CN104211421A - 一种碳基陶瓷制动片原料混合方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及摩擦材料技术领域，尤其是一种碳基陶瓷制动片原料混合方法，通过对原料进行称取并分类、再在原料混合步骤中，根据分类完成的原料进行逐一加入30L立式高速搅拌混料机中进行搅拌，并对搅拌速度进行不断的调整，同时对混料步骤中的温度参数以及混料时间进行控制，使得原料在混料过程中，能够准确的发生微观的化学变化，进而使得混合料中形成致密性的材料，并从原料的简单混合中提高原料的性能，改善原料的质量，进而增强原料的耐磨、耐高温性能，进而使得碳基陶瓷制动片的质量得到了保证。
Description
技术领域
本发明涉及摩擦材料技术领域，尤其是一种碳基陶瓷制动片原料混合方法。
背景技术
制动片，又称为刹车片，是用于滚动、传动机件中进行速度控制的摩擦片，特别是在汽车制动领域应用较多、也较为严格。
陶瓷制动片的研究技术早在2000年左右就已经出现了，并且在近15年的发展中有了较大突破，但其在某些外观、色泽以及其他耐磨、耐高温性能上，均还不理想，为此近几年开始出现大量的采用非金属材料替换金属材料，并结合陶瓷制作耐高温、耐打磨的制动片，并未制动技术领域带来了较为理想的效果。但是，在采用非金属的碳基材料来替换金属材料，并与陶瓷相结合制作碳基陶瓷制动片时，需要对原料进行搅拌混合，在此过程中，由于向其中添加原料的顺序不一样，个原料之间发生的微观变化也不一致，进而对制得的碳基陶瓷制动片的质量也是不相同的；并且在添加原料混合时，对混合料的处理温度，搅拌速度，混合时间的控制不一样，其原料之间发生微观反应程度也是不一致的，进而也会影响碳基陶瓷制动片的质量；同时，对于碳基陶瓷原料混合工艺中，对于原料混合处理不恰当，也会导致制动片在进行热处理工艺中的程序较长，耗能较高，质量难以控制，劣质产品较多，进而导致碳基陶瓷制动片的制作成本较高。
为此，本研究人员通过长期的探究与探讨，并通过对不同混料工艺进行调整与实验，再对制作出来的产品的性能指标进行检测和对比，进而为碳基陶瓷制动片原料混合领域提供了一种新思路。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种碳基陶瓷制动片原料混合方法，其具有能够准确控制原料混合过程中发生的微观变化，并对原料混合过程中的工艺参数以及质量调控情况进行控制，进而能够准确把握碳基陶瓷制动片的质量，改善碳基陶瓷制动片的性能，降低调质工艺中的成本，具有显著的经济效益。
具体是通过以下技术方案得以实现的：
一种碳基陶瓷制动片原料混合方法，包括以下步骤：
(1)原料称取并分类：称取碳纤维12kg，陶瓷晶须纤维13kg，芳纶纤维1kg，酚醛树脂6kg，矿物纤维6kg，硫酸钡粉11kg，改性碳化硅1kg，石墨粉3kg；并将称取的原料进行分类，将碳纤维、陶瓷晶须纤维、芳纶纤维、矿物纤维归为一类，即纤维类，并将这几种物质进行单独存放；将酚醛树脂归为树脂类，存放待用；改性碳化硅与石墨粉归为轻质材料类，存放待用；硫酸钡粉作为重质材料待用；
(2)原料混合：采用30L立式的高速搅拌混料机进行原料混合，其中高速搅拌混料机由主机和铰刀组成，铰刀的数量为2个，分别为A和B，其中A在主机上的安装角度为60°，B在主机上的安装角度为40°，安装的角度均为铰刀A和铰刀B与主机中心轴的夹角；在进行混料时，先向高速搅拌混料机中依次投入纤维类原料，并将搅拌速度控制为2240r/min，并在搅拌时，将温度从常温环境下的常温值在27-37min内升温至370℃，并在此阶段中，每隔7min，保温处理3min，直到温度达到370℃后，向其中加入总纤维重量0.2-0.9％的钙溶液，2-4min加完，再在10-20s将温度从370℃上升至530℃，并在此温度下保温处理11-13min，并将搅拌速度调整为1680r/min，待保温时间结束后，再向其中加入树脂类原料，并将温度在10-20s调整为130℃，保温处理5min，再在40-50s升温至210℃，保温处理2min；再调整搅拌速度为1860r/min，向其中加入轻质材料，并将温度在5-8s调整为240℃，保温3min，调整搅拌速度为2000r/min，再向其中加入重质材料，在10-20s调整温度为110-140℃，搅拌处理15-25min后，即可完成碳基陶瓷制动片原料混合。
所述的原料混合后，得到的混合原料，其特性为深灰色蓬松状混合物，颜色均匀，无杂质和纤维团，水分含量在100℃时小于0.3％。
所述的钙溶液为氯化钙溶液、澄清石灰水、碳酸氢钙溶液中的一种。
所述的钙溶液，其中钙离子的浓度为0.7-2.1mol/l。
与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：
①通过对原料进行称取并分类、再在原料混合步骤中，根据分类完成的原料进行逐一加入30L立式高速搅拌混料机中进行搅拌，并对搅拌速度进行不断的调整，同时对混料步骤中的温度参数以及混料时间进行控制，使得原料在混料过程中，能够准确的发生微观的化学变化，进而使得混合料中形成致密性的材料，并从原料的简单混合中提高原料的性能，改善原料的质量，进而增强原料的耐磨、耐高温性能，进而使得碳基陶瓷制动片的质量得到了保证。
②通过在原料混合中对碳基陶瓷制作质量进行较高程度的保证，缩短了碳基陶瓷的制作工艺，降低了碳基陶瓷制作的能耗，进一步的降低了碳基陶瓷的制作成本，具有显著的经济效益。
具体实施方式
下面结合具体的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
一种碳基陶瓷制动片原料混合方法，包括以下步骤：
(1)原料称取并分类：称取碳纤维12kg，陶瓷晶须纤维13kg，芳纶纤维1kg，酚醛树脂6kg，矿物纤维6kg，硫酸钡粉11kg，改性碳化硅1kg，石墨粉3kg；并将称取的原料进行分类，将碳纤维、陶瓷晶须纤维、芳纶纤维、矿物纤维归为一类，即纤维类，并将这几种物质进行单独存放；将酚醛树脂归为树脂类，存放待用；改性碳化硅与石墨粉归为轻质材料类，存放待用；硫酸钡粉作为重质材料待用；
(2)原料混合：采用30L立式的高速搅拌混料机进行原料混合，其中高速搅拌混料机由主机和铰刀组成，铰刀的数量为2个，分别为A和B，其中A在主机上的安装角度为60°，B在主机上的安装角度为40°，安装的角度均为铰刀A和铰刀B与主机中心轴的夹角；在进行混料时，先向高速搅拌混料机中依次投入纤维类原料，并将搅拌速度控制为2240r/min，并在搅拌时，将温度从常温环境下的常温值在27min内升温至370℃，并在此阶段中，每隔7min，保温处理3min，直到温度达到370℃后，向其中加入总纤维重量0.2％的钙溶液，2min加完，再在10s将温度从370℃上升至530℃，并在此温度下保温处理11min，并将搅拌速度调整为1680r/min，待保温时间结束后，再向其中加入树脂类原料，并将温度在10s调整为130℃，保温处理5min，再在40s升温至210℃，保温处理2min；再调整搅拌速度为1860r/min，向其中加入轻质材料，并将温度在5s调整为240℃，保温3min，调整搅拌速度为2000r/min，再向其中加入重质材料，在10s调整温度为110℃，搅拌处理15min后，即可完成碳基陶瓷制动片原料混合。
原料混合后，得到的混合原料，其特性为深灰色蓬松状混合物，颜色均匀，无杂质和纤维团，水分含量在100℃时为0.29％。
钙溶液为氯化钙溶液，其中钙离子的浓度为0.7mol/l。
对混合料的外观进行观察：深灰色蓬松状混合物，颜色均匀，无杂质和纤维团。
实施例2
一种碳基陶瓷制动片原料混合方法，包括以下步骤：
(1)原料称取并分类：称取碳纤维12kg，陶瓷晶须纤维13kg，芳纶纤维1kg，酚醛树脂6kg，矿物纤维6kg，硫酸钡粉11kg，改性碳化硅1kg，石墨粉3kg；并将称取的原料进行分类，将碳纤维、陶瓷晶须纤维、芳纶纤维、矿物纤维归为一类，即纤维类，并将这几种物质进行单独存放；将酚醛树脂归为树脂类，存放待用；改性碳化硅与石墨粉归为轻质材料类，存放待用；硫酸钡粉作为重质材料待用；
(2)原料混合：采用30L立式的高速搅拌混料机进行原料混合，其中高速搅拌混料机由主机和铰刀组成，铰刀的数量为2个，分别为A和B，其中A在主机上的安装角度为60°，B在主机上的安装角度为40°，安装的角度均为铰刀A和铰刀B与主机中心轴的夹角；在进行混料时，先向高速搅拌混料机中依次投入纤维类原料，并将搅拌速度控制为2240r/min，并在搅拌时，将温度从常温环境下的常温值在37min内升温至370℃，并在此阶段中，每隔7min，保温处理3min，直到温度达到370℃后，向其中加入总纤维重量0.9％的钙溶液，4min加完，再在20s将温度从370℃上升至530℃，并在此温度下保温处理13min，并将搅拌速度调整为1680r/min，待保温时间结束后，再向其中加入树脂类原料，并将温度在20s调整为130℃，保温处理5min，再在50s升温至210℃，保温处理2min；再调整搅拌速度为1860r/min，向其中加入轻质材料，并将温度在8s调整为240℃，保温3min，调整搅拌速度为2000r/min，再向其中加入重质材料，在20s调整温度为、140℃，搅拌处理、25min后，即可完成碳基陶瓷制动片原料混合。
、原料混合后，得到的混合原料，其特性为深灰色蓬松状混合物，颜色均匀，无杂质和纤维团，水分含量在100℃时为0.2％。
钙溶液为澄清石灰水，其中钙离子的浓度为2.1mol/l。
对混合料的外观进行观察：深灰色蓬松状混合物，颜色均匀，无杂质和纤维团。
实施例3
一种碳基陶瓷制动片原料混合方法，包括以下步骤：
(1)原料称取并分类：称取碳纤维12kg，陶瓷晶须纤维13kg，芳纶纤维1kg，酚醛树脂6kg，矿物纤维6kg，硫酸钡粉11kg，改性碳化硅1kg，石墨粉3kg；并将称取的原料进行分类，将碳纤维、陶瓷晶须纤维、芳纶纤维、矿物纤维归为一类，即纤维类，并将这几种物质进行单独存放；将酚醛树脂归为树脂类，存放待用；改性碳化硅与石墨粉归为轻质材料类，存放待用；硫酸钡粉作为重质材料待用；
(2)原料混合：采用30L立式的高速搅拌混料机进行原料混合，其中高速搅拌混料机由主机和铰刀组成，铰刀的数量为2个，分别为A和B，其中A在主机上的安装角度为60°，B在主机上的安装角度为40°，安装的角度均为铰刀A和铰刀B与主机中心轴的夹角；在进行混料时，先向高速搅拌混料机中依次投入纤维类原料，并将搅拌速度控制为2240r/min，并在搅拌时，将温度从常温环境下的常温值在30min内升温至370℃，并在此阶段中，每隔7min，保温处理3min，直到温度达到370℃后，向其中加入总纤维重量0.5％的钙溶液，3min加完，再在15s将温度从370℃上升至530℃，并在此温度下保温处理12min，并将搅拌速度调整为1680r/min，待保温时间结束后，再向其中加入树脂类原料，并将温度在15s调整为130℃，保温处理5min，再在45s升温至210℃，保温处理2min；再调整搅拌速度为1860r/min，向其中加入轻质材料，并将温度在7s调整为240℃，保温3min，调整搅拌速度为2000r/min，再向其中加入重质材料，在15s调整温度为130℃，搅拌处理20min后，即可完成碳基陶瓷制动片原料混合。
原料混合后，得到的混合原料，其特性为深灰色蓬松状混合物，颜色均匀，无杂质和纤维团，水分含量在100℃时为0.1％。
钙溶液为碳酸氢钙溶液，其中钙离子的浓度为1.5mol/l。
对混合料的外观进行观察：深灰色蓬松状混合物，颜色均匀，无杂质和纤维团。
以上实施例仅限于对本发明的技术方案所能达到的技术效果做进一步的阐述和说明，并不是对本发明的技术方案的进一步的限定，本领域技术人员在此基础上做出的非突出的实质性特征和非显著的进步，均属于本发明的保护范畴。
Claims (4)
1.一种碳基陶瓷制动片原料混合方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)原料称取并分类：称取碳纤维12kg，陶瓷晶须纤维13kg，芳纶纤维1kg，酚醛树脂6kg，矿物纤维6kg，硫酸钡粉11kg，改性碳化硅1kg，石墨粉3kg；并将称取的原料进行分类，将碳纤维、陶瓷晶须纤维、芳纶纤维、矿物纤维归为一类，即纤维类，并将这几种物质进行单独存放；将酚醛树脂归为树脂类，存放待用；改性碳化硅与石墨粉归为轻质材料类，存放待用；硫酸钡粉作为重质材料待用；
(2)原料混合：采用30L立式的高速搅拌混料机进行原料混合，其中高速搅拌混料机由主机和铰刀组成，铰刀的数量为2个，分别为A和B，其中A在主机上的安装角度为60°，B在主机上的安装角度为40°，安装的角度均为铰刀A和铰刀B与主机中心轴的夹角；在进行混料时，先向高速搅拌混料机中依次投入纤维类原料，并将搅拌速度控制为2240r/min，并在搅拌时，将温度从常温环境下的常温值在27-37min内升温至370℃，并在此阶段中，每隔7min，保温处理3min，直到温度达到370℃后，向其中加入总纤维重量0.2-0.9％的钙溶液，2-4min加完，再在10-20s将温度从370℃上升至530℃，并在此温度下保温处理11-13min，并将搅拌速度调整为1680r/min，待保温时间结束后，再向其中加入树脂类原料，并将温度在10-20s调整为130℃，保温处理5min，再在40-50s升温至210℃，保温处理2min；再调整搅拌速度为1860r/min，向其中加入轻质材料，并将温度在5-8s调整为240℃，保温3min，调整搅拌速度为2000r/min，再向其中加入重质材料，在10-20s调整温度为110-140℃，搅拌处理15-25min后，即可完成碳基陶瓷制动片原料混合。
2.如权利要求1所述的碳基陶瓷制动片原料混合方法，其特征在于，所述的原料混合后，得到的混合原料，其特性为深灰色蓬松状混合物，颜色均匀，无杂质和纤维团，水分含量在100℃时小于0.3％。
3.如权利要求1所述的碳基陶瓷制动片原料混合方法，其特征在于，所述的钙溶液为氯化钙溶液、澄清石灰水、碳酸氢钙溶液中的一种。
4.如权利要求1所述的碳基陶瓷制动片原料混合方法，其特征在于，所述的钙溶液，其中钙离子的浓度为0.7-2.1mol/l。
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