摩擦材料中的礦物減阻原料

摩擦材料中的礦物減阻原料

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(MoS2)、滑石、蛇紋石和類水滑石等。其中，石墨、輝鉬礦、滑石已得到廣泛應用，而蛇紋石和類水滑石是極具應用前景的礦物減摩材料。

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。

石墨的摩擦系數在潤滑介質中＜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。

滑石

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，并具有明顯的減磨作用。但在970℃左右，滑石發生分解反應，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、增阻作用。

輝鉬礦

輝鉬礦是層狀結構硫化物礦物。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，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，但其價格高，多用于高檔摩擦材料制品中。

葉蛇紋石

葉蛇紋石是含羥基的層狀結構硅酸鹽礦物。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。

類水滑石

類水滑石，又稱類水滑石化合物或層狀雙金屬氫氧化物，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，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。