专利名称：无石棉无金属车用摩擦材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及摩擦材料，特别是一种无石棉无金属车用摩擦材料。
背景技术：
摩擦材料的发展始终与汽车制造业的发展紧密相连，至今已有百余年的历史，在百余年的发展历程中，石棉基产品一直占据着重要的地位。自二十世纪七十年代，西方工业发达国提出石棉对人体的危害性问题后，摩擦材料制造业的无石棉化运动首先在欧美国家兴起。二十世纪八十年代诞生的半金属基摩擦材料的金属纤替代了石棉纤维并迅速得到推广和普及，至今仍在全球范围内占据着摩擦材料产品份额中的半壁江山。但石棉纤维与金属纤维(主要指钢纤维)的物理、化学性能指标，存在着巨大的差异，这也就必然会造成两类产品的摩擦性能及其它物理机械性能有着很大的区别。
石棉纤维分为温石棉和闪角石类石棉，工业产品领域使用的基本上为温石棉。这种材料具有很高的抗拉强度、优良的机械性能和耐高温性能，而且价格低廉，被广泛的应用于建材、消防及摩擦材料等领域。进入二十世纪七十年代后，石棉在西方国家的应用范围被逐渐限制，八十年代，石棉在摩擦材料产品中被禁止使用。作为摩擦材料中的骨架增强材料，弃用石棉就必须找到其它替代纤维。首先在西方国家得到普及应用的半金属摩擦材料，以金属纤维替代了石棉纤维，但这类材料配方结构中大量金属成份的存在，导致了产品硬度高、导热率高、易锈蚀等缺陷的存在。而这些缺陷的存在有可能引发的安全隐患、舒适性差等一系列问题，更为重要的是半金属材料已不能适应现代汽车制动系统对摩擦材料提出的新的技术性能要求。为满足新型汽车制动系统的使用要求，欧洲国家于九十年代开发出了少金属结构的摩擦产品，这类产品克服了半金属产品的一些致命缺陷，但更重要的成果在于，研发人员从中得出了摩擦材料中的金属含量越低，产品的综合性能指标就更有利于满足现代汽车制动工况的使用要求。欧洲对无石棉无金属摩擦材料的定义为石棉含量为零，金属含量0-10％。日本对该类产品的定义与欧洲类似，区别为钢纤含量为零，允许存在0-10％的有色金属。
欧洲和日本在摩擦材料领域的研究水平，基本代表了世界摩擦材料领域的最先进水平。高性能无石棉无金属摩擦材料也是目前世界范围摩擦材料技术研发的方向。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种无石棉无金属摩擦材料，它能够满足现代汽车制动系统特别是制动防抱系统-ABS系统对摩擦材料的高性能要求。
本发明所采用的技术方案是无石棉无金属车用摩擦材料包括如下组分，其重量百分比是纤维材料15～25，粘合剂4～10，陶瓷类材料18～25，润滑剂12～18，填料余量。填料是重晶石、白云石、氟化钠、摩擦粉、蛭石和石油焦碳粉的混合物。
无石棉无金属车用摩擦材料的制备方法是通过混合、模压、热处理、后处理工艺制成无石棉无金属车用摩擦材料。具体制备方法包括以下步骤配料按照重量百分比称取原料，这些原料是纤维材料15～25、粘合剂4～10、陶瓷类材料18～25、润滑剂12～18、填料余量。填料是重晶石、白云石、氟化钠、摩擦粉、蛭石和石油焦碳粉的混合物。
混合将称量配制后的原料倒入带有高速绞刀的梨耙式混料机中，经过20～30分钟的搅拌混合，得粉状混合物。
模压将粉状混合物投入液压式成型机中进行模压，按照固化压制工艺使粉状混合物在热固化模具内被压制一次成型，或者二次成型，即先将粉状混合物预压成型毛胚，之后放入热固化模具内进行固化压制成型。出模冷却后得到成型产品。
固化压制工艺是温度150～180℃，压力140～200kg.f/cm2，压制时间5～8分钟，头3分钟每隔10～20秒排气一次。
热处理将成型产品放入烘箱中进行8～10小时的烘干，烘干温度为150～260℃。
后处理工序将烘干后的产品通过磨削加工、喷漆处理和附件装配工序，制成无石棉无金属车用摩擦材料。
本发明基于其组成中含有能够协同作用的多种有机及无机材料，并且无石棉无金属，即石棉、金属含量均为零，故有如下主要优点其一.经国家非矿产品质量监督检验中心的检测鉴定，本产品具有独特的摩擦特性，适用于汽车制动器衬片的制造。各项性能指标请见位于文章末尾的表2和表3。
其二.由于多种有机及无机材料科学合理的进行配合使用，使得本产品在消除制动噪声及热衰退，提高产品使用寿命，以及克服摩擦对偶间的粘连咬合等方面具有优越性。
其三.能满足现代汽车制动工况的使用要求，特别是制动防抱系统-ABS系统对摩擦材料提出的高压缩弹性系数、质量(密度)越小越好和较小的结构阻尼等特殊要求。
其四.工艺简单，适于工业化生产，无公害，具有明显的经济和社会效益。
具体实施例方式
本发明是一种无石棉无金属车用摩擦材料，适用于汽车制动器衬片的制造，制成品中含有碳纤维、芳纶纤维、陶瓷纤维、蛭石等材料，配方组成中石棉、金属含量均为零。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
一.无石棉无金属车用摩擦材料1.无石棉无金属车用摩擦材料包括如下组分(见表1)，其重量百分比是纤维材料15～25，粘合剂4～10，陶瓷类材料18～25，润滑剂12～18，填料余量。
上述填料是重晶石、白云石、氟化钠、摩擦粉、蛭石和石油焦碳粉的混合物。
2.按重量份计，纤维材料包括芳纶纤维1～3，陶瓷纤维8～11，碳纤维3～5，硅灰石纤维3～8。其主要起增强增摩作用。
粘合剂包括丁晴改性树脂3～9，丁晴胶粉中0.5～3。其主要起粘合增韧作用。
陶瓷类材料包括三氧化二铝1～3，硅酸铝3～6，锆英石5～10，绿碳化硅0.3～1。其主要起增摩作用。
润滑剂包括石墨8～13，二硫化钼2～5。其起减摩润滑作用。
填料包括重晶石13～30，白云石5～10，氟化钠1～3，摩擦粉3～8，蛭石6～10，石油焦碳粉5～11。其能够起到稳定和调节产品摩擦系数的作用。
二.无石棉无金属车用摩擦材料的制备方法无石棉无金属车用摩擦材料通过混合、模压、热处理、后处理等工艺制成。
具体制备方法包括以下步骤配料按照前述规定的重量百分比称取纤维材料、粘合剂、陶瓷类材料、润滑剂和填料，填料是重晶石、白云石、氟化钠、摩擦粉、蛭石和石油焦碳粉的混合物。
混合将称量配制后的原料倒入混料机例如带有高速绞刀的梨耙式混料机中，经过20～30分钟的搅拌混合，得粉状混合物。
模压根据产品厚度面积，确定由压制温度、时间、压力构成的固化压制工艺。
将粉状混合物投入液压式成型机中进行一次成型或者二次成型模压，使其在模具内被压制成具有一定形状、强度、密度的产品；出模冷却后得到成型产品，其密度为2.2～2.5g/cm3。二次成型工艺，即先将粉状混合物预压成型毛胚，之后放入热固化模具内进行固化压制成型。为了得到在高温、高压的作用下使摩擦材料永久地粘在钢背上的成型产品，应在模压工序前，先对钢背进行清洗、抛丸、粘接剂涂附。固化压制工艺是温度150～180℃，压力140～200kg.f/cm2，压制时间5～8分钟，头3分钟每隔10～20秒排气一次。
热处理为使组分中各种材料完成更充分的化学、物理反应，应将出模冷却后得到的成型产品放入热处理设备进行热处理，热处理设备可以是电加热烘箱，也可以是燃油烘箱。
热处理工艺参数建议为烘干8～10小时，温度150～260℃。
温升速率建议为高温到150℃1小时，150～180℃1小时，180～190℃2小时，190～200℃2小时，200℃2小时。
热处理是影响产品摩擦性能的关键工艺。固化压制和热处理工序的工艺条件可以根据需要灵活调整，但这些调整将有可能影响到产品最终的摩擦磨损性能及其它一些指标。
后处理工序热处理完成后的产品仍是半成品，之后还需经过磨削加工、喷漆处理和附件装配等后处理工序，制成无石棉无金属车用摩擦材料，它可制成摩擦系数为0.42左右的例如用作制动器衬片摩擦工作的摩擦材料产品。后处理工序不影响本发明摩擦材料的摩擦性能，仅仅对产品的几何尺寸等进行加工，但并不意味着这些工序不重要，相反的，即使摩擦材料性能再好，产品尺寸精度达不到要求也是不能装车使用的。
本工艺简单，这样就保证了本发明可以在不进行高投入的前提下能够顺利地进行工业化生产。本技术的关键之处就是按照配方的比例要求进行精确配料，鉴于配料中含有的各类纤维材料成份，为确保各种类型的材料能够充分的混合搅拌均匀，应首先对各类纤维进行开松处理，犁耙式混料机中的高速绞刀即可实现这种操作。本工艺为干法生产工艺，混合料中末加入流质的溶剂材料。
本产品业已通过国家非矿产品质量监督检验中心的检测鉴定，国非质检(摩)字第(05024)检验报告及其它指标对比数据详见表2、表3。
表2显示了根据GB5763-1998进行定速试验的数据。其表明产品摩擦系数稳定，高温阶段μ值得到强化、无衰退现象。恢复性能良好，磨损率优于国标并超过同类进口产品。
表3数据中，本发明产品的洛氏硬度、密度、冷压缩指数较之传统产品有明显的改善。其表明在消除制动噪声、提高产品舒适性方面，本发明产品优于传统产品。而热传导率的改善保证了高温制动工况下制动油路不被汽化，从而保证了高温制动阶段的效能。热膨胀率的降低可以克服制动分离不彻底的现象。综合以上数据，本发明无石棉无金属摩擦材料完全能够满足现代汽车制动工况的使用要求，并且优于传统产品。
三.附表表1无石棉无金属车用摩擦材料的组分及其重量百分比
表2根据GB5763-1998进行定速试验的数据
表3物理机械性能指标数据对比
权利要求
1.一种无石棉无金属车用摩擦材料，其特征在于包括如下组分，其重量百分比是纤维材料15～25，粘合剂4～10，陶瓷类材料18～25，润滑剂12～18，填料余量，上述填料是重晶石、白云石、氟化钠、摩擦粉、蛭石和石油焦碳粉的混合物。
2.根据权利要求1所述的无石棉无金属车用摩擦材料，其特征是按重量份计，纤维材料包括如下组分芳纶纤维1～3，陶瓷纤维8～11，碳纤维3～5，硅灰石纤维3～8。
3.根据权利要求1所述的无石棉无金属车用摩擦材料，其特征是按重量份计，粘合剂包括如下组分丁晴改性树脂3～9，丁晴胶粉0.5～3。
4.根据权利要求1所述的无石棉无金属车用摩擦材料，其特征是按重量份计，陶瓷类材料包括如下组分三氧化二铝1～3，硅酸铝3～6，锆英石5～10，绿碳化硅0.3～1。
5.根据权利要求1所述的无石棉无金属车用摩擦材料，其特征是按重量份计，润滑剂包括如下组分石墨8～13，二硫化钼2～5。
6.根据权利要求1所述的无石棉无金属车用摩擦材料，其特征是按重量份计，填料包括如下组分重晶石13～30，白云石5～10，氟化钠1～3，摩擦粉3～8，蛭石6～10，石油焦碳粉5～11。
7.一种无石棉无金属车用摩擦材料的制备方法，其特征是通过混合、模压、热处理、后处理工艺制成无石棉无金属车用摩擦材料，具体制备方法包括以下步骤配料按照重量百分比称取原料，这些原料是纤维材料15～25、粘合剂4～10、陶瓷类材料18～25、润滑剂12～18、填料余量，填料是重晶石、白云石、氟化钠、摩擦粉、蛭石和石油焦碳粉的混合物，混合将称量配制后的原料倒入带有高速绞刀的梨耙式混料机中，经过20～30分钟的搅拌混合，得粉状混合物，模压将粉状混合物投入液压式成型机中进行模压，按照固化压制工艺使粉状混合物在热固化模具内被压制一次成型，或者二次成型，即先将粉状混合物预压成型毛胚，之后放入热固化模具内进行固化压制成型；出模冷却后得到成型产品，固化压制工艺是温度150～180℃，压力140～200kg.f/cm2，压制时间5～8分钟，头3分钟每隔10～20秒排气一次，热处理将成型产品放入烘箱中进行8～10小时的烘干，烘干温度为150～260℃，后处理工序将烘干后的产品通过磨削加工、喷漆处理和附件装配工序，制成无石棉无金属车用摩擦材料。
8.根据权利要求7所述的无石棉无金属车用摩擦材料的制备方法，其特征是在模压工序中，先对钢背进行清洗、抛丸、粘接剂涂附，然后将粉状混合物投入液压式成型机中进行模压，按照固化压制工艺使粉状混合物在热固化模具内被压制一次成型，或者二次成型，即先将粉状混合物预压成型毛胚，之后放入热固化模具内进行固化压制成型；出模冷却后得到粘在钢背上的成型产品。
9.根据权利要求7或8所述的无石棉无金属车用摩擦材料的制备方法，其特征在于出模冷却后得到的成型产品，其密度为2.2～2.5g/cm3。
10.根据权利要求7所述的无石棉无金属车用摩擦材料的制备方法，其特征是按重量份计，纤维材料包括如下组分芳纶纤维1～3，陶瓷纤维8～11，碳纤维3～5，硅灰石纤维3～8，粘合剂包括如下组分丁晴改性树脂3～9，丁晴胶粉中0.5～3，陶瓷类材料包括如下组分三氧化二铝1～3，硅酸铝3～6，锆英石5～10，绿碳化硅0.3～1，润滑剂包括如下组分石墨8～13，二硫化钼2～5，陶瓷类材料包括如下组分重晶石13～30，白云石5～10，氟化钠1～3，摩擦粉3～8，石油焦碳粉5～11，填料包括如下组分重晶石13～30，白云石5～10，氟化钠1～3，摩擦粉3～8，蛭石6～10，石油焦碳粉5～11。
全文摘要
本发明无石棉无金属车用摩擦材料包括如下组分，其重量百分比是纤维材料15～25，粘合剂4～10，陶瓷类材料18～25，润滑剂12～18，填料余量，填料是重晶石、白云石、氟化钠、摩擦粉、蛭石和石油焦碳粉的混合物。无石棉无金属车用摩擦材料通过混合、模压、热处理、后处理工艺制成。本发明具有独特的摩擦特性，在消除制动噪声及热衰退、提高产品使用寿命、克服摩擦对偶间的粘连咬合等方面具有极大的优越性，能满足现代汽车制动工况的使用要求，特别是制动防抱系统－ABS系统对摩擦材料提出的高压缩弹性系数、质量(密度)越小越好和较小的结构阻尼等特殊要求，以及工艺简单、适于工业化生产和无公害等优点。
文档编号C09K3/14GK1670113SQ200510018519
公开日2005年9月21日 申请日期2005年4月7日 优先权日2005年4月7日
发明者戴志轩 申请人:武汉优耐特摩擦材料有限公司