本发明涉及轨道交通的刹车材料领域，具体是一种用于城际铁路制动闸瓦用树脂基摩擦材料，以及使用该树脂基摩擦材料制备闸片的方法。
背景技术：
城际铁路是轨道交通中的重要成员之一，运营速度最高可达200km/h,是我国西部山区相邻城市群之间最理想的交通工具。城际铁路制动系统包含抱轴刹车和盘式刹车两种刹车方式，其制动闸瓦或闸片材料由运行速度和服役条件决定,可选用树脂基复合材料或粉末冶金材料。国内这一领域很长一段时间依赖日本和德国进口，采购成本高，行业发展缓慢。在国内轨道交通快速发展的今天，城际铁路刹车材料的国产化进程也逐渐加快。
在公告号为CN101391611B的发明专利中提出了一种铁路货车用闸瓦材料，该材料可用在铁路重载货车中，其钢纤维含量为15％～30％；在公告号为CN102588478B的发明专利中提出了一种合成闸瓦，其中钢纤维含量7％～9％,铁粉含量为8％～9.5％。此类材料可满足中低速列车的服役要求，其不足之处即是较高含量的铁/钢元素在长时间放置或潮湿环境使用后极易生锈从而导致闸片在生锈处形成缺陷继而发生开裂、掉块等现象。
技术实现要素：
为克服现有技术中存在的长时间放置或潮湿环境使用后极易生锈从而导致闸片在生锈处形成缺陷继而发生开裂、掉块的不足，本发明提出了一种用于城际列车的刹车材料及闸片的制备方法。
所述用于城际列车刹车闸片的材料由9％～11％的改性酚醛树脂、19％～21％的陶瓷纤维、5％～6％的芳纶纤维、10％～12％的紫铜纤维、14％～16％的硫酸钡粉末、4％～6％的丁腈胶粉、2％～4％的二硫化钼粉末、3％～4.5％的石墨粉末、5％～6％的碳粉、7％～8％的铬铁矿粉、2％～3％的氧化镁粉末、4％～6％的氧化铝粉末和5.5％～6.5％的硫磺粉末组成。所述的百分比为质量百分比。
所述的改性酚醛树脂为三聚氰胺—腰果壳油改性的酚醛树脂。所述的陶瓷纤维为重量比为1:1的氧化铝与氧化硅的混合纤维，该陶瓷纤维直径为2～4μm。
所述制备闸片的具体过程是：
步骤1、配料：
按所述质量百分比称量各物料。将称量的各物料投入混料机中进行混料；所述混料机的转速为960r/min，混合时间为6min。得到混合均匀的物料
将混合均匀的物料投入烘箱内烘干。烘箱温度为85℃，烘干时间为2h。
步骤2、模压成型：
将烘干的物料放入闸片模具中热压成型。所述热压成型的温度为170～180℃，压力为8.0～9.0MPa，压制时间根据产品的设计厚度确定，每1mm厚度的压制时间为20min。得到模压成型的闸片预制品。
步骤3、热处理：
将得到的闸片预制品放入烘箱内，将烘箱温度升温至150～160℃后保温8h，对该闸片预制品进行热处理。保温结束后，自然冷却至室温，得到闸片的半成品。
步骤4、精加工：对得到的闸片的半成品进行精修，得到城际铁路刹车闸片。
本发明中的粘结剂选用三聚氰胺—腰果壳油改性的酚醛树脂，该树脂与普通未改性酚醛树脂相比，改进了酚醛树脂质地脆硬的缺点，提高了耐热性和冲击韧性。选用陶瓷纤维、芳纶纤维和紫铜纤维三种纤维作为增强纤维材料，其中陶瓷纤维即矿物质纤维，有良好的高温稳定性和摩擦磨损性能；芳纶纤维是一种具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀的合成纤维；紫铜纤维采用振切法生产，其断面为不规则形状，相比拉丝工艺生产的铜纤维拥有更高的摩擦磨损性能。摩擦性能调节剂分别包含丁腈胶粉、二硫化钼、石墨、碳粉、氧化铝、氧化镁、铬铁矿粉等。填料选用硫酸钡粉末，其在高温下，由于它能形成稳定的摩擦界面，防止制品与蠕墨铸铁刹车盘发生咬合和刮伤现象，使对偶材料表面更加光洁。
与现有技术相比，本发明组分中在不含钢纤维、铁粉的情况下，经小样试验、大样试验和装车试验均表现出较为理想的结果：不同时速下与铸钢制动盘进行对磨的摩擦曲线平直、摩擦系数介于0.33～0.35，对磨工况无抖动无噪音、试验结束后对偶均无明显磨痕，各项指标均符合设计要求，特别是克服了现役闸片材料所存在的块状脱落、贯穿裂纹、寿命短等问题。
具体实施方式
本发明是某种城际列车的刹车闸片的材料，由9％～11％的改性酚醛树脂、19％～21％的陶瓷纤维、5％～6％的芳纶纤维、10％～12％的紫铜纤维、14％～16％的硫酸钡粉末、4％～6％的丁腈胶粉、2％～4％的二硫化钼粉末、3％～4.5％的石墨粉末、5％～6％的碳粉、7％～8％的铬铁矿粉、2％～3％的氧化镁粉末、4％～6％的氧化铝粉末和5.5％～6.5％的硫磺粉末组成。所述的百分比为质量百分比。
所述的改性酚醛树脂为三聚氰胺—腰果壳油改性的酚醛树脂。
所述的陶瓷纤维为氧化铝与氧化硅的混合纤维，添加剂为氧化锆纤维，纤维直径2～4μm。
本发明通过三个实施例具体说明本发明的技术方案。各实施例的组分见表1
表1中的百分比均为质量百分比。
本发明还提出了一种制备所述城际铁路刹车闸片的方法，具体过程是：
步骤1、配料：
按所述质量百分比称量各物料。将称量的各物料投入混料机中进行混料；所述混料机的转速为960r/min，混合时间为6min。得到混合均匀的物料
将混合均匀的物料投入烘箱内烘干。烘箱温度为85℃，烘干时间为2h。
步骤2、模压成型：
将烘干的物料放入闸片模具中热压成型。所述热压成型的温度为170～180℃，压力为8.0～9.0MPa，压制时间根据产品的设计厚度确定，每1mm厚度的压制时间为20min。得到模压成型的闸片预制品。
所述的模具根据制备的闸片的结构特征确定，由客户提供。
步骤3、热处理：
将得到的闸片预制品放入烘箱内，将烘箱温度升温至150～160℃后保温8h，对该闸片预制品进行热处理。保温结束后，自然冷却至室温，得到闸片的半成品。
步骤4、精加工：根据图纸要求，对得到的闸片的半成品进行精修，得到城际铁路刹车闸片。
各实施例的工艺参数：
本发明所制备的闸片与日本进口闸片进行模拟工况对比试验，对磨材料为蠕墨铸铁，试验结果如下：
从试验结果中可以看出：(1)在一次停车制动试验(干态)和一次停车制动试验(湿态)状态下，日本原样与本发明产品试样的试验数据非常接近。(2)在静摩擦系数试验和模拟运营试验状态下，本发明产品试样的摩擦系数均高于日本原样。
在制动过程中无火花、烟尘、噪声等现象。试验完成后，通过精密天平计算得出两种样品质量损失率，本发明样品与日本原样的这一数值非常接近；经历多次摩擦试验的闸片表面平整、光滑，无裂纹、掉块等缺陷。