本發明涉及摩擦材料技術領域，尤其涉及了一種無銅陶瓷基摩擦材料及其制備方法。
背景技術：
摩擦材料是一種應用在動力機械上，依靠摩擦作用來執行制動和傳動功能的部件材料，被廣泛應用在汽車，火車，飛機及各類工程機械設備中。隨著車輛向環保、高速以及重載方向發展，人們對汽車制動材料的性能提出了更高的要求。
銅纖維、紫銅纖維、銅顆粒等銅質材料作為一種常見的摩擦添加劑，其特點在于銅質材料質軟，導熱系數高，利于摩擦產生的熱量快速地散去，且有利于形成摩擦轉移膜面。但調查表明環境中大量銅污染來源于制動粉塵，當車輛剎車時，剎車片的一部分被磨成粉塵后進入環境中，含銅粉塵能通過雨水和懸浮顆粒物沉積進入水體中，因此環境中高濃度的銅會對生物產生毒害作用尤其是對于水環境中的生物。而且含銅的陶瓷摩擦材料容易腐蝕生銹，因此陶瓷摩擦材料中銅材料的用量限制甚至是不含銅已經成為亟待解決的研究課題。
因此，為了解決上述存在的問題，本發明特提供了一種新的技術方案。
技術實現要素：
本發明的目的是提供了一種無銅陶瓷基摩擦材料及其制備方法，能夠解決現有技術陶瓷摩擦材料中含有銅導致銅污染、易腐蝕生銹、制動噪音大以及摩擦粉塵多等問題。
本發明針對上述技術缺陷所采用的技術方案是：
一種無銅陶瓷基摩擦材料，包括以下重量份的原料組成：陶瓷纖維10-15份；碳纖維2-8份；芳綸纖維1-5份；腰果殼油改性酚醛樹脂8-10份；鈦酸鉀晶須9-10份；丁腈膠粉6-8份；石墨顆粒6-8份；云母2-4份；礦粉4-6份；焦炭粉末3-5份；硫酸鈣12-16份；膨脹蛭石3-5份；改良劑2-3份；有機摩擦粉9-13份。
進一步地，包括以下重量份的原料組成：陶瓷纖維10份；碳纖維2份；芳綸纖維1份；腰果殼油改性酚醛樹脂8份；鈦酸鉀晶須9份；丁腈膠粉6份；石墨顆粒6份；云母2份；礦粉4份；焦炭粉末3份；硫酸鈣12份；膨脹蛭石3份；改良劑2份；有機摩擦粉9份。
進一步地，包括以下重量份的原料組成：陶瓷纖維15份；碳纖維8份；芳綸纖維5份；腰果殼油改性酚醛樹脂10份；鈦酸鉀晶須10份；丁腈膠粉8份；石墨顆粒8份；云母4份；礦粉6份；焦炭粉末5份；硫酸鈣16份；膨脹蛭石5份；改良劑3份；有機摩擦粉13份。
進一步地，所述石墨顆粒的粒徑范圍為20-100μm。
進一步地，所述改良劑為torco限滑摩擦改良劑。
一種無銅陶瓷基摩擦材料的制備方法，包括如下步驟：
a：配料：按上述配比稱量各個組分物料；
b：混料：將步驟a所配比好的各組分物料置于混料機中混料，將其溫度控制在80-120℃，采用攪拌速度為1000-3000r/min攪拌混料10-20min，
c：壓制成型：將步驟b所得的混料加入熱壓模具模芯中壓制成型，將壓制溫度控制在140-180℃，排氣4-6次，時間為12-16s，壓制壓力為350-400kgf/cm2，保壓時間為200-250s。
d：熱處理:將步驟c壓制成型的產品置于烤箱進行熱處理，將烤箱溫度在45min內從室溫升溫至180℃，保溫20-30min；再將烤箱在1h內從180℃升溫至400℃，保溫45-60min；再將烤箱在30min內從400℃升溫至500℃，保溫60-120min然后將烤箱風冷至室溫得到半成品，
e：機械加工：將步驟d所得的半成品根據尺寸規格進行磨削、開槽和倒角處理。
本發明的有益效果是：
1、本發明制得的陶瓷摩擦材料具有摩擦系數穩定、耐磨性能好以及沖擊強度強等優點；
2、本發明采用鈦酸鉀晶須、硫酸鈣替代陶瓷配方中的銅纖維，有效的降低摩擦粉塵，避免了銅纖維產生的銅污染問題，綠色環保，具有良好的社會效益；
3、本發明采用石墨顆粒代替銅，在不改變摩擦材料導熱性能的情況下，改善制動系統的噪音和震動性能；
4、本發明不含銅成分，不易腐蝕生銹，可廣泛應用于汽車制動系統。
具體實施方式
下面結合具體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。
實施例1
一種無銅陶瓷基摩擦材料，包括以下重量份的原料組成：陶瓷纖維10份；碳纖維2份；芳綸纖維1份；腰果殼油改性酚醛樹脂8份；鈦酸鉀晶須9份；丁腈膠粉6份；石墨顆粒6份；云母2份；礦粉4份；焦炭粉末3份；硫酸鈣12份；膨脹蛭石3份；改良劑2份；有機摩擦粉9份。
其中，一種無銅陶瓷基摩擦材料的制備方法，包括如下步驟：
a：配料：按上述配比稱量各個組分物料；
b：混料：將步驟a所配比好的各組分物料置于混料機中混料，將其溫度控制在80℃，采用攪拌速度為1000r/min攪拌混料10min，
c：壓制成型：將步驟b所得的混料加入熱壓模具模芯中壓制成型，將壓制溫度控制在140℃，排氣4次，時間為12s，壓制壓力為350kgf/cm2，保壓時間為200s。
d：熱處理:將步驟c壓制成型的產品置于烤箱進行熱處理，將烤箱溫度在45min內從室溫升溫至180℃，保溫20min；再將烤箱在1h內從180℃升溫至400℃，保溫45min；再將烤箱在30min內從400℃升溫至500℃，保溫60min然后將烤箱風冷至室溫得到半成品，
e：機械加工：將步驟d所得的半成品根據尺寸規格進行磨削、開槽和倒角處理。
實施例2
一種無銅陶瓷基摩擦材料，包括以下重量份的原料組成：陶瓷纖維13份；碳纖維5份；芳綸纖維3份；腰果殼油改性酚醛樹脂98-10份；鈦酸鉀晶須9.5份；丁腈膠粉7份；石墨顆粒7份；云母3份；礦粉5份；焦炭粉末4份；硫酸鈣14份；膨脹蛭石4份；改良劑2.5份；有機摩擦粉11份。
其中，一種無銅陶瓷基摩擦材料的制備方法，包括如下步驟：
a：配料：按上述配比稱量各個組分物料；
b：混料：將步驟a所配比好的各組分物料置于混料機中混料，將其溫度控制在100℃，采用攪拌速度為2000r/min攪拌混料15min，
c：壓制成型：將步驟b所得的混料加入熱壓模具模芯中壓制成型，將壓制溫度控制在160℃，排氣5次，時間為14s，壓制壓力為380kgf/cm2，保壓時間為230s。
d：熱處理:將步驟c壓制成型的產品置于烤箱進行熱處理，將烤箱溫度在45min內從室溫升溫至180℃，保溫25min；再將烤箱在1h內從180℃升溫至400℃，保溫55min；再將烤箱在30min內從400℃升溫至500℃，保溫90min然后將烤箱風冷至室溫得到半成品，
e：機械加工：將步驟d所得的半成品根據尺寸規格進行磨削、開槽和倒角處理。
實施例3
一種無銅陶瓷基摩擦材料，包括以下重量份的原料組成：陶瓷纖維10-15份；碳纖維8份；芳綸纖維5份；腰果殼油改性酚醛樹脂10份；鈦酸鉀晶須10份；丁腈膠粉8份；石墨顆粒8份；云母4份；礦粉6份；焦炭粉末5份；硫酸鈣16份；膨脹蛭石5份；改良劑3份；有機摩擦粉13份。
其中，一種無銅陶瓷基摩擦材料的制備方法，包括如下步驟：
a：配料：按上述配比稱量各個組分物料；
b：混料：將步驟a所配比好的各組分物料置于混料機中混料，將其溫度控制在120℃，采用攪拌速度為3000r/min攪拌混料20min，
c：壓制成型：將步驟b所得的混料加入熱壓模具模芯中壓制成型，將壓制溫度控制在180℃，排氣6次，時間為16s，壓制壓力為400kgf/cm2，保壓時間為250s。
d：熱處理:將步驟c壓制成型的產品置于烤箱進行熱處理，將烤箱溫度在45min內從室溫升溫至180℃，保溫30min；再將烤箱在1h內從180℃升溫至400℃，保溫60min；再將烤箱在30min內從400℃升溫至500℃，保溫120min然后將烤箱風冷至室溫得到半成品，
e：機械加工：將步驟d所得的半成品根據尺寸規格進行磨削、開槽和倒角處理。
本發明的有益效果是：
1、本發明制得的陶瓷摩擦材料具有摩擦系數穩定、耐磨性能好以及沖擊強度強等優點；
2、本發明采用鈦酸鉀晶須、硫酸鈣替代陶瓷配方中的銅纖維，有效的降低摩擦粉塵，避免了銅纖維產生的銅污染問題，綠色環保，具有良好的社會效益；
3、本發明采用石墨顆粒代替銅，在不改變摩擦材料導熱性能的情況下，改善制動系統的噪音和震動性能；
4、本發明不含銅成分，不易腐蝕生銹，可廣泛應用于汽車制動系統。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。