类陶瓷耐高温摩擦材料及其制备方法

摘要

本发明公开一种类陶瓷耐高温摩擦材料，还公开了这种类陶瓷耐高温摩擦材料的制备方法，用于解决现有的摩擦材料耐热性差的技术问题。技术方案是采用无机液态水溶性硅酸铝粘合剂取代有机合成摩擦材料中的酚醛树脂粘结剂，制备类陶瓷耐高温摩擦材料，由于类陶瓷耐高温摩擦材料中无有机成分，提高了摩擦材料的耐热性。本发明制备的类陶瓷耐高温摩擦材料，在经过600℃高温烧蚀后摩擦系数无衰减；在制备工艺方面抛弃传统陶瓷摩擦材料的高温烧结工艺，采用有机合成摩擦材料的制备工艺，制备出具有陶瓷特性的摩擦材料，成本大幅度降低。

权利要求

1.一种类陶瓷耐高温摩擦材料，由重量百分比为30％的增强纤维、重量百分比为40％的无机液态水溶性硅酸铝粘合剂、重量百分比为20％的摩擦改性剂和重量百分比为10％的填料制备而成；

所述增强纤维是聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维、非石棉矿物纤维或钢纤维的任几种混合物；

所述摩擦改性剂是二硫化钼、三氧化二铝、二氧化硅、碳化硅、氮化硅或氮化硼的任几种混合物；

所述填料是氧化锌、硫酸钡、高岭土、碳酸钙、萤石粉、矿粉、铬铁矿、氧化镁或硅藻土粉的任几种混合物。

2.一种权利要求1所述类陶瓷耐高温摩擦材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将重量百分比为10％的填料和重量百分比为20％的摩擦改性剂添加入混料器中混合均匀，然后加入重量百分比为30％的增强纤维进行搅拌混合，至增强纤维均匀分散；加入重量百分比为40％的无机液态水溶性硅酸铝粘合剂搅拌均匀；搅拌同时在搅拌机底部利用加热套加热，顶部采取鼓风机吹热风强制对流方式促进混合料中的水分挥发，最后得到粉粒料；在室温下将粉粒料放入模具中加压成型，成型压力20MPa，保压30分钟；将成型后的毛坯放入程序控温鼓风干燥箱中，开启鼓风机，进行热处理。

说明书

类陶瓷耐高温摩擦材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种耐高温摩擦材料，具体来说是一种类陶瓷耐高温摩擦材料。还涉及这种类陶瓷耐高温摩擦材料的制备方法。

背景技术

[0002] 随着车辆向环保、高速以及重载方向发展，人们对汽车制动材料的性能提出了更高的要求，特别是在高温制动时，材料的稳定性及安全性至关重要。目前汽车制动系统主要使用半金属摩擦材料、无石棉有机摩擦材料(NAO)、粉末冶金摩擦材料、陶瓷摩擦材料等。半金属摩擦材料、无石棉有机摩擦材料具有制备工艺简单的特点，但是耐热性较差，粉末冶金摩擦材料、陶瓷摩擦材料耐热性较好，但是制备工艺复杂，成本高。

[0003] 文献1“专利公开号是CN02119505.6的中国专利”公开了一种无石棉摩擦材料及制造方法。这种摩擦材料的组成配比：树脂10～20％、铁矿粉5～25％、重烧镁1～10％、磷铁矿粉1～5％、氧化铝1～10％、二氧化硅1～7％、重晶石1～20％、硅灰石1～15％、炭黑1～8％、碳酸钙1～15％、石墨1～10％、轮胎粉1～10％、植物纤维1～20％、海泡石1～20％、钢纤维1～5％、硬脂酸锌0.1～4％。生产工艺方法：将原料混好后在110～130℃下预热30分钟，秤取一定的料放入模具中在165～170℃的温度和25MPa下热压成型，保压时间5～20分钟，泄压后先在140℃硫化1.5～2小时，再在165℃硫化4～8小时。
这类摩擦材料的特点是摩擦性能可调性好，制备工艺简单；但是由于粘结剂树脂的限制，耐热性较差，在温度高于300℃时就会发生热衰退，磨损率增加，最高使用温度不高于400℃。

[0004] 文献2“专利公开号是CN01115331.8的中国专利”公开了一种含钢纤维的金属陶瓷摩擦材料及制造方法，材料的组成是：铜粉和锡粉53～69％，短切钢纤维10～40％，铁粉0～10％，无机氧化物或矿物3～8％，石墨5～12％，二硫化钼0～4％。制造工艺为：150～300MPa压力下冷压成型，在还原气体保护下进行烧结，烧结温度700～920℃、压力
1～2MPa、时间3～8小时。这类金属陶瓷摩擦材料的耐热性能良好，在500℃工作条件下不会发生热衰退；但是制备过程工艺条件比较复杂，成本高。

发明内容

[0005] 为了克服现有的摩擦材料耐热性差的不足，本发明提供一种类陶瓷耐高温摩擦材料。通过用无机粘结剂取代有机合成摩擦材料中的酚醛树脂或改性酚醛树脂粘结剂，制备类陶瓷耐高温摩擦材料，由于类陶瓷耐高温摩擦材料中无有机成分，可以提高摩擦材料的耐热性。

[0006] 本发明还涉及这种类陶瓷耐高温摩擦材料的制备方法。

[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种类陶瓷耐高温摩擦材料，由重量百分比为15～30％的增强纤维、重量百分比为40～59％的无机液态水溶性硅酸铝粘合剂、重量百分比为15～23％的摩擦改性剂和重量百分比为10～14％的填料制备而成；

[0008] 所述增强纤维是聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、铜纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维、非石棉矿物纤维或钢纤维的任几种混合物；

[0009] 所述摩擦改性剂是石墨、二硫化钼、三氧化二铝、二氧化硅、碳化硅、氮化硅或氮化硼的任几种混合物；

[0010] 所述填料是氧化锌、硫酸钡、高岭土、碳酸钙、萤石粉、矿粉、铬铁矿、氧化镁或硅藻土粉的任几种混合物。

[0011] 一种上述类陶瓷耐高温摩擦材料的制备方法，其特点是包括以下步骤：将重量百分比为10～14％的填料和重量百分比为15～23％的摩擦改性剂添加入混料器中混合均匀，然后加入重量百分比为15～30％的增强纤维进行搅拌混合，至增强纤维均匀分散；加入重量百分比为40～59％的无机液态水溶性硅酸铝粘合剂搅拌均匀；搅拌同时在搅拌机底部利用加热套加热，顶部采取鼓风机吹热风强制对流方式促进混合料中的水分挥发，最后得到粉粒料；在室温下将粉粒料放入模具中加压成型，成型压力20～50MPa，保压10～30分钟；将成型后的毛坯放入程序控温鼓风干燥箱中，开启鼓风机，进行热处理。

[0012] 本发明的有益效果是：由于采用无机液态水溶性硅酸铝粘合剂取代有机合成摩擦材料中的酚醛树脂粘结剂，制备类陶瓷耐高温摩擦材料，由于类陶瓷耐高温摩擦材料中无有机成分，提高了摩擦材料的耐热性。本发明制备的类陶瓷耐高温摩擦材料，在经过600℃高温烧蚀后摩擦系数无衰减；在制备工艺方面抛弃传统陶瓷摩擦材料的高温烧结工艺，采用有机合成摩擦材料的制备工艺，制备出具有陶瓷特性的摩擦材料，成本大幅度降低。

[0013] 下面结合具体实施方式对本发明作详细说明。

具体实施方式

[0014] 实施例1：原材料组成：填料20g，包括氧化锌5g、硫酸钡5g、高岭土8g、碳酸钙2g；摩擦改性剂40g，包括石墨14g、三氧化二铝12g、二氧化硅14g；增强纤维60g，包括聚丙烯腈基碳纤维15g、陶瓷纤维5g、沥青基碳纤维15g、铜纤维25g，无机液态水溶性硅酸铝粘合剂80g。

[0015] 制备工艺：首先将各填料20g和摩擦改性剂40g添加入混料器中混合均匀，然后加入增强纤维60g进行搅拌混合，至纤维均匀分散。加入无机液态水溶性硅酸铝粘合剂80g搅拌均匀。搅拌同时在搅拌机底部利用加热套加热，顶部采取鼓风机吹热风强制对流方式促进混合料中的水分挥发，最后得到粒度为0.01～1mm和水分含量为5～10％的粉粒料。在室温下将粉粒料放入模具中加压成型，成型压力20MPa，保压30分钟。将毛坯放入程序控温鼓风干燥箱中，开启鼓风机，进行热处理。

[0016] 实施例2：原材料组成：填料30g，包括氧化锌5g、硫酸钡8g、高岭土5g、碳酸钙7g、萤石粉5g；摩擦改性剂50g，包括石墨16g、三氧化二铝15g、二氧化硅19g，增强纤维40g，包括聚丙烯腈基碳纤维15g、玻璃纤维10g、钢纤维15g，无机液态水溶性硅酸铝粘合剂100g。

[0017] 制备工艺：首先将各填料30g和摩擦改性剂50g添加入混料器中混合均匀，然后加入增强纤维40g进行搅拌混合，至纤维均匀分散。加入无机液态水溶性硅酸铝粘合剂100g搅拌均匀。搅拌同时在搅拌机底部利用加热套加热，顶部采取鼓风机吹热风强制对流方式促进混合料中的水分挥发，最后得到粒度为0.01～1mm和水分含量为5～10％的粉粒料。在室温下将粉粒料放入模具中加压成型，成型压力45MPa，保压15分钟。将毛坯放入程序控温鼓风干燥箱中，开启鼓风机，进行热处理。