CN1944498A - 一种微孔型摩擦材料及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微孔型摩擦材料及其制造方法，该摩擦材料的原料配方及重量百分比如下：改性树脂10～35％，丁腈粉末0～10％，高岭土20～40％，沉淀硫酸钡25～50％，石墨5～20％，氧化锌1～10％，刚玉0～1％，铬铁矿粉0～5％，氧化铁红0～2％，钢纤维10～30％，芳纶浆粕0.1～10％，碳纤维0～10％，将上述原料按比例、分步骤地加入到高速犁耙式混料机中混合，在室温～140℃下将物料在200～800kg/cm2的压力反应20～800秒成型，然后将成型的坯状料放入烧结炉中，在150℃～200℃的温度下进行烧结2～16小时，即可得到微孔型摩擦材料。与现有技术相比，本发明材料具有良好摩擦性能和物理机械性能、无噪音、不损伤对偶和生产效率高、低能耗等优点。

Description

一种微孔型摩擦材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种摩擦材料及其制造方法，尤其涉及一种微孔型摩擦材料及其制造方法。
背景技术
众所周知，轨道交通运输工具正朝着高速、重载的方向发展，尤其是城市轨道交通，它的制动频繁性是其他交通工具无法比拟的。因此，对制动材料(摩擦材料)的PV值要求也日趋提高。业内一般采用提高材料PV值的方法来提高材料的性能。但是用传统的方法提高材料PV值，势必会增大其硬度，使得摩擦材料虽然能够勉强符合要求，却会对对偶材料(如车轮踏面、制动盘表面等)造成更大的伤害，比如龟裂、剥落和钩状磨损等，从而影响行车安全。这是设计者和使用者都不愿意看到的。因此，如何解决这一矛盾长期困扰着业界同仁。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可提高摩擦材料性能，又保护对偶材料的微孔型摩擦材料及其制造方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种微孔型摩擦材料，其特征在于，该摩擦材料的原料配方如下：
组分            重量百分比
改性树脂        10～35％，
丁腈粉末        0～10％，
高岭土          20～40％，
沉淀硫酸钡      25～50％，
石墨            5～20％，
氧化锌          1～10％，
刚玉               0～1％，
铬铁矿粉           0～5％，
氧化铁红           0～2％，
钢纤维             10～30％，
芳纶浆粕           0.1～10％，
碳纤维             0～10％。
所述的原料配方的重量百分比为：改性树脂15～25％，丁腈粉末1～5％，高岭土粉25～35％，硫酸钡30～40％，石墨10～15％，钢纤维15～25％，芳纶浆粕0.1～5％，氧化锌2～8％，刚玉0～1％，铬铁矿粉0～5％，氧化铁红0～2％，钢纤维10～30％，芳纶浆粕0.1～10％，碳纤维0～10％。
所述的改性树脂包括环氧改性酚醛树脂、有机硅改性酚醛树脂、腰果壳油改性酚醛树脂或聚酰亚胺改性酚醛树脂。
所述的摩擦材料为气孔率在5～20％的微孔型材料。
所述的微孔型材料的孔为通孔，孔径为0.5～4微米。
一种微孔型摩擦材料的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)原料的配制：
组分            重量百分比
改性树脂         10～35％，
丁腈粉末         0～10％，
高岭土           20～40％，
沉淀硫酸钡       25～50％，
石墨             5～20％，
氧化锌           1～10％，
刚玉             0～1％，
铬铁矿粉         0～5％，
氧化铁红         0～2％，
钢纤维           10～30％，
芳纶浆粕         0.1～10％，
碳纤维           0～10％；
(2)制备：将上述原料按比例、分步骤地加入到高速犁耙式混料机中混合，在室温～140℃下将物料在200～800kg/cm2的压力反应20～300秒成型，然后将成型的坯状料放入烧结炉中，在150℃～200℃的温度下进行烧结2～16小时，即可得到微孔型摩擦材料。
所述的步骤(2)中物料的成型压力为300～500kg/cm2。
所述的步骤(2)中烧结炉的温度为185℃～195℃。
所述的步骤(2)中烧结时间为6～8小时。
以往制动中摩擦材料的标准，如TB/T2403-93《货车搞摩擦系数闸瓦》、TB/T2404-1999《低摩擦系数合成闸瓦》、TB/T2546-1995《内燃机车合成闸瓦》等、以及铁道部车辆局发布的《盘形制动装置技术条件(试行)》，无一例外地对材料的吸水率和吸油率有严格要求，即不超过约1.5％。本发明微孔型摩擦材料的提出，突破了传统摩擦材料的加工成型技术和在应用领域的实践。因此，本发明微孔型摩擦材料(合成闸瓦)的研发是对现有理论和实践的突破。
与现有技术相比，本发明通过改变固化反应的机理，改变材料成型时的工艺参数，使得材料具有致密、细小的微孔，而这些微孔不是闭孔，而是通孔，从而形成微孔材料。材料中的微孔，分布均匀，孔径细小，约为1～4μ，孔隙率达到5～20％，摩擦系数：0.25～0.32，磨耗：＜20克，冲击强度：0.20J/cm2，压缩强度：86MPa，洛氏硬度：HRR70。因此材料具有良好摩擦性能和物理机械性能，满足使用工况。
通过上述途径，得到的摩擦材料，具有高的PV值，能满足高速重载的要求。同时，由于该摩擦材料具有多孔性，使得材料的硬度大幅下降，而不至于损伤对偶材料，并且，在使用过程中产生的噪声更低，甚至没有。特别是，在使用过程中，材料表面没有金属镶嵌物和龟裂产生。此外，由于材料具有多孔性，且是通孔，增加了散热效果，因此在实际使用过程中，摩擦界面的最高温度下降了约50℃。
具体实施方式
以下结合具体实施例来说明本发明所涉及的方法和工艺。
实施例1
闸瓦的原料组分及含量如下：
组分                           重量百分比
钢纤维                         20％
Kevlar Pulp 979                2.5％
芴型环氧(DGEBF)改性酚醛树脂    20％
氧化锌                         3.5％
陶土                           17％
石墨                           5％
沉淀硫酸钡                     32％
将上述原料按比例、分步骤地加入到高速犁耙式混料机中混合，在室温下将物料在400kg/cm2的压力反应300秒成型，然后将成型的坯状料放入烧结炉中，在180℃的温度下烧结8小时，即得闸瓦，所制得的闸瓦性能如下：
一、物理机械性能
1.气孔率：15.9％，
2.洛氏硬度：HRR 62.5，
3.冲击强度：0.19J/cm2，
4.压缩强度：86.0MPa。
二、摩擦性能
根据时速80km/h，制动压力40KN，以及时速120km/h，制动压力32KN时的制动曲线和摩擦系数分析，可以看出该闸瓦在不同时速，不同压力下的摩擦系数非常稳定，磨耗仅为20克。
实施例2
一种微孔型摩擦材料，该摩擦材料的原料配方及重量百分比如下：
组分                       重量百分比
PMR聚酰亚胺改性酚醛树脂    10％，
丁腈粉末                   10％，
高岭土                     20％，
沉淀硫酸钡                 25％，
石墨                       20％，
氧化锌                     1％，
刚玉                1％，
铬铁矿粉            1％，
氧化铁红            1％，
钢纤维              10％，
芳纶浆粕            0.1％，
碳纤维              0.9％。
将上述原料按比例、分步骤地加入到高速犁耙式混料机中混合，在120℃下将物料在800kg/cm2的压力反应20秒成型，然后将成型的坯状料放入烧结炉中，在150℃的温度下进行烧结2小时，即可得到微孔型摩擦材料。
该摩擦材料中的微孔，分布均匀，孔径细小，约为1μ，孔隙率达到10％，摩擦系数：0.25，磨耗：10克，冲击强度：0.19J/cm2，压缩强度：86MPa，洛氏硬度：HRR70。
实施例3
一种微孔型摩擦材料，该摩擦材料的原料配方及重量百分比如下：
组分                    重量百分比
有机硅改性酚醛树脂      35％，
高岭土                  20％，
沉淀硫酸钡              25％，
石墨                    5％，
氧化锌                  1％，
钢纤维                  10％，
芳纶浆粕                2％，
碳纤维                  2％。
将上述原料按比例、分步骤地加入到高速犁耙式混料机中混合，在140℃下将物料在200kg/cm2的压力反应300秒成型，然后将成型的坯状料放入烧结炉中，在200℃的温度下进行烧结16小时，即可得到微孔型摩擦材料。
该摩擦材料中的微孔，分布均匀，孔径细小，约为2μ，孔隙率达到5％，摩擦系数：0.3，磨耗：20克，冲击强度：0.19J/cm2，压缩强度：86MPa，洛氏硬度：HRR70。

Claims (9)

1.一种微孔型摩擦材料，其特征在于，该摩擦材料的原料配方如下：
组分                    重量百分比
改性树脂                10～35％，
丁腈粉末                0～10％，
高岭土                  20～40％，
沉淀硫酸钡              25～50％，
石墨                    5～20％，
氧化锌                  1～10％，
刚玉                    0～1％，
铬铁矿粉                0～5％，
氧化铁红                0～2％，
钢纤维                  10～30％，
芳纶浆粕                0.1～10％，
碳纤维                  0～10％。
2.根据权利要求1所述的一种微孔型摩擦材料，其特征在于，所述的原料优选配方的重量百分比为：改性树脂15～25％，丁腈粉末1～5％，高岭土粉25～35％，硫酸钡30～40％，石墨10～15％，钢纤维15～25％，芳纶浆粕0.1～5％，氧化锌2～8％，刚玉0～1％，铬铁矿粉0～5％，氧化铁红0～2％，钢纤维10～30％，芳纶浆粕0.1～10％，碳纤维0～10％。
3.根据权利要求1或2所述的一种微孔型摩擦材料，其特征在于，所述的改性树脂包括环氧改性酚醛树脂、有机硅改性酚醛树脂、腰果壳油改性酚醛树脂或聚酰亚胺改性酚醛树脂。
4.根据权利要求1或2所述的一种微孔型摩擦材料，其特征在于，所述的摩擦材料为气孔率在5～20％的微孔型材料。
5.根据权利要求4所述的一种微孔型摩擦材料，其特征在于，所述的微孔型材料的孔为通孔，孔径为0.5～4微米。
6.一种微孔型摩擦材料的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)原料的配制：
组分                          重量百分比
改性树脂                      10～35％，
丁腈粉末                      0～10％，
高岭土                        20～40％，
沉淀硫酸钡                    25～50％，
石墨                          5～20％，
氧化锌                        1～10％，
刚玉                          0～1％，
铬铁矿粉                      0～5％，
氧化铁红                      0～2％，
钢纤维                        10～30％，
芳纶浆粕                      0.1～10％，
碳纤维                        0～10％；
(2)制备：将上述原料按比例、分步骤地加入到高速犁耙式混料机中混合，在室温～140℃下将物料在200～800kg/cm2的压力反应20～800秒成型，然后将成型的坯状料放入烧结炉中，在150℃～200℃的温度下进行烧结2～16小时，即可得到微孔型摩擦材料。
7.根据权利要求6所述的一种微孔型摩擦材料的制造方法，其特征在于，所述的步骤(2)中物料的成型压力为300～500kg/cm2。
8.根据权利要求6所述的一种微孔型摩擦材料的制造方法，其特征在于，所述的步骤(2)中烧结炉的温度为185℃～195℃。
9.根据权利要求6所述的一种微孔型摩擦材料的制造方法，其特征在于，所述的步骤(2)中烧结时间为6～8小时。
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