本发明属于摩擦材料的技术领域，尤其涉及一种复合摩擦材料及其制备方法。
背景技术：
摩擦材料是用于诸多运动机械和装备中起传动、制动、减速、转向、驻车等作用的功能配件，可以说从有机械运动开始，人类就有了刹车制动的要求，木块、牛皮、橡胶等都曾经被用来作为制动材料。在上世纪七、八十年代以前石棉摩擦材料作为传统产品一直被人类大量使用，在此之后，由于盛传石棉会引起肺部病变及问皮瘤并与肺癌的发生有关。
1972年国际肿瘤医学讨论会确认石棉纤维含有致癌物质，此后，摩擦制品的无石棉化和无污染化逐渐成为世界性发展的共识。联合国欧洲经济委员会(ECE)第13号法规及国际标准委员会(ISO)有关标准中，明文规定禁止生产、销售和使用石棉产品。国际海事组织1974S0LAS公约2000修正案明确规定"对于所有船舶，含有石棉材料的新颖安装应禁止，除非有特殊要求。"国家技术监督局在强制性国家标准GB12676-1999中规定，"从2003年10月1日起，制动衬片应不含有石棉"。
在现有的无石棉摩擦材料技术中，作为石棉纤维增强材料的替代材料很多，金属纤维、碳纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维和芳纶纤维都是制造各类制动器、离合器衬片等摩擦元件的原材料中的较为理想的增强材料，其特性和价格以及相互之间的配比很大程度上决定着摩擦元件的性能和应用前景。摩擦材料主要由三部分组成:1、粘合剂；2、增强纤维；3、摩擦性能调节剂。必须根据所要达到的预期目标来进行各种配方和组成材料的选择，并选择合适的制造方法和生产工艺。
复合摩擦材料是将不同物化特性的材料与强度低、韧性好的高分子聚合物基体组成的。由于高分子材料通常不能承受高的应力和高的温度，为了提高高分子材料的屈服强度，提高其高温稳定性，都采用网状结构的热固性树脂，一般为各种改性高温酚醛树脂。同时，为了达到理想的制动效果和综合机械性能，还需加入各种纤维，润滑材料，磨料以及填料，而其中的高聚物基体材料几乎只是作为传递或分散载荷的媒介。因此，复合摩擦材料的强度主要取决于包括纤维在内的其它组份与基体界面的粘结强度。目前，在各类摩擦制动器中，复合摩擦材料使用的比例高达90％以上。但在飞机和高速铁路等高速重载的制动条件下，摩擦高温造成复合摩擦材料中的高分子聚合物分解氧化，丧失稳定的摩擦制动性能。因此常采用粉末冶金摩擦材料。
铁基粉末冶金摩擦材料它是以Fe粉末为基体，加入适当减磨剂和增磨剂，均匀混合后压制成型或加压烧结而成的。它是一种优良的制动摩擦材料，特别对于重载高速的制动场合，其优良的散热性和耐热性可以保证其完成较为苛刻的制动功能。绝大多数军用飞机和民用机都采用粉末冶金刹车片。但是由于铁基粉末冶金摩擦材料较强的刚度和硬度，易造成汽车制动盘或鼓的划伤以及摩擦噪声。因此铁基粉末冶金摩擦材料也很少在汽车制动器上使用。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种复合摩擦材料的制备方法，包括如下步骤：
1)铁基粉末冶金摩擦材料的制备：将基体粉末材料和成型剂混合均匀，倒入模具压制成多根细长杆状，将各细长杆状压坯，分隔开，装入烧结炉中，在通入氮气或氢气的条件下温升900～1000℃，保温3～6h，冷却至室温，得到铁基粉末冶金摩擦材料；以质量百分比计，所述基体材料的配方组成为：铁基粉组分60～75％，摩擦组分20～25％，润滑组分20～25％；以质量百分比计，所述铁基粉组分由85～90％铁粉和10～15％铜粉组成；所述摩擦组分为石英石，三氧化二铝和碳化硅中的一种或多种；所述润滑组分为石墨和MoS2；
2)剪切、粉碎和筛选：将步骤1)所得铁基粉末冶金摩擦材料剪切、粉碎，过筛；
3)混料：以质量百分比计，将腰果油改性酚醛树脂15～25％、铁基粉末冶金摩擦材料40～55％、增强纤维10～20％、磨料5～15％、润滑材料10～20％和填料5～20％共混均匀；
4)复合摩擦材料的制备：将步骤3)所得混合粉料称重放入模具内，热压成型，保压；卸压出模；
5)后处理：在150～180℃保温8～24h，冷却至室温，出炉；
6)机械加工成车用铁基粉末冶金复合摩擦材料。
在某些实施方式中，所述成型剂为煤油作；成型剂用量为金属基粉末冶金摩擦材料原料质量的0.3～0.5％。
在某些实施方式中，所述增强纤维为蛭石纤维、硅灰石纤维、海泡石纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、芳纶纤维、碳纤维和聚丙烯腈纤维的一种或多种。
在某些实施方式中，所述磨料为氧化铝、氧化硅、硫酸锆、氟化钙、碳化硅、氧化铁和铸石粉的一种或多种。
在某些实施方式中，所述润滑材料为石墨、二硫化钼、二硫化钨、硫化亚铜、硫化锑、氧化镁、铅、铋、锑、焦碳和滑石粉的一种或多种。
在某些实施方式中，所述填料为高岭土、长石粉、硫酸钡、碳酸钙、轮胎粉和硅灰石粉的一种或多种。
本发明还提供了一种复合摩擦材料的制备方法，所述倒入模具压制成多根细长杆是将基体粉末材料和成型剂倒入模具以300～400MPa压力，压制成直径为2～3mm，长度为200～250mm的细长杆状。
在某些实施方式中，所述热压成型是在150℃，5～20MPa压力条件下进行；所述保压的时间为5～10分钟。
在某些实施方式中，所述机械加工成车用铁基粉末冶金复合摩擦材料后还包括喷漆；所述步骤1)和5)的冷却至室温为随炉冷却至室温；所述过筛采用10～15目筛网进行筛选。
本发明还提供了一种复合摩擦材料。
本发明所提供的复合摩擦材料与现有技术相比，具有以下优势：
相比现有技术，本发明的复合摩擦材料结合铁基粉末冶金摩擦材料耐高温、低磨耗的特点和树脂基复合摩擦材料韧性好、硬度低的特点，提供一种同时具有耐高温、低磨耗、韧性好、硬度低特点的铁基粉末冶金复合摩擦材料及其制备方法，本发明车用铁基粉末冶金复合摩擦材料用于制备汽车刹车配件，具有良好刹车性能基础上，有效避免汽车制动盘或鼓的划伤，且摩擦噪声小。
并且可以理解的是：
(1)本发明采用了高分子聚合物作为材料的基体，结合铁基粉末冶金摩擦材料耐高温、低磨耗的特点和树脂基复合摩擦材料韧性好、硬度低的特点，使得车用铁基粉末冶金复合摩擦材料的表面硬度较低，弹性模量适中。
(2)本发明复合摩擦材料保留了粉末冶金摩擦材料具有稳定的摩擦系数和良好的抗磨损特性，摩擦材料的使用寿命得到提高，高温稳定性得到提高。
(3)复合摩擦材料用于制备汽车刹车配件，具有良好刹车性能基础上，有效避免汽车制动盘或鼓的划伤。
(4)复合摩擦材料特别适用于大中型车辆以及城市轨道交通车辆，具有非常广泛的应用前景。
综上所述，本发明特殊结构的复合摩擦材料，其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类产品中未见有类似的结构设计公开发表或使用而确属创新，产生了好用且实用的效果，较现有的保健茶具有增进的多项功效，从而较为适于实用，并具有广泛的产业价值。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合实施例的方式对本发明的技术方案做详细说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。
但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
如本文所用，术语：
“一个”、“一种”和“所述”可交换使用并指一个或多个。
“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，A和/或B包括(A和B)和(A或B)；
另外，本文中由端点表述的范围包括该范围内所包含的所有数值(例如，1至10包括1.4、1.9、2.33、5.75、9.98等)。
另外，本文中“至少一个”的表述包括一个及以上的所有数目(例如，至少2个、至少4个、至少6个、至少8个、至少10个、至少25个、至少50个、至少100个等)。
本发明提供了一种复合摩擦材料的制备方法，包括如下步骤：
1)铁基粉末冶金摩擦材料的制备：将基体粉末材料和成型剂混合均匀，倒入模具压制成多根细长杆状，将各细长杆状压坯，分隔开，装入烧结炉中，在通入氮气或氢气的条件下温升900～1000℃，保温3～6h，冷却至室温，得到铁基粉末冶金摩擦材料；以质量百分比计，所述基体材料的配方组成为：铁基粉组分60～75％，摩擦组分20～25％，润滑组分20～25％；以质量百分比计，所述铁基粉组分由85～90％铁粉和10～15％铜粉组成；所述摩擦组分为石英石，三氧化二铝和碳化硅中的一种或多种；所述润滑组分为石墨和MoS2；
2)剪切、粉碎和筛选：将步骤1)所得铁基粉末冶金摩擦材料剪切、粉碎，过筛；
3)混料：以质量百分比计，将腰果油改性酚醛树脂15～25％、铁基粉末冶金摩擦材料40～55％、增强纤维10～20％、磨料5～15％、润滑材料10～20％和填料5～20％共混均匀；
4)复合摩擦材料的制备：将步骤3)所得混合粉料称重放入模具内，热压成型，保压；卸压出模；
5)后处理：在150～180℃保温8～24h，冷却至室温，出炉；
6)机械加工成复合摩擦材料。
上述，相比现有技术，本发明的复合摩擦材料结合铁基粉末冶金摩擦材料耐高温、低磨耗的特点和树脂基复合摩擦材料韧性好、硬度低的特点，提供一种同时具有耐高温、低磨耗、韧性好、硬度低特点的铁基粉末冶金复合摩擦材料及其制备方法，本发明车用铁基粉末冶金复合摩擦材料用于制备汽车刹车配件，具有良好刹车性能基础上，有效避免汽车制动盘或鼓的划伤，且摩擦噪声小。
并且可以理解的是：
(1)本发明采用了高分子聚合物作为材料的基体，结合铁基粉末冶金摩擦材料耐高温、低磨耗的特点和树脂基复合摩擦材料韧性好、硬度低的特点，使得车用铁基粉末冶金复合摩擦材料的表面硬度较低，弹性模量适中。
(2)本发明复合摩擦材料保留了粉末冶金摩擦材料具有稳定的摩擦系数和良好的抗磨损特性，摩擦材料的使用寿命得到提高，高温稳定性得到提高。
(3)复合摩擦材料用于制备汽车刹车配件，具有良好刹车性能基础上，有效避免汽车制动盘或鼓的划伤。
(4)复合摩擦材料特别适用于大中型车辆以及城市轨道交通车辆，具有非常广泛的应用前景。
在某些发明实施例中，所述成型剂为煤油作；成型剂用量为金属基粉末冶金摩擦材料原料质量的0.3～0.5％。
在某些发明实施例中，所述增强纤维为蛭石纤维、硅灰石纤维、海泡石纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、芳纶纤维、碳纤维和聚丙烯腈纤维的一种或多种。
在某些发明实施例中，所述磨料为氧化铝、氧化硅、硫酸锆、氟化钙、碳化硅、氧化铁和铸石粉的一种或多种。
在某些发明实施例中，所述润滑材料为石墨、二硫化钼、二硫化钨、硫化亚铜、硫化锑、氧化镁、铅、铋、锑、焦碳和滑石粉的一种或多种。
在某些发明实施例中，所述填料为高岭土、长石粉、硫酸钡、碳酸钙、轮胎粉和硅灰石粉的一种或多种。
在某些发明实施例中，所述倒入模具压制成多根细长杆是将基体粉末材料和成型剂倒入模具以300～400MPa压力，压制成直径为2～3mm，长度为200～250mm的细长杆状。
在某些发明实施例中，所述热压成型是在150℃，5～20MPa压力条件下进行；所述保压的时间为5～10分钟。
在某些发明实施例中，所述机械加工成车用铁基粉末冶金复合摩擦材料后还包括喷漆；所述步骤1)和5)的冷却至室温为随炉冷却至室温；所述过筛采用10～15目筛网进行筛选。
本发明还提供了一种复合摩擦材料。
为了便于理解本发明，下面结合实施例来进一步说明本发明的技术方案。申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
实施例1
复合摩擦材料的制备：材料基本原料配方：以质量百分比计，基体材料配方为铁50％，铜8％，石英石粉10％，三氧化二铝5％，二硫化鉬1％；石墨粉10％；成型剂为煤油，以所述混合物的总重为基准，所述成型剂的含量为0.2％总重量。将以上的材料均匀混合，倒入模具以500MPa压力，压制成直径φ2mm×长200mm细长杆状，将各细长杆状压坯，分隔开，装入烧结炉中，在通入氮气的条件下温升1000℃，保温4h，随炉冷却至室温。
在干燥的条件下，放置24小时以上；然后进行剪切、粉碎，采用8目的筛网，进行筛选。
复合摩擦材料的制备：材料基本配方(以质量百分数计)：腰果油改性酚醛树脂(圣泉PF6218)20％；铁基粉末冶金摩擦材料30％；海泡石纤维(长度约4～8mm)8％；蛭石纤维(长度约2～3mm)5％；石英石粉10％；片状石墨10％；硫酸钡17％。
将以上各材料在混料机中混合均匀。
然后，将混合均匀粉料倒入模腔内，在150℃；压力15MPa条件下热压保温时间8分钟。
后处理。根据后处理温度，在155～170℃保温24h；机械加工成车用铁基粉末冶金复合摩擦材料，喷漆。
实施例2
复合摩擦材料的制备：材料基本原料配方：以质量百分比计，基体材料配方为铁45％，铜8％，石英石粉10％，三氧化二铝5％，二硫化鉬3％；石墨粉15％；成型剂为煤油，以所述混合物的总重为基准，所述成型剂的含量为0.3％总重量。将以上的材料均匀混合，倒入模具以600MPa压力，压制成直径φ3mm×长200mm细长杆状，将各细长杆状压坯，分隔开，装入烧结炉中，在通入氮气的条件下温升800℃，保温4h，随炉冷却至室温。
在干燥的条件下，放置15小时以上；然后进行剪切、粉碎，采用8目的筛网，进行筛选。复合摩擦材料的制备：材料基本配方(以质量百分数计)：腰果油改性酚醛树脂(圣泉PF6218)20％；铁基粉末冶金摩擦材料30％；海泡石纤维(长度约4～8mm)8％；蛭石纤维(长度约2～3mm)5％；石英石粉15％；片状石墨12％；硫酸钡15％。
将以上各材料在混料机中混合均匀。
然后，将混合均匀粉料倒入模腔内，在160℃；压力20MPa条件下热压保温时间12分钟。
后处理。根据后处理温度，在155～160℃保温12h；机械加工成车用铁基粉末冶金复合摩擦材料，喷漆。
实施例3
复合摩擦材料的制备：材料基本原料配方：以质量百分比计，基体材料配方为铁48％，铜12％，石英石粉13％，三氧化二铝15％，二硫化鉬5％；石墨粉20％；成型剂为煤油，以所述混合物的总重为基准，所述成型剂的含量为0.3％总重量。将以上的材料均匀混合，倒入模具以800MPa压力，压制成直径φ3mm×长200mm细长杆状，将各细长杆状压坯，分隔开，装入烧结炉中，在通入氮气的条件下温升1000℃，保温4h，随炉冷却至室温。
在干燥的条件下，放置18小时以上；然后进行剪切、粉碎，采用8目的筛网，进行筛选。复合摩擦材料的制备：材料基本配方(以质量百分数计)：腰果油改性酚醛树脂(圣泉PF6218)20％；铁基粉末冶金摩擦材料30％；海泡石纤维(长度约4～8mm)8％；蛭石纤维(长度约2～3mm)5％；石英石粉15％；片状石墨12％；硫酸钡15％。
将以上各材料在混料机中混合均匀。
然后，将混合均匀粉料倒入模腔内，在160℃；压力20MPa条件下热压保温时间12分钟。
后处理。根据后处理温度，在155～160℃保温12h；机械加工成车用铁基粉末冶金复合摩擦材料，喷漆。