本发明涉及摩擦材料技术领域，尤其涉及了一种无铜陶瓷基摩擦材料及其制备方法。
背景技术：
摩擦材料是一种应用在动力机械上，依靠摩擦作用来执行制动和传动功能的部件材料，被广泛应用在汽车，火车，飞机及各类工程机械设备中。随着车辆向环保、高速以及重载方向发展，人们对汽车制动材料的性能提出了更高的要求。
铜纤维、紫铜纤维、铜颗粒等铜质材料作为一种常见的摩擦添加剂，其特点在于铜质材料质软，导热系数高，利于摩擦产生的热量快速地散去，且有利于形成摩擦转移膜面。但调查表明环境中大量铜污染来源于制动粉尘，当车辆刹车时，刹车片的一部分被磨成粉尘后进入环境中，含铜粉尘能通过雨水和悬浮颗粒物沉积进入水体中，因此环境中高浓度的铜会对生物产生毒害作用尤其是对于水环境中的生物。而且含铜的陶瓷摩擦材料容易腐蚀生锈，因此陶瓷摩擦材料中铜材料的用量限制甚至是不含铜已经成为亟待解决的研究课题。
因此，为了解决上述存在的问题，本发明特提供了一种新的技术方案。
技术实现要素：
本发明的目的是提供了一种无铜陶瓷基摩擦材料及其制备方法，能够解决现有技术陶瓷摩擦材料中含有铜导致铜污染、易腐蚀生锈、制动噪音大以及摩擦粉尘多等问题。
本发明针对上述技术缺陷所采用的技术方案是：
一种无铜陶瓷基摩擦材料，包括以下重量份的原料组成：陶瓷纤维10-15份；碳纤维2-8份；芳纶纤维1-5份；腰果壳油改性酚醛树脂8-10份；钛酸钾晶须9-10份；丁腈胶粉6-8份；石墨颗粒6-8份；云母2-4份；矿粉4-6份；焦炭粉末3-5份；硫酸钙12-16份；膨胀蛭石3-5份；改良剂2-3份；有机摩擦粉9-13份。
进一步地，包括以下重量份的原料组成：陶瓷纤维10份；碳纤维2份；芳纶纤维1份；腰果壳油改性酚醛树脂8份；钛酸钾晶须9份；丁腈胶粉6份；石墨颗粒6份；云母2份；矿粉4份；焦炭粉末3份；硫酸钙12份；膨胀蛭石3份；改良剂2份；有机摩擦粉9份。
进一步地，包括以下重量份的原料组成：陶瓷纤维15份；碳纤维8份；芳纶纤维5份；腰果壳油改性酚醛树脂10份；钛酸钾晶须10份；丁腈胶粉8份；石墨颗粒8份；云母4份；矿粉6份；焦炭粉末5份；硫酸钙16份；膨胀蛭石5份；改良剂3份；有机摩擦粉13份。
进一步地，所述石墨颗粒的粒径范围为20-100μm。
进一步地，所述改良剂为torco限滑摩擦改良剂。
一种无铜陶瓷基摩擦材料的制备方法，包括如下步骤：
a：配料：按上述配比称量各个组分物料；
b：混料：将步骤a所配比好的各组分物料置于混料机中混料，将其温度控制在80-120℃，采用搅拌速度为1000-3000r/min搅拌混料10-20min，
c：压制成型：将步骤b所得的混料加入热压模具模芯中压制成型，将压制温度控制在140-180℃，排气4-6次，时间为12-16s，压制压力为350-400kgf/cm2，保压时间为200-250s。
d：热处理:将步骤c压制成型的产品置于烤箱进行热处理，将烤箱温度在45min内从室温升温至180℃，保温20-30min；再将烤箱在1h内从180℃升温至400℃，保温45-60min；再将烤箱在30min内从400℃升温至500℃，保温60-120min然后将烤箱风冷至室温得到半成品，
e：机械加工：将步骤d所得的半成品根据尺寸规格进行磨削、开槽和倒角处理。
本发明的有益效果是：
1、本发明制得的陶瓷摩擦材料具有摩擦系数稳定、耐磨性能好以及冲击强度强等优点；
2、本发明采用钛酸钾晶须、硫酸钙替代陶瓷配方中的铜纤维，有效的降低摩擦粉尘，避免了铜纤维产生的铜污染问题，绿色环保，具有良好的社会效益；
3、本发明采用石墨颗粒代替铜，在不改变摩擦材料导热性能的情况下，改善制动系统的噪音和震动性能；
4、本发明不含铜成分，不易腐蚀生锈，可广泛应用于汽车制动系统。
具体实施方式
下面结合具体实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1
一种无铜陶瓷基摩擦材料，包括以下重量份的原料组成：陶瓷纤维10份；碳纤维2份；芳纶纤维1份；腰果壳油改性酚醛树脂8份；钛酸钾晶须9份；丁腈胶粉6份；石墨颗粒6份；云母2份；矿粉4份；焦炭粉末3份；硫酸钙12份；膨胀蛭石3份；改良剂2份；有机摩擦粉9份。
其中，一种无铜陶瓷基摩擦材料的制备方法，包括如下步骤：
a：配料：按上述配比称量各个组分物料；
b：混料：将步骤a所配比好的各组分物料置于混料机中混料，将其温度控制在80℃，采用搅拌速度为1000r/min搅拌混料10min，
c：压制成型：将步骤b所得的混料加入热压模具模芯中压制成型，将压制温度控制在140℃，排气4次，时间为12s，压制压力为350kgf/cm2，保压时间为200s。
d：热处理:将步骤c压制成型的产品置于烤箱进行热处理，将烤箱温度在45min内从室温升温至180℃，保温20min；再将烤箱在1h内从180℃升温至400℃，保温45min；再将烤箱在30min内从400℃升温至500℃，保温60min然后将烤箱风冷至室温得到半成品，
e：机械加工：将步骤d所得的半成品根据尺寸规格进行磨削、开槽和倒角处理。
实施例2
一种无铜陶瓷基摩擦材料，包括以下重量份的原料组成：陶瓷纤维13份；碳纤维5份；芳纶纤维3份；腰果壳油改性酚醛树脂98-10份；钛酸钾晶须9.5份；丁腈胶粉7份；石墨颗粒7份；云母3份；矿粉5份；焦炭粉末4份；硫酸钙14份；膨胀蛭石4份；改良剂2.5份；有机摩擦粉11份。
其中，一种无铜陶瓷基摩擦材料的制备方法，包括如下步骤：
a：配料：按上述配比称量各个组分物料；
b：混料：将步骤a所配比好的各组分物料置于混料机中混料，将其温度控制在100℃，采用搅拌速度为2000r/min搅拌混料15min，
c：压制成型：将步骤b所得的混料加入热压模具模芯中压制成型，将压制温度控制在160℃，排气5次，时间为14s，压制压力为380kgf/cm2，保压时间为230s。
d：热处理:将步骤c压制成型的产品置于烤箱进行热处理，将烤箱温度在45min内从室温升温至180℃，保温25min；再将烤箱在1h内从180℃升温至400℃，保温55min；再将烤箱在30min内从400℃升温至500℃，保温90min然后将烤箱风冷至室温得到半成品，
e：机械加工：将步骤d所得的半成品根据尺寸规格进行磨削、开槽和倒角处理。
实施例3
一种无铜陶瓷基摩擦材料，包括以下重量份的原料组成：陶瓷纤维10-15份；碳纤维8份；芳纶纤维5份；腰果壳油改性酚醛树脂10份；钛酸钾晶须10份；丁腈胶粉8份；石墨颗粒8份；云母4份；矿粉6份；焦炭粉末5份；硫酸钙16份；膨胀蛭石5份；改良剂3份；有机摩擦粉13份。
其中，一种无铜陶瓷基摩擦材料的制备方法，包括如下步骤：
a：配料：按上述配比称量各个组分物料；
b：混料：将步骤a所配比好的各组分物料置于混料机中混料，将其温度控制在120℃，采用搅拌速度为3000r/min搅拌混料20min，
c：压制成型：将步骤b所得的混料加入热压模具模芯中压制成型，将压制温度控制在180℃，排气6次，时间为16s，压制压力为400kgf/cm2，保压时间为250s。
d：热处理:将步骤c压制成型的产品置于烤箱进行热处理，将烤箱温度在45min内从室温升温至180℃，保温30min；再将烤箱在1h内从180℃升温至400℃，保温60min；再将烤箱在30min内从400℃升温至500℃，保温120min然后将烤箱风冷至室温得到半成品，
e：机械加工：将步骤d所得的半成品根据尺寸规格进行磨削、开槽和倒角处理。
本发明的有益效果是：
1、本发明制得的陶瓷摩擦材料具有摩擦系数稳定、耐磨性能好以及冲击强度强等优点；
2、本发明采用钛酸钾晶须、硫酸钙替代陶瓷配方中的铜纤维，有效的降低摩擦粉尘，避免了铜纤维产生的铜污染问题，绿色环保，具有良好的社会效益；
3、本发明采用石墨颗粒代替铜，在不改变摩擦材料导热性能的情况下，改善制动系统的噪音和震动性能；
4、本发明不含铜成分，不易腐蚀生锈，可广泛应用于汽车制动系统。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。