碳摩擦材料制造技术

由在烧结前用树脂浸渍的纤维材料制成的烧结的碳摩擦材料。优选地，将非纺织纤维材料使用酚醛树脂进行浸渍并且在从４００到８０００℃进行烧结。所产生的材料具有按体积计高于百分之５０的孔隙度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过烧结制成的碳摩擦材料。更确切地说，该烧结的碳 摩擦材料是通过将树脂浸渍的纤维材料进行烧结而制成。
技术介绍
汽车工业正在开发具有连续的滑动变矩器和换档离合器系统的新 颖并且先进的连续转矩传输系统。这些新系统通常涉及高的能量要求。 因此，也必须开发摩擦材料技术以满足这些先进系统不断增长的能量要求。具体地说，需要一种新的高性能的、持久的摩擦材料。这一新摩擦 材料必须能够承受高速度，其中表面速度是高达65m/秒。该摩擦材料还 必须能够承受高达1500 psi的表面衬层的压力。同样重要的是该摩擦材 料在有限润滑条件下是有用的。该摩擦材料必须是耐用的并且具有高耐热性以便有用于这些先进 的系统。该摩擦材料不仅必须在高温下保持稳定，它还必须能够迅速地 将在运行条件下产生的高热量分散掉。在这些新系统接合和脱离接合过程中产生的高速度意味着一种摩 擦材料必须能够在整个接合过程中保持一种相对恒定的摩擦。重要的是 该摩擦接合必须在 一个宽的速度和温度范围内是相对恒定的以便在制 动过程中或在传送系统在从一个档位到另一个档位的动力换档过程中 使材料的"抖动"最小化。同样重要的是该摩擦材料具有一种希望的转 矩曲线形状，这样在摩擦接合过程中该摩擦材料是无噪音或无"尖叫 声,，。尽管酚醛树脂常规地用作湿摩擦材料中的 一种浸渍剂用于湿式离 合器应用，这些酚醛树脂具有不同的限制。这些酚醛树脂摩擦材料不具有与高能传输系统一同使用所必须的高耐热性。特别是，这些酚醛树脂在大约300 °C的温度下会分解，该温度太低而不能用于高能量应用中。 此外，酚醛树脂是刚性材料并且当酚醛树脂用在摩擦材料中时，如果没 有获得均匀的接触，就更有可能造成不均匀的衬层磨损，以及分离片"热 点，，。鉴于对一种更好的摩擦材料的需求而进行的广泛研究的结果，本发 明发展了一种具有改进特征的摩擦材料。该湿性摩擦材料在"湿"应用 中是有用的，其中该摩擦材料在使用过程中是用一种液体(例如制动流 体或自动传输流体)进行"湿润"或浸渍。在该"湿性"摩擦材料的 使用过程中，流体最终从该摩擦材料中挤出或浸渍到该摩擦材料中。湿 性摩擦材料在它们的组成和物理特征上均极大地不同于"干性"摩擦材 料。存在一种需要来继续研究"湿性"摩擦材料的增大的孔隙率。由造 纸工艺制成的现有的"湿性"摩擦材料的开放的孔是按体积计大约百分 之50。其他"湿性"摩擦材料(例如那些用挤压模制而制成的材料)的 孔隙率按体积计低于百分之50。
技术实现思路
将纤维材料于400 。C到800 。C的温度范围进行烧结而制得独特的摩 擦材料。这些纤维材料可以包含具有或没有填充剂和颗粒的不同纤维。 这些材料在烧结之前首先使用树脂进行浸渍。所产生的材料是一种烧结 的多孔碳体。这些纤维材料优选是纸和非纺织的纤维材料并且树脂优选 是一种酚醛树脂。本专利技术的烧结的碳摩擦材料具有按体积计实质上高于百分之50的 开放孔隙率。当纤维/填充剂型的摩擦材料在低于55(TC进行处理时，材 料保持了足够的柔性和强度。孔的大小随着处理温度的增高而增大；表 面也变得更加开放。摩擦系数随着处理温度的增加而增大；摩擦力-速度曲线变得更加有益/可取。对于本领域的技术人员来说通过阅读以下这些优选实施方案以及附图的详细说明即可更加了解本专利技术的其他目的和优点。附图简要说明图l是根据本专利技术的碳化样品的一个側视图。图2是一个图表，示出本专利技术的碳化增强了压缩性。 图3是一个图表，示出了增强的碳化作用对孔大小的影响。 图4是一个图表，示出了增强的碳化作用对耐热性的影响。本专利技术的详细说明对于本专利技术有用的不同树脂包括酚醛树脂和酚醛基的树脂。应当理 解被认为对本专利技术有用的不同的酚醛基树脂包括在树脂混合物中的其 他的改性成分，例如环氧、丁二烯、有机硅、桐油、苯、腰果油、等。 在酚醛改性的树脂中，该酚醛树脂大体上按重量计占树脂混合物(任何 存在的溶剂除外)的50%或更大而存在。然而，已经发现，在某些实施 方案中，当浸渍树脂混合物包含的有机硅树脂按重量计大约5%到大约 80%,以及为了某些目的，按重量计大约15%到大约55%,以及在某些 实施方案中按重量计大约15%到25%时，摩擦材料可以得到改进，这是 基于有机硅-酚醛树脂混合物的重量(溶剂和其他处理酸除外)。大体上，烧结的多孔体具有一个相当大的比表面积。此外，烧结的 多孔体具有孔隙并且具有一个相当大的孔隙体积。这提供了具有一种开 放孔结构的独特的烧结多孔体。根据本专利技术， 一种摩擦材料具有树脂在基体材料中的一种均匀的分 散。在某些实施方案中，按重量计每100份的摩擦材料中该树脂材料包 含大约按重量计45到大约65份。在某些实施方案中，在树脂材料已被应用到基体材料，并且基体材 料已经使用树脂混合物进行浸渍后，在一个预定的时间长度将该浸渍的 基体材料加热到一个希望的温度以形成一种摩擦材料。然后，将固化的 摩擦材料通过适当的手段粘连到一个希望的基质上。图l是根据本专利技术的碳化样品的侧视图。该图示出了碳化前后的样口P 0图2是一个图表，示出了本专利技术的碳化改进了压缩性。该碳化的纤 维基体材料具有 一种增加的压缩性，这改进了热点耐受性以及摩擦特征。图3是一个图表，示出了增强的碳化作用对孔大小的影响。该图示出碳化作用增加了孔的大小。该图还示出碳化的温度越高，结构就越开 放。图4是一个图表，示出改进的碳化作用对耐热性的影响。该碳化的 材料比原始的未碳化的材料具有更高的能量容量。在某些实施方案中，优选的是由基体材料汲取树脂的目标值是按重 量计在从大约25%到大约120%范围的总酚醛树脂材料，在其他实施方案 中是在从大约40%到大约60%,并且在某些实施方案中则是在从大约 60%到至少80%。在用树脂使基体材料饱和之后，将该基体材料在一段 时间内(在某些实施方案中大约l/2小时)于范围在160-250。C之间的温 度下进行固化以便使树脂材料固化并且形成摩擦材料。该摩擦材料的最 终厚度取决于初始的基体材料的厚度。进一 步考虑到可以包含已知的在制备树脂混合物以及制备纤维基 体材料中有用的其他成分和处理酸，并且它们是在本专利技术考虑的范围之 内。典型地是在 一 个惰性或还原气氛中进行烧结，例如氮气和氢气的一 个混合物或还可以是包含一氧化碳(CO)的一个气体混合物。于是烧结 部件经受一个加热相，在此过程中可能发生微观结构的转变。烧结可以 在一种还原气体中进行，该气体自身不包括碳化合物，例如氮气与按体 积计10%的氲气的混合物。本专利技术的方法可以用于自身支持的烧结体的生产，例如具有自身支 持骨架的烧结体。基体材料在本专利技术的摩擦材料中多种基体材料是有用的，包括，例如，非石 棉的纤维基体材料包含(例如)纤维材料、纺织和/或非纺织材料。适当 的纤维基体材料包括，例如，纤维和填充剂。这些纤维可以是有机纤维、 无机纤维和碳纤维。有机纤维可以是芳族聚酰胺纤维，聚酯纤维、尼龙 纤维、聚酰胺纤维、棉/纤维素纤维等等。这些填充剂可以是，例如，硅 石、硅藻土、石墨、铝、腰果树灰等等。在其他实施方案中，基体材料可以包括纤维纺织材料，纤维非纺织 材料和纸材料。此外，在本专利技术中有用的不同类型的纤维基体材料的多 个实例披露在很多博格华纳的美国专利中。然而，应当理解，本专利技术的其他本文档来自技高网...

【技术保护点】
由在烧结前使用树脂浸渍的纤维材料制成的烧结的碳摩擦材料，其中该烧结的材料比原物具有一个更开放的孔隙度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：F董，RC林，YF陈，
申请(专利权)人：博格华纳公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]