专利名称：重载差速器用湿式摩擦材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种湿式摩擦材料，特别是一种重载差速器用湿式摩擦材料，还涉及 这种重载差速器用湿式摩擦材料的制备方法。
背景技术：
湿式摩擦材料是指工作于润滑油、润滑脂等润滑介质中的摩擦材料，用于实现装 置的传扭制动功能。主要应用于汽车自动变速器、差速器、同步器、扭矩管理器以及其它湿 式离合器中。
作为汽车差速器中实现限滑的主要功能元件，摩擦材料需要适应循环往复的高转 速、高压滑摩以及高温润滑油等苛刻工况条件。该类摩擦材料应该具有高而稳定的摩擦系 数、较低的磨损率、优异的热稳定性以及良好的物理机械性能。
文献1 “公开号是CN101376934A的中国专利”公开了一种船用湿式摩擦材料及其 制备方法。以铜为基体，其它原材料的质量百分比如下Sn 3 6%，C 18 27%，SiO2或 Fe 2 4. 5%;采用混料、压制和高温烧结等步骤制备铜基湿式摩擦材料。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，该材料具有适应高载荷、高转速的能力， 并且摩擦稳定性有了一定程度的提高，但是动摩擦系数仍在0. 10以下，同时不能完全避免 铜基摩擦材料静动摩擦系数差别大，长时间连续制摩擦系数衰减幅度较大的固有缺陷。不 适用于汽车重载差速器摩擦副传递扭矩大，需要0. 12以上较高动摩擦系数的使用条件。
文献2 “专利号是ZL03114475. 6的中国专利”公开一种碳纤维增强纸基摩擦材料 的制备方法。其原材料质量百分比如下碳纤维5 35%，Kevlar纤维2 15%，重晶石 3 20%，高岭土 7 15%，二硫化钼1 10%，三氧化二铝2 15%，石墨粉2 25%，酚 醛树脂2 15%，腰果壳油改性酚醛树脂25 55%。采用打浆、成型、烘干、浸渍、热压以及 机加工等步骤制备而成。以碳纤维为增强纤维的纸基摩擦材料，其动摩擦系数在0. 13-0. 15 之间，静摩擦系数在0. 15-0. 17之间，磨损率小于5X10_8Cm7j，具有良好的耐热性能和摩 擦稳定性。但是采用QM1000-II型湿式摩擦材料性能试验机进行破坏性试验表明该材料在 转速为6000rpm、表观比压为0. 36MPa，主轴惯量为0. 15Kg ·πι2条件下，材料出现摩擦力矩曲 线波动严重的失效特征。表明该类材料长时间高转速、大载荷、大惯量作用下容易出现失效 现象，仅适用于汽车自动变速器或者摩托车离合器等条件下使用，不能用于重载差速器中。发明内容
为了克服现有的湿式摩擦材料磨损率大的不足，本发明提供一种重载差速器用湿 式摩擦材料，通过在配方中添加碳布为增强体，可以降低湿式摩擦材料的磨损率，并且可以 提高湿式摩擦材料在高转速大压力条件下的适应能力。
本发明还提供这种重载差速器用湿式摩擦材料的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案一种重载差速器用湿式摩擦材料，其 特点是由质量百分比是40 50%的碳布、质量百分比是25 40%的改性酚醛树脂、质量百分比是2 10%的石墨、质量百分比是3 8%的氧化铝和质量百分比是10 20%的填 料制备而成。
所述碳布是PAN基1K、3K、6K或12Κ任一种。
所述碳布的机织类型是平纹、斜纹或缎纹任一种。
所述改性酚醛树脂是腰果壳油改性酚醛树脂、丁晴橡胶改性酚醛树脂或者硼改性 酚醛树脂的任一种。
所述填料是高岭土、硅藻土、碳酸钙或者硫酸钡的任一种。
一种上述重载差速器用湿式摩擦材料的制备方法，其特点是包括以下步骤
(a)按照要求称量原材料重量，以有机溶剂为介质，制备成浓度为0. 2 0. 4g/ml 的改性酚醛树脂溶液；
(b)称量石墨、氧化铝以及填料，并均勻混合，然后加入到改性酚醛树脂溶液中；
(c)将碳布平铺在步骤(b)制备的溶液中，使溶液均勻浸渗到碳布中，然后自然晾 干，获得摩擦材料预制体；
(d)将摩擦材料预制体采用平板硫化机热压固化，热压温度为140 200°C，压力 为2 15MPa，时间为2 50min ；随后在140 200°C的烘箱中后处理30 60min，获得摩 擦材料。
所述有机溶剂是无水乙醇、丙酮或乙酸乙酯的任一种。
本发明的有益结果是由于在配方中以碳布为增强体，使得所制备的湿式摩擦材 料的磨损率由现有技术的5X 10_8cm7j降低到0. 99 X10-8cm3/J,并且提高了湿式摩擦材料 在高转速大压力条件下的适应能力。
下面结合具体实施方式
对本发明作详细说明。
具体实施方式
实施例1 称量IK平纹碳布40g，腰果壳油改性酚醛树脂30g，石墨4g，氧化铝6g， 高岭土 20g，无水乙醇100ml。首先配制出浓度为0. 3g/ml的腰果壳油改性酚醛树脂乙醇溶 液，将石墨、氧化铝以及高岭土均勻混合，加入到腰果壳油改性酚醛树脂乙醇溶液中。然后 将IK平纹碳布平铺在腰果壳油改性酚醛树脂乙醇溶液中，使溶液均勻浸渗到碳布中；自然 晾干后，成摩擦材料预制体。在热压温度为175°C，压力为SMI^a条件下，热压12min ；随后在 150°C烘箱中进行后处理35min，获得摩擦材料。
采用QM1000-II型湿式摩擦材料性能试验机进行测试，本实施例制备的湿式摩擦 材料的动摩擦系数为0. 132，静摩擦系数为0. 155，磨损率为0. 99 X 10-8cm3/J ；该材料在转 速为6800rpm，表观比压为0. 8MPa，惯量为0. 15Kg · m2条件下，出现了摩擦力矩曲线波动异 常的失效特征。
实施例2 称量I斜纹碳布42g，丁腈橡胶改性酚醛树脂25g，石墨3g，氧化铝7g， 硫酸钡23g，无水乙醇100ml。首先配制出浓度为0. 25g/ml的丁腈橡胶改性酚醛树脂乙醇 溶液，将石墨、氧化铝以及硫酸钡均勻混合，加入到丁腈橡胶改性酚醛树脂乙醇溶液中。然 后将3K斜纹碳布平铺在丁腈橡胶改性酚醛树脂乙醇溶液中，使溶液均勻浸渗到碳布中；自 然晾干后，成摩擦材料预制体。在热压温度为172°C，压力为IOMI5a条件下，热压15min ；随 后在160°C烘箱中进行后处理40min，获得摩擦材料。
采用QM1000-II型湿式摩擦材料性能试验机进行测试，本实施例制备的湿式摩擦 材料的动摩擦系数为0. 138，静摩擦系数为0. 160，磨损率为0. 92X10_8Cm3/J。该材料在转 速为7000rpm，表观比压为0. 8MPa，惯量为0. 20Kg · m2条件下，出现了摩擦力矩曲线波动异 常的失效特征。
实施例3 称量6K缎纹碳布45g，硼改性酚醛树脂25g，石墨2g，氧化铝8g，碳酸钙 20g，丙酮100ml。首先配制出浓度为0. 25g/ml的硼改性酚醛树脂丙酮溶液，将石墨、氧化铝 以及碳酸钙均勻混合，加入到硼改性酚醛树脂丙酮溶液中。然后将6K缎纹碳布平铺在硼改 性酚醛树脂丙酮溶液中，使溶液均勻浸渗到碳布中；自然晾干后，成摩擦材料预制体。在热 压温度为168°C，压力为12ΜΙ^条件下，热压18min ；随后在165°C烘箱中进行后处理45min， 获得摩擦材料。
采用QM1000-II型湿式摩擦材料性能试验机进行测试，本实施例制备的湿式摩擦 材料的动摩擦系数为0. 142，静摩擦系数为0. 163，磨损率为0. 87X10_8Cm3/J。该材料在转 速为7200rpm，表观比压为0. 8MPa，惯量为0. 20Kg · m2条件下，出现了摩擦力矩曲线波动异 常的失效特征。
实施例4 称量1 缎纹碳布48g，硼改性酚醛树脂27g，石墨3g，氧化铝7g，硅藻 土 15g，乙酸乙脂100ml。首先配制出浓度为0. 27g/ml的硼改性酚醛树脂乙酸乙脂溶液，将 石墨、氧化铝以及硅藻土均勻混合，加入到硼改性酚醛树脂乙酸乙脂溶液中。然后将II缎 纹碳布平铺在硼改性酚醛树脂乙酸乙脂溶液中，使溶液均勻浸渗到碳布中；自然晾干后，成 摩擦材料预制体。在热压温度为165°C，压力为15MI^条件下，热压20min ；随后在170°C烘 箱中进行后处理50min，获得摩擦材料。
采用QM1000-II型湿式摩擦材料性能试验机进行测试，本实施例制备的湿式摩擦 材料的动摩擦系数为0. 145，静摩擦系数为0. 168，磨损率为0. 84X10_8Cm3/J。该材料在转 速为7500rpm，表观比压为1. OMPa，惯量为0. 20Kg · m2条件下，出现了摩擦力矩曲线波动异 常的失效特征。
权利要求
1.一种重载差速器用湿式摩擦材料，其特征在于由质量百分比是40 50%的碳布、质 量百分比是25 40%的改性酚醛树脂、质量百分比是2 10%的石墨、质量百分比是3 8%的氧化铝和质量百分比是10 20%的填料制备而成。
2.根据权利要求1所述的重载差速器用湿式摩擦材料，其特征在于所述碳布是PAN 基 1K、3K、6K 或 1 (任一种。
3.根据权利要求1或2所述的重载差速器用湿式摩擦材料，其特征在于所述碳布的 机织类型是平纹、斜纹或缎纹任一种。
4.根据权利要求1所述的重载差速器用湿式摩擦材料，其特征在于所述改性酚醛树 脂是腰果壳油改性酚醛树脂、丁晴橡胶改性酚醛树脂或者硼改性酚醛树脂的任一种。
5.根据权利要求1所述的重载差速器用湿式摩擦材料，其特征在于所述填料是高岭 土、硅藻土、碳酸钙或者硫酸钡的任一种。
6.一种权利要求1所述重载差速器用湿式摩擦材料的制备方法，其特征在于包括以下 步骤(a)按照要求称量原材料重量，以有机溶剂为介质，制备成浓度为0.2 0. 4g/ml的改 性酚醛树脂溶液；(b)称量石墨、氧化铝以及填料，并均勻混合，然后加入到改性酚醛树脂溶液中；(c)将碳布平铺在步骤(b)制备的溶液中，使溶液均勻浸渗到碳布中，然后自然晾干， 获得摩擦材料预制体；(d)将摩擦材料预制体采用平板硫化机热压固化，热压温度为140 200°C，压力为 2 15MPa，时间为2 50min ；随后在140 200°C的烘箱中后处理30 60min，获得摩擦 材料。
7.根据权利要求6所述的重载差速器用湿式摩擦材料的制备方法，其特征在于所述 有机溶剂是无水乙醇、丙酮或乙酸乙酯的任一种。
全文摘要
本发明公开了一种重载差速器用湿式摩擦材料及其制备方法，用于解决现有的湿式摩擦材料磨损率大的技术问题。技术方案是以碳布为增强体，改性酚醛树脂为基体，以石墨和氧化铝为摩擦性能调节剂，加入多种填料制备而成，制备工艺简单。该湿式摩擦材料的动摩擦系数为0.13-0.15，静摩擦系数为0.15-0.17，磨损率小于0.99×10-8cm3/J。本发明克服了现有技术铜基湿式摩擦材料摩擦系数低以及纸基摩擦材料承载能力弱的缺点，是适用于重载差速器的理想湿式摩擦材料。
文档编号C09K3/14GK102031087SQ201010554100
公开日2011年4月27日 申请日期2010年11月18日 优先权日2010年11月18日
发明者付业伟, 李克智, 李贺军, 费杰, 齐乐华 申请人:西北工业大学