礦物材料具有無毒、耐熱性及化學(xué)穩(wěn)定性好、無污染等優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，且部分材料具有天然的纖維狀、層狀等特殊形貌結(jié)構(gòu)，對摩擦材料的性能具有顯著影響，是當(dāng)前摩擦科學(xué)和工程領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)對象。
目前，摩擦材料用礦物材料主要包括：石墨、滑石、云母、硅灰石、重晶石、海泡石、膨脹蛭石、水鎂石、鋯石、剛玉、沸石、硅藻土、輝鉬礦、葉蛇紋石、類水滑石等。
1、石墨
石墨是摩擦材料中最常用的層狀減摩調(diào)控礦物材料，是樹脂基摩擦材料中必不可少的摩擦性能調(diào)節(jié)劑，不僅可以維持摩擦材料高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)、良好的導(dǎo)熱性能、降低其磨損率，還可以加速分散復(fù)合材料表面的摩擦熱，提高摩擦材料的熱穩(wěn)定性。石墨與Sb2S3結(jié)合使用時，對摩擦材料的摩擦穩(wěn)定性及抗熱衰退性能效果更佳。
2、滑石
滑石是層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物，作為摩擦材料中礦物減摩調(diào)控填料，具有明顯的減摩效果，另外它與樹脂具有良好的粘合能力，也可以提高塊狀樹脂基摩擦材料的強(qiáng)度。
3、云母
云母粉在摩擦材料表面易形成潤滑性能良好的固體潤滑膜，有利于提高材料的耐磨性能。
4、硅灰石
硅灰石具有針狀特性及低熱膨脹性、優(yōu)良的抗熱沖擊性，是短纖維石棉的理想代用品。高摩擦系數(shù)硅灰石替代石棉制備的摩擦材料主要應(yīng)用在剎車片、閥塞、汽車離合器等領(lǐng)域。針狀硅灰石粉部分取代石棉的制動補(bǔ)片綜合性能良好。
粉末狀的硅灰石可以提高復(fù)合材料的摩擦系數(shù)并降低磨損率，纖維狀的硅灰石有助于復(fù)合材料形成光滑的接觸平臺，減少磨損。
5、重晶石
重晶石作為摩擦材料用礦物增摩調(diào)控材料，不僅能夠提高和穩(wěn)定摩擦系數(shù)，還能降低磨損和制動噪音。重晶石在高溫下能夠形成相對穩(wěn)定的摩擦界面，可防止摩擦對制動盤表面的擦傷，使摩擦副表面更加光潔。
6、海泡石
海泡石是一種富鎂的纖維狀硅酸鹽粘土礦物，在摩擦材料中加入海泡石膠體代替石棉作增強(qiáng)基料，可使其具有韌性好，抗拉和抗彎度大，沖擊強(qiáng)度高，抗高溫衰退性好，磨損小，特別是高溫磨損小。
7、蛭石
膨脹蛭石憑借其優(yōu)異的物理化學(xué)性能以及無污染的特點(diǎn)，可以作為降噪減震和環(huán)保的礦物調(diào)控原料用于摩擦材料中。特別是在盤式制動片中，膨脹蛭石可以明顯地降低制動噪聲和制品密度，減少摩擦材料制品表面的靜電粘結(jié)物，并增加制品彈性。
8、水鎂石
具有板狀晶形的水鎂石結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變時會變成纖維狀的水鎂石纖維。水鎂石纖維具有撓性和柔性，彈性模量為13800MPa，抗拉強(qiáng)度約為900MPa，屬于中等強(qiáng)度纖維材料。因其含有一定量的結(jié)晶水，在阻燃、抵抗明火和耐高溫火焰方面作用顯著。水鎂石纖維在天然礦物纖維中的抗堿性能最優(yōu)，但抗酸性能差，易受酸雨等惡劣天氣影響。水鎂石纖維易研磨成細(xì)粒，在摩擦材料中的添加量最多可達(dá)40%。并且水鎂石纖維的許多物理性能與溫石棉類似，作為摩擦材料中的增強(qiáng)和阻燃組分具有良好的表現(xiàn)。
9、鋯石和剛玉
鋯石和剛玉的硬度很大，屬于硬質(zhì)填料，增摩效果良好。在摩擦材料中添加少量鋯石或剛玉，就可發(fā)揮良好的增摩效果，并且制動噪聲也較低。
10、沸石和硅藻土
作為摩擦材料用礦物摩擦性能調(diào)控原料，沸石和硅藻土具有優(yōu)異的吸附性能，可以充分吸收制品在高溫下分解的小分子物質(zhì)（氣態(tài)或液態(tài)水分子）、制動摩擦?xí)r在摩擦副表面產(chǎn)生的熱量以及制動噪音，能明顯改善熱衰退造成的不利影響并降低摩擦噪聲。
11、輝鉬礦
輝鉬礦是層狀結(jié)構(gòu)的硫化物礦物，化學(xué)式為MoS2。常溫下，輝鉬礦的摩擦系數(shù)低（0.03～0.15）；溫度高于350℃時，會在空氣氛圍中氧化分解生成MoS3和SO2氣體，導(dǎo)致摩擦系數(shù)增大。因此，輝鉬礦常被用作高溫增摩調(diào)節(jié)劑。但是輝鉬礦價格昂貴，作為摩擦性能調(diào)節(jié)劑多用于高檔摩擦材料制品中。
12、葉蛇紋石
葉蛇紋石在高溫下的相變產(chǎn)物鎂橄欖石（在793℃）和頑輝石+鎂橄欖石（在831℃）在摩擦材料中具有增強(qiáng)和減摩的作用。近年來，葉蛇紋石（含羥基的層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物）與橡膠或者樹脂制成的復(fù)合減摩材料開始被嘗試用于鐵路輪軌減摩-修復(fù)領(lǐng)域，效果良好。
13、類水滑石
類水滑石作為層狀雙金屬氫氧化物，在對摩擦材料進(jìn)行減摩調(diào)控方面也受到了越來越多的關(guān)注。類水滑石具有明顯的熱失重和吸熱反應(yīng)，可以吸收摩擦熱。在高溫下，類水滑石發(fā)生相變，逐漸向尖晶石類礦物轉(zhuǎn)變，對摩擦材料制品的物理力學(xué)性能具有增強(qiáng)作用。類水滑石作為潤滑減摩、修復(fù)調(diào)控材料具有良好的應(yīng)用前景。
參考資料：[1] 趙曉光,歐陽靜,張毅,等.礦物基摩擦材料的研究進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報,2019,33(6):1860-1868.
更多精彩！歡迎掃描下方二維碼關(guān)注中國粉體技術(shù)網(wǎng)官方微信（粉體技術(shù)網(wǎng)）
|
