硫化锑在摩擦材料中的运用

硫化锑在摩擦材料中的运用 中国石棉制品———— 一——————————————————————————————————一 —竺兰竺三塑 协蛾呻镪(也简么??移矽缪 胡 庆 劳伦茨卢卡斯黄石摩擦材料公司 湖南 胡南秋 徐仁泉 桃江虎山锑锌制品厂 业、高级陶瓷、火柴、塑料和橡胶工业用阻燃剂和 前言 1 硫化剂等?随着汽车工业的迅速发展，对车辆的安全性 湖南桃江虎山锑锌制品厂多年来从事锑制品 和舒适性的要求越来越高。摩擦材料对车辆的安 的研究开发，具有硫化锑、氧化锑、金属锑等多种 全性和舒适性有非常大的影响，因此对现代制动 材料品种和六项锑冶炼专利，其产品深受国内外客商 稳定的摩 的要求越来越高，特别强调摩擦材料要具有的关注?目前该公司生产的“露尖牌”硫化锑已经 定性，盘式刹车片 擦系数，其中包括摩擦系数对压力的稳 50MPa; 在国内多个著名粤擦材料生产厂广泛使用，并大 在制动时压力可商达摩擦系数对速度的 量出口到丹麦、美冒、美零、德国、波兰等国。 稳定性(其制动速度高达桃江虎山锑锌制鼎厂生产的硫化锑的基本指 225k。,h;摩擦系数对温度的稳定性，由于频繁的 杯如F: 连续制动，其刹车鼓表面恒定温度高达700"C。许 多大的摩擦材料公司都用台架试验制动 密度:4?5士o?29,。“3 时刹车鼓 含水量: ?1?5, 变为红色的图片作为其技术水平高的象征，以宣 传 oA细度(一120目): >一98 其刹车片高温时的制动性能。由于这样的工况， 硫化锑含量: ?90, 对摩擦材料的摩擦性能提出了非常高的要求。男 一 ?50ppm 锦含量: 方面，由于车辆的增加，高速公路的大量建成， 2 车辆的噪音严重污染环境，高速制动时的摩擦稳 试制情况 定性和震动对 2(1基本配比 安全也有非常重要的影响。硫化锑 10,30, 各种纤维 在现代摩擦材料中为改善摩擦材料的上述性能起 到了非常重要的作用。十多年来，硫化锑在摩擦材 硫化锑等金属硫化物5-20, 料中的使用迅速发展，可谓异军突起，几乎欧美等 黏合剂 5,10, 各国的摩擦材料制造商都广泛使用，是制造现代 5,30, 高碳材料 摩擦材料中特别重要的原料之一，特别是负荷较 其他调整剂和填料 适量 重的盘式刹车片。( 2(2基本工艺 硫化锑分子式为Sb:sa，比重4(12--4(649, 混料一压制一热处理 cm3，松散容重20009,I，，熔点548'C，为黑色固体 2(3试验结果 粉末，有金属光泽，由辉锑矿 2(3(1 按照国标GB5763--1998的试验经过精选和化学提纯 而得。硫化锑是重要的工业原料，广泛用于冶金工果见图1和图2。结 45——一 ’2001(上海)国际摩擦与密封材料信息交流暨产品展示会论文 2001年第三期中国石棉制品 ——————————一———————————————————————————一 合剂用量，由于有机黏合剂的耐温性不好，使高温 2(3(2按照欧洲摩擦材料协会标准AK TEST与市售的OES试验结果比较见图3,图6。 磨损急剧增加。金属硫化物或熔点低的软金属，能 在高温时起到无机黏合剂的作用，这类无机黏合 剂的加入改善了摩擦材料的高温磨损。 硫化锑属 于软金属的硫化物。硫化物在高温 时与其他材料如碳产生置换反应，以及在高温时 分解的游离硫还能和摩擦材料中的其他金属反应 产生新的金属硫化物，如硫化铜、硫化铁，这类硫 化物产生表面膜起到保护对偶和减少摩擦副磨损 的作用。硫化锑高温分解后生成氧化锑以及在还 原剂存在时生成金属锑。锑是非常好的阻燃剂和 热稳定剂，能防止在高温时材料氧化、燃烧，保持 3试验结果讨论 摩擦材料的摩擦稳定性，提高摩擦材料的抗烧蚀 以改从试验结果看，使用硫化锑等金属硫化物可 性能;还能降低有机黏合剂在高温时的分解速度， 较稳定。 善摩擦材料的摩擦磨损性能，其摩擦性能比 提高材料的使用寿命。而金属锑属于低熔点的软 (548?)，这一 温度时有机黏由于硫化锑的熔点比较低 金属，因此可以降低摩擦材料的高温磨损。在通常 于有机黏合剂高温合剂已经开始分解和失效，或者由 情况下，摩擦材料的磨损随着温度的升高，按几何 硫化锑恰好能弥补这一的炭化，使摩擦性能发生异常， 级数的比例增加，但从图2可以看到，加入硫化锑 合剂和润滑摩擦调整剂的作不足，起到了高温无机黏 的试样高温时体积磨损和重量磨损都明显低于对 温易熔硫化物的加入，保证了重 用。由于硫化锑等高 最重要的温度区间的摩擦磨损性能。 比的刹车块，台架试验结果也相类似。我们也对国 负荷摩擦材料的 外一些高质量的样品进行试验，其结果也相似。 众所周知，有机黏合剂在高温时由于有机物 的分解。目前市售的盘式刹车片大多为半金属的摩擦 材料，为了提高耐磨性，一般树脂含量比较高，有 时产生热衰容易产生液体或气体，使摩擦材料在高温 的还加人大量的有色金属粉末如铜粉。但树脂含退，摩擦性能不稳定。如果减少有机黏 ，2001(上海) ———————一——————————————————————————————————一—————————一 国际摩擦与密封材料信息交流暨产品展示会论文 矿和非量高会影响摩擦材料的高温性能，有色金属粉末 金属矿种类特别多，特别象硫化锑等金属 硫化物，其储量和产量均为世界前列，目前已经有 剂的价格昂贵。硫化锑的加入，可以明显减少有机黏合 多种作为摩擦材料原料大量出口，例如硫化锑、硅高温摩擦 用量，代替一部分金属粉末，改善摩擦材料的 灰石、石墨、金属氟化物等。 磨损性能。这是其他一般的原料无法替’ 代的。从经济角度看，硫化锑的价格低于目前的其 另一方面，在工艺上的多样化也很重要，例如 研究冷压法、等体积模压法、辊压法以及专用的各他有色金属粉末和有机黏合剂。 另一方面，由于硫化锑以及在制动过程申高 种摩擦材料设备。有些关键的原材料往往在特定 温反应产物的硬度都比较低，可以减少摩擦材料 的工艺条件下才会起到特殊作用。 制动时的噪音和震动。低的噪音和震动都是现代 4结论 摩擦材料的重要性能。 4(1 硫化锑在摩擦材料中改善了高温摩擦 摩擦材料的工作机理是一个非常复杂的物理 磨损性能，是现代摩擦材料的重要原料之一。 化 学过程，一个好的配方往往有许多种原料组成。4(2 应进一步加强对摩擦材料摩擦机理以 开发和研究适合中国国情的摩擦材料原材料非常 重及摩擦材料原材料工艺和装备的综合研究。 要。近几年来，国内已经有不少经营摩擦材料原 材料的公司，但对于摩擦材料的开发人员，应研究摩擦材料原料的机理，例如:研究摩参考文献: 擦材料在高温friction material EURO [1]AK—standard 时的反应机理，高温时材料的表面烧结层，采用金 属硫化物、氟化物和其他易烧结--SPEC2 1998 的无机材料作为[2]张宁等，低温离子渗硫层的摩擦学性能的高温无机黏合剂，从原材料方面保证摩擦材料具 研究，摩擦学报，1999第4期 有合适的密度和气孔率以减少工作中的噪音和震 E33徐仁采，有机摩榛材料中石棉代用品的试 动，特别是选好关键的原材料的定点或国产化。中 国地大物博，中国陶验研究，摩擦磨损，1989(3) 瓷闻名于世界，摩擦材料高温[4]徐仁耒，冷压盘式剁丰片摩擦磨损性能的 时的烧结和陶瓷烧结有类似的机理。中国的金属 研究，摩擦学报，1998(3)