地铁制动闸瓦用摩擦材料及制备闸瓦的方法技术

一种地铁制动闸瓦用摩擦材料及制备闸瓦的方法。所述地铁制动闸瓦用摩擦材料由改性酚醛树脂粉、KEVLAR纤维、陶瓷纤维、紫铜纤维、碳/碳粉、氧化铁粉、丁腈胶粉、二硫化钼粉、氧化镁粉、氧化铝粉和硫酸钡粉组成。本发明专利技术通过将碳/碳粉加入多种混合纤维树脂基摩擦材料，能够稳定地铁制动闸瓦的制动效能。本发明专利技术在制动过程中无火花、烟尘、噪声等现象。试验完成后，车轮表面无剥离、热斑、裂纹、异常磨耗等损伤情况，闸瓦表面平整、光滑，无裂纹和掉块的缺陷。

Friction material for subway brake shoe and method for preparing brake shoe

Friction material for subway brake shoe and method for preparing brake shoe. The subway brake shoe friction material composed of modified phenolic resin powder, KEVLAR fiber, ceramic fiber, copper fiber, carbon / carbon, iron oxide powder, nitrile rubber, MoS2 powder, magnesium oxide, aluminum oxide and barium sulfate powder. By adding carbon / carbon powder to a plurality of mixed fiber resin base friction materials, the braking efficiency of the subway brake shoe can be stabilized. The invention has no sparks, smoke and dust and noise during the braking process. After the test, the wheel surface has no peeling, hot spots, cracks, abnormal wear and other damage. The surface of the brake shoe is smooth and smooth, with no cracks or falling blocks.

【技术实现步骤摘要】
地铁制动闸瓦用摩擦材料及制备闸瓦的方法
本专利技术涉及地铁制动闸瓦领域，尤其涉及一种地铁制动闸瓦用树脂基摩擦材料的制备方法。
技术介绍
地铁制动闸瓦在制动系统中属于关键件、安全件、消耗件，近年来地铁公司一直依赖进口，而且价格昂贵，每年需要花费大量的外汇采购。制约着我国轨道交通运输业的发展。因此急需国产化来满足国内市场的需求。随着国内轨道交通运输的迅速发展，地铁制动闸瓦市场的需求越来越大，很有必要对地铁制动闸瓦的摩擦材料进行研制，以较低的成本使达到、甚至超过国外制动闸瓦性能。如目前深圳地铁使用的是德国进口的制动闸瓦，但采购成本高，材料脱落，裂纹现象一直无法解决。美国专利4130537、4374211已提出芳纶短绒同钢纤维或纤维素纤维复合制造摩擦材料，解决了除石棉以外，其他纤维大都存在对树脂亲润性不理想的问题。但实际产品在性能和质量上均有一定的缺点。在公开号为CN1405044A的专利技术创造中公开了一种地铁车辆用高摩擦系数材料的制备方法，该方法采用无石棉、钢纤维、芳纶纤维(KEVLAR纤维)混杂纤维为增强材料的，改性酚醛树脂为基体的摩擦材料，该方法是在满足合成闸瓦高摩擦系数前提下，解决了湿态摩擦系数减少问题，并且解决了闸瓦龟裂、金属镶嵌物和损伤轮对的现象，但该方法配方中采用钢纤维组分在存放和使用较长时间，尤其是在潮湿环境中经常发生闸瓦锈蚀问题，锈蚀后会发生粘着对偶和损伤对偶，摩擦片锈蚀后强度降低、磨损加剧。日本专利53-72738提出了在不降低摩擦系数和提高隔热效果的情况下，用碳纤维置换传统的钢纤维(占重量的20％-40％)。但搜集以往的专利暂未找到有将碳/碳粉加入到地铁制动闸瓦材料中先例，而且本专利技术并非是简单的将钢纤维置换为碳/碳粉就能达到想要的性能。
技术实现思路
为克服现有技术存在的材料脱落、裂纹现象和锈蚀的不足，本专利技术提出了一种地铁制动闸瓦用摩擦材料及制备闸瓦的方法。本专利技术所述地铁制动闸瓦用摩擦材料由8～15％的改性酚醛树脂粉、5～8％的KEVLAR纤维、8～15％的陶瓷纤维、7～10％的紫铜纤维、5～12％的碳/碳粉、3～8％的氧化铁粉、5～9％的丁腈胶粉、3～8％的二硫化钼粉、6～10％的氧化镁粉、6～8％的氧化铝粉和12～20％的硫酸钡粉组成。所述的百分比为质量百分比。所述的碳/碳粉是将经过2000～2500℃的高温热处理的碳盘车削加工成为小于60目的颗粒得到的。所述碳盘的密度为1.60-1.75g/cm3。得到的碳/碳粉中，碳纤维的含量为40～70％；所述的百分比为质量百分比。本专利技术提出的制备所述地铁制动闸瓦的方具体过程是：步骤1，制备预混料。将按所述质量百分比称量的KEVLAR纤维、陶瓷纤维、紫铜纤维和碳/碳粉投入高速混料机中进行预混料，得到预混料。步骤2，将按所述质量百分比称量的氧化铁粉、丁腈胶粉、二硫化钼粉、氧化镁粉、氧化铝粉和硫酸钡粉投入高速混料机中，与步骤1得到的预混料混合均匀。得到混合料。混料时，所述高速混料机的转速1500rpm。步骤3，烘干。将得到的混合料放入烘箱内烘干。烘干时，烘箱温度为80～85℃，烘干时间为1.0～2.0h。得到用于地铁制动闸瓦的摩擦材料。步骤4，制作地铁制动闸瓦。将得到的摩擦材料放入闸瓦的模具中热压成型。热压成型的温度为155～175℃，压力为5～15MPa，时间为1.5min/mm；得到地铁制动闸瓦的预制件。步骤5，将得到的预制件放入烘箱内，160℃条件下热处理6～8h。得到地铁制动闸瓦。本专利技术通过将碳/碳粉加入多种混合纤维树脂基摩擦材料，能够稳定地铁制动闸瓦的制动效能。本专利技术选用了国外某公司生产的三聚氰胺—腰果壳油改性酚醛树脂。在改性酚醛树脂的结构中，三聚氰胺改善了酚醛树脂的耐热性，提高了其热分解温度，腰果壳油改善了酚醛树脂的柔韧性。因此,该树脂和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。本专利技术选用了KEVLAR纤维、陶瓷纤维、紫铜纤维。其中KEVLAR纤维的突出优点在于它是一种热稳定性非常好的有机纤维，初始分解温度为470℃，用于摩擦材料时制品呈现出摩擦系数稳定，磨损率低、强度高的特点。本专利技术选用了碳/碳粉，碳/碳粉为碳/碳复合材料，其中热解碳易于石墨化，质软，具有良好的润滑作用；其中碳纤维难于石墨化，质硬，又具有增摩作用。碳/碳材料两种碳的的特殊特性具有优良的刹车性能。本专利技术选用的碳/碳粉，要求高温热处理温度为(2000-2500)℃，密度为(1.60-1.75)g/cm3，碳纤维占比应在0.4-0.7之间。达到条件的碳/碳复合材料经车削后，粒度要求60目以内。摩擦性能调节剂是一类添加到摩擦材料中能改进摩擦系数和磨损率的物质，主要分为润滑剂和研磨剂两大类，在协调好制动摩擦材料中的润滑剂与研磨剂的用量非常重要。本专利技术选用二硫化钼、氧化铝、氧化镁、氧化铁、丁腈胶粉等作为摩擦性能调节剂。硫酸钡作为填料能使摩擦系数稳定，磨耗小，并延长使用寿命，特别是在高温下，由于它能形成稳定的摩擦界层，防止制品与铸铁发生咬合和刮伤现象，使对偶材料表面更加光洁。同时充分的使蓬松是纤维发挥其组分在增强、过程辅助，摩擦性能方面作用的前提，本专利技术中增加了材料的开松预混过程，来进行纤维开松。并且材料预混过程中加入硫酸钡粉与KEVLAR纤维、陶瓷纤维、碳/碳粉共混，硫酸钡粉密度在4.5左右，比KEVLAR纤维、陶瓷纤维重，在开松预混过程中能起到良好的分散剂的作用，能使KEVLAR纤维和陶瓷纤维达到良好的开松效果，促进各组分的均匀分散。地铁用制动闸瓦的制造方法，包括以下步骤：首先将KEVLAR纤维、陶瓷纤维、硫酸钡粉、碳/碳粉按各组分重量比重投入高速混料机中进行开松预混，转速2500rpm，时间1分钟；得到预混料。再将各组分按重量比重改性酚醛树脂：7％-15％、KEVLAR纤维：5％-8％、陶瓷纤维：10％-18％、紫铜纤维：5％-10％、碳/碳粉：5％-12％、氧化铁：2％-8％、丁腈胶粉：5％-9％、二硫化钼：3％-8％、氧化镁：2％-10％、氧化铝：2％-8％、硫酸钡：10％-20％，投入高速混料机中进行混料，转速1500rpm，时间6分钟；将得到的混合料放入烘箱内烘干。烘干时，烘箱温度为80～85℃，烘干时间为1.0～2.0h。得到用于地铁制动闸瓦的摩擦材料。将得到的摩擦材料放入闸瓦的模具中热压成型。热压成型的温度为155～175℃，压力为5～15MPa，时间为1.5min/mm；得到地铁制动闸瓦的预制件。最后将得到的预制件放入烘箱内，160℃条件下热处理6～8h。得到地铁制动闸瓦。将用本专利技术提出的地铁制动闸瓦与德国进口闸瓦分别进行1:1台架试验对比试验，分别进行干态停车制动试验、模拟运营试验、静摩擦系数试验、湿态停车制动试验共四项性能检测。试验结果如下：从试验结果中可以看出：(1)在干态停车制动试验和湿态停车制动试验下，德国原样与本专利技术大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，本专利技术大样的摩擦系数均高于德国原样。(3)在磨耗量方面，本专利技术大样优于德国原样。在制动过程中无火花、烟尘、噪声等现象。试验完成后，车轮表面无剥离、热斑、裂纹、异常磨耗等损伤情况，闸瓦表面平整、光滑，无裂纹、掉块等缺陷。为了验证地铁制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地铁制动闸瓦用摩擦材料，其特征在于，由8～15％的改性酚醛树脂粉、5～8％的KEVLAR纤维、8～15％的陶瓷纤维、7～10％的紫铜纤维、5～12％的碳/碳粉、3～8％的氧化铁粉、5～9％的丁腈胶粉、3～8％的二硫化钼粉、6～10％的氧化镁粉、6～8％的氧化铝粉和12～20％的硫酸钡粉组成；所述的百分比为质量百分比。

【技术特征摘要】
1.一种地铁制动闸瓦用摩擦材料，其特征在于，由8～15％的改性酚醛树脂粉、5～8％的KEVLAR纤维、8～15％的陶瓷纤维、7～10％的紫铜纤维、5～12％的碳/碳粉、3～8％的氧化铁粉、5～9％的丁腈胶粉、3～8％的二硫化钼粉、6～10％的氧化镁粉、6～8％的氧化铝粉和12～20％的硫酸钡粉组成；所述的百分比为质量百分比。2.如权利要求1所述一种地铁制动闸瓦用摩擦材料，其特征在于，所述的碳/碳粉是将经过2000～2500℃的高温热处理的碳盘车削加工成为小于60目的颗粒得到的；所述碳盘的密度为1.60-1.75g/cm3；得到的碳/碳粉中，碳纤维的含量为40～70％；所述的百分比为质量百分比。3.一种利用权利要求1所述地铁制动闸瓦用摩擦材料制备闸瓦的方法，其特征在于，具体过程是：步骤1，制备预混料；将按所述质量百分比称量的KEV...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁晨，王旭东，张爱军，刘海平，崔鹏，周蕊，
申请(专利权)人：西安航空制动科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61