硼7份、氧化镁2份、氧化铝1.3份。
3.如权利要求1或2任一项所述的陶瓷摩擦材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将芳纶纤维、陶瓷纤维、改性酚醛树脂、钛酸钾晶须、石油焦、碳纤维、铜纤维、磷矿石粉、硅灰石纤维、硫酸钡、碳酸氢钠、氮化硼、氧化镁、氧化铝依次加入混合均匀后，再向其中加入占混合物5-11％的澄清石灰水后，再将其置于微波炉中处理10-20min，再将其置于超声波处理器中处理5-20min，待用；
(2)将步骤1获得的物料置于模具中，并将其采用挤压压力为3.5-5.7kg/m3挤压处理20-30min，获得半成品；
(3)将步骤2获得半成品置于烧结炉中，在第一个小时内，采用温度为300-500℃恒温烧制处理，从满一个小时开始，至第四个小时，将温度以升温速度为20-30℃/min升温处理，从第四个小时开始至第六个小时，将温度以升温速度为3-7℃/min升温处理，从第六个小时开始，至第八个小时，将温度以降温速度为40-50℃/min降温处理，在第八个小时至第十个小时采用恒温处理，再调整降温速度为10-20℃/min降温至温度低于40℃，即可取件。
4.如权利要求3所述的陶瓷摩擦材料的制备方法，其特征在于，所述的微波炉，其微波频率为40-3000Hz。
5.如权利要求3所述的陶瓷摩擦材料的制备方法，其特征在于，所述的超声波频率为50-5000Hz。
6.如权利要求3所述的陶瓷摩擦材料的制备方法，其特征在于，所述的依次加入混合均匀，其混合方法是：将芳纶纤维加入到混合槽中，并向混合槽中加入占芳纶纤维1-3％的水后，调整混合槽中的温度为70-90℃，再向其中加入陶瓷纤维，并随后向其中加入占陶瓷纤维3-7％的澄清石灰水，再将其转入超声波频率为500-800Hz的超声波处理器中处理10-20min，再向其中加入改性酚醛树脂，并调整混合槽中的温度以3-7℃/min升温至温度为140℃，再向其中加入钛酸钾晶须、石油焦，并调整温度为170℃，再将其置于超声波频率为1000-1300Hz处理10-20s，再向其中加入碳纤维、铜纤维、硅灰石纤维、硫酸钡、碳酸氢钠、氮化硼、氧化镁、氧化铝，再调整温度为300℃，并采用搅拌速度为1000-3000r/min搅拌处理20-30min，再向其中加入磷矿石粉，并随后向其中加入占上述混合物料5-11％的澄清石灰水，再将其置于微波炉中处理10-20min，再将其置于超声波处理器中处理5-20min，即可完成原料的混合。
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