專(zhuān)利名稱(chēng)：類(lèi)陶瓷耐高溫摩擦材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐高溫摩擦材料，具體來(lái)說(shuō)是一種類(lèi)陶瓷耐高溫摩擦材料。還涉及這種類(lèi)陶瓷耐高溫摩擦材料的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著車(chē)輛向環(huán)保、高速以及重載方向發(fā)展，人們對(duì)汽車(chē)制動(dòng)材料的性能提出了更高的要求，特別是在高溫制動(dòng)時(shí)，材料的穩(wěn)定性及安全性至關(guān)重要。目前汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)主要使用半金屬摩擦材料、無(wú)石棉有機(jī)摩擦材料(NAO)、粉末冶金摩擦材料、陶瓷摩擦材料等。半金屬摩擦材料、無(wú)石棉有機(jī)摩擦材料具有制備工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，但是耐熱性較差，粉末冶金摩擦材料、陶瓷摩擦材料耐熱性較好，但是制備工藝復(fù)雜，成本高。文獻(xiàn)1 “專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)是CN02119505. 6的中國(guó)專(zhuān)利”公開(kāi)了一種無(wú)石棉摩擦材料及制造方法。這種摩擦材料的組成配比樹(shù)脂10 20%、鐵礦粉5 25%、重?zé)V1 10%、 磷鐵礦粉1 5%、氧化鋁1 10%、二氧化硅1 7%、重晶石1 20%、硅灰石1 15%、 炭黑1 8%、碳酸鈣1 15%、石墨1 10%、輪胎粉1 10%、植物纖維1 20%、海泡石1 20%、鋼纖維1 5%、硬脂酸鋅0. 1 4%。生產(chǎn)工藝方法將原料混好后在110 130°C下預(yù)熱30分鐘，秤取一定的料放入模具中在165 170°C的溫度和25MPa下熱壓成型，保壓時(shí)間5 20分鐘，泄壓后先在140°C硫化1. 5 2小時(shí)，再在165°C硫化4 8小時(shí)。 這類(lèi)摩擦材料的特點(diǎn)是摩擦性能可調(diào)性好，制備工藝簡(jiǎn)單；但是由于粘結(jié)劑樹(shù)脂的限制，耐熱性較差，在溫度高于300°C時(shí)就會(huì)發(fā)生熱衰退，磨損率增加，最高使用溫度不高于400°C。文獻(xiàn)2 “專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)是CN01115331.8的中國(guó)專(zhuān)利”公開(kāi)了一種含鋼纖維的金屬陶瓷摩擦材料及制造方法，材料的組成是銅粉和錫粉53 69%，短切鋼纖維10 40%，鐵粉0 10%，無(wú)機(jī)氧化物或礦物3 8%，石墨5 12%，二硫化鉬0 4%。制造工藝為 150 300MPa壓力下冷壓成型，在還原氣體保護(hù)下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度700 920°C、壓力 1 2MPa、時(shí)間3 8小時(shí)。這類(lèi)金屬陶瓷摩擦材料的耐熱性能良好，在500°C工作條件下不會(huì)發(fā)生熱衰退；但是制備過(guò)程工藝條件比較復(fù)雜，成本高。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的摩擦材料耐熱性差的不足，本發(fā)明提供一種類(lèi)陶瓷耐高溫摩擦材料。通過(guò)用無(wú)機(jī)粘結(jié)劑取代有機(jī)合成摩擦材料中的酚醛樹(shù)脂或改性酚醛樹(shù)脂粘結(jié)劑，制備類(lèi)陶瓷耐高溫摩擦材料，由于類(lèi)陶瓷耐高溫摩擦材料中無(wú)有機(jī)成分，可以提高摩擦材料的耐熱性。本發(fā)明還涉及這種類(lèi)陶瓷耐高溫摩擦材料的制備方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案一種類(lèi)陶瓷耐高溫摩擦材料，由重量百分比為15 30%的增強(qiáng)纖維、重量百分比為40 59%的無(wú)機(jī)液態(tài)水溶性硅酸鋁粘合劑、重量百分比為15 23%的摩擦改性劑和重量百分比為10 14%的填料制備而成；所述增強(qiáng)纖維是聚丙烯腈基碳纖維、浙青基碳纖維、銅纖維、陶瓷纖維、玻璃纖維、非石棉礦物纖維或鋼纖維的任幾種混合物；所述摩擦改性劑是石墨、二硫化鉬、三氧化二鋁、二氧化硅、碳化硅、氮化硅或氮化硼的任幾種混合物；所述填料是氧化鋅、硫酸鋇、高嶺土、碳酸鈣、螢石粉、礦粉、鉻鐵礦、氧化鎂或硅藻土粉的任幾種混合物。一種上述類(lèi)陶瓷耐高溫摩擦材料的制備方法，其特點(diǎn)是包括以下步驟將重量百分比為10 14%的填料和重量百分比為15 23%的摩擦改性劑添加入混料器中混合均勻，然后加入重量百分比為15 30%的增強(qiáng)纖維進(jìn)行攪拌混合，至增強(qiáng)纖維均勻分散；加入重量百分比為40 59%的無(wú)機(jī)液態(tài)水溶性硅酸鋁粘合劑攪拌均勻；攪拌同時(shí)在攪拌機(jī)底部利用加熱套加熱，頂部采取鼓風(fēng)機(jī)吹熱風(fēng)強(qiáng)制對(duì)流方式促進(jìn)混合料中的水分揮發(fā)，最后得到粉粒料；在室溫下將粉粒料放入模具中加壓成型，成型壓力20 50MPa，保壓10 30分鐘；將成型后的毛坯放入程序控溫鼓風(fēng)干燥箱中，開(kāi)啟鼓風(fēng)機(jī)，進(jìn)行熱處理。本發(fā)明的有益效果是由于采用無(wú)機(jī)液態(tài)水溶性硅酸鋁粘合劑取代有機(jī)合成摩擦材料中的酚醛樹(shù)脂粘結(jié)劑，制備類(lèi)陶瓷耐高溫摩擦材料，由于類(lèi)陶瓷耐高溫摩擦材料中無(wú)有機(jī)成分，提高了摩擦材料的耐熱性。本發(fā)明制備的類(lèi)陶瓷耐高溫摩擦材料，在經(jīng)過(guò)600°C 高溫?zé)g后摩擦系數(shù)無(wú)衰減；在制備工藝方面拋棄傳統(tǒng)陶瓷摩擦材料的高溫?zé)Y(jié)工藝，采用有機(jī)合成摩擦材料的制備工藝，制備出具有陶瓷特性的摩擦材料，成本大幅度降低。下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 原材料組成填料20g，包括氧化鋅5g、硫酸鋇5g、高嶺土 Sg、碳酸鈣2g ； 摩擦改性劑40g，包括石墨14g、三氧化二鋁12g、二氧化硅14g ；增強(qiáng)纖維60g，包括聚丙烯腈基碳纖維15g、陶瓷纖維5g、浙青基碳纖維15g、銅纖維25g，無(wú)機(jī)液態(tài)水溶性硅酸鋁粘合劑 80g。制備工藝首先將各填料20g和摩擦改性劑40g添加入混料器中混合均勻，然后加入增強(qiáng)纖維60g進(jìn)行攪拌混合，至纖維均勻分散。加入無(wú)機(jī)液態(tài)水溶性硅酸鋁粘合劑80g 攪拌均勻。攪拌同時(shí)在攪拌機(jī)底部利用加熱套加熱，頂部采取鼓風(fēng)機(jī)吹熱風(fēng)強(qiáng)制對(duì)流方式促進(jìn)混合料中的水分揮發(fā)，最后得到粒度為0. 01 Imm和水分含量為5 10%的粉粒料。 在室溫下將粉粒料放入模具中加壓成型，成型壓力20MPa，保壓30分鐘。將毛坯放入程序控溫鼓風(fēng)干燥箱中，開(kāi)啟鼓風(fēng)機(jī)，進(jìn)行熱處理。實(shí)施例2 原材料組成填料30g，包括氧化鋅5g、硫酸鋇8g、高嶺土 5g、碳酸鈣7g、 螢石粉5g ；摩擦改性劑50g，包括石墨16g、三氧化二鋁15g、二氧化硅19g，增強(qiáng)纖維40g，包括聚丙烯腈基碳纖維15g、玻璃纖維10g、鋼纖維15g，無(wú)機(jī)液態(tài)水溶性硅酸鋁粘合劑100g。制備工藝首先將各填料30g和摩擦改性劑50g添加入混料器中混合均勻，然后加入增強(qiáng)纖維40g進(jìn)行攪拌混合，至纖維均勻分散。加入無(wú)機(jī)液態(tài)水溶性硅酸鋁粘合劑IOOg 攪拌均勻。攪拌同時(shí)在攪拌機(jī)底部利用加熱套加熱，頂部采取鼓風(fēng)機(jī)吹熱風(fēng)強(qiáng)制對(duì)流方式促進(jìn)混合料中的水分揮發(fā)，最后得到粒度為0. 01 Imm和水分含量為5 10%的粉粒料。 在室溫下將粉粒料放入模具中加壓成型，成型壓力45MPa，保壓15分鐘。將毛坯放入程序控溫鼓風(fēng)干燥箱中，開(kāi)啟鼓風(fēng)機(jī)，進(jìn)行熱處理。
實(shí)施例3 原材料組成填料25g，包括氧化鋅4g、硫酸鋇3g、高嶺土 6g、碳酸鈣2g、 礦粉4g、鉻鐵礦6g ；摩擦改性劑30g，包括石墨9g、三氧化二鋁21g ；增強(qiáng)纖維30g，包括聚丙烯腈基碳纖維10g、浙青基碳纖維10g、銅纖維IOg ；無(wú)機(jī)液態(tài)水溶性硅酸鋁粘合劑120g。制備工藝首先將各填料20g和摩擦改性劑40g添加入混料器中混合均勻，然后加入增強(qiáng)纖維60g進(jìn)行攪拌混合，至纖維均勻分散。加入無(wú)機(jī)液態(tài)水溶性硅酸鋁粘合劑80g 攪拌均勻。攪拌同時(shí)在攪拌機(jī)底部利用加熱套加熱，頂部采取鼓風(fēng)機(jī)吹熱風(fēng)強(qiáng)制對(duì)流方式促進(jìn)混合料中的水分揮發(fā)，最后得到粒度為0. 01 Imm和水分含量為5 10%的粉粒料。 在室溫下將粉粒料放入模具中加壓成型，成型壓力50MPa，保壓120分鐘。將毛坯放入程序控溫鼓風(fēng)干燥箱中，開(kāi)啟鼓風(fēng)機(jī)，進(jìn)行熱處理。實(shí)施例4 原材料組成填料25g，包括氧化鋅4g、氧化鎂3g、高嶺土 6g、螢石粉2g、 硅藻土粉4g、鉻鐵礦6g ；摩擦改性劑30g，包括二硫化鉬9g、碳化硅7g、氮化硅7g、氮化硼 7g ；增強(qiáng)纖維40g，包括聚丙烯腈基碳纖維10g、非石棉礦物纖維10g、浙青基碳纖維IOgJH 纖維5g、鋼纖維5g ；無(wú)機(jī)液態(tài)水溶性硅酸鋁粘合劑110g。 制備工藝首先將各填料20g和摩擦改性劑30g添加入混料器中混合均勻，然后加入增強(qiáng)纖維40g進(jìn)行攪拌混合，至纖維均勻分散。加入無(wú)機(jī)液態(tài)水溶性硅酸鋁粘合劑IlOg 攪拌均勻。攪拌同時(shí)在攪拌機(jī)底部利用加熱套加熱，頂部采取鼓風(fēng)機(jī)吹熱風(fēng)強(qiáng)制對(duì)流方式促進(jìn)混合料中的水分揮發(fā)，最后得到粒度為0. 01 Imm和水分含量為5 10%的粉粒料。 在室溫下將粉粒料放入模具中加壓成型，成型壓力50MPa，保壓10分鐘。將毛坯放入程序控溫鼓風(fēng)干燥箱中，開(kāi)啟鼓風(fēng)機(jī)，進(jìn)行熱處理。 本發(fā)明制備的類(lèi)陶瓷耐高溫摩擦材料摩擦性能試驗(yàn)將制備的類(lèi)陶瓷耐高溫摩擦材料放入馬弗爐中燒蝕2小時(shí)，燒蝕溫度600 0C。利用QDM型可調(diào)速調(diào)壓干式摩擦材料試驗(yàn)機(jī)對(duì)燒蝕前后材料的摩擦系數(shù)進(jìn)行測(cè)定，測(cè)試按照GB5763-1998汽車(chē)用制動(dòng)器襯片執(zhí)行， 試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)下表。
IOOeC 150 "C 200°C 2501 300 350°C 燒蝕前0.5720.542 0.5000.4970.4820.466
燒蝕后0.6380.692 0.7200.6000.5460.493 發(fā)明人在技術(shù)方案公開(kāi)的工藝參數(shù)范圍內(nèi)，不同的參數(shù)搭配均進(jìn)行了試驗(yàn)，均取得了良好的效果。
權(quán)利要求
1.一種類(lèi)陶瓷耐高溫摩擦材料，由重量百分比為15 30%的增強(qiáng)纖維、重量百分比為 40 59%的無(wú)機(jī)液態(tài)水溶性硅酸鋁粘合劑、重量百分比為15 23%的摩擦改性劑和重量百分比為10 14%的填料制備而成；所述增強(qiáng)纖維是聚丙烯腈基碳纖維、浙青基碳纖維、銅纖維、陶瓷纖維、玻璃纖維、非石棉礦物纖維或鋼纖維的任幾種混合物；所述摩擦改性劑是石墨、二硫化鉬、三氧化二鋁、二氧化硅、碳化硅、氮化硅或氮化硼的任幾種混合物；所述填料是氧化鋅、硫酸鋇、高嶺土、碳酸鈣、螢石粉、礦粉、鉻鐵礦、氧化鎂或硅藻土粉的任幾種混合物。
2.—種權(quán)利要求1所述類(lèi)陶瓷耐高溫摩擦材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟將重量百分比為10 14%的填料和重量百分比為15 23%的摩擦改性劑添加入混料器中混合均勻，然后加入重量百分比為15 30%的增強(qiáng)纖維進(jìn)行攪拌混合，至增強(qiáng)纖維均勻分散；加入重量百分比為40 59%的無(wú)機(jī)液態(tài)水溶性硅酸鋁粘合劑攪拌均勻；攪拌同時(shí)在攪拌機(jī)底部利用加熱套加熱，頂部采取鼓風(fēng)機(jī)吹熱風(fēng)強(qiáng)制對(duì)流方式促進(jìn)混合料中的水分揮發(fā)，最后得到粉粒料；在室溫下將粉粒料放入模具中加壓成型，成型壓力20 50MPa，保壓10 30分鐘；將成型后的毛坯放入程序控溫鼓風(fēng)干燥箱中，開(kāi)啟鼓風(fēng)機(jī)，進(jìn)行熱處理。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種類(lèi)陶瓷耐高溫摩擦材料，還公開(kāi)了這種類(lèi)陶瓷耐高溫摩擦材料的制備方法，用于解決現(xiàn)有的摩擦材料耐熱性差的技術(shù)問(wèn)題。技術(shù)方案是采用無(wú)機(jī)液態(tài)水溶性硅酸鋁粘合劑取代有機(jī)合成摩擦材料中的酚醛樹(shù)脂粘結(jié)劑，制備類(lèi)陶瓷耐高溫摩擦材料，由于類(lèi)陶瓷耐高溫摩擦材料中無(wú)有機(jī)成分，提高了摩擦材料的耐熱性。本發(fā)明制備的類(lèi)陶瓷耐高溫摩擦材料，在經(jīng)過(guò)600℃高溫?zé)g后摩擦系數(shù)無(wú)衰減；在制備工藝方面拋棄傳統(tǒng)陶瓷摩擦材料的高溫?zé)Y(jié)工藝，采用有機(jī)合成摩擦材料的制備工藝，制備出具有陶瓷特性的摩擦材料，成本大幅度降低。
文檔編號(hào)C04B28/24GK102173716SQ201110045089
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月24日
發(fā)明者付業(yè)偉, 施儉亮, 朱文婷, 李賀軍, 齊樂(lè)華 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)