专利名称：湿式碳基摩擦材料及其制造方法
技术领域：
本发明属于一种适合于制作湿式摩擦离合器面片的碳基摩擦材料。
湿式碳基摩擦材料是一种制作用于在润滑条件下工作的离合器摩擦片的摩擦材料。早期传统的湿式摩擦材料有石棉基摩擦材料和铜基摩擦材料。但湿式石棉基摩擦材料因发现粉末中含有致癌物质而渐趋淘汰;湿式铜基摩擦材料虽然至今仍在使用，但该摩擦材料由于动静摩擦系数比值大，成本高等不足而影响其广泛推广应用。近年来出现的一种无石棉碳基摩擦材料，(如美国专利4256801)，选用碳素物质作为基体，用碳纤维、纤维素纤维和耐热有机纤维作增强材料，并加入一定量的填料，但此种摩擦材料的不足之处是在高比压和高速运行工况下，动摩擦系数有降低趋向，而且使用价格昂贵的碳纤维作为摩擦材料组份，不利于降低生产成本;另外，在制作工艺上，通常的碳基摩擦材料因含有耐油橡胶作弹性增塑剂而采用传统的混炼工艺;即把橡胶与组成摩擦材料混合物的其他成份按配比加入混炼机，进行机械搓压混合，轧片成块，然后在160℃、160Kg/cm2条件下热压成型，再对成型坯硫化，成为摩擦片。这种制造摩擦材料的方法，需庞大的设备，投资大，劳动条件差，有环境污染，而且混料不均，难于得到性能均匀一致的摩擦元件。
本发明的目的在于提供一种采用廉价原料制作的高比压、高速运行工况下动摩擦系数保持稳定的湿式碳基摩擦材料，并提供这种材料的制造方法。
本发明提供一种工艺简单、能耗低、材料均匀性好的湿式碳基摩擦材料，其弹性增塑剂，特别是橡胶的加入用一种湿法破碎、干法制作的工艺，克服了传统的混炼工艺的不足，具有工艺简单、能耗低、材料均匀性好等优点，尤其是用该法一旦得到含橡胶的碳基摩擦材料粉末，以后的湿式碳基摩擦片的成型工艺均属普通的粉末冶金制作工艺，因此，适于大批量生产，这样可大幅度降低生产成本，从而满足社会的需要。
为降低成本，提高摩擦磨损性能，本发明在材料配方上作了如下选择1.碳素基体原料采用经过特殊处理的炭黑，该炭黑经处理后颗粒致密，耐磨性能较好，简化了后处理工艺。配方中的含量为10-50%(重量百分比，下同)。
2.摩擦剂采用由二氧化硅、三氧化二铝、碳化硅、铸石粉、重晶石粉、研磨粉等其中的两种或数种组成复合摩擦剂，以达到较高的动静摩擦系数，尤其是动摩擦系数。其含量为5-20%。
3.增强材料用玻璃纤维或钢纤维，其含量为20-30%。
4.摩擦调整剂选用焦炭、硅藻土、纸浆、黑色氧化铁。其含量为1-5%。
5.弹性增塑剂采用一种适合在油中工作的耐油橡胶，以便于成型，并保持产品柔韧性，由丁晴橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶中的一种或两种并用。含量为5-20%。
6.粘结剂选用酚醛树脂，含量为10-25%。
下面结合实施例对湿式碳基摩擦材料作详细说明表1 摩擦材料配方<
表1中的组成配比，将弹性增塑剂(丁晴橡胶)溶于乙酸或丙酮中，加入经特殊处理的炭黑(炭黑的予处理工艺是将市购的高耐磨炭黑加入20-30%的沥青等粘结剂，压块装窑经1100～1400℃数小时煅烧后出窑破碎成粉)、玻璃纤维、摩擦调整剂、复合摩擦剂和粘结剂(酚醛树脂)，经充分搅拌混合，干燥后破碎，制作成含丁晴橡胶的碳基摩擦材料粉末，并称量一定的重量，用常规的粉末冶金方法，装入金属模具中冷压成型，再经硫化和热固化得到制品。在MM-1000型摩擦材料试验机湿式试验台上测定其摩擦磨损性能，结果见表2、表3和
图1、图2。图3为盘式碳基摩擦片示意图。
表2动静比试验
从上述实施例可知由于本发明在配方研究中采用了多种含量较高的硬质点组成复合摩擦剂，使得该材料的动静摩擦系数均优于进口商品湿式碳基摩擦材料。本发明的湿式摩擦材料的动静摩擦系数稳定，动静摩擦系数比值基本接近于1，在润滑条件下工作，磨耗都能满足工程上对湿式碳基摩擦材料的要求，因此是一种理想的湿式碳基摩擦材料。
本发明的湿式碳基摩擦材料的突出之处在于对材料的配方组成选型时，选择了丁晴橡胶作为弹性增塑剂;选择了尼龙改性酚醛树脂作为粘结剂，尤其是在制作工艺上创造性地采用了湿法破碎丁晴橡胶，用湿法加入玻璃纤维，干法制作含橡胶的摩擦材料粉末，对消除制品的各向异性，提高材料性能提供了有效技术途径，并在简化工艺操作，改善劳动环境，消除环境污染，降低成本，降低能耗等方面提供了重大技术措施。本发明的湿式碳基摩擦材料是一种优质的、低能耗、适于批量生产的新型湿式碳基摩擦材料。
表3 转速比与动摩擦系数的影响试验
注1＃ 进口商品湿式碳基摩擦材料2＃ 本发明湿式碳基摩擦材料实施例
权利要求
1.一种湿式碳基摩擦材料，适合于制作油浸式摩擦离合器摩擦片，其特征在于材料的配方为经特殊处理的炭黑粉末10-50%(重量百分比，下同)、玻璃纤维或钢纤维20-30%、摩擦调整剂1-5%、复合摩擦剂5-20%、粘结剂10-25%、弹性增塑剂5-20%，炭黑的特殊处理是用高耐磨炭黑加入20-30%的粘结剂，经1100℃-1400℃的高温煅烧而得，摩擦调整剂为焦炭、硅藻土、纸浆、黑色氧化铁的一种或数种，复合摩擦剂为二氧化硅、三氧化二铝、碳化硅、铸石粉、研磨粉的两种或数种组合，粘结剂为酚醛树脂。
2.按照权利要求1所述的湿式碳基摩擦材料，其特征在于弹性增塑剂为丁晴橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶中的一种或两种并用。
3.一种湿式碳基摩擦材料的制造方法，其特征在于，按照材料配方中的组成配比，将弹性增塑剂(例如丁晴橡胶)溶于乙酸或丙酮中，加入经特殊处理的炭黑、玻璃纤维、摩擦调整剂、复合摩擦剂和酚醛树脂，经充分搅拌混合，干燥后破碎，制作成碳基摩擦材料粉末，用常规的粉末冶金的方法，装入金属模具中冷压成型，再经硫化和热固化得到制品。
全文摘要
一种湿式碳基摩擦材料及其制造方法，由经过特殊处理的炭黑粉末10～50％(重量百分比，下同)，玻璃纤维或钢纤维20～30％，摩擦调整剂1～5％，粘结剂10～25％，弹性增塑剂5～20％，复合摩擦剂5～20％组成。在制造过程中弹性增塑剂采用湿法破碎、干法成粉，将含橡胶的摩擦材料混合粉料，经冷压成型，再硫化和热固化而成。该摩擦材料在高压、高速运行工况下，动静摩擦系数保持稳定，制造工艺简单，性能优良，成本低，克服了传统混炼法复杂的制造工艺，是一种优化的湿式碳基摩擦材料。
文档编号C08J5/14GK1064282SQ9210195
公开日1992年9月9日 申请日期1992年3月25日 优先权日1992年3月25日
发明者徐子才, 代祖荫, 侯开太, 秦光, 邱海川 申请人:国营八五七厂