本发明公开一种铁道货车用高摩擦系数合成闸瓦及其制造方法。所述铁道货车用合成闸瓦摩擦体由下述重量比的材料合成：丁腈橡胶6~10、改性酚醛树脂2~8、钢棉纤维3~6、海泡石纤维9~16、复合矿物纤维2~16、石墨5~13、煅烧铝钒土0.4~2、硫酸钡20~24、钾长石粉8~12、铁粉10~20、以及添加剂1~3。经配料、密炼或混炼、粉碎、热压模塑固化成型和热处理而成。该合成闸瓦能够较好地满足中华人民共和国铁道行业标准TB/T2403-2010中要求的各项性能指标，可用在最高运行速度为120km/h，轴重不大于25t的铁道货车中，具有稳定的摩擦性能和优良的耐磨性，对车轮磨损小、制动噪音低；从根本上解决了闸瓦瓦体断裂、掉渣掉块、金属镶嵌和热裂纹等危及行车安全的质量隐患。
1.一种铁道货车用合成闸瓦，包括摩擦体；其特征在于，摩擦体由下述重量比的材料合成：丁腈橡胶6~10、改性酚醛树脂2~8、钢棉纤维3~6、海泡石纤维9~16、复合矿物纤维2~16、石墨5~13、煅烧铝钒土0.4~2、硫酸钡20~24、钾长石粉8~12、铁粉10~20、以及添加剂1~3；其中，添加剂按下述配方配制，氧化锌0.4~0.7，促进剂CZ（CBS）0.2~0.4，硬脂酸0.2~1，硫磺粉0.6~1.2。
2.根据权利要求1所述铁道货车用合成闸瓦，其特征在于，所述复合矿物纤维主要成分为长径比大于18的针状硅灰石粉。
3.一种铁道货车用合成闸瓦摩擦体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按权利要求1所述配方经配料、密炼或混炼、粉碎、热压模塑固化成型和热处理而成；具体步骤依次为：xa01）配料：按配方备好物料；2）密炼或混炼：将步骤1）的物料在啮合型密炼机中密炼均匀后排出或在开放式炼胶机上混炼均匀后将其薄通成2mm～3mm厚片状割下，控制密炼或混炼温度为25℃～65℃之间；3）粉碎：将步骤2）经过密炼或混炼的物料在高速粉碎机内进行破碎处理，破碎成粒径介于3mm～xa06mm的颗粒状；4）热压模塑固化成型：将步骤3）破碎后的物料按2.72kg/块（压制出闸瓦厚度为45±1mm）称料，倒在160±5℃双腔四层循环压制型模中准备好的瓦背上、315T四柱液压机第一次加压至表压6±0.5Mp，保压10～20秒后放气10秒，第二次加压至表压13±0.5Mp，保压10～20秒后放气10秒，第三次加压至表压20±0.5Mp持续保压6分钟；保压结束后起模，将下层产品压出模具后再执行称料工序即完成一次生产循环；5）合成闸瓦热处理：将固化成型后的合成闸瓦横放在烘箱内铁架上，摆放整齐牢固，闸瓦与烘箱四壁不得小于130mm；关闭烘箱箱门，将数字温控仪调到规定温度，报警温控仪调整到高于规定温度5℃；依次按下电源按钮、鼓风机按钮；然后根据加热温度启动不同数量的加热器组数开关，当温控仪指示灯交替闪烁时，表明温度已恒定，设备进入恒温工作状态；合成闸瓦不同温度处理时间如下：80℃···············30分钟，100℃··············30分钟，120℃··············60分钟，130℃··············60分钟，140℃··············60分钟，150℃··············120分钟，160℃··············180分钟；热处理全过程各升温梯度升温速率控制在0.25℃/min，升温、保温完毕后，切断总电源，让其自然冷却至80℃以下方可打开烘箱门开始出瓦。技术领域
本发明涉及一种铁道货车用高摩擦系数合成闸瓦及其制备方法，属于刹车片材料技术领域。 xa0xa0
背景技术
现有技术中，铁道货车用高摩擦系数合成闸瓦品种多样，制备方法各有不同。但大多采用以酚醛树脂为粘结剂，热压模塑固化成型的生产工艺制备而成。这种材料及工艺制造的合成闸瓦目前在速度不超过90km/h、轴重不大于21t的铁道货车中已经普及，其性能基本能满足制动要求。随着国际铁道货车向高速、重载的方向发展，我国现有铁道线路上最高运行速度120xa0km/h、23t～25t轴重的铁道货车已在大力推广运用之中。高速、重载铁道货车在有效制动距离内对闸瓦的摩擦系数、热稳定性、粘结强度、抗弯曲强度和抗冲击强度均有较高的要求，采用现有以普通树脂为粘结体系的合成闸瓦，存在摩擦系数不稳定、金属镶嵌、摩擦体易断裂、掉渣、掉块且使用寿命短等问题，危及行车安全，无法满足现有高速、重载铁道货车行驶中的制动要求。例如，CN101381484公开了一种高摩擦系数合成材料及其制造方法。其中，该材料由下述重量比的各组分经密料造料处理而成，各组分为:丁腈橡胶8～13、丁苯橡胶2～10、甲酚改性甲阶段酚醛树脂5～10、钢纤维15～30、氧化镁10～15、煅烧石油焦炭5～10、碳化硅2～5、矿物纤维10～25、氢化钙5～10、硫酸钡10～20、石墨5～10、二硫化钼1～5、碳黑1～5、硫磺1～3、促进剂1～3。该材料可应用在多种场合制备摩擦部件，具有稳定的摩擦性能和较好的耐磨性，但原材料氢化钙价格高且仓储容易变质影响使用、煅烧石油焦和二硫化钼属于稀缺资源且价格较普通材料高很多且制造工艺复杂，不利于大范围推广运用。CNxa0101391611公开了一种铁路货车用高摩合成闸瓦及其制造方法，所述闸瓦本体由下述重量比的各组分合成的材料制备而成，各组分为:丁腈橡胶8～13、丁苯橡胶2～10、甲酚改性甲阶段酚醛树脂5～10、钢纤维15～30、氧化镁10～15、煅烧石油焦炭5～10、碳化硅2～5、矿物纤维10～25、氢化钙5～10、硫酸钡10～20、石墨5～10、二硫化钼1～5、碳黑1～5、硫磺1～3和促进剂1～3。该闸瓦可用在铁道高速重载货车中，具有稳定的摩擦性能和较好的耐磨性，减少对车轮的损伤；具有较好的耐冲击性能，耐候性好的特点。此专利中同样用到氢化钙、煅烧石油焦和二硫化钼等原材料，不利于大范围推广运用。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决现有高速、重载铁道货车行驶制动需要的铁道货车用高摩擦系数合成闸瓦制造成本与稳定性和耐磨性能的矛盾，提供一种可靠性、稳定性更好、成本更低和制造工艺更简单的铁道货车用高摩擦合成闸瓦。同时，本发明还提供所述铁道货车用高摩擦合成闸瓦的制造方法。实现上述目的，本发明采用的技术手段如下：一种铁道货车用合成闸瓦，其特征在于，摩擦体由下述重量比的材料合成：丁腈橡胶6~10、改性酚醛树脂2~8、钢棉纤维3~6、海泡石纤维9~16、复合矿物纤维2~16、石墨5~13、煅烧铝钒土0.4~2、硫酸钡20~24、钾长石粉8~12、铁粉10~20、以及添加剂1~3；其中，添加剂按下述配方配制，氧化锌0.4~0.7，促进剂CZ（CBS）0.2~0.4，硬脂酸0.2~1，硫磺粉0.6~1.2。进一步，所述复合矿物纤维主要成分为长径比大于18的针状硅灰石粉。进一步，一种铁道货车用合成闸瓦摩擦体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按权利要求1所述配方（包括添加剂）经配料、密炼或混炼、粉碎、热压模塑固化成型和热处理而成；具体步骤依次为：xa01）配料：按配方备好物料；2）密炼或混炼：将步骤1）的物料在啮合型密炼机中密炼均匀后排出或在开放式炼胶机上混炼均匀后将其薄通成2mm～3mm厚片状割下，控制密炼或混炼温度为25℃～65℃之间；3）粉碎：将步骤2）经过密炼或混炼的物料在高速粉碎机内进行破碎处理，破碎成粒径介于3mm～xa06mm的颗粒状；4）热压模塑固化成型：将步骤3）破碎后的物料按2.72kg/块（压制出闸瓦厚度为45±1mm）称料，倒在160±5℃双腔四层循环压制型模中准备好的瓦背上、315T四柱液压机第一次加压至表压6±0.5Mp，保压10～20秒后放气10秒，第二次加压至表压13±0.5Mp，保压10～20秒后放气10秒，第三次加压至表压20±0.5Mp持续保压6分钟；保压结束后起模，将下层产品压出模具后再执行称料工序即完成一次生产循环；5）合成闸瓦热处理：将固化成型后的合成闸瓦横放在烘箱内铁架上，摆放整齐牢固，闸瓦与烘箱四壁不得小于130mm；关闭烘箱箱门，将数字温控仪调到规定温度，报警温控仪调整到高于规定温度5℃；依次按下电源按钮、鼓风机按钮；然后根据加热温度启动不同数量的加热器组数开关，当温控仪指示灯交替闪烁时，表明温度已恒定，设备进入恒温工作状态；合成闸瓦不同温度处理时间如下：80℃···············30分钟，100℃··············30分钟，120℃··············60分钟，130℃··············60分钟，140℃··············60分钟，150℃··············120分钟，160℃··············180分钟；温度误差控制在规定温度的±2℃范围内。热处理全过程各升温梯度升温速率控制在0.25℃/min，升温、保温完毕后，切断总电源，让其自然冷却至80℃以下时方可打开烘箱门出瓦。相比现有技术，本发明具有如下有益效果：1、本发明铁道货车用高摩擦系数合成闸瓦采用丁腈橡胶和改性酚醛树脂共混作复合粘结剂，氧化锌、硬脂酸、促进剂CZ（CBS）和硫磺粉作粘结剂添加剂；海泡石纤维、钢棉纤维和复合矿物纤维作增强材料；鳞片石墨、煅烧铝钒土、钾长石粉、硫酸钡和铁粉作摩擦性能调节剂。本发明配方设计合理，摩擦体与瓦背粘结强度大，具有稳定的摩擦性能、优良的耐磨性、对车轮磨损小、抗弯曲、抗冲击、制动无火花、无烟尘和噪音低等优良特点。2、本发明合成闸瓦配合我国现有铁道线路上铁道货车高速、重载的发展方向，从根本上解决了闸瓦热衰退、瓦体断裂、掉渣掉块、金属镶嵌和热裂纹等危及行车安全的质量隐患，能够满足我国南北方或四季气候差异大、大编组、大坡道连续制动的运用要求，使用寿命是国内同行业生产同类产品的2倍，适用范围广。3、本发明利用市场常规易购的工业级化工和矿产原料，避免使用对人体有毒有害的材料，合成闸瓦制造工艺过程简单，热压模塑固化成型时间短，具有生产安全、成本低廉可控的优点。 xa0xa0
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。一、xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0本发明提供的铁道货车用合成闸瓦，该合成闸瓦包括钢背和闸瓦本体，闸瓦本体固定在钢背上。所述闸瓦本体由下述重量比的各组分合成材料制备而成(实施例的配方参见下表，并不用于限制本发明)。 ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="621"/> 添加剂按下述配方配制： ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="546"/> 本发明使用的原材料及添加剂均为工业级常规产品，均为市面所售。本发明配方设计科学合理，合成闸瓦能够较好地满足中华人民共和国铁道行业标准TB/Txa02403-2010中要求的各项性能指标。该配方闸瓦可用在最高运行速度为120km/h，轴重不大于25t的铁道货车中，具有稳定的摩擦性能和优良的耐磨性，对车轮磨损小、制动噪音低；从根本上解决了闸瓦瓦体断裂、掉渣掉块、金属镶嵌和热裂纹等危及行车安全的质量隐患，尤其对于我国南北方或四季气候差异大、大编组、大坡道连续制动的运用要求有较强的适应性，使用寿命是国内同行业生产同类产品的2倍，适用范围较广；利用市场常规易购的工业级化工和矿产原料，避免使用对人体有毒有害的原料，具有生产安全、成本低廉可控的优点，保证了行车安全。二、一种铁道货车用高摩擦系数合成闸瓦的制备方法，经配料、啮合密炼或混炼造料、粉碎、热压模塑固化成型、热处理而成；具体步骤如下：1）配料：按配方备好物料；2）密炼或混炼：将步骤1）的物料在啮合型密炼机中密炼均匀后排出或在开放式炼胶机上混炼均匀后将其薄通成2mm～3mm厚片状割下，控制密炼或混炼温度为25℃～65℃之间；3）粉碎：将步骤2）经过密炼或混炼的物料在高速粉碎机内进行破碎处理，破碎成粒径介于3mm～xa06mm的颗粒状；4）热压模塑固化成型：将步骤3）破碎后的物料按2.72kg/块（压制出闸瓦厚度为45±1mm）称料，倒在160±5℃双腔四层循环压制型模中准备好的瓦背上、315T四柱液压机第一次加压至表压6±0.5Mp，保压10～20秒后放气10秒，第二次加压至表压13±0.5Mp，保压10～20秒后放气10秒，第三次加压至表压20±0.5Mp持续保压6分钟；保压结束后起模，将下层产品压出模具后再执行称料工序即完成一次生产循环；5）合成闸瓦热处理：将固化成型后的合成闸瓦横放在烘箱内铁架上，摆放整齐牢固，闸瓦与烘箱四壁不得小于130mm；关闭烘箱箱门，将数字温控仪调到规定温度，报警温控仪调整到高于规定温度5℃；依次按下电源按钮、鼓风机按钮；然后根据加热温度启动不同数量的加热器组数开关，当温控仪指示灯交替闪烁时，表明温度已恒定，设备进入恒温工作状态；合成闸瓦不同温度处理时间如下：80℃···············30分钟，100℃··············30分钟，120℃··············60分钟，130℃··············60分钟，140℃··············60分钟，150℃··············120分钟，160℃··············180分钟；热处理全过程各升温梯度升温速率控制在0.25℃/min，升温、保温完毕后，切断总电源，让其自然冷却至80℃以下时方可打开烘箱门出瓦。温度误差控制在规定温度的±2℃范围内。三、经检测本发明合成闸瓦物理及力学性能、粘结强度、热分解温度和成本均较现有技术有明显优势。对比试验为现有合成闸瓦，性能指标明显改善，配方2为较优配方。具体比较如下表：xa0 ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="570"/> HGM-A06型、HGM-A08型为铁道科学研究院机动车车辆研究所（北京）提供的配方。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。