[发明专利]一种掺入相变合金粉的树脂基摩擦材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种掺入相变合金粉的树脂基摩擦材料，属于复合摩擦材料技术领域。

背景技术

随着社会经济的发展，拥有汽车的家庭数量快速上升，对于汽车的制动安全性和乘坐舒适性提出了更高的要求。制动安全要求汽车刹车片在高温下仍具有较高的摩擦系数，而乘坐舒适性要求刹车片摩擦系数较为稳定。采用未改性酚醛树脂作为粘结剂时，其在200℃以上产生热分解，导致摩擦系数降低，即热衰退。在一般的车速下刹车，刹车片的温度不超过200℃，普通的未改性酚醛树脂基摩擦材料即能满足制动要求。而对于高速紧急制动、频繁或长时间刹车来说，刹车片的温度可能会达到300到350℃，热衰退就会影响到制动安全。为减轻酚醛树脂基摩擦材料的热衰退现象，研究最多的是对酚醛树脂进行改性。专利号为03112025.3的专利公开了一种微球状热固性酚醛树脂，其热分解温度达到500℃以上，在盘温300℃以下测得的摩擦系数明显高于普通酚醛树脂摩擦材料，但专利中未涉及盘温300℃以上的摩擦性能测试，且盘温300℃时的摩擦系数(0.44)比250℃(0.50)有明显的下降。专利号为200710114874.X的专利公开了一种纳米铜改性树脂基摩擦材料，测得摩擦系数高于0.3，仍存在低于20％的热衰退。专利号为02135543.6的专利则公开了一种芳香烃树脂基摩擦材料，其磨损率低于0.1×10^-7cm³/N·m，但其摩擦系数最高仅为0.33。因此寻求一种在盘温350℃以下抑制热衰退，摩擦系数较高而稳定，且磨损率较低的树脂基摩擦材料是非常具有实际意义的。

发明内容

本发明的目的旨在于克服上述已有技术的不足之处，采用一种成本较低的铜基相变合金Cu-11.9Al-2.5Mn(wt％)加入到传统的树脂基摩擦材料中，以实现在350℃以下避免热衰退、保持摩擦系数稳定的目的。具体的原理是：Cu-11.9Al-2.5Mn(wt％)是一种相变合金，其马氏体一高温母相之间的组织转变处于200℃以上，即酚醛树脂发生热分解的温度段。升温时，马氏体转变为母相，吸收热量；降温时，母相又转变为马氏体放出热量。这样循环往复，相变合金在摩擦材料升温过程中吸收一定的热量，达到延缓摩擦材料温度上升的目的，来减轻甚至抑制350℃以下的热衰退现象。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种树脂基摩擦材料，由质量百分比为20～40％的Cu-11.9Al-2.5Mn(wt％)相变合金粉、12～16％的酚醛树脂、2.4～3.2％的橡胶粉、12～16％的芳纶纤维、3～4％的氧化锌、3～4％的硫酸钡、18～24％的石墨、9.6～12.8％的长石粉组成，其中所述树脂基摩擦材料的各组分百分含量之和为100％。其中酚醛树脂为普通的未改性酚醛树脂；Cu-11.9Al-2.5Mn(wt％)相变合金粉由雾化法制得，并通过筛子筛分后使用。

制备掺入相变合金粉的树脂基摩擦试片的具体步骤如下：

a)称量：按照每次制作4片摩擦试片，每片质量为9g，共称量36g原料；

b)混料；

c)热压：40MPa、160±5℃下热压1min，放气，再热压1min，放气，最后保压5min；

d)热处理：170℃、8h；

e)切片：切割为25mm×25mm的小方片；

f)打磨：砂纸打磨；

g)初磨：在摩擦试验机上初磨，至试片与磨盘的接触面积达95％以上；

h)测试：在摩擦试验机上测试各温度下的摩擦系数和磨损率。

本发明与现有技术相比，具有以下实质性的优势：

1、本发明采用价低易得的未改性酚醛树脂，即可获得较好的摩擦磨损性能；

2、本发明所掺Cu-11.9Al-2.5Mn(wt％)相变合金粉原料成本不高，采用雾化法即可制备；

3、现有树脂基摩擦材料的摩擦系数大多都在300℃或350℃时出现一定程度的热衰退，或者虽然热衰退不明显，但是摩擦系数不高；本发明采用未改性酚醛树脂作为粘结剂，掺入相变合金粉，当摩擦片温度升高至Cu-11.9Al-2.5Mn(wt％)相变点，相变合金粉吸收热量，延缓摩擦片温度的上升，即可实现在350℃以下避免热衰退、保持摩擦系数稳定的目的。

具体实施方式

实施例1

将相变合金粉过160目筛，得到细合金粉。并按照表1中优选的原材料配方进行配料、混料、热压、热处理、砂纸打磨，并采用摩擦磨损试验机进行试样的初磨、摩擦系数和磨损率测试，检测结果如表2。

表1摩擦材料优选配方(wt％)