專利名稱：用于大功率xhn5機車的高摩合成閘瓦及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合成閘瓦，具體涉及一種可用于大功率XHN5機車的高摩擦系數(shù)合成閘瓦及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
軌道車輛用閘瓦大多數(shù)使用鑄鐵閘瓦，由于鑄鐵閘瓦的摩擦系數(shù)與輪軌之間的粘著系數(shù)不匹配，制動效能較低，在頻繁制動時容易發(fā)生融化，造成咬死和燒車事故。高摩擦系數(shù)合成閘瓦(以下簡稱為高摩合成閘瓦)的摩擦系數(shù)高，閘瓦壓力較小， 制動效能較高。但現(xiàn)有高摩合成間瓦在用于大功率機車時，存在摩擦性能不夠穩(wěn)定，摩擦體易斷裂、掉塊，金屬鑲嵌嚴(yán)重等問題，難以滿足制動要求。大功率XHN5機車是中國南車集團戚墅堰機車車輛工廠引進美國GE公司技術(shù)，通過“引進、消化、吸收再創(chuàng)新”而制造的，其目前使用的高摩合成閘瓦主要依賴從國外進口。 該進口高摩合成閘瓦按照北美鐵路AAR599標(biāo)準(zhǔn)制造，使用橡膠做粘合劑，沖擊強度高，但壓縮強度和硬度均較低；同時，國外的產(chǎn)品檢驗檢測方法同我國有很大不同，沒有關(guān)于“金屬鑲嵌”方面的測試，因此，在我國寒涼和潮濕的氣候條件下，使用過程中容易出現(xiàn)“有害車輪的金屬鑲嵌物”等問題，嚴(yán)重危害行車安全。目前需要尋找一種能夠滿足軌道車輛運輸，尤其能夠滿足大功率機車的制動需求，并且在使用過程中不易產(chǎn)生金屬鑲嵌的高摩合成閘瓦。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有高摩合成閘瓦容易產(chǎn)生金屬鑲嵌的缺陷，提供一種能夠防止金屬鑲嵌的高摩合成間瓦及其制備方法和用途。本發(fā)明提供了一種高摩合成閘瓦，其重量份數(shù)組成可以為酚醛樹脂15 16，丁腈橡膠8 9，鐵粉15 17，海泡石纖維10 13，硫酸鋇13 20，鉀長石14 17，硅灰石 6 8，石墨6 8，氧化鋁1 2。作為優(yōu)選，所述重量份數(shù)組成可以為酚醛樹脂15 16，丁腈橡膠8 9，鐵粉 15 16，海泡石纖維10 11，硫酸鋇19 20，鉀長石16 17，硅灰石6 7，石墨6 7， 氧化鋁1 2。作為更優(yōu)選，所述重量份數(shù)組成可以為酚醛樹脂16，丁腈橡膠8，鐵粉15. 4，海泡石纖維10. 5，硫酸鋇19. 2，鉀長石16. 95，硅灰石6. 4，石墨6. 2，氧化鋁1. ；35。根據(jù)本發(fā)明的高摩合成閘瓦，其中，所述酚醛樹脂可以為2123酚醛樹脂。作為優(yōu)選，所述2123酚醛樹脂的固化速度可以為60 90秒/160°C，軟化點可以為100 105°C， 游離酚含量可以為5%以下。根據(jù)本發(fā)明的高摩合成閘瓦，其中，所述丁腈橡膠可以為交聯(lián)型丁腈橡膠。作為優(yōu)選，所述丁腈橡膠的細(xì)度可以為40目以上。
本發(fā)明的配方中可以采用2123酚醛樹脂和交聯(lián)型丁腈橡膠作為粘合劑，提高了合成閘瓦的壓縮強度，降低了合成閘瓦的壓縮模量，減少了對車輪的熱損傷。根據(jù)本發(fā)明的高摩合成閘瓦，其中，所述鐵粉可以為還原鐵粉。作為優(yōu)選，所述還原鐵粉的含鐵量可以為98%以上，細(xì)度可以為80目以上。根據(jù)本發(fā)明的高摩合成閘瓦，其中，所述海泡石纖維的纖維長度可以為0.2 5mm，含水量可以為4%以下，白度可以為80%以下，含沙量可以為2%以下。可以使用長纖維的海泡石，使合成閘瓦的沖擊強度提高，能夠較好地防止合成閘瓦在使用中出現(xiàn)掉渣、掉塊的現(xiàn)象。根據(jù)本發(fā)明的高摩合成閘瓦，其中，所述硫酸鋇可以為沉淀硫酸鋇。作為優(yōu)選，所述沉淀硫酸鋇的純度可以為98%以上，細(xì)度可以為200目以上。根據(jù)本發(fā)明的高摩合成閘瓦，其中，所述鉀長石的細(xì)度可以為200目以上，氧化鉀含量可以為7%以上。根據(jù)本發(fā)明的高摩合成閘瓦，其中，所述硅灰石的纖維長徑比可以為10 15 1， SiO2含量可以為50 55%，CaO含量可以為45 50%。根據(jù)本發(fā)明的高摩合成閘瓦，其中，所述石墨可以為鱗片石墨。作為優(yōu)選，所述鱗片石墨的含碳量可以為85%以上，細(xì)度可以為100目以上。根據(jù)本發(fā)明的高摩合成閘瓦，其中，所述氧化鋁的純度可以為99 %以上，細(xì)度可以為300目以上。本發(fā)明還提供了所述高摩合成間瓦的制備方法，所述制備方法可以包括以下步驟(1)原料混合按照所述重量份數(shù)稱取各組分，投入混合機中，均勻攪拌后出料， 得到預(yù)混料。(2)成型壓制稱取適量所述預(yù)混料，放入溫度為160 165°C的模具中，置入鋼背，加壓40 60噸并保壓30 60分鐘后卸模，得到成型料；作為優(yōu)選，置入鋼背后，可以加壓50噸并保壓45分鐘后卸模。(3)后處理將所述成型料放入烘箱，在120 180°C下熱處理8 12小時，自然冷卻后出料，即制得所述高摩合成閘瓦。根據(jù)本發(fā)明的制備方法，其中，所述步驟(1)中，按照所述重量份數(shù)稱取各組分， 投入混合機中，先以700 900rpm混合1分鐘，然后以1300 1500rpm混合5分鐘，停止攪拌6分鐘后出料，得到預(yù)混料。根據(jù)本發(fā)明的制備方法，其中，所述步驟(3)中，將所述成型料放入烘箱，在120°C 下保持1小時，升溫至130°C保持1小時，升溫至150°C保持1小時，升溫至160°C保持1小時，升溫至170°C保持2小時，升溫至180°C保持4小時，自然冷卻至60°C以下后出料，即制得所述高摩合成閘瓦；所述升溫的速度為rc /分鐘。本發(fā)明的制造工藝中可以采用干法共混和熱壓制等工藝，生產(chǎn)過程簡單、有效；同時可以采用程序性的階梯升溫方式，提高了高摩合成閘瓦的成品率，避免了后處理時出現(xiàn)的熱裂紋和應(yīng)力收縮裂紋，此外，后處理溫度在180°C時可以保持4小時，這可以使2123酚醛樹脂充分固化，提高了合成閘瓦在高溫下的摩擦穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)裂紋。本發(fā)明還提供了將所述高摩合成閘瓦應(yīng)用于大功率機車的用途。尤其可以適用于我國大功率XHN5型機車。本發(fā)明所提供的高摩合成閘瓦具有但不限于以下有益效果(1)目前使用的進口產(chǎn)品價格昂貴、進貨周期長，使用和維護成本高，而本發(fā)明的高摩合成間瓦采用國產(chǎn)原材料，大幅度降低了制造成本和維修成本；(2)采用干法共混、熱壓制、程序升溫后處理等工藝，工藝流程簡單、可控、有效；(3)產(chǎn)品綜合性能優(yōu)異。通過科學(xué)配方和優(yōu)化工藝，在保證制動性能要求的基礎(chǔ)上，既有良好的沖擊性能，又有較高的壓縮強度和硬度，避免了金屬鑲嵌物的出現(xiàn)。同時，基于國外金屬鑲嵌測試缺位的現(xiàn)狀，采用國內(nèi)的檢測檢驗方法，科學(xué)合理地控制產(chǎn)品質(zhì)量。
具體實施例方式下面通過具體的實施例進一步說明本發(fā)明，但是，應(yīng)當(dāng)理解為，這些實施例僅僅是用于更詳細(xì)具體地說明之用，而不應(yīng)理解為用于以任何形式限制本發(fā)明。本部分對本發(fā)明試驗中所使用到的材料以及試驗方法進行一般性的描述。雖然為實現(xiàn)本發(fā)明目的所使用的許多材料和操作方法是本領(lǐng)域公知的，但是本發(fā)明仍然在此作盡可能詳細(xì)描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚，在上下文中，如果未特別說明，本發(fā)明所用材料和操作方法是本領(lǐng)域公知的。實施例1本實施例用于說明本發(fā)明的高摩合成閘瓦及其制備方法。(1)原料混合高摩合成閘瓦的組分及其重量份數(shù)配比如下
組分重量份數(shù)2123酚醛樹脂16.0交聯(lián)型丁腈橡膠粉8.0還原鐵粉15.4海泡石纖維10.5沉淀>琉酸鋇19.2鉀長石16.95石圭灰石6.4鱗片石墨6.2氧化鋁1.35 上述原料規(guī)格分別為2123酚醛樹脂固化速度60 90秒/160°C，軟化點為 100 105°C，游離酚含量4%;丁腈橡膠粉交聯(lián)型，細(xì)度40目；還原鐵粉含鐵量98%，細(xì)度80目；海泡石纖維MY-A型，河北明陽公司，纖維長度0.2 5mm，水份3%，白度80%，含沙量1%;硫酸鋇白色無定形粉末，硫酸鋇含量99%，細(xì)度200目以上；硅灰石淺灰色纖維狀，長徑比10 1，SiO2含量為51. 75%、CaO含量為48. 25%;鉀長石細(xì)度大于200目， 氧化鉀含量8. 9%;石墨鱗片狀，含碳量89%，細(xì)度100目；氧化鋁純度99%，細(xì)度300目以上。將原料按上述配比投入GH-200混合機(購于南通如皋混合機廠)中，低速700rpm 混合1分鐘，高速1300rpm混合5分鐘，停止攪拌6分鐘后出料，即制得預(yù)混料。(2)壓制成型稱取上述預(yù)混料1. 87kg，放入溫度為160 165°C的模具中，置入合成閘瓦的鋼背，使用200噸四柱液壓機(購于江蘇南通巨能液壓機廠)加壓50噸，保壓45分鐘后卸模， 得到成型料。(3)后處理將所述成型料放入烘箱，在120°C下保持1小時，升溫至130°C保持1小時，升溫至 150°C保持1小時，升溫至160°C保持1小時，升溫至170°C保持2小時，升溫至180°C保持4 小時，自然冷卻至60°C以下后出料，即制得所述高摩合成閘瓦；升溫時的速度均為1°C /分鐘。實施例2本實施例用于說明本發(fā)明的高摩合成閘瓦及其制備方法。(1)原料混合高摩合成閘瓦的組分及其重量份數(shù)配比如下
組分重量份數(shù)2123酚醛樹脂15.0交聯(lián)型丁腈橡膠粉9.0還原鐵粉16.4海泡石纖維12.5沉淀>琉酸鋇13.2鉀長石14.9石圭灰石7.4鱗片石墨7.25氧化鋁1.35上述原料規(guī)格分別為2123酚醛樹脂固化速度60 90秒/160°C，軟化點為 100 105°C，游離酚含量4%;丁腈橡膠粉交聯(lián)型，細(xì)度40目；還原鐵粉含鐵量98%，細(xì)度80目；海泡石纖維MY-A型，河北明陽公司，纖維長度0.2 5mm，水份3%，白度80%，含沙量1%;硫酸鋇白色無定形粉末，硫酸鋇含量99%，細(xì)度200目以上；硅灰石淺灰色纖維狀，長徑比10 1，SiO2含量為51. 75%、CaO含量為48. 25%;鉀長石細(xì)度大于200目， 氧化鉀含量8. 9%;石墨鱗片狀，含碳量89%，細(xì)度100目；氧化鋁純度99%，細(xì)度300目以上。將原料按上述配比投入GH-200混合機(購于南通如皋混合機廠)中，低速900rpm 混合1分鐘，高速1500rpm混合5分鐘，停止攪拌6分鐘后出料，即制得預(yù)混料。(2)壓制成型
稱取上述預(yù)混料1. 87kg，放入溫度為160 165°C的模具中，置入合成閘瓦的鋼背，使用200噸四柱液壓機(購于江蘇南通巨能液壓機廠)加壓50噸，保壓45分鐘后卸模， 得到成型料。(3)后處理將所述成型料放入烘箱，在120°C下保持1小時，升溫至130°C保持1小時，升溫至 150°C保持1小時，升溫至160°C保持1小時，升溫至170°C保持2小時，升溫至180°C保持4 小時，自然冷卻至60°C以下后出料，即制得所述高摩合成閘瓦；升溫時的速度均為1°C /分鐘。合成閘瓦件能測試按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)測試高摩擦系數(shù)合成閘瓦的物理機械性能，測試結(jié)果如下表1 (對比實驗中所使用的原裝進口閘瓦為美國cobra公司生產(chǎn)的shoe476閘瓦。)表1高摩擦系數(shù)合成閘瓦的物理機械性能
權(quán)利要求
1.一種高摩合成閘瓦，其重量份數(shù)組成為酚醛樹脂15 16，丁腈橡膠8 9，鐵粉 15 17，海泡石纖維10 13，硫酸鋇13 20，鉀長石14 17，硅灰石6 8，石墨6 8， 氧化鋁1 2 ；優(yōu)選地，所述重量份數(shù)組成為酚醛樹脂15 16，丁腈橡膠8 9，鐵粉15 16，海泡石纖維10 11，硫酸鋇19 20，鉀長石16 17，硅灰石6 7，石墨6 7，氧化鋁1 2 ；更優(yōu)選地，所述重量份數(shù)組成為酚醛樹脂16，丁腈橡膠8，鐵粉15. 4，海泡石纖維 10. 5，硫酸鋇19. 2，鉀長石16. 95，硅灰石6. 4，石墨6. 2，氧化鋁1. 350
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高摩合成間瓦，其中，所述酚醛樹脂為2123酚醛樹脂；優(yōu)選地，所述2123酚醛樹脂的固化速度為60 90秒/160°C，軟化點為100 105°C，游離酚含量為5%以下；所述丁腈橡膠為交聯(lián)型丁腈橡膠；優(yōu)選地，所述丁腈橡膠的細(xì)度為40目以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高摩合成閘瓦，其中，所述鐵粉為還原鐵粉；優(yōu)選地，所述還原鐵粉的含鐵量為98%以上，細(xì)度為80目以上；所述硫酸鋇為沉淀硫酸鋇；優(yōu)選地，所述沉淀硫酸鋇的純度為98%以上，細(xì)度為200目以上；所述石墨為鱗片石墨；優(yōu)選地，所述鱗片石墨的含碳量為85 %以上，細(xì)度為100目以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的高摩合成間瓦，其中，所述海泡石纖維的纖維長度為0. 2 5mm，含水量為4%以下，白度為80%以下，含沙量為2%以下；所述鉀長石的細(xì)度為200目以上，氧化鉀含量為7%以上；所述硅灰石的纖維長徑比為10 15 LSiO2 含量為50 55%，CaO含量為45 50% ；所述氧化鋁的純度為99%以上，細(xì)度為300目以上。
5.權(quán)利要求1至4中任一項所述的高摩合成間瓦的制備方法，所述制備方法包括以下步驟(1)原料混合按照所述重量份數(shù)稱取各組分，投入混合機中，均勻攪拌后出料，得到預(yù)混料；(2)成型壓制稱取適量所述預(yù)混料，放入溫度為160 165°C的模具中，置入鋼背，加壓40 60噸并保壓30 60分鐘后卸模，得到成型料；(3)后處理將所述成型料放入烘箱，在120 180°C下熱處理8 12小時，自然冷卻后出料，即制得所述高摩合成閘瓦。
6.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其中，所述步驟(1)中，按照所述重量份數(shù)稱取各組分，投入混合機中，先以700 900rpm混合1分鐘，然后以1300 1500rpm混合5分鐘， 停止攪拌6分鐘后出料，得到預(yù)混料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其中，所述步驟C3)中，將所述成型料放入烘箱，在 120°C下保持1小時，升溫至130°C保持1小時，升溫至150°C保持1小時，升溫至160°C保持 1小時，升溫至170°c保持2小時，升溫至180°C保持4小時，自然冷卻至60°C以下后出料， 即制得所述高摩合成閘瓦；所述升溫的速度為rc /分鐘。
8.權(quán)利要求1至5中任一項所述高摩合成閘瓦或按照權(quán)利要求6至8中任一項所述的制備方法所制得的高摩合成閘瓦在用于大功率機車中的用途，優(yōu)選為用于大功率XHN5機車中的用途。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高摩合成閘瓦，其重量份數(shù)組成為酚醛樹脂15～16，丁腈橡膠8～9，鐵粉15～17，海泡石纖維10～13，硫酸鋇13～20，鉀長石14～17，硅灰石6～8，石墨6～8，氧化鋁1～2；優(yōu)選的，所述重量份數(shù)組成為酚醛樹脂15～16，丁腈橡膠8～9，鐵粉15～16，海泡石纖維10～11，硫酸鋇19～20，鉀長石16～17，硅灰石6～7，石墨6～7，氧化鋁1～2。本發(fā)明還提供了所述高摩合成閘瓦的制備方法，以及將其應(yīng)用于大功率XHN5機車的用途。
文檔編號F16D69/02GK102401052SQ201110358718
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者黨佳, 張國文, 裴頂峰, 賀春江 申請人:中國鐵道科學(xué)研究院金屬及化學(xué)研究所