摩擦材料的品种很多。用树脂或橡胶作粘合剂的有机摩擦材料一般都作为汽车制动器和离合器使用的摩擦材料。到现在为止人们发现的可用于制造有机摩擦材料的天然和合成原料已经不少于一百种。人们选择其中几种或十几种原料,按照一定的比例混合,生产出拥有不同特性的摩擦材料。我们常说的配方就是原料选取和混合的比例。配方是摩擦材料生产中最关键的技术因素之一。配方各式各样,变化繁多,总结来说,一种实用配方一般情况下都是由下面四种基本原料组成:粘合剂:约占5—25%;增强剂:约占20—50%;摩擦调节剂:约占30—60%;工艺性调节剂:约占0.5—1%。各组份的常用原料的作用如下:
1.粘合剂
如热固性树脂和橡胶等。通常使用的有酚醛树脂、改性酚醛树脂,橡胶,或树脂与橡胶共同混合。粘合剂的功能是将配方中各组分粘合为一体,形成具有足够强度、适当硬度、尽可能高的耐温性和耐磨性的固体。粘合剂的耐温性是影响摩擦材料性能的主要因素。因此,其种类和用量是配方设计中要重点考虑的。
2.增强纤维
比如 纤维、天然矿物纤维、人造矿物纤维、有机纤维、植物纤维、素纤维、碳纤维金属。增强纤维必须要能够提供足够的强度,应有很好的耐热性能和耐磨性能,而且不可以刮伤对偶。
3.摩擦性能调节剂
摩擦性能调节剂的品种非常多,用途也是不一样的,必须针对所选择的树脂和纤维的种类,结合使用要求,进行不同的搭配,才能形成满足不同用途的配方体系。摩擦性能调节剂按照其作用,可作以下粗略分类:
①提高摩擦系数
主要原料是非金属矿物及其制品。例如:重晶石( 钡)、硅灰石、铬铁矿、铁、铁墨、氧 、荃石、长石、白之石、陶土、瓷土、矾土(刚玉)、还有氧化铁红(黑)、焦炭粉等等。上述这些原料的主要作用是使刹车片有足够的摩擦系数,不仅在°C左右的常温区段,而且—°C的高温区段都能产生满足需要的制动力。
②稳定摩擦系数
主要原料有石墨、二 钼、云母、滑石、软金属等。这些原料的硬度都很低,在摩擦表面起润滑作用,使摩擦系数趋于平稳,并用来保护摩擦对偶。对于采用钢纤维、玻璃纤维等作为增强纤维的非 摩擦材料,必须注意这一类调节剂的使用。
③有机摩擦性能调节剂
常用的有橡胶粉、轮胎粉、腰果壳油摩擦粉等。加入上述材料有助于降低材料的硬度和密度,稳定摩擦系数,降低磨损,但过量的使用会导致热衰退。
④金属粉末(屑)
在一些重载荷的刹车片配方中,也有的时候需要加入一定分量的金属粉或屑。常用的有铁粉、铜粉(屑)、锌粉(屑)、 等,还有加入锡粉的。加入金属组份主要是为了改进材料的高温摩擦磨损性能。
4.工艺性调节剂
如脱模剂(硬脂酸及其它盐类,油酸等等),特殊填加剂(高联剂、防老剂、偶联剂、阻燃剂等等)。脱模剂的作用是使产品在生产过程中容易出模;特殊填加剂的作用是改善粘合剂的性能,调节粘合剂与其它组份之间的结合状态,提高材料的使用性能。
上面四种原料在配方中所起的并不是单一的作用。优良配方的巧妙的地方就在于恰到好处地发挥各种材料之间相互交互作用的潜能,使它们在满足硬度、强度、热膨胀、加工工艺性、成本等一般要求的同时,保证摩擦材料在使用温度范围内有合理并相对稳定的摩擦性能和比较长的磨损寿命。而且,由于摩擦材料的使用条件不一样,对它们性能的要求也是不一样的,所以说没有一种通用的配方能适用于一切情况。就好比没有一种药方能治疗所有的疑难杂症一样。配方工作人员就是要像开药方的医生一样,针对不同的使用情况,对原有的配方采取调整或者重新设计新的配方。