一種碳基陶瓷制動片原料中的陶瓷纖維改性方法
【專利摘要】本發明涉及摩擦材料的原料處理【技術領域】，尤其是一種碳基陶瓷制動片原料中的陶瓷纖維改性方法，通過改性處理和保養步驟，并具體通過對改性處理和保養步驟的參數以及改性處理步驟中的操作方法，使得陶瓷纖維的性能得到較大程度的改善，進一步的提高了陶瓷纖維的柔韌性、耐磨性、以及耐高溫性，進而從為制作較優性能的碳基陶瓷制動片提供可靠的保障，降低了碳基陶瓷制動片制作材料的局限性，降低了碳基陶瓷制動片的制作成本。
【專利說明】一種碳基陶瓷制動片原料中的陶瓷纖維改性方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及摩擦材料的原料處理【技術領域】，尤其是一種碳基陶瓷制動片原料中的陶瓷纖維改性方法。

【背景技術】
[0002]碳基陶瓷制動片在現有技術中，均是采用碳素原料與陶瓷纖維進行混合，并加入其它原料物質進行再一定的溫度環境下攪拌均勻，在進行模壓成型后，熱處理(調質)處理后，打磨獲得。在該工藝中，對于原料纖維的選取是確保制備的碳基陶瓷制動片質量的關鍵環節之一，為此，對于其原料進行處理，使得其符合碳基陶瓷制動片制作的要求，通常需要對原料進行改性處理。
[0003]目前，對于陶瓷纖維的應用領域較為寬泛，有大量的采用陶瓷作為原料來生產制動片，但是，對于陶瓷進行改性處理后的工藝還未出現，特別是針對碳基陶瓷制動片中，以陶瓷作為原料時，對陶瓷纖維進行改性處理的技術方案還維持出現過，并且現有技術中的陶瓷碳纖維用以制作碳基陶瓷制動片的效果也較為不理想，得到的碳基陶瓷制動片的性能也較為不理想。
[0004]為此，本研究人員結合碳基陶瓷制動片的制備工藝，對碳基陶瓷的原料進行研究與探索，結合制作出來的碳基陶瓷制動片的性能變化情況，為碳基陶瓷制動片用原料領域提供了一種新思路。


【發明內容】

[0005]為了解決現有技術中存在的上述技術問題，本發明提供一種碳基陶瓷制動片原料中的陶瓷纖維改性方法，其具有高韌性、高抗磨損、耐高溫性能的特征。
[0006]具體是通過以下技術方案得以實現的:
[0007]一種碳基陶瓷制動片原料中的陶瓷纖維改性方法，包括以下步驟:
[0008](I)改性處理:取陶瓷纖維3kg，置于惰性材料桶內，并將3kg陶瓷纖維分成5份，每放置一份陶瓷纖維在惰性材料桶內，并攤鋪平整后，再向上面撒一層納米二氧化硅粉末和石墨溶膠，其中納米二氧化硅粉末與石墨溶膠的質量比為(0.5-0.7):(0.1-0.5)，納米二氧化硅的總用量為3kg，每一層撒的重量相等；待攤鋪完陶瓷纖維，并撒完納米二氧化硅粉末和石墨溶膠之后，在頂層灑上0.03kg的澄清石灰水，并存放4-5h后，再蓋上一層生石灰，生石灰的用量為0.5-1.1kg,米用生石灰重量1.3%的水分噴灑表面，并在1min將溫度升高至180-210°C，恒溫l_3h，并撒入陶瓷纖維重量2-7%的食鹽水，其中食鹽水的濃度為15-45%，再將溫度在20min升高至1100-1170°C，恒溫0.5h，將惰性材料桶置于旋轉機上，并加入重量為陶瓷纖維1.1-1.3倍的酚醛樹脂熔融液，在5-10!^11升溫至溫度為1300-1450°C后，開啟旋轉機進行旋轉，旋轉速度為50-100r/min，旋轉處理l_3h后，再將惰性材料桶置于溫度為0-5°C的環境中，并加鼓風機進行鼓風冷卻，使得惰性材料桶在10-20min冷卻至80-90°C后，將其移入自然環境中，待用；
[0009](2)保養:將步驟I)處理完成的材料置于蒸汽溫度為110-130°C的環境中，進行蒸汽保濕保溫處理l_20h，并在蒸汽保濕保溫處理時，采用澄清石灰水噴灑處理，澄清石灰水中的鈣離子含量為2-7%，澄清石灰水的用量為陶瓷纖維的0.7-0.9倍重量；蒸汽保濕保溫處理的蒸汽為水蒸氣，蒸汽保溫保濕處理結束后，再將其從惰性材料桶中取出，并置于烘干機中，采用溫度為120-130°C的溫度進行烘干處理l_3h，再將其進行過篩處理，篩除微米級粉末物質，即可獲得陶瓷纖維。
[0010]所述的惰性材料桶是指其中充有惰性氣體材料的桶。
[0011]所述的桶為木桶、鐵桶、鋁桶中的一種。
[0012]所述的惰性氣體材料是指氮氣、氬氣、氦氣中的一種。
[0013]所述的微米級粉末物質是指粉末的顆粒度的數量級單位達不到Imm的粉末物質。
[0014]所述的陶瓷纖維其性能為淺灰色纖維狀，長度I?3mm，絲徑10?15 μ m，水分含量在300°〇時< 1.5%，目數不大于230目的渣球含量< 1.0%。
[0015]與現有技術相比，本發明的技術效果體現在:
[0016]①通過改性處理和保養步驟，并具體通過對改性處理和保養步驟的參數以及改性處理步驟中的操作方法，使得陶瓷纖維的性能得到較大程度的改善，進一步的提高了陶瓷纖維的柔韌性、耐磨性、以及耐高溫性，進而從為制作較優性能的碳基陶瓷制動片提供可靠的保障，降低了碳基陶瓷制動片制作材料的局限性，降低了碳基陶瓷制動片的制作成本。
[0017]②通過對陶瓷纖維采用納米二氧化硅和石墨溶膠，并在制作過程中，采用鈣離子溶液和酚醛樹脂進行高溫改性處理，使得陶瓷纖維的性能和結構得到改善，提高陶瓷纖維的韌性和抗摩擦、抗磨損性能，增強以該改性陶瓷纖維為原料制作的碳基陶瓷制動片的抗磨損、耐高溫性能。

【具體實施方式】
[0018]下面結合具體的實施方式來對本發明的技術方案做進一步的限定，但要求保護的范圍不僅局限于所作的描述。
[0019]實施例1
[0020]一種碳基陶瓷制動片原料中的陶瓷纖維改性方法，包括以下步驟:
[0021](I)改性處理:取陶瓷纖維3kg，置于惰性材料桶內，并將3kg陶瓷纖維分成5份，每放置一份陶瓷纖維在惰性材料桶內，并攤鋪平整后，再向上面撒一層納米二氧化硅粉末和石墨溶膠，其中納米二氧化硅粉末與石墨溶膠的質量比為0.5:0.1，納米二氧化硅的總用量為3kg，每一層撒的重量相等；待攤鋪完陶瓷纖維，并撒完納米二氧化硅粉末和石墨溶膠之后，在頂層灑上0.03kg的澄清石灰水，并存放4h后，再蓋上一層生石灰，生石灰的用量為0.5kg，采用生石灰重量1.3%的水分噴灑表面，并在1min將溫度升高至180°C，恒溫lh，并撒入陶瓷纖維重量2%的食鹽水，其中食鹽水的濃度為15%，再將溫度在20min升高至1100°C，恒溫0.5h，將惰性材料桶置于旋轉機上，并加入重量為陶瓷纖維1.1倍的酚醛樹脂熔融液，在5min升溫至溫度為1300°C后，開啟旋轉機進行旋轉，旋轉速度為50r/min，旋轉處理Ih后，再將惰性材料桶置于溫度為0°C的環境中，并加鼓風機進行鼓風冷卻，使得惰性材料桶在1min冷卻至80°C后，將其移入自然環境中，待用；
[0022](2)保養:將步驟I)處理完成的材料置于蒸汽溫度為110°C的環境中，進行蒸汽保濕保溫處理lh，并在蒸汽保濕保溫處理時，采用澄清石灰水噴灑處理，澄清石灰水中的鈣離子含量為2%，澄清石灰水的用量為陶瓷纖維的0.7倍重量；蒸汽保濕保溫處理的蒸汽為水蒸氣，蒸汽保溫保濕處理結束后，再將其從惰性材料桶中取出，并置于烘干機中，采用溫度為120°C的溫度進行烘干處理lh，再將其進行過篩處理，篩除微米級粉末物質，即可獲得陶瓷纖維。
[0023]惰性材料桶是指其中充有惰性氣體材料的桶。
[0024]桶為木桶。
[0025]惰性氣體材料是指氮氣。
[0026]微米級粉末物質是指粉末的顆粒度的數量級單位達不到Imm的粉末物質。
[0027]改性后的陶瓷纖維其性能為淺灰色纖維狀，長度1mm，絲徑10 μ m，水分含量在300°C時1.45%，目數不大于230目的渣球含量為0.9%。
[0028]實施例2
[0029]一種碳基陶瓷制動片原料中的陶瓷纖維改性方法，包括以下步驟:
[0030](I)改性處理:取陶瓷纖維3kg，置于惰性材料桶內，并將3kg陶瓷纖維分成5份，每放置一份陶瓷纖維在惰性材料桶內，并攤鋪平整后，再向上面撒一層納米二氧化硅粉末和石墨溶膠，其中納米二氧化硅粉末與石墨溶膠的質量比為0.7:0.5，納米二氧化硅的總用量為3kg，每一層撒的重量相等；待攤鋪完陶瓷纖維，并撒完納米二氧化硅粉末和石墨溶膠之后，在頂層灑上0.03kg的澄清石灰水，并存放5h后，再蓋上一層生石灰，生石灰的用量為1.1kg，采用生石灰重量1.3%的水分噴灑表面，并在1min將溫度升高至210°C，恒溫3h，并撒入陶瓷纖維重量7%的食鹽水，其中食鹽水的濃度為45%，再將溫度在20min升高至1170°C，恒溫0.5h，將惰性材料桶置于旋轉機上，并加入重量為陶瓷纖維1.3倍的酚醛樹脂熔融液，在1min升溫至溫度為1450°C后，開啟旋轉機進行旋轉，旋轉速度為100r/min，旋轉處理3h后，再將惰性材料桶置于溫度為5°C的環境中，并加鼓風機進行鼓風冷卻，使得惰性材料桶在20min冷卻至90°C后，將其移入自然環境中，待用；
[0031](2)保養:將步驟I)處理完成的材料置于蒸汽溫度為130°C的環境中，進行蒸汽保濕保溫處理20h，并在蒸汽保濕保溫處理時，采用澄清石灰水噴灑處理，澄清石灰水中的鈣離子含量為7%，澄清石灰水的用量為陶瓷纖維的0.9倍重量；蒸汽保濕保溫處理的蒸汽為水蒸氣，蒸汽保溫保濕處理結束后，再將其從惰性材料桶中取出，并置于烘干機中，采用溫度為130°C的溫度進行烘干處理3h，再將其進行過篩處理，篩除微米級粉末物質，即可獲得陶瓷纖維。
[0032]惰性材料桶是指其中充有惰性氣體材料的桶。
[0033]桶為鐵桶。
[0034]惰性氣體材料是指氬氣。
[0035]微米級粉末物質是指粉末的顆粒度的數量級單位達不到Imm的粉末物質。
[0036]改性后的陶瓷纖維其性能為淺灰色纖維狀，長度3mm，絲徑15 μ m,水分含量在300°C時為1.1%，目數不大于230目的渣球含量0.9%。
[0037]實施例3
[0038]一種碳基陶瓷制動片原料中的陶瓷纖維改性方法，包括以下步驟:
[0039](I)改性處理:取陶瓷纖維3kg，置于惰性材料桶內，并將3kg陶瓷纖維分成5份，每放置一份陶瓷纖維在惰性材料桶內，并攤鋪平整后，再向上面撒一層納米二氧化硅粉末和石墨溶膠，其中納米二氧化硅粉末與石墨溶膠的質量比為0.5:0.5，納米二氧化硅的總用量為3kg，每一層撒的重量相等；待攤鋪完陶瓷纖維，并撒完納米二氧化硅粉末和石墨溶膠之后，在頂層灑上0.03kg的澄清石灰水，并存放4.5h后，再蓋上一層生石灰，生石灰的用量為0.9kg，采用生石灰重量1.3%的水分噴灑表面，并在1min將溫度升高至200°C，恒溫2h，并撒入陶瓷纖維重量5%的食鹽水，其中食鹽水的濃度為30%，再將溫度在20min升高至1140°C，恒溫0.5h，將惰性材料桶置于旋轉機上，并加入重量為陶瓷纖維1.2倍的酚醛樹脂熔融液，在8min升溫至溫度為1330°C后，開啟旋轉機進行旋轉，旋轉速度為80r/min，旋轉處理2h后，再將惰性材料桶置于溫度為3°C的環境中，并加鼓風機進行鼓風冷卻，使得惰性材料桶在15min冷卻至85°C后，將其移入自然環境中，待用；
[0040](2)保養:將步驟I)處理完成的材料置于蒸汽溫度為120°C的環境中，進行蒸汽保濕保溫處理15h，并在蒸汽保濕保溫處理時，采用澄清石灰水噴灑處理，澄清石灰水中的鈣離子含量為5%，澄清石灰水的用量為陶瓷纖維的0.8倍重量；蒸汽保濕保溫處理的蒸汽為水蒸氣，蒸汽保溫保濕處理結束后，再將其從惰性材料桶中取出，并置于烘干機中，采用溫度為125°C的溫度進行烘干處理2h，再將其進行過篩處理，篩除微米級粉末物質，即可獲得陶瓷纖維。
[0041]惰性材料桶是指其中充有惰性氣體材料的桶。
[0042]桶為鋁桶。
[0043]惰性氣體材料是指氦氣。
[0044]微米級粉末物質是指粉末的顆粒度的數量級單位達不到Imm的粉末物質。
[0045]改性后的陶瓷纖維其性能為淺灰色纖維狀，長度2mm，絲徑13 μ m，水分含量在300°C時為0.9%，目數不大于230目的渣球含量為0.5%。
[0046]在此有必要指出的是，以上實施例僅限于對本發明的技術方案做進一步的解釋和說明，并不是對本發明的技術方案做進一步的限定，本領域技術人員在此基礎上做出的非顯著進步的改進，均屬于本發明的保護范疇。
【權利要求】
1.一種碳基陶瓷制動片原料中的陶瓷纖維改性方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)改性處理:取陶瓷纖維3kg，置于惰性材料桶內，并將3kg陶瓷纖維分成5份，每放置一份陶瓷纖維在惰性材料桶內，并攤鋪平整后，再向上面撒一層納米二氧化硅粉末和石墨溶膠，其中納米二氧化硅粉末與石墨溶膠的質量比為(0.5-0.7):(0.1-0.5)，納米二氧化硅的總用量為3kg，每一層撒的重量相等；待攤鋪完陶瓷纖維，并撒完納米二氧化硅粉末和石墨溶膠之后，在頂層灑上0.03kg的澄清石灰水，并存放4-5h后，再蓋上一層生石灰，生石灰的用量為0.5-1.1kg,米用生石灰重量1.3%的水分噴灑表面，并在1min將溫度升高至180-210°C，恒溫l_3h，并撒入陶瓷纖維重量2-7%的食鹽水，其中食鹽水的濃度為15-45 %，再將溫度在20min升高至1100-1170°C，恒溫0.5h，將惰性材料桶置于旋轉機上，并加入重量為陶瓷纖維1.1-1.3倍的酚醛樹脂熔融液，在5-10!^11升溫至溫度為1300-1450°C后，開啟旋轉機進行旋轉，旋轉速度為50-100r/min，旋轉處理l_3h后，再將惰性材料桶置于溫度為0-5°C的環境中，并加鼓風機進行鼓風冷卻，使得惰性材料桶在10-20min冷卻至80-90°C后，將其移入自然環境中，待用； (2)保養:將步驟I)處理完成的材料置于蒸汽溫度為110-130°C的環境中，進行蒸汽保濕保溫處理l_20h，并在蒸汽保濕保溫處理時，采用澄清石灰水噴灑處理，澄清石灰水中的鈣離子含量為2-7%，澄清石灰水的用量為陶瓷纖維的0.7-0.9倍重量；蒸汽保濕保溫處理的蒸汽為水蒸氣，蒸汽保溫保濕處理結束后，再將其從惰性材料桶中取出，并置于烘干機中，采用溫度為120-130°C的溫度進行烘干處理l_3h，再將其進行過篩處理，篩除微米級粉末物質，即可獲得陶瓷纖維。
2.如權利要求1所述的碳基陶瓷制動片原料中的陶瓷纖維改性方法，其特征在于，所述的惰性材料桶是指其中充有惰性氣體材料的桶。
3.如權利要求2所述的碳基陶瓷制動片原料中的陶瓷纖維改性方法，其特征在于，所述的桶為木桶、鐵桶、鋁桶中的一種。
4.如權利要求2所述的碳基陶瓷制動片原料中的陶瓷纖維改性方法，其特征在于，所述的惰性氣體材料是指氮氣、氬氣、氦氣中的一種。
5.如權利要求1所述的碳基陶瓷制動片原料中的陶瓷纖維改性方法，其特征在于，所述的微米級粉末物質是指粉末的顆粒度的數量級單位達不到Imm的粉末物質。
6.如權利要求1所述的碳基陶瓷制動片原料中的陶瓷纖維改性方法，其特征在于，所述的陶瓷纖維其性能為淺灰色纖維狀，長度I?3mm，絲徑10?15 μ m,水分含量在300°C時< 1.5%,目數不大于230目的渣球含量< 1.0%。
【文檔編號】C04B35/80GK104230362SQ201410431255
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月28日 優先權日:2014年8月28日
【發明者】周貴宏, 單全慶 申請人:萬山特區宏安摩擦材料有限公司