CN107082423B - 一种摩擦材料用异形人造石墨的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于摩擦材料技术领域，具体涉及一种摩擦材料用异形人造石墨的制备方法，包括以下步骤，首先收集制备石墨电极的剩余料，干燥至其中水分占物料总质量百分比≤1％，然后将干燥人造石墨材料采用特制凹槽型刀片式破碎机或特制带凹槽的两辊轧机进行破碎，之后过筛，即得到异形人造石墨。与天然石墨相比，本发明生产过程无污染，高温下摩擦系数稳定，含碳量高、磨损率低，强度和抗冲击性强，因此作为摩擦材料时可起到骨架作用，而且本身不会产生较大的磨耗；异形人造石墨具有很好的吸附性，且不会产生噪音，作为摩擦材料原料时可起到润滑性作用；使用异形人造石墨含量达到7％‑11％时的摩擦材料，其一般磨损率为0.3％‑0.35％，因此，可广泛应用于刹车片等摩擦材料。

Description

一种摩擦材料用异形人造石墨的制备方法
技术领域
本发明属于摩擦材料技术领域，具体涉及一种摩擦材料用异形人造石墨的制备方法。
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。它主要包括制动器衬片(刹车片)和离合器面片(离合器片)。刹车片用于制动，离合器片用于传动。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，它们使机械设备与各种机动车辆能够安全可靠地工作。摩擦材料组分中的填料，主要是由摩擦性能调节剂和配合剂组成。使用填料的目的，主要有以下几个方面：
(1)调节和改善制品的摩擦性能、物理性能与机械强度。
(2)控制制品热膨胀系数、导热性、收缩率，增加产品尺寸的稳定性。
(3)改善制品的制动噪音。
(4)提高制品的制造工艺性能与加工性能。
(5)改善制品外观质量及密度。
(6)降低生产成本。
随着我国工业不断发展，工业炉高温处理等用石墨电极越来越多。工业炉一般是通过石墨电极向电弧炉内输入电能，以电极端部和炉料之间发生的电弧为热源进行工作，此外，石墨电极还被广泛应用于机械、模具、纺织、机电、金刚石工具等各行业。石墨电极一般以主要原料是粉状的优质煅烧石油焦，在其中加沥青作为粘结剂，再加入少量其他辅料，各种原材料配合好以后，将其压制成形，然后在2500～3000℃、非氧化性气氛中处理，使之石墨化。生产石墨电极是根据炉内所需含碳量的多少来制定出电极规格，所以每年会产生大量的电极剩余料。
目前，随着工业化的发展，摩擦材料的使用量越来越大，其填料--石墨的使用量也是逐年增加。然而天然石墨开采过程中对环境的污染严重，且价格昂贵，而且天然石墨的含碳量低，作为摩擦材料的填料使用时磨损比较大。
发明内容
本发明的目的是为了解决天然石墨作为摩擦材料填料技术的不足，提供一种摩擦材料用异形人造石墨的制备方法，利用本发明在降低成本的基础上既能满足摩擦材料工况设计性能要求的同时，又具有许多固有的性能优势。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种摩擦材料用异形人造石墨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)收集制备石墨电极过程中的剩余料，干燥至其中的水分占物料总质量的百分比≤1％，得干燥的异形人造石墨材料；
(2)将步骤(1)所得的干燥的人造石墨材料用特制凹槽型刀片式破碎机以250-300r/min的转速进行破碎，或采用特制带凹槽的两辊轧机进行破碎，之后过筛即得到异形人造石墨；
进一步的，步骤(2)中，特制凹槽型刀片式破碎机的相对两刀片分别错开开凹槽，所述凹槽形状是边长为1.5-2.0mm的等边三角形，相对两刀片间的距离为0.1-2.0mm；特制带凹槽的两辊轧机是在两辊轧机辊筒上分别错开开凹槽，所述凹槽形状是边长为1.5-2.0mm的等边三角形，相对两辊筒间的距离为0.1-2.0mm。
进一步的，步骤(1)中，干燥时间为1-3小时，干燥温度为120-140℃。
进一步的，步骤(2)中，过筛使用的筛子的目数分为5个等级，分别为8-20目、20-30目、30-40目、40-60目、60-120目。
进一步的，异形人造石墨为不规则的异形状态，包括三角形、四边形、多边形。
进一步的，异形人造石墨表面有微型气孔存在，振实密度为7-9g/cm3，可以达到吸收噪音的效果，石墨化度≥90％。
本发明的有益效果是：
1)与天然石墨相比，人造石墨的含碳量高，一般在99％以上，磨损率低，使用本发明的异形人造石墨含量达到7％-11％时的摩擦材料，其一般磨损率为0.3％-0.35％；
2)石墨电极在生产过程中经过高温处理，所以本发明在作为摩擦材料应用时，高温下摩擦系数比较稳定，采用异形人造石墨制备的摩擦材料硬度HRN为60-65°；
3)异形人造石墨强度高，抗冲击性比较强，因此作为摩擦材料时可起到骨架作用，其本身不会产生较大的磨耗。
4)异形人造石墨具有很好的吸附性，且不会产生噪音，作为摩擦材料原料时可起到润滑性作用。
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，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1：
一种摩擦材料用异形人造石墨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)收集制备石墨电极过程中的剩余料，干燥至其中的水分占物料总质量的百分比为1％，得干燥的异形人造石墨材料；
(2)将步骤(1)所得的干燥的人造石墨材料用特制凹槽型刀片式破碎机以250r/min的转速进行破碎，之后过筛即得到异形人造石墨；
进一步的，步骤(2)中，特制凹槽型刀片式破碎机的相对两刀片分别错开开凹槽，所述凹槽形状是边长为1.5mm的等边三角形，相对两刀片间的距离为0.1mm；
进一步的，步骤(1)中，干燥时间为1小时，干燥温度为140℃。
进一步的，步骤(2)中，过筛使用的筛子的目数分为5个等级，分别为8-20目、20-30目、30-40目、40-60目、60-120目。
进一步的，异形人造石墨为不规则的异形状态，包括三角形、四边形、多边形。
进一步的，异形人造石墨表面有微型气孔存在，振实密度为7g/cm3，可以达到吸收噪音的效果，石墨化度为92％。
采用本实施例的异形人造石墨含量达到7％时生产的摩擦材料，其磨损率为0.32％，硬度HRN为62°。
实施例2：
一种摩擦材料用异形人造石墨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)收集制备石墨电极过程中的剩余料，干燥至其中的水分占物料总质量的百分比为0.1％，得干燥的异形人造石墨材料；
(2)将步骤(1)所得的干燥的人造石墨材料用特制凹槽型刀片式破碎机以300r/min的转速进行破碎，之后过筛即得到异形人造石墨；
进一步的，步骤(2)中，特制凹槽型刀片式破碎机的相对两刀片分别错开开凹槽，所述凹槽形状是边长为2.0mm的等边三角形，相对两刀片间的距离为2.0mm；
进一步的，步骤(1)中，干燥时间为3小时，干燥温度为120℃。
进一步的，步骤(2)中，过筛使用的筛子的目数分为5个等级，分别为8-20目、20-30目、30-40目、40-60目、60-120目。
进一步的，异形人造石墨为不规则的异形状态，包括三角形、四边形、多边形。
进一步的，异形人造石墨表面有微型气孔存在，振实密度为9g/cm3，可以达到吸收噪音的效果，石墨化度为97％。
采用本实施例的异形人造石墨含量达到11％时生产的摩擦材料，其磨损率为0.31％，硬度HRN为63°。
实施例3：
一种摩擦材料用异形人造石墨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)收集制备石墨电极过程中的剩余料，干燥至其中的水分占物料总质量的百分比为1％，得干燥的异形人造石墨材料；
(2)将步骤(1)所得的干燥的人造石墨材料采用特制带凹槽的两辊轧机进行破碎，之后过筛即得到异形人造石墨；
进一步的，步骤(2)中，特制带凹槽的两辊轧机是在两辊轧机辊筒上分别错开开凹槽，所述凹槽形状是边长为1.5mm的等边三角形，相对两辊筒间的距离为2.0mm。
进一步的，步骤(1)中，干燥时间为1小时，干燥温度为140℃。
进一步的，步骤(2)中，过筛使用的筛子的目数分为5个等级，分别为8-20目、20-30目、30-40目、40-60目、60-120目。
进一步的，异形人造石墨为不规则的异形状态，包括三角形、四边形、多边形。
进一步的，异形人造石墨表面有微型气孔存在，振实密度为7g/cm3，可以达到吸收噪音的效果，石墨化度为94％。
采用本实施例的异形人造石墨含量达到8％时生产的摩擦材料，其磨损率为0.33％，硬度HRN为62°。
实施例4：
一种摩擦材料用异形人造石墨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)收集制备石墨电极过程中的剩余料，干燥至其中的水分占物料总质量的百分比为0.5％，得干燥的异形人造石墨材料；
(2)将步骤(1)所得的干燥的人造石墨材料采用特制带凹槽的两辊轧机进行破碎，之后过筛即得到异形人造石墨；
进一步的，步骤(2)中，特制带凹槽的两辊轧机是在两辊轧机辊筒上分别错开开凹槽，所述凹槽形状是边长为2.0mm的等边三角形，相对两辊筒间的距离为0.1mm。
进一步的，步骤(1)中，干燥时间为3小时，干燥温度为120℃。
进一步的，步骤(2)中，过筛使用的筛子的目数分为5个等级，分别为8-20目、20-30目、30-40目、40-60目、60-120目。
进一步的，异形人造石墨为不规则的异形状态，包括三角形、四边形、多边形。
进一步的，异形人造石墨表面有微型气孔存在，振实密度为9g/cm3，可以达到吸收噪音的效果，石墨化度为97％。
采用本实施例的异形人造石墨含量达到11％时生产的摩擦材料，其磨损率为0.33％，硬度HRN为65°。

Claims (5)

1.一种摩擦材料用异形人造石墨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）收集制备石墨电极过程中的剩余料，干燥至其中的水分占物料总质量的百分比≤1%，得干燥的人造石墨材料；
（2）将步骤（1）所得的干燥的人造石墨材料用特制凹槽型刀片式破碎机以250-300r/min的转速进行破碎，或采用特制带凹槽的两辊轧机进行破碎，之后过筛即得到异形人造石墨；
所述步骤（2）中，特制凹槽型刀片式破碎机的相对两刀片分别错开开凹槽，所述凹槽形状是边长为1.5-2.0mm的等边三角形，相对两刀片间的距离为0.1-2.0mm；特制带凹槽的两辊轧机是在两辊轧机辊筒上分别错开开凹槽，所述凹槽形状是边长为1.5-2.0mm的等边三角形，相对两辊筒间的距离为0.1-2.0mm。
2.如权利要求1所述的一种摩擦材料用异形人造石墨的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，干燥时间为1-3小时，干燥温度为120-140℃。
3.如权利要求1所述的一种摩擦材料用异形人造石墨的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，过筛使用的筛子的目数分为5个等级，分别为8-20目、20-30目、30-40目、40-60目和60-120目。
4.如权利要求1、2、3任一所述的一种摩擦材料用异形人造石墨的制备方法，其特征在于，所述异形人造石墨为不规则的异形状态，包括三角形、四边形和多边形。
5.如权利要求1、2、3任一所述的一种摩擦材料用异形人造石墨的制备方法，其特征在于，所述异形人造石墨表面有气孔存在，振实密度为7-9g/cm3，石墨化度≥90%。
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