黃石市摩擦材料原料協會|摩原之聲2016年第5期3

作者： 馮文林 時間：2022-01-05 14:05:35 閱讀：450

黃石市摩擦材料原料協會|摩原之聲2016年第5期3

關于11月4日分會安全檢查情況匯報

（海納公司 黃飛）

11月4日，分會理事企業相關人員在副會長趙烈怡的帶領下檢查了行業里六家企業，現把當天檢查情況匯報如下：

第一站：旺平公司。由于該廠利用用電低谷制生產,去該廠檢查時,剛好是工人停機下班時間，當班工人在清理打掃操作現場,所以塵土飛揚,這里給旺平公司提建議,下次再遇見類似的情況,能否安排工人提前半小時下班,停機來配合檢查。

第二站:我公司海納新材料,由其他公司來點評不足之處,這里不做評論。

第三站:啟發公司,該公司是分會的一匹黑馬，啟發公司倉庫產品堆放整齊,警示牌懸掛位置醒目,讓人一目了然,值得我公司學習。

第三站:聯友公司,由于該廠生產產品種類較多,生產工藝較簡單化,并馬上面臨搬遷,所以產品堆放雜亂無章,情有可原。

第四站:鑫溢公司，該公司是我分會龍頭企業，在生產、制作、著裝及衛生方面都很規范，倉庫托盤碼放整齊，地面一塵不染，產品和生產已一分為二，值得我公司學習。

最后一站：都鑫公司，該企業生產車間整潔干凈，安全警示牌擺放位置清晰，產品生產設備也擺放錯落有致，近幾年都鑫公司后來居上，這種拼搏向上的精神也是值得我們學習。 增加凝聚力，開創新局面

---

——2016年黃石市企業聯合會摩擦材料原料分會

工作總結及2017年工作安排

（旺平公司 石代家 2016年11月1日）

2016年2月25日，黃石市企業聯合會摩擦材料原料分會在市企業聯合會領導指導下成立，有效避免無序競爭，更好的加強會員之間的聯系和交流。

摩擦材料原料分會一年來工作主要作用是把會員企業同行之間形成了一種利益共同體，使大家達成共識，相互間團結，企業間抱團，并維護同行的合法利益，用正當的手段競爭以達到凈化市場，有序競爭健康發展。

2016年5月份，第十八屆中國（國際）摩擦密封材料技術交流暨產品展示會，黃石市企業聯合會摩擦材料原料分會六家理事單位抱團參展，在本次展會中引起了中國摩擦密封材料協會有關領導及到會客戶的關注和反響，達到了抱團參展預期效果。

2016年8月18日，摩擦材料原料分會邀請武漢理工大學雷紹民教授來分會，為分會企業管理、技術人員作了“重點基礎材料高純石英發展動態與戰略思考”的專題講座，并進行了交流、探討。

2016年8月26日—29日分會部分公司派相關人員參加了在昆山國際交流中心舉辦的“2016年中國非金屬礦產業技術研討暨交易博覽會”。

自從十余家企業組建黃石市企業聯合會摩擦材料原料分會以來，各理事單位積極參入分會組織各項活動，并提出好的建議，如維護好市場環境，制定統一最低銷售價、信息共享、統一采購、抱團取暖等好的想法和思路。要實現我們分會企業這些愿望，需要大家統一思想達成共識，更需要我們各理事單位要有敢于犧牲，敢于奉獻的精神。

2017年要加強摩擦材料原料分會組織建設，進一步增強分會理事單位凝聚力，充分發揮分會的“橋梁”和“紐帶”作用，為分會理事企業服務，不斷開展培訓學習活動，組織各類講座，提升理事單位人員素質。

2017年是分會成立的第二年，可以說是關鍵的一年，2016年雖然分會工作取得一些成效，但還有很多不盡人意的地方，表現在服務理事單位方法手段有限，活動凝聚力和吸引力不夠，組織機構還比較薄弱，對參加分會認識不夠明確，與理事單位成員期望有差距，需要我們各理事單位領導在今后工作中更多的投入精力，提出更好確實可行的服務提案。

---

摩擦材料中礦物減摩原料的

作用及其機理（三）

（余思彬，曹敏，王東，白志民）

摘要：減摩礦物原料對于摩擦材料的摩擦系數、磨損量、熱穩定性、強度等具有顯著影響。本文系統總結了石墨、滑石和輝鉬礦等傳統減摩礦物的成分和物理化學性質，簡要介紹了葉蛇紋石和類水滑石作為減摩材料的應用研究進展，對不同礦物減摩材料的作用及其機理進行了分析，對礦物作為潤滑減摩材料產業的發展及其前景進行了展望和討論。

關鍵詞：摩擦材料；礦物；減摩；潤滑劑

摩擦材料在運動機械和裝備中起傳動、制動、減速、駐車等作用，廣泛應用于汽車、火車、飛機、礦山、冶金、化工、電力等領域，其中汽車工業消耗量占80%以上。摩擦材料是典型的復合材料，通常由粘結材料（橡膠或樹脂）、增強材料（有機或無機纖維）和填料（以礦物粉體為主）組成，其中礦物類原料既可發揮增強功能，也可其填料作用，且占比最大，對摩擦材料的使用效能的影響也最顯著，是摩擦工程領域重點關注的對象 。用作摩擦材料的礦物類型繁多，成分與結構不盡相同，理化性能與功能效應各有差異，摩擦作用機理與方式形式多樣，深入了解礦物成分與結構特點，進而建立成分-結構-性能-使用效能的關系，對于高品質摩擦材料的組成設計與加工制備至關重要?；诖?，本文試圖從典型礦物材料的成分-結構分析入手，闡明其對摩擦材料加工工藝、制品性能以及使用效能的影響，為摩擦材料的組成設計、加工制備以及新產品的開發提供理論依據和技術支撐。

按摩擦材料中礦物原料的作用，可將其分為礦物增強原料、礦物增阻（增摩）原料和礦物減阻（減摩）原料等三類。本文主要對常用的礦物減阻（減摩）原料的成分、結構、性能、作用及其機理進行討論，而礦物增強原料和礦物增阻（增摩）原料將另文專門論述。

摩擦材料中使用的減阻（減摩）礦物填料主要是具有層狀結構、硬度較低的礦物，如石墨、輝鉬礦、滑石、蛇紋石和類水滑石等。

1. 石墨

石墨是碳的結晶礦物之一。層狀結構，結構層由碳原子組成六方環，層內碳原子之間以共價鍵結合（強鍵），層之間以分子鍵為主（弱鍵），這決定了其礦物呈片狀形態和較低的硬度等特點。

石墨的硬度為1，質軟而滑膩，易染手；密度2.09~2.23g/cm3。它是目前已知的最耐高溫的材料之一，熔點3850℃。在超高溫電弧下加熱10s，質量損失0.8%。其電導率約為一般非金屬的100倍，碳素鋼的2倍，鋁的3~3.5倍。常溫下，石墨具良好的化學穩定性，不受任何強酸、強堿和有機溶劑的腐蝕。熱穩定性良好，膨脹系數?。?/span>1.2?10-6/℃），高溫下能經受溫度劇烈變化而不破壞，且體積變化不大。它具良好的吸熱性能，每１kg可吸收(2.96~9.211)?107J熱量。石墨具良好的潤滑性能，摩擦系數在潤滑介質中小于0.1，且鱗片越大，摩擦系數越小，潤滑性能越好。將石墨與Sb2S3搭配用作剎車片材料，摩擦穩定性會明顯提高。

2. 滑石

滑石是層狀結構硅酸鹽礦物?；瘜W式Mg3[Si4O10](OH)2，理論組成(wB%)：MgO 31.72，SiO2 63.12，H2O 4.76。結構特點是，每個六方網層的Si-O四面體的活性氧指向同一方向，兩層Si-O四面體的活性氧相對排列。OH位于Si-O四面體網格中心，與活性氧處于同一水平層中。Mg等離子位于（OH）和O形成的八面體空隙中，構成氫氧鎂石層。由二層Si-O四面體和一層八面體構成的單位層內電價平衡，結合牢固，因而形態呈二維延展的片狀。單位層間靠微弱的分子鍵聯系，故礦物硬度較低（硬度1），且在較小剪切力下即可實現層間滑動，滑膩感強，摩擦系數在潤滑介質中小于0.1，潤滑性良好。相對密度2.58-2.83。其成分特征和層狀結構使之具有不導熱和良好的電絕緣性。它的化學性質穩定，與強酸和強堿一般不起作用。結構破壞溫度約970℃，耐火度高達1490~1510℃。

滑石作為摩擦材料中的填料，能夠很好地吸附樹脂（與樹脂具有良好的結合能力），可以提高塊狀摩擦材料的強度，并具有明顯的減摩（減摩）作用。但在600℃左右，滑石發生分解反應（式1），生成3MgSiO4和SiO2混合體，可以提高摩擦材料的強度和硬度，表現出良好的增強、增租作用。

Mg3[Si4O10](OH)2 → 3MgSiO4 + SiO2 + 4H2O 式（1）

3. 輝鉬礦

輝鉬礦是層狀結構硫化物礦物?；瘜W式MoS2。理論組成(wB%)：Mo 59.94，S 40.06。層狀結構，S-Mo-S層∥{0001}。層內原子聯結緊密，為共價鍵－金屬鍵；層間為分子鍵，聯結力顯著減弱。上述結構特點決定了其片狀或鱗片狀形態，晶體具有低的硬度（硬度1~1.5）和油膩感。與石墨和滑石比較，輝鉬礦的相對密度（4.7~5.0）明顯偏大。

常溫下，輝鉬礦的剪切強度極低，摩擦系數低（0.03-0.15）。溫度高于350℃（空氣中）時，輝鉬礦將發生如下氧化反應（式2），形成MoS3，并放出SO2氣體，質量損失率達20%，且摩擦系數升高。在惰性氣體保護下或真空中，輝鉬礦的摩擦系數開始明顯變大。因此，輝鉬礦常被用作高溫摩擦調節劑，但其礦價格高，多用于高檔摩擦材料制品中。

2MoS2 + 7O2→2MoO3 + 4SO2 式（2）

4. 葉蛇紋石

葉蛇紋石是含羥基的層狀結構硅酸鹽礦物?；瘜W式Mg6[Si4O10](OH)8。理論組成(wB%)：MgO 43.0，SiO2 44.1，H2O 12.9。它的層狀結構由“氫氧鎂石”八面體片與[SiO4]四面體片的六方網片按1:1結合構成結構單元層，并決定了礦物呈葉片狀、鱗片狀形態。

葉蛇紋石的密度為2.54~2.55 g/cm3，硬度在4左右。它在70~107℃失去吸附水，在707℃失去結構水，并伴隨吸熱反應。在793和831℃發生相變，形成鎂橄欖石或頑輝石（式3，式4），具有增強和減磨作用。

Mg6Si4O10(OH)8→3Mg2SiO4(鎂橄欖石)+SiO2+4H2O    (<800°C) 式(3)

Mg6Si4O10(OH)8→2Mg2SiO4 +2MgSiO3(頑輝石) + 4H2O  (>800°C) 式(4)

葉蛇紋石納米層狀結構以及弱的層間結合力，使其表現出良好的潤滑性能。它在高溫下的相變產物（鎂橄欖石和頑輝石）具有高硬度和較高強度。高溫相變產生SiO2也對提高摩擦材料的強度具有促進作用。因此，葉蛇紋石作為摩擦材料在低溫和高溫階段都有良好表現，是優良的摩擦調節劑。同時，葉蛇紋石的硬度又明顯高于石墨、滑石、輝鉬礦等，其增強、減摩效果更好。

5. 類水滑石

類水滑石（hydrotalcite-like），又稱類水滑石化合物（hydrotalcite-like compounds ，HTlcs）或層狀雙金屬氫氧化物（layered double hydroxides，LDHs），是一種由帶正電荷的金屬氫氧化物層板和層間填充帶負電荷的陰離子構成的層狀化合物。這類化合物的結構式可表示為：[MII1–xMIIIx (OH)2]x+ [Anx/n?m H2O]x-。其中，MII代表Mg2+ ,Ni2+,Zn2+,Co2+,Cu2+；MIII 代表 Al3+, Fe3+, Cr3+；x為3價陽離子在陽離子總數中所占的分數，變化在0.2 ≤ x ≤ 0.33之間；m代表結晶水的數目，變化在0.33-0.50之間；An–為陰離子（OH-,CO32-,NO3-,Cl- ,SO42-, CH3(CH2)11OSO3- , [O2C(CH2)2CO2]2-），n代表陰離子的價數。這類化合物的結構特點，決定其呈典型的片狀形態，層間陰離子的具有顯著的可交換性，層板金屬離子和層間距具有可調變性，具有強的吸附能力和結構記憶性能，作為催化材料、離子交換材料、吸附材料和環境材料等具有顯著的應用價值。

近年來，類水滑石作為減摩材料的研究受到高度重視，陸續開展了Mg-Al類水滑石、Co-Al類水滑石、Cu–Mg-Al類水滑石以及Ni –Mg-Al類水滑石減摩材料制備工藝及其摩擦性能評價，發現它們可以顯著降低Fe基摩擦副的摩擦系數、磨損和表面溫度。類水滑石在215~315℃之間具有明顯熱失重和吸熱反應，可以吸收摩擦部分摩擦熱；溫度高于400℃時，類水滑石逐漸變為尖晶石類礦物，對摩擦制品具有增強作用。研究成 果表明，類水滑石作為潤滑減摩-修復材料具有良好的應用前景。

6. 討論與展望

（1）石墨作為減摩材料，由于其層內共價鍵、層間分子鍵的特殊結構，使其表現出層間滑動減摩以及良好的耐高溫性，作為摩擦材料已有很久歷史，各種應用技術以相對成熟。近年來，插層石墨、膨脹石墨、氟化石墨、納米石墨、石墨烯以及石墨與銅、鎳、鉬等復合制成的石墨-金屬復合物逐漸成為摩擦領域的研究熱點和應用對象。

（2）天然產出的輝鉬礦往往純度不高，作為摩擦材料通常需要提純。近年來，以鉬化工產品為原料合成MoS2并用作摩擦材料的技術得到了發展，為其作為摩擦材料規?；瘧脛撛炝藯l件，但其成本控制以及合成過程中的環境保護一定程度上對其產業化生產和應用具有制約作用。此外，這一對象在高溫下分解釋放SO2，也是其不利的一面。

（3）葉蛇紋石作為減摩材料只有短短二十余年歷史，且常與潤滑油（脂）搭配施用。但近年來，葉蛇紋石與橡膠或樹脂制成的復合減摩材料，也已開始在鐵路輪軌減摩-修復領域試用，效果良好?？梢灶A測，葉蛇紋石作為大宗摩擦材料（制動片等）的摩擦性能調節材料，具有良好的發展前景。

（4）類水滑石在自然界中非常罕見，但其工業合成技術已經成熟，成本也較合理。目前，類水滑石作為減摩材料仍在實驗室研究，盡管其具有良好的應用前景，但還需大量的工程應用試驗技術優化和工程化應用驗證。

（5）隨著我國逐步進入汽車社會以及工業化程度的提高，對高性能礦物減摩原料的需求會逐漸增加，要求也會越來越高。這對礦物減摩材料加工產業既是機遇，同時也是挑戰。因此，提出以下建議：一是僅僅圍繞提高傳統礦物減摩材料性能和使用效能的目標，加快“層剝離”與“片保護”一體化技術的研發以及裝備的技術配套與升級；二是深化礦物減摩材料成分-結構-性能-使用效能內在關系及其減摩機理研究，不斷發掘新的礦物減摩材料；三是積極開展葉蛇紋石、類水滑石等新材料工程化應用實踐，最大程度地滿足摩擦材料領域對多功能減摩新材料需求。