CN101113204A - 用于汽车制动摩擦衬片的陶瓷基摩擦材料配方 - Google Patents

用于汽车制动摩擦衬片的陶瓷基摩擦材料配方 Download PDF

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本发明公开的用于汽车制动摩擦衬片的陶瓷基摩擦材料配方，按重量百分比其组成为：粘接剂5％～15％、增强剂23.5％～33.5％、增磨剂0％～7％、抗磨润滑剂11.3％～21.3％、弹性增韧剂5.7％～15.7％、填充料27.5％～37.5％，各组分的总量为100％。用本发明的材料加工成型为汽车制动刹车蹄片，应用于汽车刹车制动装置上的摩擦制动，其耐磨性能得到很大提高，减小了噪音污染，提高了汽车制动***的性能。

Description

用于汽车制动摩擦衬片的陶瓷基摩擦材料配方
技术领域
本发明属于新材料技术领域，涉及一种摩擦材料，特别涉及一种用于汽车制动***摩擦衬片的陶瓷基摩擦材料。
背景技术
汽车制动***是汽车最关键的安全***，摩擦衬片的性能在很大程度上决定制动***的性能。目前通用的汽车制动摩擦衬片采用的是半金属基摩擦材料，相对于石棉基摩擦材料、半金属基摩擦材料非常环保，大大降低了粉尘污染，但是还存在高温热衰退产生的耐磨性能差及噪音污染的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于汽车制动摩擦衬片的陶瓷基摩擦材料，相对于石棉基和半金属基摩擦材料，使摩擦衬片的耐磨性能得到很大提高，减小了噪音污染，提高了汽车制动***的性能。
本发明所采用的技术方案是，用于汽车制动摩擦衬片的陶瓷基摩擦材料配方，按重量百分比其组份组成为：粘接剂5％～15％，增强剂23.5％～33.5％，增磨剂0％～7％，抗磨润滑剂11.3％～21.3％，弹性增韧剂5.7％～15.7％，填充料27.5％～37.5％，上述各组份的总量为100％，
其中的粘接剂为丁氰改性酚醛树脂，
其中的增强剂由芳纶纤维、陶瓷纤维、钛酸钾晶须和碳酸钙晶须组成，其重量配比为芳纶纤维∶陶瓷纤维∶钛酸钾晶须∶碳酸钙晶须＝1∶8∶8∶2，
其中的增磨剂，按重量配比由1∶1的氧化锆和氧化铝组成，
其中的抗磨润滑剂由二硫化钼、硫化锑、石墨和煅烧石油焦组成，其重量配比为二硫化钼∶硫化锑∶石墨∶煅烧石油焦＝1∶3.5∶1.9∶1.75，
其中的弹性增韧剂由丁氰橡胶粉、蛭石和摩擦粉组成，其重量配比为丁氰橡胶粉∶蛭石∶摩擦粉＝1∶2.85∶1.6，
其中的填充料由铬铁矿粉、重晶石粉和轻钙组成，其重量配比为铬铁矿粉∶重晶石粉∶轻钙＝2.5∶9∶4.75。
使用本发明材料制备的摩擦衬片，其制动效能有明显的提高。高温点与低温点效能差小于5％，磨损率有很大程度降低。本发明材料的加工工艺参数可以在较大范围内调整，操作技术难度降低，成品率也有较大程度提高(大于99.5％)，在成本略有增加的情况下，产品提高了一个档次，达到欧盟强制性R-90安全标准。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的摩擦材料，按重量百分比其组成为：粘接剂5％～1 5％，增强剂23.5％～33.5％，增磨剂0％～7％，抗磨润滑剂11.3％～21.3％，弹性增韧剂5.7％～15.7％，填充料27.5％～37.5％，各组分的总量为100％。
其中的粘接剂是摩擦材料的主要组分之一，与产品的强度、耐热性有密不可分的关系。目前树脂品种繁多，本配方选用耐热性、增热效果都比较好的丁氰改性酚醛树脂，如圣泉海沃斯6530，综合产品性能和工艺性能，一般使用量为5％～15％。
本发明的增强剂采用陶瓷纤维组合，由芳纶纤维、陶瓷纤维、钛酸钾晶须和碳酸钙晶须组成，其重量配比为芳纶纤维∶陶瓷纤维∶钛酸钾晶须∶碳酸钙晶须＝1∶8∶8∶2。
芳纶纤维：是芳香族聚酰胺纤维的总称，该纤维具有纤维状态好、耐高温性能优、高强度高弹性模量、自润滑性、松散体积大等优良特性，原主要应用于军事防护如直升机装甲、防弹头盔、防弹衣等。
陶瓷纤维：具有使用温度高(1000摄氏度)、防潮性能好、磨损小等优点，但用量大时会造成工艺成型困难，本发明中优选的配比关系，适合工业的加工成型。
钛酸钾晶须和碳酸钙晶须：具有一定长度和界面面积的单晶纤维材料，是通过人工合成的新型纤维材料，具有独特的结构增加特性。本发明经过一系列试验，确定上述配比关系。
增磨剂采用硬度比较高的材料来增加摩擦衬片的摩擦性能，本发明选用重量配比由1∶1的氧化锆和氧化铝来组成。
抗磨润滑剂采用润滑性能优良、能形成良好转移膜的碳材料和金属硫化物来改善摩擦衬片的摩擦性能。本发明选用二硫化钼、硫化锑、石墨和煅烧石油焦组成，重量配比为二硫化钼∶硫化锑∶石墨∶煅烧石油焦＝1∶3.5∶1.9∶1.75。
弹性增韧剂采用耐热性能好、弹性大、增韧性能优良的膨胀蛭石、摩擦粉和丁氰橡胶粉，能够降低摩擦衬片的硬度，增加韧性，以达到降低噪音和保护摩擦对偶件的目的，重量配比为丁氰橡胶粉∶蛭石∶摩擦粉＝1∶2.85∶1.6。
填充料由铬铁矿粉、重晶石粉和轻钙组成，重量配比为铬铁矿粉∶重晶石粉∶轻钙＝2.5∶9∶4.75。
下面提供一种本发明材料的制备方法：
配料：按上述配比含量称量各组分物料；
混料：将称重好的各物料投入到混料机内，混料时间16分钟；
热压：压制压力300公斤/平方厘米，温度150摄氏度，压制时间60秒/毫米，排气次数3次；
热处理：室温至160度：240分钟
160度恒温：120分钟
160度至180度：60分钟
180度恒温：120分钟
然后降温至50度时热处理结束，即制得本发明的材料。
再将上述制得的材料按工艺要求进行磨削、倒角、钻孔等机械加工，直接加工成型为汽车制动刹车蹄片，应用于汽车刹车制动装置上的摩擦制动，并可按工艺要求进行铆接附件、印标、装盒装箱、打包。
以下是用本发明的材料制成的摩擦衬片与半金属无石棉材质的摩擦衬片进行的性能比较：
项目 陶瓷基制动摩擦衬片 半金属无石棉制动摩擦衬片
摩擦系数 温度 100℃ 150℃ 200℃ 250℃ 300℃ 100℃ 150℃ 200℃ 250℃ 300℃
升温 0.38 0.40 0.42 0.42 0.4 0.35 0.35 0.34 0.31 0.30
降温 0.39 0.41 0.42 0.43 0.43 0.36 0.36 0.35 0.32 0.31
磨损率 温度 100℃ 150℃ 200℃ 250℃ 300℃ 100℃ 150℃ 200℃ 250℃ 300℃
磨损率 0.35 0.31 0.27 0.37 0.95 0.5 0.7 1.0 1.5 2.5
材料 陶瓷纤维等无石棉、无金属 半金属无石棉
外观 无裂痕、无起泡 有裂痕、起泡现象
从上表可以看出，用本发明材料制得的摩擦衬片，相比较半金属无石棉的材质，其材料属性解决了摩擦衬片高温热衰退问题，提高了摩擦衬片的耐磨性能，减少了摩擦后粉尘，降低了摩擦噪音。
实施例1
用于汽车制动摩擦衬片的陶瓷基摩擦材料，按重量百分比其组成为：
粘接剂(丁氰改性酚醛树脂)5％
增强剂33.5％，由重量配比为1∶8∶8∶2的芳纶纤维、陶瓷纤维、钛酸钾晶须和碳酸钙晶须组成，
增磨剂7％，按重量配比由1∶1的氧化锆和氧化铝组成，
抗磨润滑剂11.3％，按重量配比由1∶3.5∶1.9∶1.75的二硫化钼、硫化锑、石墨和煅烧石油焦组成，
弹性增韧剂5.7％，按重量配比由1∶2.85∶1.6的丁氰橡胶粉、蛭石和摩擦粉组成，
填充料37.5％，按重量配比由2.5∶9∶4.75的铬铁矿粉、重晶石粉和轻钙组成，
上述各组分的总量为100％。
实施例2
粘接剂(丁氰改性酚醛树脂)15％
增强剂23.5％，由重量配为1∶8∶8∶2的芳纶纤维、陶瓷纤维、钛酸钾晶须和碳酸钙晶须组成，
抗磨润滑剂18.3％，按重量配比由1∶3.5∶1.9∶1.75的二硫化钼、硫化锑、石墨和煅烧石油焦组成，
弹性增韧剂15.7％，按重量配比由1∶2.85∶1.6的丁氰橡胶粉、蛭石和摩擦粉组成，
填充料27.5％，按重量配比由2.5∶9∶4.75的铬铁矿粉、重晶石粉和轻钙组成，
上述各组分的总量为100％。
实施例3
粘接剂(丁氰改性酚醛树脂)10％
增强剂28.5％，由重量配比为1∶8∶8∶2的芳纶纤维、陶瓷纤维、钛酸钾晶须和碳酸钙晶须组成，
增磨剂2％，按重量配比由1∶1的氧化锆和氧化铝组成，
抗磨润滑剂16.3％，按重量配比由1∶3.5∶1.9∶1.75的二硫化钼、硫化锑、石墨和煅烧石油焦组成，
弹性增韧剂10.7％，按重量配比由1∶2.85∶1.6的丁氰橡胶粉、蛭石和摩擦粉组成，
填充料32.5％，按重量配比由2.5∶9∶4.75的铬铁矿粉、重晶石粉和轻钙组成，
上述各组分的总量为100％。
实施例4
粘接剂(丁氰改性酚醛树脂)8％
增强剂25％，由重量配为1∶8∶8∶2的芳纶纤维、陶瓷纤维、钛酸钾晶须和碳酸钙晶须组成，
增磨剂7％，按重量配比由1∶1的氧化锆和氧化铝组成，
抗磨润滑剂21.3％，按重量配比由1∶3.5∶1.9∶1.75的二硫化钼、硫化锑、石墨和煅烧石油焦组成，
弹性增韧剂8.7％，按重量配比由1∶2.85∶1.6的丁氰橡胶粉、蛭石和摩擦粉组成，
填充料30％，按重量配比由2.5∶9∶4.75的铬铁矿粉、重晶石粉和轻钙组成，
上述各组分的总量为100％。

Claims (1)

1.用于汽车制动摩擦衬片的陶瓷基摩擦材料配方，按重量百分比其组成为：
粘接剂        5％～15％
增强剂        23.5％～33.5％
增磨剂        0％～7％
抗磨润滑剂    11.3％～21.3％
弹性增韧剂    5.7％～15.7％
填充料        27.5％～37.5％
上述各组份的总量为100％，其中，
所述的粘接剂为丁氰改性酚醛树脂，
所述的增强剂由芳纶纤维、陶瓷纤维、钛酸钾晶须和碳酸钙晶须组成，其重量配比为芳纶纤维∶陶瓷纤维∶钛酸钾晶须∶碳酸钙晶须＝1∶8∶8∶2，
所述的增磨剂，按重量配比由1∶1的氧化锆和氧化铝组成，
所述的抗磨润滑剂由二硫化钼、硫化锑、石墨和煅烧石油焦组成，其重量配比为二硫化钼∶硫化锑∶石墨∶煅烧石油焦＝1∶3.5∶1.9∶1.75，
所述的弹性增韧剂由丁氰橡胶粉、蛭石和摩擦粉组成，其重量配比为丁氰橡胶粉∶蛭石∶摩擦粉＝1∶2.85∶1.6，
所述的填充料由铬铁矿粉、重晶石粉和轻钙组成，其重量配比为铬铁矿粉∶重晶石粉∶轻钙＝2.5∶9∶4.75。
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