CN109058335A - 一种复合硫化物配方摩擦块的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合硫化物配方摩擦块的制备方法，涉及摩擦材料技术领域，该方法包括：将复合硫化物与矿棉、碳纤维、纤维素纤维、鳞片石墨、石油焦、重晶石、铬铁矿、摩擦粉、丁腈橡胶、树脂、钛酸钾依次加入混料机中，混料6‑8分钟，得到复合硫化物刹车片配方混合料；将复合硫化物刹车片配方混合料置于刹车片样品压样压机模具中，进行热压，以及放气3次；放气后进行保温保压压制，出模；将出模后的热压料进行分阶段热处理得到所述复合硫化物配方摩擦块。通过制备复合硫化物来替代硫化锑，避免出现锑及其化合物对人体的损害，更加安全环保，同时制备的摩擦材料满足耐高温、耐磨、制动效能稳定的要求，抗热衰退性能良好。
Description
技术领域
本发明涉及摩擦材料技术领域，尤其涉及一种复合硫化物配方摩擦块的制备方法。
背景技术
汽车制动系统中刹车片主要由钢背、粘结隔热层和摩擦块构成，摩擦块由粘合剂和摩擦材料组成。硫化锑是摩擦材料中一种非常重要的耐高温固体润滑剂，广泛应用于半金属片、少金属片和陶瓷片。在刹车制动过程中，由于摩擦作用，摩擦块会不断被磨损，要保障刹车片的耐磨，硫化锑的润滑性能起到非常关键的作用。同时，在持续刹车制动过程，刹车片的温度会急剧上升，破坏摩擦块结构，导致摩擦块摩擦性能失效，不能制动刹车，存在很大的安全危害，这个过程叫做热衰退，硫化锑的耐高温性能能很好的解决热衰退问题。使用硫化锑，能有效保证刹车片的耐磨性能、抗热衰退性能、制动效能平稳性。
但是，硫化锑是有毒有害物质，接触锑及其化合物可致眼结膜和呼吸道刺激，发生支气管炎，较重者出现胸痛、呼吸困难、肺炎。口服中毒有急性胃肠炎，肝、肾及心肌损害。长期接触低浓度锑化合物粉尘可致鼻炎，鼻中隔穿孔，支气管炎，口腔炎，消化功能障碍，可致皮肤损害。锑的氧化物三氧化二锑可致癌，2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，三氧化二锑在2B类致癌物清单中，2018年欧盟市场逐步开始少用甚至禁用硫化锑。如果不使用硫化锑，摩擦行业面临着选择其他材料要么不能替代硫化锑在摩擦材料中应用性能，要么就是成本非常昂贵，无应用价值。因此，寻找和开发具有与硫化锑相似摩擦性能的材料显得至关重要、迫在眉睫，也是大势所趋，因此，当前亟待出现一种可以替代硫化锑的摩擦材料
发明内容
为了克服现有技术中相关产品的不足，本发明提出一种复合硫化物配方摩擦块的制备方法，用以替换硫化锑且具备相应的性能要求。
本发明提供了一种复合硫化物配方摩擦块的制备方法，包括：将复合硫化物与矿棉、碳纤维、纤维素纤维、鳞片石墨、石油焦、重晶石、铬铁矿、摩擦粉、丁腈橡胶、树脂、钛酸钾依次加入混料机中，混料6-8分钟，得到复合硫化物刹车片配方混合料；将复合硫化物刹车片配方混合料置于刹车片样品压样压机模具中，进行热压，以及放气3次；放气后进行保温保压压制，温度为155-180℃，压力为26Mpa，时间为8-12分钟，出模；将出模后的热压料进行分阶段热处理得到所述复合硫化物配方摩擦块。
在本发明的某些实施方式中，将硫铁矿10-20重量份、石墨微粉20-50重量份、冰晶石20-60重量份、二硫化钼10-30重量份，硬脂酸锌1-5重量份，加入混料机中进行复配混料，混料6分钟，得到复合硫化物。
在本发明的某些实施方式中，将复合硫化物1-5重量份、矿棉10-15重量份、碳纤维1-5重量份、纤维素纤维1-3重量份、鳞片石墨10-15重量份、石油焦8-13重量份、重晶石20-30重量份、铬铁矿1-5重量份、摩擦粉1-5重量份、丁腈橡胶1-5重量份、树脂5-10重量份、钛酸钾5-15重量份，依次加入混料机中，混料6-8分钟，得到复合硫化物刹车片配方混合料。
在本发明的某些实施方式中，热压过程中放气具体为：第一次放气，保压20秒后，放气5秒；第二次放气，保压20秒，放气5秒；第三次放气，保压30秒，放气5秒。
在本发明的某些实施方式中，出模后的热压料进行分阶段热处理具体为：从室温升到130℃，升温时间为1小时，130℃保温时间1小时；130℃升温到140℃，升温时间20分钟，140℃保温时间1小时；从140℃升温到150℃，升温时间20分钟，150℃保温时间1小时；从150℃升温到160℃，升温时间20分钟，160℃保温时间1小时；从160℃升温到170℃，升温时间20分钟，170℃保温时间4小时；降温到室温，出炉，得到所述复合硫化物配方摩擦块。
与现有技术相比，本发明有以下优点：
本发明实施例所述的复合硫化物配方摩擦块的制备方法通过制备复合硫化物来替代硫化锑，由无毒无害的金属硫化物为骨架，其他功能材料共同复配组成一种功能材料，能完全等量替代硫化锑在摩擦材料中的应用，避免出现锑及其化合物对人体的损害，更加安全环保，同时制备的摩擦材料满足耐高温、耐磨、制动效能稳定的要求，抗热衰退性能良好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述复合硫化物配方摩擦块的制备方法的流程示意图；
图2和图3分别为硫化锑所制备的硫化锑刹车片配方摩擦块的台架测试数据；
图4和图5分别为本发明实施例复合硫化物制备的复合硫化物配方摩擦块的台架测试数据；
图6为硫化锑刹车片配方摩擦块与复合硫化物配方摩擦块台架测试数据对比图；
图7为硫化锑所制备的硫化锑刹车片配方摩擦块的噪音测试数据；
图8为本发明实施例复合硫化物制备的复合硫化物配方摩擦块的噪音测试数据。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本发明的较佳实施例。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本发明实施例提供了一种复合硫化物配方摩擦块的制备方法，图1为本发明所述复合硫化物配方摩擦块的制备方法的流程示意图，参阅图1所示，所述复合硫化物配方摩擦块的制备方法包括如下步骤：
S101：将复合硫化物与矿棉、碳纤维、纤维素纤维、鳞片石墨、石油焦、重晶石、铬铁矿、摩擦粉、丁腈橡胶、树脂、钛酸钾依次加入混料机中，混料6-8分钟，得到复合硫化物刹车片配方混合料。
在本发明实施例中，将硫铁矿10-20重量份、石墨微粉20-50重量份、冰晶石20-60重量份、二硫化钼10-30重量份，硬脂酸锌1-5重量份，加入混料机中进行复配混料，混料6分钟，得到复合硫化物，所述复合硫化物由无毒无害的金属硫化物为骨架，其他功能材料共同复配组成一种功能材料，能完全等量替代硫化锑在摩擦材料中的应用。其外观为灰黑色粉末，具有良好的摩擦稳定性能和耐热性能，在摩擦材料制品高温时段，能降低有机粘合剂的分解速度，起到了高温无机粘合剂和润滑摩擦调整剂的作用，抗热衰退性能良好。
然后将复合硫化物1-5重量份、矿棉10-15重量份、碳纤维1-5重量份、纤维素纤维1-3重量份、鳞片石墨10-15重量份、石油焦8-13重量份、重晶石20-30重量份、铬铁矿1-5重量份、摩擦粉1-5重量份、丁腈橡胶1-5重量份、树脂5-10重量份、钛酸钾5-15重量份，依次加入混料机中，混料6-8分钟，得到复合硫化物刹车片配方混合料。
S102：将复合硫化物刹车片配方混合料置于刹车片样品压样压机模具中，进行热压，以及放气3次。
在本发明实施例中，第一次放气，保压20秒后，放气5秒；第二次放气，保压20秒，放气5秒；第三次放气，保压30秒，放气5秒。
S103：放气后进行保温保压压制，温度为155-180℃，压力为26Mpa，时间为8-12分钟，出模。
S104：将出模后的热压料进行分阶段热处理得到所述复合硫化物配方摩擦块。
在本发明实施例中，出模后的热压料进行分阶段热处理具体为从室温升到130℃，升温时间为1小时，130℃保温时间1小时；第二阶段：130℃升温到140℃，升温时间20分钟，140℃保温时间1小时；第三阶段：从140℃升温到150℃，升温时间20分钟，150℃保温时间1小时；第四阶段：从150℃升温到160℃，升温时间20分钟，160℃保温时间1小时；第五阶段：从160℃升温到170℃，升温时间20分钟，170℃保温时间4小时；第六阶段：降温到室温，出炉，得到所述复合硫化物配方摩擦块。
为了进一步验证本发明制备的复合硫化物配方摩擦块的摩擦性能，基于上述实施例，将复合硫化物替换为硫化锑制备硫化锑刹车片配方摩擦块，相应的，具有以下步骤：
将硫化锑1-5重量份、矿棉10-15重量份、碳纤维1-5重量份、纤维素纤维1-3重量份、鳞片石墨10-15重量份、石油焦8-13重量份、重晶石20-30重量份、铬铁矿1-5重量份、摩擦粉1-5重量份、丁腈橡胶1-5重量份、树脂5-10重量份、钛酸钾5-15重量份，依次加入混料机中，混料6-8分钟，得到硫化锑刹车片配方混合料；
将硫化锑刹车片配方混合料置于刹车片样品压样压机模具中，进行热压，放气3次，具体为：
第一次放气：保压20秒后，放气5秒；第二次放气：保压20秒，放气5秒；第三次放气：保压30秒，放气5秒。
放气后进行保温保压压制，温度为155-180℃，压力为26Mpa，时间为8-12分钟，出模；
将出模后的热压料进行分阶段热处理，具体为：
第一阶段：从室温升到130℃，升温时间为1小时，130℃保温时间1小时；第二阶段：130℃升温到140℃，升温时间20分钟，140℃保温时间1小时；第三阶段：从140℃升温到150℃，升温时间20分钟，150℃保温时间1小时；第四阶段：从150℃升温到160℃，升温时间20分钟，160℃保温时间1小时；第五阶段：从160℃升温到170℃，升温时间20分钟，170℃保温时间4小时；第六阶段：降温到室温，出炉，得到硫化锑刹车片配方摩擦块。
根据GB5763-2008摩擦性能测试、SAE J2522制动效能评估程序台架测试、SAEJ2521噪音测试三种测试方法，分别对硫化锑刹车片配方摩擦块与复合硫化物配方摩擦块进行性能对比测试，测试数据如下：
定速测试数据
其中，A为复合硫化物配方摩擦块，B为硫化锑刹车片配方摩擦块，根据GB5763-2008摩擦性能测试，由上表可见，特别是升温200-350℃阶段，降温300-200℃阶段两个高温区段，所述复合硫化物配方摩擦块摩擦系数明显高于硫化锑刹车片配方摩擦块摩擦系数，本发明实施例复合硫化物制备的复合硫化物配方摩擦块的抗热衰退性能(抗热衰退性能是指汽车高速行驶或下长坡连续制动时制动效能保持的程度)优于硫化锑所制备的硫化锑刹车片配方摩擦块的抗热衰退性能。
如图2-图6所示，图2和图3分别为硫化锑所制备的硫化锑刹车片配方摩擦块的台架测试数据，图4和图5分别为本发明实施例复合硫化物制备的复合硫化物配方摩擦块的台架测试数据，图6为硫化锑刹车片配方摩擦块与复合硫化物配方摩擦块台架测试数据对比图，根据SAE J2522制动效能评估程序台架测试对比，使用复合硫化物替代硫化锑后制备的复合硫化物配方摩擦块，制动效能平稳性有显著的提升。
如图7和图8所示，图7为硫化锑所制备的硫化锑刹车片配方摩擦块的噪音测试数据，图8为本发明实施例复合硫化物制备的复合硫化物配方摩擦块的噪音测试数据，根据SAE J2521噪音测试对比，使用复合硫化物替代硫化锑后制备的复合硫化物配方摩擦块，制动噪音有明显的改善，特别是在低温情况下。
综上所述，本发明实施例所述的复合硫化物配方摩擦块的制备方法通过制备复合硫化物来替代硫化锑，由无毒无害的金属硫化物为骨架，其他功能材料共同复配组成一种功能材料，能完全等量替代硫化锑在摩擦材料中的应用，避免出现锑及其化合物对人体的损害，更加安全环保，同时制备的摩擦材料满足耐高温、耐磨、制动效能稳定的要求，抗热衰退性能良好。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。以上仅为本发明的实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。
Claims (5)
1.一种复合硫化物配方摩擦块的制备方法，其特征在于，包括：
将复合硫化物与矿棉、碳纤维、纤维素纤维、鳞片石墨、石油焦、重晶石、铬铁矿、摩擦粉、丁腈橡胶、树脂、钛酸钾依次加入混料机中，混料6-8分钟，得到复合硫化物刹车片配方混合料；
将复合硫化物刹车片配方混合料置于刹车片样品压样压机模具中，进行热压，以及放气3次；
放气后进行保温保压压制，温度为155-180℃，压力为26Mpa，时间为8-12分钟，出模；
将出模后的热压料进行分阶段热处理得到所述复合硫化物配方摩擦块。
2.根据权利要求1所述的复合硫化物配方摩擦块的制备方法，其特征在于：将硫铁矿10-20重量份、石墨微粉20-50重量份、冰晶石20-60重量份、二硫化钼10-30重量份，硬脂酸锌1-5重量份，加入混料机中进行复配混料，混料6分钟，得到复合硫化物。
3.根据权利要求1所述的复合硫化物配方摩擦块的制备方法，其特征在于：将复合硫化物1-5重量份、矿棉10-15重量份、碳纤维1-5重量份、纤维素纤维1-3重量份、鳞片石墨10-15重量份、石油焦8-13重量份、重晶石20-30重量份、铬铁矿1-5重量份、摩擦粉1-5重量份、丁腈橡胶1-5重量份、树脂5-10重量份、钛酸钾5-15重量份，依次加入混料机中，混料6-8分钟，得到复合硫化物刹车片配方混合料。
4.根据权利要求1所述的复合硫化物配方摩擦块的制备方法，其特征在于，热压过程中放气具体为：
第一次放气，保压20秒后，放气5秒；
第二次放气，保压20秒，放气5秒；
第三次放气，保压30秒，放气5秒。
5.根据权利要求1所述的复合硫化物配方摩擦块的制备方法，其特征在于，出模后的热压料进行分阶段热处理具体为：
从室温升到130℃，升温时间为1小时，130℃保温时间1小时；
130℃升温到140℃，升温时间20分钟，140℃保温时间1小时；
从140℃升温到150℃，升温时间20分钟，150℃保温时间1小时；
从150℃升温到160℃，升温时间20分钟，160℃保温时间1小时；
从160℃升温到170℃，升温时间20分钟，170℃保温时间4小时；
降温到室温，出炉，得到所述复合硫化物配方摩擦块。
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