專利名稱：重載差速器用濕式摩擦材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種濕式摩擦材料，特別是一種重載差速器用濕式摩擦材料，還涉及 這種重載差速器用濕式摩擦材料的制備方法。
背景技術：
濕式摩擦材料是指工作于潤滑油、潤滑脂等潤滑介質中的摩擦材料，用于實現(xiàn)裝 置的傳扭制動功能。主要應用于汽車自動變速器、差速器、同步器、扭矩管理器以及其它濕 式離合器中。
作為汽車差速器中實現(xiàn)限滑的主要功能元件，摩擦材料需要適應循環(huán)往復的高轉 速、高壓滑摩以及高溫潤滑油等苛刻工況條件。該類摩擦材料應該具有高而穩(wěn)定的摩擦系 數(shù)、較低的磨損率、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性以及良好的物理機械性能。
文獻1 “公開號是CN101376934A的中國專利”公開了一種船用濕式摩擦材料及其 制備方法。以銅為基體，其它原材料的質量百分比如下Sn 3 6%，C 18 27%，SiO2或 Fe 2 4. 5%;采用混料、壓制和高溫燒結等步驟制備銅基濕式摩擦材料。相比于普通粉末 冶金摩擦材料，加入高含量的石墨和二氧化硅后，該材料具有適應高載荷、高轉速的能力， 并且摩擦穩(wěn)定性有了一定程度的提高，但是動摩擦系數(shù)仍在0. 10以下，同時不能完全避免 銅基摩擦材料靜動摩擦系數(shù)差別大，長時間連續(xù)制摩擦系數(shù)衰減幅度較大的固有缺陷。不 適用于汽車重載差速器摩擦副傳遞扭矩大，需要0. 12以上較高動摩擦系數(shù)的使用條件。
文獻2 “專利號是ZL03114475. 6的中國專利”公開一種碳纖維增強紙基摩擦材料 的制備方法。其原材料質量百分比如下碳纖維5 35%，Kevlar纖維2 15%，重晶石 3 20%，高嶺土 7 15%，二硫化鉬1 10%，三氧化二鋁2 15%，石墨粉2 25%，酚 醛樹脂2 15%，腰果殼油改性酚醛樹脂25 55%。采用打漿、成型、烘干、浸漬、熱壓以及 機加工等步驟制備而成。以碳纖維為增強纖維的紙基摩擦材料，其動摩擦系數(shù)在0. 13-0. 15 之間，靜摩擦系數(shù)在0. 15-0. 17之間，磨損率小于5X10_8Cm7j，具有良好的耐熱性能和摩 擦穩(wěn)定性。但是采用QM1000-II型濕式摩擦材料性能試驗機進行破壞性試驗表明該材料在 轉速為6000rpm、表觀比壓為0. 36MPa，主軸慣量為0. 15Kg ·πι2條件下，材料出現(xiàn)摩擦力矩曲 線波動嚴重的失效特征。表明該類材料長時間高轉速、大載荷、大慣量作用下容易出現(xiàn)失效 現(xiàn)象，僅適用于汽車自動變速器或者摩托車離合器等條件下使用，不能用于重載差速器中。發(fā)明內容
為了克服現(xiàn)有的濕式摩擦材料磨損率大的不足，本發(fā)明提供一種重載差速器用濕 式摩擦材料，通過在配方中添加碳布為增強體，可以降低濕式摩擦材料的磨損率，并且可以 提高濕式摩擦材料在高轉速大壓力條件下的適應能力。
本發(fā)明還提供這種重載差速器用濕式摩擦材料的制備方法。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案一種重載差速器用濕式摩擦材料，其 特點是由質量百分比是40 50%的碳布、質量百分比是25 40%的改性酚醛樹脂、質量百分比是2 10%的石墨、質量百分比是3 8%的氧化鋁和質量百分比是10 20%的填 料制備而成。
所述碳布是PAN基1K、3K、6K或12Κ任一種。
所述碳布的機織類型是平紋、斜紋或緞紋任一種。
所述改性酚醛樹脂是腰果殼油改性酚醛樹脂、丁晴橡膠改性酚醛樹脂或者硼改性 酚醛樹脂的任一種。
所述填料是高嶺土、硅藻土、碳酸鈣或者硫酸鋇的任一種。
一種上述重載差速器用濕式摩擦材料的制備方法，其特點是包括以下步驟
(a)按照要求稱量原材料重量，以有機溶劑為介質，制備成濃度為0. 2 0. 4g/ml 的改性酚醛樹脂溶液；
(b)稱量石墨、氧化鋁以及填料，并均勻混合，然后加入到改性酚醛樹脂溶液中；
(c)將碳布平鋪在步驟(b)制備的溶液中，使溶液均勻浸滲到碳布中，然后自然晾 干，獲得摩擦材料預制體；
(d)將摩擦材料預制體采用平板硫化機熱壓固化，熱壓溫度為140 200°C，壓力 為2 15MPa，時間為2 50min ；隨后在140 200°C的烘箱中后處理30 60min，獲得摩 擦材料。
所述有機溶劑是無水乙醇、丙酮或乙酸乙酯的任一種。
本發(fā)明的有益結果是由于在配方中以碳布為增強體，使得所制備的濕式摩擦材 料的磨損率由現(xiàn)有技術的5X 10_8cm7j降低到0. 99 X10-8cm3/J,并且提高了濕式摩擦材料 在高轉速大壓力條件下的適應能力。
下面結合具體實施方式
對本發(fā)明作詳細說明。
具體實施方式
實施例1 稱量IK平紋碳布40g，腰果殼油改性酚醛樹脂30g，石墨4g，氧化鋁6g， 高嶺土 20g，無水乙醇100ml。首先配制出濃度為0. 3g/ml的腰果殼油改性酚醛樹脂乙醇溶 液，將石墨、氧化鋁以及高嶺土均勻混合，加入到腰果殼油改性酚醛樹脂乙醇溶液中。然后 將IK平紋碳布平鋪在腰果殼油改性酚醛樹脂乙醇溶液中，使溶液均勻浸滲到碳布中；自然 晾干后，成摩擦材料預制體。在熱壓溫度為175°C，壓力為SMI^a條件下，熱壓12min ；隨后在 150°C烘箱中進行后處理35min，獲得摩擦材料。
采用QM1000-II型濕式摩擦材料性能試驗機進行測試，本實施例制備的濕式摩擦 材料的動摩擦系數(shù)為0. 132，靜摩擦系數(shù)為0. 155，磨損率為0. 99 X 10-8cm3/J ；該材料在轉 速為6800rpm，表觀比壓為0. 8MPa，慣量為0. 15Kg · m2條件下，出現(xiàn)了摩擦力矩曲線波動異 常的失效特征。
實施例2 稱量I斜紋碳布42g，丁腈橡膠改性酚醛樹脂25g，石墨3g，氧化鋁7g， 硫酸鋇23g，無水乙醇100ml。首先配制出濃度為0. 25g/ml的丁腈橡膠改性酚醛樹脂乙醇 溶液，將石墨、氧化鋁以及硫酸鋇均勻混合，加入到丁腈橡膠改性酚醛樹脂乙醇溶液中。然 后將3K斜紋碳布平鋪在丁腈橡膠改性酚醛樹脂乙醇溶液中，使溶液均勻浸滲到碳布中；自 然晾干后，成摩擦材料預制體。在熱壓溫度為172°C，壓力為IOMI5a條件下，熱壓15min ；隨 后在160°C烘箱中進行后處理40min，獲得摩擦材料。
采用QM1000-II型濕式摩擦材料性能試驗機進行測試，本實施例制備的濕式摩擦 材料的動摩擦系數(shù)為0. 138，靜摩擦系數(shù)為0. 160，磨損率為0. 92X10_8Cm3/J。該材料在轉 速為7000rpm，表觀比壓為0. 8MPa，慣量為0. 20Kg · m2條件下，出現(xiàn)了摩擦力矩曲線波動異 常的失效特征。
實施例3 稱量6K緞紋碳布45g，硼改性酚醛樹脂25g，石墨2g，氧化鋁8g，碳酸鈣 20g，丙酮100ml。首先配制出濃度為0. 25g/ml的硼改性酚醛樹脂丙酮溶液，將石墨、氧化鋁 以及碳酸鈣均勻混合，加入到硼改性酚醛樹脂丙酮溶液中。然后將6K緞紋碳布平鋪在硼改 性酚醛樹脂丙酮溶液中，使溶液均勻浸滲到碳布中；自然晾干后，成摩擦材料預制體。在熱 壓溫度為168°C，壓力為12ΜΙ^條件下，熱壓18min ；隨后在165°C烘箱中進行后處理45min， 獲得摩擦材料。
采用QM1000-II型濕式摩擦材料性能試驗機進行測試，本實施例制備的濕式摩擦 材料的動摩擦系數(shù)為0. 142，靜摩擦系數(shù)為0. 163，磨損率為0. 87X10_8Cm3/J。該材料在轉 速為7200rpm，表觀比壓為0. 8MPa，慣量為0. 20Kg · m2條件下，出現(xiàn)了摩擦力矩曲線波動異 常的失效特征。
實施例4 稱量1 緞紋碳布48g，硼改性酚醛樹脂27g，石墨3g，氧化鋁7g，硅藻 土 15g，乙酸乙脂100ml。首先配制出濃度為0. 27g/ml的硼改性酚醛樹脂乙酸乙脂溶液，將 石墨、氧化鋁以及硅藻土均勻混合，加入到硼改性酚醛樹脂乙酸乙脂溶液中。然后將II緞 紋碳布平鋪在硼改性酚醛樹脂乙酸乙脂溶液中，使溶液均勻浸滲到碳布中；自然晾干后，成 摩擦材料預制體。在熱壓溫度為165°C，壓力為15MI^條件下，熱壓20min ；隨后在170°C烘 箱中進行后處理50min，獲得摩擦材料。
采用QM1000-II型濕式摩擦材料性能試驗機進行測試，本實施例制備的濕式摩擦 材料的動摩擦系數(shù)為0. 145，靜摩擦系數(shù)為0. 168，磨損率為0. 84X10_8Cm3/J。該材料在轉 速為7500rpm，表觀比壓為1. OMPa，慣量為0. 20Kg · m2條件下，出現(xiàn)了摩擦力矩曲線波動異 常的失效特征。
權利要求
1.一種重載差速器用濕式摩擦材料，其特征在于由質量百分比是40 50%的碳布、質 量百分比是25 40%的改性酚醛樹脂、質量百分比是2 10%的石墨、質量百分比是3 8%的氧化鋁和質量百分比是10 20%的填料制備而成。
2.根據權利要求1所述的重載差速器用濕式摩擦材料，其特征在于所述碳布是PAN 基 1K、3K、6K 或 1 (任一種。
3.根據權利要求1或2所述的重載差速器用濕式摩擦材料，其特征在于所述碳布的 機織類型是平紋、斜紋或緞紋任一種。
4.根據權利要求1所述的重載差速器用濕式摩擦材料，其特征在于所述改性酚醛樹 脂是腰果殼油改性酚醛樹脂、丁晴橡膠改性酚醛樹脂或者硼改性酚醛樹脂的任一種。
5.根據權利要求1所述的重載差速器用濕式摩擦材料，其特征在于所述填料是高嶺 土、硅藻土、碳酸鈣或者硫酸鋇的任一種。
6.一種權利要求1所述重載差速器用濕式摩擦材料的制備方法，其特征在于包括以下 步驟(a)按照要求稱量原材料重量，以有機溶劑為介質，制備成濃度為0.2 0. 4g/ml的改 性酚醛樹脂溶液；(b)稱量石墨、氧化鋁以及填料，并均勻混合，然后加入到改性酚醛樹脂溶液中；(c)將碳布平鋪在步驟(b)制備的溶液中，使溶液均勻浸滲到碳布中，然后自然晾干， 獲得摩擦材料預制體；(d)將摩擦材料預制體采用平板硫化機熱壓固化，熱壓溫度為140 200°C，壓力為 2 15MPa，時間為2 50min ；隨后在140 200°C的烘箱中后處理30 60min，獲得摩擦 材料。
7.根據權利要求6所述的重載差速器用濕式摩擦材料的制備方法，其特征在于所述 有機溶劑是無水乙醇、丙酮或乙酸乙酯的任一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種重載差速器用濕式摩擦材料及其制備方法，用于解決現(xiàn)有的濕式摩擦材料磨損率大的技術問題。技術方案是以碳布為增強體，改性酚醛樹脂為基體，以石墨和氧化鋁為摩擦性能調節(jié)劑，加入多種填料制備而成，制備工藝簡單。該濕式摩擦材料的動摩擦系數(shù)為0.13-0.15，靜摩擦系數(shù)為0.15-0.17，磨損率小于0.99×10-8cm3/J。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術銅基濕式摩擦材料摩擦系數(shù)低以及紙基摩擦材料承載能力弱的缺點，是適用于重載差速器的理想濕式摩擦材料。
文檔編號C09K3/14GK102031087SQ201010554100
公開日2011年4月27日 申請日期2010年11月18日 優(yōu)先權日2010年11月18日
發(fā)明者付業(yè)偉, 李克智, 李賀軍, 費杰, 齊樂華 申請人:西北工業(yè)大學