Titanato de litio y de potasio de tipo lepidocrocita que tiene una composición representada por la fórmula K0,5-0,7Li0,27Ti1,73O3,85-3,95

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CAMPO TÉCNICO Esta invención se refiere a titanato de litio y de potasio de tipo lepidocrocita, a un método para fabricarlo y a un material de rozamiento.

TÉCNICA ANTECEDENTE

Los materiales de rozamiento como se han usado hasta el momento para formar miembros de frenado utilizanamianto en forma dispersada en e integrado por aglutinantes orgánicos o inorgánicos. Sin embargo, estos muestranuna resistencia al calor y propiedades de desgaste por rozamiento insuficientes, por ejemplo, el coeficiente derozamiento y la resistencia al desgaste, que tienden a bajar en el intervalo de alta temperatura, dando comoresultado una mayor aparición de un fenómeno de disminución de la capacidad de frenado debida al calentamiento,cuando se realiza el frenado. Cuando se realiza el frenado, el contacto de dichos materiales de rozamiento con un disco de freno a alta velocidad provoca la frecuente aparición de ruido de frenado. Además, el amianto es unasustancia cancerígena conocida y se transforma fácilmente en polvo. En vista del problema higiénico del entorno de que los trabajadores pueden inhalar amianto durante el manejo, el uso de amianto se ha auto-restringido cada vezmás. En estas circunstancias, se ha demandado con fuerza el desarrollo de sustitutos del amianto.

En respuesta a dichas demandas, se han propuesto materiales de rozamiento que usan fibras de titanato de potasio no carcinogénicas como agente de control del rozamiento y han conseguido un uso muy extendido para su incorporación principalmente en pastillas de freno de automóviles. Los materiales de rozamiento que contienenfibras de titanato de potasio muestran propiedades de deslizamiento superiores y buen efecto de frenado. Sinembargo, causan poco daño a los discos de freno, lo que es una my favorable ventaja de los mismos. Sin embargo,padecen una insuficiente resistencia al desgaste, particularmente en el intervalo de alta temperatura, y un grado dedesgaste ligeramente más rápido. Además, todavía no ha ofrecido una solución suficiente al ruido de frenadodesarrollado en dispositivos de frenado. Además, las fibras de titanato de potasio, debido a su forma porosa, son voluminosas y de mala fluidez, lo que conduce a una tendencia a depositarse sobre una pared de un conducto dealimentación y bloquear el conducto durante la fabricación de materiales de rozamiento, lo que ha supuesto unproblema.

La Patente Japonesa con Nº de Registro 3027577 describe la utilidad de titanato de litio y de potasio de tipo lepidocrocita como agente de control del rozamiento para materiales de rozamiento. Dichos materiales de rozamiento muestran propiedades de desgaste por rozamiento estables en los intervalos de baja a alta temperatura.

El documento JP 2000344520 A se refiere a una producción de un titanato en forma de copos. En particular,describe un titanato de litio y de potasio de tipo lepidocrocita que tiene una composición representada por la fórmulaK0,8Li0,27Ti1,73O4.

El documento EP 1 170 257 se refiere a un octatitanato de potasio laminar que tiene un diámetro mayor medio de 1100 m y una relación de aspecto de 3-500 que puede obtenerse sometiendo a titanato de magnesio o de litio y depotasio a un tratamiento ácido para preparar de este modo titanato laminar, sumergiendo el titanato laminar en unasolución de hidróxido de potasio y a continuación sometiéndolo a calcinación.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Es un objeto de la presente invención proporcionar un nuevo titanato de litio y de potasio de tipo lepidocrocita útil como agente de control del rozamiento, un método para fabricarlo y un material de rozamiento que lo contiene.

El titanato de litio y de potasio de tipo lepidocrocita de la presente invención (en lo sucesivo en este documentoabreviado como KTLO a menos que se especifique particularmente otra cosa) se representa mediante la fórmula K0,5-0,7Li0,27Ti1,73O3,85-3,95.

El KTLO de la presente invención tiene preferentemente una media aritmética de diámetros mayor y menor en elintervalo de 0,1 - 100 m, una proporción de un diámetro mayor con respecto al menor de 1 a menos de 10 y ungrosor en el intervalo de 50 - 5.000 nm, y existe en forma de copos.

El KTLO de la presente invención tiene una estructura en capas y muestra propiedades de resistencia al calor y desgaste por rozamiento estables independientemente de la temperatura. Además, dado que no existe en forma fibrosa, a diferencia de las fibras de titanato de potasio, es muy improbable que bloquee un conducto de alimentación durante la fabricación y empeore un entorno de trabajo debido a la presencia de fibras respirables.

El método de fabricación de la presente invención puede fabricar el KTLO de la presente invención y se caracteriza por incluir las etapas de añadir un ácido a una suspensión acuosa de titanato de litio y de potasio de tipo lepidocrocita que tiene una composición representada por la fórmula K0,8Li0,27Ti1,73O4 mientras se ajusta lasuspensión a un pH de 6 - 8, separar los sólidos de la suspensión y a continuación calcinar los sólidos.

El material de rozamiento de la presente invención se caracteriza por contener el KTLO de la presente invencióncomo un agente de control del rozamiento. El material de rozamiento de la presente invención contiene el KTLO dela presente invención como el agente de control del rozamiento y es, por lo tanto, capaz de mostrar propiedades dedesgaste por rozamiento extremadamente estables (tales como resistencia al rozamiento y coeficientes derozamiento) en los intervalos de baja a alta temperatura. Sus propiedades de desgaste por rozamiento se mantienenextremadamente estables incluso durante un uso de larga duración durante varias decenas de horas.

Por consiguiente, el uso del material de rozamiento de esta invención para miembros de frenado, por ejemplo, guarniciones de embrague, cintas de freno y pastillas de disco incorporadas en dispositivos de frenado como los deautomóviles, vehículos ferroviarios, aeronaves y aparatos industriales, no solamente mejora y estabiliza sus funciones de frenado sino que también prolonga sus vidas útiles.

La razón por la cual los materiales de rozamiento de la presente invención proporcionan dichos resultados superiores no está clara, pero se atribuye presumiblemente a la diferencia estructural entre el KTLO de la presenteinvención y el titanato de litio y de potasio de tipo lepidocrocita de la técnica anterior (en lo sucesivo en estedocumento abreviado como KTLO-a a menos que se especifique particularmente otra cosa) representado por lacomposición K0,8Li0,27Ti1,73O4.

El titanato de litio y de potasio de tipo lepidocrocita (KTLO) de la presente invención tiene generalmente unacomposición representada por la fórmula:

K0,5-0,7Li0,27Ti1,73O3,85-3,95 (1)y tiene un contenido de potasio en el intervalo de 0,5 - 0,7 moles.

El KTLO de la presente invención tiene una estructura en capas ortorrómbica y generalmente tiene una forma decopos o similar a una lámina, similar a la mica, pedazos pulverizados de conchas y similares.

Una media aritmética de diámetros mayor y menor ((diámetro mayor + diámetro menor)/2), una proporción de un diámetro mayor con respecto al menor (diámetro mayor/diámetro menor) y un grosor medio para el KTLO de la presente invención se extienden en un amplio intervalo de valores y pueden seleccionarse adecuadamente dependiendo del uso final contemplado. Para otorgar una resistencia al calor y propiedades de deslizamientosatisfactorias a los materiales de rozamiento que contienen el KTLO como agente de control del rozamiento, puede usarse un KTLO que tiene una media aritmética de diámetros mayor y menor generalmente en el intervalo aproximado de 0,1 - 100 m, preferentemente en el intervalo aproximado de 1 - 30 m, una proporción de undiámetro mayor con respecto al menor de 1 a menos de 10, preferentemente de 1 a menos de 5, y un grosorgeneralmente en el intervalo de 50 - 5.000 nm, preferentemente en el intervalo de 200 - 2.000 nm. Estos valores sedeterminan mediante un microscopio electrónico. El KTLO particularmente preferido tiene una media aritmética dediámetros mayor y menor generalmente en el intervalo aproximado de 0,1 - 100 m, una proporción de un diámetromayor con respecto al menor de 1 a menos de 10 y un grosor generalmente en el intervalo de 50 - 5.000 nm, y existe en forma de copos.

El KTLO de la presente invención puede fabricarse, por ejemplo,... [Seguir leyendo]

1. Titanato de litio y de potasio de tipo lepidocrocita que tiene una composición representada por la fórmula K0,5-0,7Li0,27Ti1,73O3,85-3,95.

2. El titanato de litio y de potasio de tipo lepidocrocita de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por

5 tener una media aritmética de diámetros mayor y menor de 0,1 - 100 m, una proporción de un diámetro mayor con respecto al menor de 1 a menos de 10, un grosor medio de 50 - 5.000 nm y forma de copos.

3. Un método de fabricación del titanato de litio y de potasio de tipo lepidocrocita de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por incluir las etapas de añadir un ácido a una suspensión acuosa de titanato delitio y de potasio de tipo lepidocrocita que tiene una composición representada por la fórmula K0,8Li0,27Ti1,73O4 de

10 modo que la suspensión se ajuste a un pH de 6 - 8, separar los sólidos de la suspensión y calcinar los sólidos.

4. Un material de rozamiento caracterizado por contener el 1 - 80% en peso del titanato de litio y de potasiode tipo lepidocrocita de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, como agente de control del rozamiento.