八、摩擦材料
141.什么是矿物增摩材料？
增摩填料又叫摩阻材料，一般具有一定的硬度和剪切强度，而且具有较高的摩擦系数。在摩擦材料中，使用量最大的增摩填料的硬度为3～5之间，如重晶石、针状硅灰石、铁粉等，它们可以使摩擦材料制品具有较好的摩擦系数，不会损伤对偶材料表面，也不会产生明显的制动噪声。
142.重晶石有什么用途？
重晶石的化学式为BaSO4，是一种很重要的非金属矿物原料，具有广泛的工业用途。重晶石主要用于石油、化工、油漆、填料等工业部门，其中80％～90％用做石油钻井中的泥浆加重剂。
143.重晶石增摩填料如何制备？
重晶石是使用最广泛的摩擦材料用填料，它能使摩擦系数稳定，磨耗小，特别在高温下，它能形成稳定的摩擦界层，能防止对偶材料表面擦伤，使对偶表面磨得更光洁。
重晶石填料制备工艺如图3-27所示。
图3-27 重晶石填料制备工艺
144.针状硅灰石增摩填料如何制备？
针状硅灰石的长径比范围为（6:1）～（20:1），具有增强作用，增强效果随长径比的增大而增加，在无石棉摩擦材料中，针状硅灰石常作为辅助增强组分使用。另外硅灰石具有较好的增摩效果，价格便宜，因此目前使用最多，在美国GG级品种刹车片中，其用量可高达14％之多。不过由于其质地较硬，使用时应注意制动噪声。针状硅灰石填料制备工艺如图3-28所示。
图3-28 针状硅灰石填料制备工艺
145.铁矿粉增摩填料的性质是什么？
铁矿粉包括赤铁矿、磁铁矿及其混合物。赤铁矿为暗红色粉末或块，硬度5～6，密度为5.12～5.24g/cm3，熔点1565℃，不溶于水、溶于酸。用于载重汽车鼓式刹车片较多，其作用对提高制品的常温摩擦性能有利，并有着色作用。使用量一般不超过3％～5％。磁铁矿为红黑或蓝黑色粉，硬度5.5～6.5，密度为5.18g/cm3，熔点1538℃，不溶于水、醇、醚，溶于酸。用于汽车盘式刹车片较多，其作用对提高制品的摩擦性能有利并有着色作用。在配方中用量为4％～12％。对制动末速摩擦力要求较高的摩擦制品如合成闸瓦，其用量稍高。
146.什么是石棉？
石棉是一种天然的具有可纺性矿物纤维状结构、可劈裂成极细而柔软纤维的一类硅酸盐矿物的总称。石棉具有较高的机械强度、良好的耐热性和绝缘性、较大的表面积以及较好的表面性能等一系列优良特性，广泛用于汽车、航空、化工、机械制造和建筑等工业部门，作为水泥、塑料、橡胶和沥青等重要产品的增强材料。石棉增强的有机合成工程材料已用于火箭、导弹等空间尖端技术领域。
石棉一般分为两类，一类是温石棉，它是纤维化的蛇纹石矿物，这类石棉非常重要，它占石棉总量的95％以上；另一类称为闪石棉。一般所说的石棉均指温石棉。
147.温石棉如何制备？
温石棉呈灰白色或黄绿色，密度2.4～2.6g/cm3，莫氏硬度2.5，熔点1520℃，热导率0.13kcal/（m·h·℃），弹性模量1.624×106kgf/cm2。温石棉纤维为极细管状结构，质柔软、导电性很弱，为很好的热和电的绝缘体，耐碱性强，耐酸性弱，且具有较高的强度。石棉是石棉摩擦材料的主要增强组分，其用量占制品总量的35％以上，因此石棉纤维强度是构成石棉系列摩擦材料强度的基础。
温石棉的制备原料为温石棉矿，其主要工艺流程如图3-29所示。
图3-29 温石棉制备的工艺流程
148.石棉纤维为什么要进行机械加工？
温石棉的原矿纤维实际上是石棉的纤维束，所以使用前对石棉还要进行机械加工。处理的主要目的是使选过的石棉能达到使用要求：使石棉纤维变得细而柔软，纤维中含砂量较低。不过在碾压、开松等加工处理过程中，石棉纤维不断撕裂开，成为极细的石棉束的同时，在机械外力作用下纤维被不断弯折、扭转而发生变形，受到破坏后石棉强度下降。因此对石棉的处理必须要选择适宜的工艺方法及处理设备。石棉纤维中含有的砂石等杂质会影响其制品的摩擦性能及机械强度。所以在处理石棉纤维的过程中，同时要除去砂石。
149.什么是海泡石？
海泡石是一种富镁纤维状硅酸盐黏土矿物总称，一般呈纤维状集合体，为白色或淡黄色。海泡石的化学式为Mg8（H2O）4［Si6O15］2（OH）4·8H2O，海泡石经松解加工后，属斜方晶系或单斜晶系，主要成分理论组成为SiO256.14％、MgO24.9％、Al2O30.7％、CaO1.7％。
150.纤维海泡石矿如何分离提纯？
纤维海泡石矿的分离提纯工艺详如图3-30。
图3-30 纤维海泡石矿的分离提纯工艺
151.什么是硅灰石？
硅灰石是一种链状的偏硅酸钙，化学式为CaSiO3，化学成分理论组成为CaO 48.3％、SiO251.7％。硅灰石耐酸、耐碱、耐化学腐蚀、热稳定好，不含吸附水和结晶水，在900℃时仍很稳定，除此之外硅灰石还具有湿膨润性低、吸油率低的特点。硅灰石的一项重要指标是长径比，长径比越大，增强作用越好，用于摩擦材料的硅灰石长径比以大于15为宜。
152.针状硅灰石如何制备？
针状硅灰石制备工艺如图3-31。
图3-31 针状硅灰石制备工艺
针状硅灰石的纤维长度较短，平均为1mm左右，少数达到2mm。质地较脆，在加工过程中易断裂，故增强作用不如其他纤维。按摩擦材料三元组分的常用配比即黏结剂:纤维:填料=20:40:40（质量百分比），若硅灰石在组分中的用量为40％左右时，制品的抗冲击强度应在2.0dJ/cm2左右。由此可见，针状硅灰石只能作为辅助增强组分配合其他主体纤维使用。针状硅灰石除了增强作用外，还兼具增摩作用，对摩擦材料的常温摩擦系数和高温摩擦系数均有提高作用，而且增摩作用随其用量增加而提高。
153.纤维水镁石有何用途？
水镁石又称氢氧镁石，常见的构造有厚板状、块状、球状和纤维状。纤维水镁石是在碱性介质条件下形成的，是一种组分简单的碱性矿物，通过用不同浓度的酸碱浸蚀试验证明，其耐酸能力极差，耐碱能力极强，在强碱中稳定，碱失量为2％左右，其耐碱性远强于抗碱玻璃纤维，可用于普通硅酸盐水泥制品中。
纤维水镁石手感光滑，纤维丰富，属中等强度纤维，同时具有良好的劈分性、亲水性和水分散性，可替代石棉、玻璃纤维、植物纤维、有机纤维作补强增强材料。纤维水镁石是良好的热绝缘材料，纤维水镁石热失重集中在400～500℃之间，具有耐热阻燃性，可抵抗明火及高温火焰，为A级不燃材料。