CN112759299B - 一种氧化钇稳定型氧化锆陶瓷摩擦材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种氧化钇稳定型氧化锆陶瓷摩擦材料及其制备方法,包括如下步骤:步骤一,按照质量份数,将改性树脂、橡胶粉、摩擦粉、芳纶纤维加入到高速分散机中,1000‑2000r/min混合10‑20min,得到树脂混合物;步骤二,按照质量份数,将氧化钇稳定型氧化锆粉末、钛酸钾晶须、矿物纤维、硫化锡、表面改性石墨、焦炭、氧化铁、氢氧化钙、硫酸钡加入到高速搅拌机中,400‑500r/min混合0.5‑1.5h,然后加入树脂混合物,继续混合0.5‑1.5h,得到摩擦混合料;步骤三,将钢背进行清洗、抛丸、刷胶处理,然后将钢背和摩擦混合料放入刹车片模具中,模压条件为165‑175oC/25‑27Mpa/8‑10min,冷却脱模,将刹车片在烘箱中进行后处理,后处理条件为120‑140oC/1‑2h,150‑170oC/1‑2h,180‑200oC/1‑2h,降温至常温,得到一种氧化钇稳定型氧化锆陶瓷摩擦材料。通过本发明得到的摩擦材料具有更优异的耐磨性能和更稳定的摩擦性能。
Description
技术领域
本发明涉及摩擦材料领域,具体涉及一种氧化钇稳定型氧化锆陶瓷摩擦材料及其制备方法。
背景技术
汽车摩擦材料是汽车制动器、离合器和摩擦传动装置中的关键材料,它将汽车的动能转化为热量散发到空气中,从而达到汽车减速或停止的功能。摩擦材料的好坏直接影响到汽车的可靠性和安全性,具有重要的作用。汽车摩擦材料经历了石棉摩擦材料、半金属摩擦材料、玻纤摩擦材料、有机纤维摩擦材料、片状材料增强摩擦材料等阶段。随着社会发展水平的提高,汽车行业对摩擦材料的要求越来越高,特别是要求摩擦材料耐磨、摩擦系数稳定、噪音低、使用寿命长、无振动等,而陶瓷材料由于其密度低、耐腐蚀、化学性质稳定、耐磨、硬度大、熔点高等性能特点非常适合用作摩擦材料。
CN201510530286.9公开了一种陶瓷摩擦材料用酚醛树脂改性方法及制陶瓷摩擦材料方法,从陶瓷摩擦材料应用的酚醛树脂入手,对酚醛树脂进行改性处理,并且结合对酚醛树脂进行改性处理的改性剂的配方以及改性剂的制备方法,再结合后期用来制备陶瓷摩擦材料,其陶瓷摩擦材料中的原料配方以及采用上述原料配方制备的陶瓷摩擦材料的制备方法,进而使得制备的陶瓷摩擦材料的动静摩擦系数比以及磨损率得到了较大程度的突破,使得动静摩擦系数比由传统的91%提高到了98%,使得磨损率降低了20%。
CN201510565759.9公开了一种陶瓷摩擦材料混合物及其混合方法,通过二氧化硅、二硫化钼、柴油、碳酸锰矿、磷矿、石墨、硅藻土、陶瓷纤维、碳纤维、酚醛树脂、十二烷基苯磺酸钠原料的选取和配比,进而使得陶瓷摩擦材料制备陶瓷摩擦片的动摩擦系数为0.22-0.23,静摩擦系数在0.24-0.25,动静摩擦比为0.88-0.955,摩损率7.5×10-6mm3·J-1-9×10-6mm3·J-1;并且结合各原料的配比以及碳酸锰矿、磷矿的加入,进而使得陶瓷摩擦材料混合物的性能得到改善,进而使得制备出来的陶瓷摩擦材料的摩擦性能得到改善,尤其是摩擦性能的稳定性,导油性以及物理机械性能。
CN201510547185.2公开了一种碳基陶瓷摩擦材料用钛酸钾纤维改性方法,通过将钛酸 钾纤维采用澄清石灰水预处理,再采用餐厨废弃油、菜油、松油加入超声波处理,进而使得 钛酸钾纤维的活性得到增强,促进钛酸钾纤维的活化度,再加入复合碱催化剂,补充钛钾元 素,再加入松油、柴油后超声波处理,进而使得钛酸钾纤维的品质得到提高,进而提高钛酸 钾纤维在加入到碳基陶瓷摩擦材料的原料中后,能够在较短的时间内与其他原料发生化学作 用,进而达到改善碳基陶瓷摩擦材料的韧性、耐磨性、热稳定性,提高碳基陶瓷摩擦材料的 动静摩擦系数比,提高安全性。
陶瓷的种类繁多,耐热和机械性能优良,但是目前大部分摩擦材料都是利用单一的硼化物、碳化物、氧化物、氮化物、硅化物等陶瓷材料作为摩擦材料的主材料,性能仍有提高空间。
发明内容
本发明提供一种氧化钇稳定型氧化锆陶瓷摩擦材料及其制备方法,通过本发明得到的摩擦材料具有更优异的耐磨性能和更稳定的摩擦性能。
一种氧化钇稳定型氧化锆陶瓷摩擦材料及其制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一,按照质量份数,将9-11份的改性树脂、3-5份的橡胶粉、4-6份的摩擦粉、4-6份的芳纶纤维加入到高速分散机中,1000-2000r/min混合10-20min,得到树脂混合物;
步骤二,按照质量份数,将5-8份的冠醚硅烷基氧化钇稳定型氧化锆粉体、20-22份的钛酸钾晶须、6-8份的矿物纤维、5-8份的硫化锡、4-6份的表面改性石墨、4-6份的焦炭、10-12份的氧化铁、2-4份的氢氧化钙、24-26份的硫酸钡加入到高速搅拌机中,400-500r/min混合0.5-1.5h,然后加入树脂混合物,继续混合0.5-1.5h,得到摩擦混合料;
步骤三,将钢背进行清洗、抛丸、刷胶处理,然后将钢背和摩擦混合料放入刹车片模具中,模压条件为165-175oC/25-27Mpa/8-10min,冷却脱模,将刹车片在烘箱中进行后处理,后处理条件为120-140oC/1-2h,150-170oC/1-2h,180-200oC/1-2h,降温至常温,得到一种氧化钇稳定型氧化锆陶瓷摩擦材料。
优选地,步骤一所述的改性树脂的制备方法为:
按照质量份数,将160-170份的浓度为37%的甲醛水溶液、88-94份的三聚氰胺加入到反应釜中,100-200r/min搅拌升温至80-90oC,反应30-60min,反应液变透明,然后加入550-570份的腰果壳油,670-680份的苯酚、410-430份的浓度为37%的甲醛水溶液,混合均匀,然后慢慢加入30-35份的浓度为10%的稀硫酸,升温至100-115oC,反应2-4h,然后加入41-45份的氢氧化钡,减压蒸馏除去水分,得到改性树脂。
优选地,步骤一所述的橡胶粉为丁腈橡胶粉末、丁苯橡胶粉末、聚硫橡胶、氯丁橡胶中一种或几种的组合物。
步骤二所述的冠醚硅烷基氧化钇稳定型氧化锆粉体的制备方法为:
按照质量份数,将25-39份的改性的氧化钇稳定型氧化锆粉体,5-8份的1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、0.02-0.06份的4-乙烯基苯并-18-冠醚-6,200-300份溶剂油加入到反应釜中,氮气保护下加热到70-80℃,然后将0.3-0.7份铂碳催化剂加入到反应釜中,控温反应70-80min,完成后过滤,烘干,即可得到所述的一种冠醚硅烷基氧化钇稳定型氧化锆粉体。
所述的改性的氧化钇稳定型氧化锆粉体的制备方法为:
按照质量份数,将5-8.6份的氧化钇稳定型氧化锆粉体加入0.3-0.8份的乙烯基三甲氧基硅烷,搅拌混合均匀后升温到60-80℃,反应1-6h,完成后过滤,在80-110℃下干燥120-180min,即可得到所述的一种改性氧化钇稳定型氧化锆粉体。
所述的氧化钇稳定型氧化锆粉体的制备方法为:
按照质量份数,将32.2-35.5份的八水合氧氯化锆、30.6-33.2份的六水合硝酸钇、322-340份的去离子水加入到反应釜中,100-200r/min搅拌30-60min,充分溶解,然后加入35.2-36.8份的十二烷基苯磺酸钠,搅拌10-30min,然后往混合液中边搅拌边缓慢滴入氨水,调节PH至8-9,搅拌30-60min,得到白色沉淀,然后将混合液离心分离,得到白色沉淀在120-140oC下烘2-4h,除去水分,得到白色粉末,然后将白色粉末在800-900oC马弗炉中煅烧3-5h,得到氧化钇稳定型氧化锆粉体;
优选地,步骤二所述的矿物纤维为蛭石纤维、硅灰石纤维、玄武岩纤维、海泡石纤维中一种或几种的组合物。
氧化钇稳定型氧化锆粉体经乙烯基硅烷处理,表面的双键和1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、4-乙烯基苯并-18-冠醚-6发生硅氢加成反应,得到冠醚硅烷基氧化钇稳定型氧化锆粉体,其部分反应示意为:
按照质量份数,将5.0-5.5份的可膨胀石墨,置于马弗炉中800-900oC煅烧1-10min,冷却到常温,得到膨胀石墨;将0.5-1.0份的钛酸酯偶联剂、2.5-3.0份的异丙醇加入到烧杯中,混合均匀,得到钛酸酯的异丙醇溶液;将5.0-5.5份的膨胀石墨在高速搅拌机中500-1000r/min搅拌,均匀加入钛酸酯的异丙醇溶液,搅拌10-20min,将混合物放入烘箱中,150-180oC加热反应0.5-2.0h,得到表面改性石墨。
所述的改性树脂制备过程中部分反应机理示意如下:
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
1、通过往配方中加入冠醚硅烷基氧化钇稳定型氧化锆粉体,采用氧化钇稳定型氧化锆粉体经乙烯基硅烷处理,表面的双键和1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、4-乙烯基苯并-18-冠醚-6发生硅氢加成反应,使得到的摩擦材料具有更好的耐磨性能,且摩擦性能更稳定。
2、通过对加入的酚醛树脂进行耐热改性,使摩擦材料的耐热性能更好,最终使摩擦性能受温度的影响更小,最终表现为摩擦系数的热衰退更小。
3、通过对加入的润滑剂石墨进行表面改性,使石墨和其他组分之间的相容性更好,从而使摩擦材料的韧性更好,耐磨性能更好,磨损更小。
附图说明
图1为实施例1所得改性树脂的傅里叶红外光谱图:
在1440/1364cm-1附近存在苯环的伸缩吸收峰,在3410cm-1附近存在酚羟基的伸缩吸收峰,在2977cm-1附近存在碳氢的伸缩吸收峰,说明苯酚参与了反应,与甲醛反应生成了酚醛树脂;在1577cm-1附近存在碳碳双键的吸收峰,说明腰果壳油参与了反应;在1076cm-1附近存在碳氮单键的吸收峰,在1656cm-1附近存在碳氮双键的伸缩吸收峰,说明三聚氰胺参与了反应;在641cm-1附近存在硫酸根离子的不对称伸缩吸收峰,说明氢氧化钡参与了反应,和硫酸反应生成了硫酸钡留在改性树脂中。
具体实施方式
以下实施例中所用原料均为市售产品,实施例是对本发明的进一步说明,而非限制本发明的范围;
各性能测试方法如下:
1、磨损量测试:按照SAE J2707程序进行测试,在惯性台架设备上运行磨损试验,测试产品的磨损量。
2、冷摩擦系数、衰减摩擦系数测试:采用LINK1500克劳斯试验机进行测试,试验台转速660r/min,接触压力100N/cm2,制动时间5s,间隔时间10s,制动100次,由仪器直接测试摩擦系数,统计测试结果,在温度最低时测得的摩擦系数最高,为冷摩擦系数,在温度最高时,测得的摩擦系数最低,为衰减摩擦系数。
实施例1
步骤一,将9kg改性树脂、3kg丁腈橡胶粉末、4kg摩擦粉、4kg芳纶纤维加入到高速分散机中,1000r/min混合10min,得到树脂混合物;
步骤二,将5kg氧化钇稳定型氧化锆粉末、20kg钛酸钾晶须、6kg蛭石纤维、5kg硫化锡、4kg表面改性石墨、4kg焦炭、10kg氧化铁、2kg氢氧化钙、24kg硫酸钡加入到高速搅拌机中,400r/min混合0.5h,然后加入树脂混合物,继续混合0.5h,得到摩擦混合料;
步骤三,将钢背进行清洗、抛丸、刷胶处理,然后将钢背和摩擦混合料放入刹车片模具中,模压条件为165oC/25Mpa/8min,冷却脱模,将刹车片在烘箱中进行后处理,后处理条件为120oC/1h,150oC/1h,180oC/1h,降温至常温,得到一种氧化钇稳定型氧化锆陶瓷摩擦材料。
步骤一所述的改性树脂的制备方法为:将160kg浓度为37%的甲醛水溶液、88kg三聚氰胺加入到反应釜中,100r/min搅拌升温至80oC,反应30min,反应液变透明,然后加入550kg腰果壳油,670kg苯酚、410kg浓度为37%的甲醛水溶液,混合均匀,然后慢慢加入30kg浓度为10%的稀硫酸,升温至100oC,反应2h,然后加入41kg氢氧化钡,减压蒸馏除去水分,得到改性树脂。
步骤二所述的冠醚硅烷基氧化钇稳定型氧化锆粉体的制备方法为:
将25kg的改性的氧化钇稳定型氧化锆粉体,5kg的1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、0.02kg的4-乙烯基苯并-18-冠醚-6,200kg溶剂油加入到反应釜中,氮气保护下加热到70℃,然后将0.3kg铂碳催化剂加入到反应釜中,控温反应70min,完成后过滤,烘干,即可得到所述的一种冠醚硅烷基氧化钇稳定型氧化锆粉体。
所述的改性的氧化钇稳定型氧化锆粉体的制备方法为:
将5kg的氧化钇稳定型氧化锆粉体加入0.3kg的乙烯基三甲氧基硅烷,搅拌混合均匀后升温到60℃,反应1h,完成后过滤,在80℃下干燥120min,即可得到所述的一种改性氧化钇稳定型氧化锆粉体。
所述的氧化钇稳定型氧化锆粉末的制备方法为:将32.2kg八水合氧氯化锆、30.6kg六水合硝酸钇、322kg去离子水加入到反应釜中,100r/min搅拌30min,充分溶解,然后加入35.2kg十二烷基苯磺酸钠,搅拌10min,然后往混合液中边搅拌边缓慢滴入氨水,调节PH至8,搅拌30min,得到白色沉淀,然后将混合液离心分离,得到白色沉淀在120oC下烘2h,除去水分,得到白色粉末,然后将白色粉末在800oC马弗炉中煅烧3h,得到氧化钇稳定型氧化锆粉体。
步骤二所述的表面改性石墨的制备方法为:将5.0kg可膨胀石墨,置于马弗炉中800oC煅烧1min,冷却到常温,得到膨胀石墨;将0.5kg钛酸酯偶联剂、2.5kg异丙醇加入到烧杯中,混合均匀,得到钛酸酯的异丙醇溶液;将5.0kg膨胀石墨在高速搅拌机中500r/min搅拌,均匀加入钛酸酯的异丙醇溶液,搅拌10min,将混合物放入烘箱中,150oC加热反应0.5h,得到表面改性石墨。
所得产品的磨损量为0.8mm,冷摩擦系数为0.455,衰减摩擦系数为0.412。
实施例2
步骤一,将9kg改性树脂、3kg丁苯橡胶粉末、4kg摩擦粉、4kg芳纶纤维加入到高速分散机中,1433r/min混合13min,得到树脂混合物;
步骤二,将6kg氧化钇稳定型氧化锆粉末、20kg钛酸钾晶须、6kg硅灰石纤维、6kg硫化锡、4kg表面改性石墨、4kg焦炭、10kg氧化铁、2kg氢氧化钙、24kg硫酸钡加入到高速搅拌机中,416r/min混合0.9h,然后加入树脂混合物,继续混合0.6h,得到摩擦混合料;
步骤三,将钢背进行清洗、抛丸、刷胶处理,然后将钢背和摩擦混合料放入刹车片模具中,模压条件为169oC/25Mpa/8min,冷却脱模,将刹车片在烘箱中进行后处理,后处理条件为123oC/1h,158oC/1h,186oC/1h,降温至常温,得到一种氧化钇稳定型氧化锆陶瓷摩擦材料。
步骤一所述的改性树脂的制备方法为:将161kg浓度为37%的甲醛水溶液、89kg三聚氰胺加入到反应釜中,140r/min搅拌升温至82oC,反应40min,反应液变透明,然后加入559kg腰果壳油,673kg苯酚、416kg浓度为37%的甲醛水溶液,混合均匀,然后慢慢加入32kg浓度为10%的稀硫酸,升温至105oC,反应2h,然后加入42kg氢氧化钡,减压蒸馏除去水分,得到改性树脂。
步骤二所述的冠醚硅烷基氧化钇稳定型氧化锆粉体的制备方法为:
将279kg的改性的氧化钇稳定型氧化锆粉体,6kg的1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、0.03kg的4-乙烯基苯并-18-冠醚-6,220kg溶剂油加入到反应釜中,氮气保护下加热到72℃,然后将0.4kg铂碳催化剂加入到反应釜中,控温反应73min,完成后过滤,烘干,即可得到所述的一种冠醚硅烷基氧化钇稳定型氧化锆粉体。
所述的改性的氧化钇稳定型氧化锆粉体的制备方法为:
将6kg的氧化钇稳定型氧化锆粉体加入0.4kg的乙烯基三甲氧基硅烷,搅拌混合均匀后升温到65℃,反应2h,完成后过滤,在85℃下干燥130min,即可得到所述的一种改性氧化钇稳定型氧化锆粉体。
所述的氧化钇稳定型氧化锆粉末的制备方法为:将33.6kg八水合氧氯化锆、31.4kg六水合硝酸钇、328kg去离子水加入到反应釜中,146r/min搅拌38min,充分溶解,然后加入35.8kg十二烷基苯磺酸钠,搅拌16min,然后往混合液中边搅拌边缓慢滴入氨水,调节PH至8,搅拌41min,得到白色沉淀,然后将混合液离心分离,得到白色沉淀在127oC下烘2h,除去水分,得到白色粉末,然后将白色粉末在846oC马弗炉中煅烧3h,得到氧化钇稳定型氧化锆粉体。
步骤二所述的表面改性石墨的制备方法为:将5.2kg可膨胀石墨,置于马弗炉中823oC煅烧5min,冷却到常温,得到膨胀石墨;将0.6kg钛酸酯偶联剂、2.7kg异丙醇加入到烧杯中,混合均匀,得到钛酸酯的异丙醇溶液;将5.1kg膨胀石墨在高速搅拌机中633r/min搅拌,均匀加入钛酸酯的异丙醇溶液,搅拌14min,将混合物放入烘箱中,160oC加热反应0.7h,得到表面改性石墨。
所得产品的磨损量为0.7mm,冷摩擦系数为0.457,衰减摩擦系数为0.414。
实施例3
步骤一,将9kg改性树脂、3kg聚硫橡胶粉末、4kg摩擦粉、4kg芳纶纤维加入到高速分散机中,1833r/min混合15min,得到树脂混合物;
步骤二,将6kg氧化钇稳定型氧化锆粉末、20kg钛酸钾晶须、6kg玄武岩纤维、7kg硫化锡、4kg表面改性石墨、4kg焦炭、10kg氧化铁、2kg氢氧化钙、24kg硫酸钡加入到高速搅拌机中,442r/min混合1.3h,然后加入树脂混合物,继续混合0.8h,得到摩擦混合料;
步骤三,将钢背进行清洗、抛丸、刷胶处理,然后将钢背和摩擦混合料放入刹车片模具中,模压条件为173oC/25Mpa/8min,冷却脱模,将刹车片在烘箱中进行后处理,后处理条件为131oC/1h,167oC/1h,192oC/1h,降温至常温,得到一种氧化钇稳定型氧化锆陶瓷摩擦材料。
步骤一所述的改性树脂的制备方法为:将162kg浓度为37%的甲醛水溶液、91kg三聚氰胺加入到反应釜中,176r/min搅拌升温至85oC,反应52min,反应液变透明,然后加入563kg腰果壳油,675kg苯酚、420kg浓度为37%的甲醛水溶液,混合均匀,然后慢慢加入33kg浓度为10%的稀硫酸,升温至112oC,反应2h,然后加入43kg氢氧化钡,减压蒸馏除去水分,得到改性树脂。
步骤二所述的冠醚硅烷基氧化钇稳定型氧化锆粉体的制备方法为:
将29kg的改性的氧化钇稳定型氧化锆粉体,7kg的1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、0.04kg的4-乙烯基苯并-18-冠醚-6,250kg溶剂油加入到反应釜中,氮气保护下加热到77℃,然后将0.6kg铂碳催化剂加入到反应釜中,控温反应76min,完成后过滤,烘干,即可得到所述的一种冠醚硅烷基氧化钇稳定型氧化锆粉体。
所述的改性的氧化钇稳定型氧化锆粉体的制备方法为:
将7kg的氧化钇稳定型氧化锆粉体加入0.6kg的乙烯基三甲氧基硅烷,搅拌混合均匀后升温到70℃,反应4h,完成后过滤,在96℃下干燥150min,即可得到所述的一种改性氧化钇稳定型氧化锆粉体。
所述的氧化钇稳定型氧化锆粉末的制备方法为:将34.9kg八水合氧氯化锆、32.5kg六水合硝酸钇、336kg去离子水加入到反应釜中,186r/min搅拌51min,充分溶解,然后加入36.4kg十二烷基苯磺酸钠,搅拌24min,然后往混合液中边搅拌边缓慢滴入氨水,调节PH至8,搅拌48min,得到白色沉淀,然后将混合液离心分离,得到白色沉淀在130oC下烘2h,除去水分,得到白色粉末,然后将白色粉末在872oC马弗炉中煅烧3h,得到氧化钇稳定型氧化锆粉体。
所述的表面改性石墨的制备方法为:将5.3kg可膨胀石墨,置于马弗炉中849oC煅烧7min,冷却到常温,得到膨胀石墨;将0.8kg钛酸酯偶联剂、2.8kg异丙醇加入到烧杯中,混合均匀,得到钛酸酯的异丙醇溶液;将5.2kg膨胀石墨在高速搅拌机中749r/min搅拌,均匀加入钛酸酯的异丙醇溶液,搅拌17min,将混合物放入烘箱中,169oC加热反应1h,得到表面改性石墨。
所得产品的磨损量为0.6mm,冷摩擦系数为0.459,衰减摩擦系数为0.415。
实施例4
步骤一,将11kg改性树脂、5kg氯丁橡胶粉末、6kg摩擦粉、6kg芳纶纤维加入到高速分散机中,2000r/min混合20min,得到树脂混合物;
步骤二,将8kg氧化钇稳定型氧化锆粉末、22kg钛酸钾晶须、8kg海泡石纤维、8kg硫化锡、6kg表面改性石墨、6kg焦炭、12kg氧化铁、4kg氢氧化钙、26kg硫酸钡加入到高速搅拌机中,500r/min混合1.5h,然后加入树脂混合物,继续混合1.5h,得到摩擦混合料;
步骤三,将钢背进行清洗、抛丸、刷胶处理,然后将钢背和摩擦混合料放入刹车片模具中,模压条件为175oC/27Mpa/10min,冷却脱模,将刹车片在烘箱中进行后处理,后处理条件为140oC/2h,170oC/2h,200oC/2h,降温至常温,得到一种氧化钇稳定型氧化锆陶瓷摩擦材料。
步骤一所述的改性树脂的制备方法为:将170kg浓度为37%的甲醛水溶液、94kg三聚氰胺加入到反应釜中,200r/min搅拌升温至90oC,反应60min,反应液变透明,然后加入570kg腰果壳油,680kg苯酚、430kg浓度为37%的甲醛水溶液,混合均匀,然后慢慢加入35kg浓度为10%的稀硫酸,升温至115oC,反应4h,然后加入45kg氢氧化钡,减压蒸馏除去水分,得到改性树脂。
步骤二所述的冠醚硅烷基氧化钇稳定型氧化锆粉体的制备方法为:
将39kg的改性的氧化钇稳定型氧化锆粉体,8kg的1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、0.06kg的4-乙烯基苯并-18-冠醚-6,300kg溶剂油加入到反应釜中,氮气保护下加热到80℃,然后将0.7kg铂碳催化剂加入到反应釜中,控温反应80min,完成后过滤,烘干,即可得到所述的一种冠醚硅烷基氧化钇稳定型氧化锆粉体。
所述的改性的氧化钇稳定型氧化锆粉体的制备方法为:
将8.6kg的氧化钇稳定型氧化锆粉体加入0.8kg的乙烯基三甲氧基硅烷,搅拌混合均匀后升温到80℃,反应6h,完成后过滤,在110℃下干燥180min,即可得到所述的一种改性氧化钇稳定型氧化锆粉体。
所述的氧化钇稳定型氧化锆粉末的制备方法为:将35.5kg八水合氧氯化锆、33.2kg六水合硝酸钇、340kg去离子水加入到反应釜中,200r/min搅拌60min,充分溶解,然后加入36.8kg十二烷基苯磺酸钠,搅拌30min,然后往混合液中边搅拌边缓慢滴入氨水,调节PH至9,搅拌60min,得到白色沉淀,然后将混合液离心分离,得到白色沉淀在140oC下烘4h,除去水分,得到白色粉末,然后将白色粉末在900oC马弗炉中煅烧5h,得到氧化钇稳定型氧化锆粉体。
步骤二所述的表面改性石墨的制备方法为:将5.5kg可膨胀石墨,置于马弗炉中900oC煅烧10min,冷却到常温,得到膨胀石墨;将1.0kg钛酸酯偶联剂、3.0kg异丙醇加入到烧杯中,混合均匀,得到钛酸酯的异丙醇溶液;将5.5kg膨胀石墨在高速搅拌机中1000r/min搅拌,均匀加入钛酸酯的异丙醇溶液,搅拌20min,将混合物放入烘箱中,180oC加热反应2h,得到表面改性石墨。
所得产品的磨损量为0.6mm,冷摩擦系数为0.466,衰减摩擦系数为0.423。
对比例1
相对于实施例1,将加入的氧化钇稳定型氧化锆粉末替换为等质量的氧化锆粉末,其余和实施例1保持一致,所得产品的磨损量为1.3mm,冷摩擦系数为0.455,衰减摩擦系数为0.358。
对比例2
相对于实施例1,加入的氧化钇稳定型氧化锆粉末的量为0kg,其余和实施例1保持一致,所得产品的磨损量为1.5mm,冷摩擦系数为0.407,衰减摩擦系数为0.335。
对比例3
相对于实施例1,加入的树脂为普通的酚醛树脂,其余和实施例1保持一致,所得产品的磨损量为1.2mm,冷摩擦系数为0.453,衰减摩擦系数为0.386。
对比例4
相对于实施例1,加入的石墨未经过表面改性,其余和实施例1保持一致,所得产品的磨损量为1.1mm,冷摩擦系数为0.448,衰减摩擦系数为0.403。
Claims (7)
1.一种氧化钇稳定型氧化锆陶瓷摩擦材料及其制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一,按照质量份数,将9-11份的改性树脂、3-5份的橡胶粉、4-6份的摩擦粉、4-6份的芳纶纤维加入到高速分散机中,1000-2000r/min混合10-20min,得到树脂混合物;
步骤二,按照质量份数,将5-8份的冠醚硅烷基氧化钇稳定型氧化锆粉体、20-22份的钛酸钾晶须、6-8份的矿物纤维、5-8份的硫化锡、4-6份的表面改性石墨、4-6份的焦炭、10-12份的氧化铁、2-4份的氢氧化钙、24-26份的硫酸钡加入到高速搅拌机中,400-500r/min混合0.5-1.5h,然后加入树脂混合物,继续混合0.5-1.5h,得到摩擦混合料;
步骤三,将钢背进行清洗、抛丸、刷胶处理,然后将钢背和摩擦混合料放入刹车片模具中,模压条件为165-175℃/25-27Mpa/8-10min,冷却脱模,将刹车片在烘箱中进行后处理,后处理条件为120-140℃/1-2h,150-170℃/1-2h,180-200℃/1-2h,降温至常温,得到一种聚醚硅烷基氧化钇稳定型氧化锆陶瓷摩擦材料;
步骤二所述的冠醚硅烷基氧化钇稳定型氧化锆粉体的制备方法为:
按照质量份数,将25-39份的改性的氧化钇稳定型氧化锆粉体,5-8份的1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、0.02-0.06份的4-乙烯基苯并-18-冠醚-6,200-300份溶剂油加入到反应釜中,氮气保护下加热到70-80℃,然后将0.3-0.7份铂碳催化剂加入到反应釜中,控温反应70-80min,完成后过滤,烘干,即可得到所述的一种冠醚硅烷基氧化钇稳定型氧化锆粉体。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤一所述的改性树脂的制备方法为:
按照质量份数,将160-170份的浓度为37%的甲醛水溶液、88-94份的三聚氰胺加入到反应釜中,100-200r/min搅拌升温至80-90℃,反应30-60min,反应液变透明,然后加入550-570份的腰果壳油,670-680份的苯酚、410-430份的浓度为37%的甲醛水溶液,混合均匀,然后慢慢加入30-35份的浓度为10%的稀硫酸,升温至100-115℃,反应2-4h,然后加入41-45份的氢氧化钡,减压蒸馏除去水分,得到改性树脂。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤一所述的橡胶粉为丁腈橡胶粉末、丁苯橡胶粉末、聚硫橡胶粉末、氯丁橡胶粉末中一种或几种的组合物。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的改性的氧化钇稳定型氧化锆粉体的制备方法为:
按照质量份数,将5-8.6份的氧化钇稳定型氧化锆粉体加入0.3-0.8份的乙烯基三甲氧基硅烷,搅拌混合均匀后升温到60-80℃,反应1-6h,完成后过滤,在80-110℃下干燥120-180min,即可得到所述的一种改性氧化钇稳定型氧化锆粉体。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的氧化钇稳定型氧化锆粉体的制备方法为:
按照质量份数,将32.2-35.5份的八水合氧氯化锆、30.6-33.2份的六水合硝酸钇、322-340份的去离子水加入到反应釜中,100-200r/min搅拌30-60min,充分溶解,然后加入35.2-36.8份的十二烷基苯磺酸钠,搅拌10-30min,然后往混合液中边搅拌边缓慢滴入氨水,调节PH至8-9,搅拌30-60min,得到白色沉淀,然后将混合液离心分离,得到白色沉淀在120-140℃下烘2-4h,除去水分,得到白色粉末,然后将白色粉末在800-900℃马弗炉中煅烧3-5h,得到氧化钇稳定型氧化锆粉体。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤二所述的矿物纤维为蛭石纤维、硅灰石纤维、玄武岩纤维、海泡石纤维中一种或几种的组合物。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤二所述的表面改性石墨的制备方法为:
按照质量份数,将5.0-5.5份的可膨胀石墨,置于马弗炉中800-900℃煅烧1-10min,冷却到常温,得到膨胀石墨;将0.5-1.0份的钛酸酯偶联剂、2.5-3.0份的异丙醇加入到烧杯中,混合均匀,得到钛酸酯的异丙醇溶液;将5.0-5.5份的膨胀石墨在高速搅拌机中500-1000r/min搅拌,均匀加入钛酸酯的异丙醇溶液,搅拌10-20min,将混合物放入烘箱中,150-180℃加热反应0.5-2.0h,得到表面改性石墨。
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Denomination of invention: A yttria stabilized zirconia ceramic friction material and its preparation method Effective date of registration: 20230324 Granted publication date: 20220311 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited by Share Ltd. Pujiang County branch Pledgor: Zhejiang Wansai Automobile Parts Co.,Ltd. Registration number: Y2023330000591 |