CN112413020A - 一种水合硅酸镁陶瓷摩擦材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水合硅酸镁陶瓷摩擦材料的制备方法，包括以下步骤A；B、硅酸镁陶瓷纤维的制备；C、混料，按质量计，将钛酸钾晶须5‑8％、芳纶纤维6‑9％、铜纤维2‑3％、硅酸镁陶瓷纤维4‑7％、氧化铝粉1‑3％等，本发明人以硅酸镁制备微孔颗粒及陶瓷纤维，并将其作为填料、骨架，与优选出的基体材料、填料及改性剂等混合制备成型摩擦材料，以微孔陶瓷颗粒增大摩擦材料的气孔率以进一步削减噪音，同时制备的微孔陶瓷颗粒密度小进一步降低摩擦材料的单位重量，同时添加粉煤灰为填料之一，一方面有效利用资源，另一方面再次降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及摩擦材料制备技术领域，具体涉及一种水合硅酸镁陶瓷摩擦材料的制备方法。
背景技术
随着科技的进步和汽车工业的发展，汽车制造开始向轻量化、高寿命的方向发展，同时对汽车制动系统以及汽车的速度提出了越来越高的要求。摩擦材料作为汽车制动器摩擦传动制动装置的关键材料，其性能的好坏直接关系到汽车的安全性、稳定性以及驾驶人员的安全、财产等重大问题。理想的摩擦材料应具有较好的稳定性、较高的摩擦系数、较小的磨损率、刹车噪音小、使用寿命长等优点。
目前符合上述标准的材料主要有少金属及无金属陶瓷摩擦材料，以少金属陶瓷摩擦材料而言，其制动性能无需置疑，但缺点在于成本高，刹车噪音较大，需要改进。
发明内容
为解决上述技术缺陷，本发明提供了如下技术方案：
一种水合硅酸镁陶瓷摩擦材料的制备方法，包括以下步骤
A、微孔陶瓷颗粒制备，将硅酸镁粉与预混液混合制备陶瓷浆料，并加入玉米淀粉、分散剂后球磨，之后加入催化剂、引发剂混合后注模成坯体，脱模烧结后形成硅酸镁多孔陶瓷，之后粉碎成微孔陶瓷颗粒；
B、硅酸镁陶瓷纤维的制备，按质量计，将10-30％的滑石粉、40-60％的石英砂粉、10-40％的工业纯碱混合并熔融甩丝得陶瓷纤维，之后将陶瓷纤维放入盐酸中，升温80-90℃并保温 5-8h，水洗并热处理，之后粉碎得到硅酸镁陶瓷纤维；
C、混料，按质量计，将钛酸钾晶须5-8％、芳纶纤维6-9％、铜纤维2-3％、硅酸镁陶瓷纤维4-7％、氧化铝粉1-3％、硅酸锆2-3％、粘合剂8-12％、石墨5-10％、云母3-5％、粉煤灰2-3％、重晶石3-5％、金属硫化物5-8％，其余为微孔陶瓷颗粒；
D、压制成型，之后热处理并表面处理。
本发明人以硅酸镁制备微孔颗粒及陶瓷纤维，并将其作为填料、骨架，与优选出的基体材料、填料及改性剂等混合制备成型摩擦材料，以微孔陶瓷颗粒增大摩擦材料的气孔率以进一步削减噪音，同时制备的微孔陶瓷颗粒密度小进一步降低摩擦材料的单位重量，同时添加粉煤灰为填料之一，一方面有效利用资源，另一方面再次降低成本。
进一步，步骤A中，硅酸镁粉与预混液混合制备陶瓷浆料含固量按质量百分比大于50％，玉米淀粉加入量为硅酸镁粉10-15％，分散剂的加入量为硅酸镁粉的5-7％，预混液为丙烯酰胺和N，N，-亚甲基双丙烯酰胺，质量比为10-18：1。
进一步，烧结温度600℃以下升温速率3-5℃/mi n，升至1300-1320℃，保温1.5h。
进一步，步骤D中压制压力为26-29MPa，温度155-165℃，时间8-12min。
进一步，步骤D中热处理，在230-260℃热处理1.2h。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本制备方法制备的摩擦材料进一步降低了噪音及重量，同时将成本大幅降低。
附图说明
图1为摩擦材料噪音检测图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
以下实施例中物料：
硅酸镁粉，粒径100-130μm。
分散剂为TH-904水性分散剂。
催化剂为TEMED水溶液，浓度5％。
滑石粉粒度60-80目，主成分质量占比：氧化硅55-60％，氧化镁28-35％，氧化钙0.8-2％，氧化铁小于0.5％。
石英砂粉粒度为40-80目；其主成分占比：氧化硅为90-99％，氧化铁小于0.05％。
工业纯碱粒度为80-100目。
粉煤灰主成分质量占比：氧化硅44.74％，氧化铝33.45％，氧化铁5.11％，氧化钙2.14％，氧化钛1.03％，氧化钾1.00％，氧化镁0.37％，三氧化硫0.83％，氧化钠0.26％，loss11.07％，密度2-3g/cm3，熔点1250-1450℃。
粘合剂为丁腈橡胶改性酚醛树脂。
金属硫化物选用Sb2S3。
一)、首先制备微孔陶瓷颗粒，如下：
实施例1
a、将硅酸镁粉与预混液混合制备陶瓷浆料，硅酸镁粉与预混液混合制备陶瓷浆料含固量按质量百分比为55％，玉米淀粉加入量为硅酸镁粉10％，分散剂的加入量为硅酸镁粉的5％，预混液为丙烯酰胺和N，N，-亚甲基双丙烯酰胺，质量比为10：1。
b、将陶瓷浆料快速混合并注入模具，脱模干燥并烧结，烧结温度600℃以下升温速率3-5℃/min，升至1300-1320℃，保温1.5h，之后粉碎至250μm。
实施例2
a、将硅酸镁粉与预混液混合制备陶瓷浆料，硅酸镁粉与预混液混合制备陶瓷浆料含固量按质量百分比为51％，玉米淀粉加入量为硅酸镁粉15％，分散剂的加入量为硅酸镁粉的7％，预混液为丙烯酰胺和N，N，-亚甲基双丙烯酰胺，质量比为18：1。
b、将陶瓷浆料快速混合并注入模具，脱模干燥并烧结，烧结温度600℃以下升温速率3-5℃ /min，升至1300-1320℃，保温1.5h，之后粉碎至230μm。
实施例3
a、将硅酸镁粉与预混液混合制备陶瓷浆料，硅酸镁粉与预混液混合制备陶瓷浆料含固量按质量百分比为60％，玉米淀粉加入量为硅酸镁粉12％，分散剂的加入量为硅酸镁粉的6％，预混液为丙烯酰胺和N，N，-亚甲基双丙烯酰胺，质量比为15：1。
b、将陶瓷浆料快速混合并注入模具，脱模干燥并烧结，烧结温度600℃以下升温速率3-5℃ /min，升至1300-1320℃，保温1.5h，之后粉碎至250μm。
二)、制备硅酸镁陶瓷纤维，如下：
实施例4
a、硅酸镁陶瓷纤维的制备，按质量计，将10％的滑石粉、50％的石英砂粉、40％的工业纯碱混合并熔融甩丝得陶瓷纤维，之后将陶瓷纤维放入盐酸中，升温80-90℃并保温5h，水洗并热处理，温度950℃，时间4h，之后粉碎得到硅酸镁陶瓷纤维。
实施例5
a、硅酸镁陶瓷纤维的制备，按质量计，将20％的滑石粉、50％的石英砂粉、30％的工业纯碱混合并熔融甩丝得陶瓷纤维，之后将陶瓷纤维放入盐酸中，升温80-90℃并保温5h，水洗并热处理，温度1000℃，时间4h，之后粉碎得到硅酸镁陶瓷纤维。
实施例6
a、硅酸镁陶瓷纤维的制备，按质量计，将30％的滑石粉、40％的石英砂粉、30％的工业纯碱混合并熔融甩丝得陶瓷纤维，之后将陶瓷纤维放入盐酸中，升温80-90℃并保温5h，水洗并热处理，温度900℃，时间4h，之后粉碎得到硅酸镁陶瓷纤维。
三)、制备摩擦材料
实施例7
a、将实施例1中微孔硅酸镁颗粒，实施例4中硅酸镁陶瓷纤维4％，钛酸钾晶须5％、芳纶纤维8％、铜纤维2％、氧化铝粉2％、硅酸锆3％、粘合剂12％、石墨5％、云母5％、粉煤灰3％、重晶石3％及金属硫化物6％混料。
b、压制成型，压制压力为26-29MPa，温度155-165℃，时间8-12min。
c、热处理，在230-260℃热处理1.2h，之后表面处理。
实施例8
a、将实施例2中微孔硅酸镁颗粒，实施例5中硅酸镁陶瓷纤维7％，钛酸钾晶须8％、芳纶纤维8％、铜纤维3％、氧化铝粉1％、硅酸锆2％、粘合剂8％、石墨8％、云母3％、粉煤灰2％、重晶石3％及金属硫化物8％混料，其余与实施例7相同。
实施例9
a、将实施例3中微孔硅酸镁颗粒，实施例6中硅酸镁陶瓷纤维6％，钛酸钾晶须7％、芳纶纤维9％、铜纤维2％、氧化铝粉3％、硅酸锆3％、粘合剂12％、石墨10％、云母5％、粉煤灰 3％、重晶石5％及金属硫化物5％混料，其余与实施例7相同。
三)、将实施例7/8/9制备的摩擦材料进行噪音检测，如图1所示，可以看到，本摩擦材料的噪音得到极大的降低。
同时，本摩擦材料与市面上常见的摩擦材料相比，各种性能基本持平，其中在560℃以上时的磨损，因粉煤灰的存在，本摩擦材料稍大一点，但在相同体积下，本摩擦材料的重量降低15％左右，成本降低12％左右，竞争优势巨大。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种水合硅酸镁陶瓷摩擦材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤
A、微孔陶瓷颗粒制备，将硅酸镁粉与预混液混合制备陶瓷浆料，并加入玉米淀粉、分散剂后球磨，之后加入催化剂、引发剂混合后注模成坯体，脱模烧结后形成硅酸镁多孔陶瓷，之后粉碎成微孔陶瓷颗粒；
B、硅酸镁陶瓷纤维的制备，按质量计，将10-30％的滑石粉、40-60％的石英砂粉、10-40％的工业纯碱混合并熔融甩丝得陶瓷纤维，之后将陶瓷纤维放入盐酸中，升温80-90℃并保温5-8h，水洗并热处理，之后粉碎得到硅酸镁陶瓷纤维；
C、混料，按质量计，将钛酸钾晶须5-8％、芳纶纤维6-9％、铜纤维2-3％、硅酸镁陶瓷纤维4-7％、氧化铝粉1-3％、硅酸锆2-3％、粘合剂8-12％、石墨5-10％、云母3-5％、粉煤灰2-3％、重晶石3-5％、金属硫化物5-8％，其余为微孔陶瓷颗粒；
D、压制成型，之后热处理并表面处理。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤A中，硅酸镁粉与预混液混合制备陶瓷浆料含固量按质量百分比大于50％，玉米淀粉加入量为硅酸镁粉10-15％，分散剂的加入量为硅酸镁粉的5-7％，预混液为丙烯酰胺和N，N，-亚甲基双丙烯酰胺，质量比为10-18：1。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：烧结温度600℃以下升温速率3-5℃/min，升至1300-1320℃，保温1.5h。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤D中压制压力为26-29MPa，温度155-165℃，时间8-12min。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤D中热处理，在230-260℃热处理1.2h。
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