CN101555921A - 中高档轿车用高性能陶瓷刹车片 - Google Patents

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Abstract

一种中高档轿车用高性能陶瓷刹车片，由下列组分按重量百分比制成：陶瓷纤维7－11％、硅酸盐纤维5－8％、喷胶硅酸铝纤维6－9％、芳纶纤维5－8％、紫铜纤维7－10％、改性硅灰石6－9％、重晶石7－12％、铬铁矿4－8％、丁腈橡胶1－2％、氧化铁黑2－4％、石墨粒7－10％、氧化锌0.1－0.2％、煅烧石油焦炭4－8.5％、膨胀石墨1－3％、硼酚醛树脂5－9％、磁铁矿3－5％、重质氧化镁0.8－1.3％、碳化硅0.8－1.5％、硫酸钡晶须4－7.5％、钛酸钾晶须0.3－0.5％、氧化铝纤维1－2.5％。采用本发明配方的陶瓷刹车片具有较低的密度和卓越的耐磨损性，尤其适用于中、高档轿车。

Description

中高档轿车用高性能陶瓷刹车片
技术领域
本发明涉及一种汽车刹车片，尤其是涉及一种中高档轿车用高性能陶瓷刹车片。
背景技术
较早的汽车刹车片是石棉型刹车片，但是人们现在发现石棉已被医学界证实是致癌物质。每一次刹车，刹车片就会将数百万之多的石棉纤维散发到空气中，其针状的纤维很容易进入肺部并停留，造成刺激，最终可导致肺癌的发生，但是除了危害健康方面的因素外，石棉型刹车片还存在着另一个重要问题。由于石棉是绝热的，其导热能力特别差，反复使用后制动器会使热量在刹车片中堆积起来，刹车片变热后，它的制动性能就要发生改变，要产生同样的摩擦和制动力会需要更多的踩刹车次数，如果刹车片达到一定的热度，将导致制动失灵。随着现代汽车工业的发展和社会环保意识的提高，目前汽车摩擦材料在材质、制造工艺等方面都取得了重大的进展，出现了许多新型的无石棉摩擦材料制作的刹车片，如用于中高档轿车的陶瓷刹车片，就具有使用寿命长、无锈蚀、摩擦系数高、噪音低等优点。但目前中高档轿车用陶瓷型刹车片还主要依赖进口，国外公司将陶瓷刹车片的配方视为商业机密，而国内陶瓷刹车片的配方设计还不够完善，对摩擦材料研究一般也只限于摩擦材料密度、硬度和强度等理化性能，很多这些材料共同形成的结构的真正作用还没有很好的掌握，因此现有国产陶瓷刹车片性能不够稳定，很多刹车片在高温时，其摩擦系数易衰退、容易出现抱死或拖磨现象。甚至出现摩擦材料膨胀，摩擦表面裂纹等严重质量问题。
发明内容
本发明主要是解决现有陶瓷刹车片高温摩擦性能不稳定，抗热衰退性能不高，耐磨损性能较低等技术问题。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：该陶瓷刹车片由下列组分按重量百分比制成：
陶瓷纤维7-11％、硅酸盐纤维5-8％、喷胶硅酸铝纤维6-9％、芳纶纤维5-8％、紫铜纤维7-10％、改性硅灰石6-9％、重晶石7-12％、铬铁矿4-8％、丁腈橡胶1-2％、氧化铁黑2-4％、石墨粒7-10％、氧化锌0.1-0.2％、煅烧石油焦碳4-8.5％、膨胀石墨1-3％、硼酚醛树脂5-9％、磁铁矿3-5％、重质氧化镁0.8-1.3％、碳化硅0.8-1.5％、硫酸钡晶须4-7.5％、钛酸钾晶须0.3-0.5％、氧化铝纤维1-2.5％。
在本发明中，硅酸盐纤维是一种高纯净、高强度，渣球含量非常低的纤维。其佷低的热传导率可防止急刹车时出现的超高温对制动管和刹车油的影响。目前硅酸盐纤维的种类很多，为了能与其它成分组合时产生更好的协同作用，获得具有良好性能、质量稳定的刹车片，发明人经过大量的实验，将硅酸盐纤维所含关键成分及其配比(重量白分比)锁定在以下范围：SiO247-55％、Al2O317-23％、TiO21-2％、其他成分及比例优选为CaO6-10％、K2O1.1-3％、MgO5-8％、Fe2O38-11％、Na2O1-3％，余量为微量氧化物。当采用上述成分的硅酸盐纤维时，硅酸盐纤维具有耐高温，热稳定性好等优点，与其它材料混合后，可以取长补短，协同作用，从而减少摩擦片的热衰退现象，保证了产品的高品质。
陶瓷纤维是一种纤维状轻质耐火材料，具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热小及耐机械震动等优点。喷胶硅酸铝纤维能很好的吸收摩擦材料因制动而发出的噪音：具有良好的耐高温性能，极低的导热系数，它附于摩擦材料表面能有效的降低摸材料中其他低温材料的热衰退性和膨胀性，提高了摩擦材料在制造和使用过程中的稳定性：芳纶纤维具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能。紫铜纤维而且它的表面还形成多种形状的锯齿，使得铜纤维与其他材料混合的均匀程度及粘接力要比铜棉，铜丝，铜粉更强。另外铜纤维还具有吸热快，散发热量快，耐高温等优点。高长径比(长径比大于15)的针状硅灰石纤维粉体具有加固，抗冲击，防止摩擦表面裂纹等作用。
碳化硅是的优质增摩料，其高温性能特别稳定，即使在较高的温度下，它能保持非常好的摩擦系数，一定量的碳化硅组分能有效的降低摩擦材料高温制动的衰退性。
鳞片石墨结晶完整，片薄且韧性好；物理化学性能优异，具有良好的耐温性，自润滑性，传导性，抗热震性，耐腐蚀性等性能。
石墨颗粒含碳量高、气孔率高、硬度低，导热性能低等特点。用于摩擦材料能减小摩擦材料的热衰退，稳定摩擦材料的摩擦系数。
硼酚醛树脂具有比普通酚醛树脂好得多的耐热性、瞬时耐高温性、耐烧蚀性和力学性能。
钛酸钾晶须具有很高的耐热、隔热性能和良好的耐磨性和润滑性能，并且与其它摩擦材料相容性好。
采用本发明配方的陶瓷刹车片具有较低的密度和卓越的耐磨损性，尤其适用于中、高档轿车，相比国外同系陶瓷刹车片，本发明除了保持陶瓷刹车片固有的高强度、刹车平稳、低噪音等优点外，更大大提高了刹车片的整体摩擦系数，使整车在高速行驶过程中的刹车表现更好。同时在增强整体刹车性能的同时更避免了因产生高的制动力而伤对偶盘的现象，且噪音表现良好，刹车时脚感舒适。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：按重量白分比将陶瓷纤维7％、硅酸盐纤维8％、喷胶硅酸铝纤维6％、芳纶纤维8％、紫铜纤维7％、针状硅灰石纤维6％、重晶石粉末12％、铬铁矿粉末5％、丁腈橡胶粉1％、氧化铁黑2％、石墨粒7％、氧化锌0.2％、煅烧石油焦碳8.5％、膨胀石墨3％、硼酚醛树脂9％、磁铁矿3％、重质氧化镁1％、碳化硅0.8％、硫酸钡晶须4％、钛酸钾晶须0.4％、氧化铝纤维1.5％放入高速分散机内，搅拌成粉末状后取出放入成形模具内压制成形，然后与钢背复合后放入平板硫化机于高温270℃，压力为18MPa的条件下，保持15分钟，然后取出刹车片，除去毛刺即成为成品。本实施例所采用的硅酸盐纤维所含成分及其重量白分比为：SiO254％、Al2O318.7％、TiO21.4％，CaO8.1％、K2O1.4％、MgO6.6％、Fe2O38.5％，Na2O2.2％，余量为其它微量氧化物。
实施例2：按重量白分比将陶瓷纤维11％、硅酸盐纤维5％、喷胶硅酸铝纤维9％、芳纶纤维5％、紫铜纤维10％、针状硅灰石纤维6％、重晶石粉末8％、铬铁矿粉末4％、丁腈橡胶粉2％、氧化铁黑4％、石墨粒10％、氧化锌0.2％、煅烧石油焦碳4％、膨胀石墨1％、硼酚醛树脂5％、磁铁矿5％、重质氧化镁0.8％、碳化硅1.5％、硫酸钡晶须7％、钛酸钾晶须0.5％、氧化铝纤维1％放入高速分散机内，搅拌成粉末状后取出放入成形模具内压制成形，然后与钢背复合后放入平板硫化机于高温270℃，压力为18MPa的条件下，保持15分钟，然后取出刹车片，除去毛刺即成为成品。本实施例所采用的硅酸盐纤维所含成分及其重量白分比为：SiO254％、Al2O318.7％、TiO21.4％，CaO8.1％、K2O1.4％、MgO6.6％、Fe2O38.5％，Na2O2.2％，余量为其它微量氧化物。
实施例3：按重量白分比将陶瓷纤维8％、硅酸盐纤维6％、喷胶硅酸铝纤维7％、芳纶纤维6％、紫铜纤维8％、针状硅灰石纤维8％、重晶石粉末9％、铬铁矿粉末7％、丁腈橡胶粉2％、氧化铁黑3％、石墨粒8.6％、氧化锌0.2％、煅烧石油焦碳6％、膨胀石墨2％、硼酚醛树脂5％、磁铁矿4％、重质氧化镁1.3％、碳化硅1％、硫酸钡晶须5％、钛酸钾晶须0.4％、氧化铝纤维2.5％放入高速分散机内，搅拌成粉末状后取出放入成形模具内压制成形，然后与钢背复合后放入平板硫化机于高温270℃，压力为18MPa的条件下，保持15分钟，然后取出刹车片，除去毛刺即成为成品。本实施例所采用的硅酸盐纤维所含成分及其重量白分比为：SiO254％、Al2O318.7％、TiO21.4％，CaO8.1％、K2O1.4％、MgO6.6％、Fe2O38.5％，Na2O2.2％，余量为其它微量氧化物。
实施例4：按重量白分比将陶瓷纤维8％、硅酸盐纤维7％、喷胶硅酸铝纤维8％、芳纶纤维7％、紫铜纤维7％、针状硅灰石纤维7％、重晶石粉末7％、铬铁矿粉末8％、丁腈橡胶粉2％、氧化铁黑2％、石墨粒9％、氧化锌0.1％、煅烧石油焦碳7％、膨胀石墨1％、硼酚醛树脂8％、磁铁矿3％、重质氧化镁1.1％、碳化硅1.2％、硫酸钡晶须4.5％、钛酸钾晶须0.5％、氧化铝纤维1.6％放入高速分散机内，搅拌成粉末状后取出放入成形模具内压制成形，然后与钢背复合后放入平板硫化机于高温270℃，压力为18MPa的条件下，保持15分钟，然后取出刹车片，除去毛刺即成为成品。本实施例所采用的硅酸盐纤维所含成分及其重量白分比为：SiO253％、Al2O318.6％、TiO21.2％，CaO8.9％、K2O1.2％、MgO6％、Fe2O38.8％，Na2O2.06％，余量为其它微量氧化物。
实施例5：按重量白分比将陶瓷纤维9％、硅酸盐纤维5％、喷胶硅酸铝纤维6％、芳纶纤维5％、紫铜纤维9％、针状硅灰石纤维9％、重晶石粉末11％、铬铁矿粉末6％、丁腈橡胶粉1％、氧化铁黑2％、石墨粒8％、氧化锌0.1％、煅烧石油焦碳4.8％、膨胀石墨2％、硼酚醛树脂6％、磁铁矿4％、重质氧化镁0.9％、碳化硅0.9％、硫酸钡晶须7.5％、钛酸钾晶须0.4％、氧化铝纤维2.5％放入高速分散机内，搅拌成粉末状后取出，放入成形模具内压制成形，然后与钢背复合后放入平板硫化机于高温270℃，压力为18MPa的条件下，保持15分钟，然后取出刹车片，除去毛刺即成为成品。本实施例所采用的硅酸盐纤维所含成分及其重量白分比为：SiO253％、Al2O318.6％、TiO21.2％，CaO8.9％、K2O1.2％、MgO6％、Fe2O38.8％，Na2O2.06％，余量为其它微量氧化物。
为了验证本发明的效果，按中国GB5763-1998国家标准，将实施例4制备的刹车片与日本某公司生产的陶瓷刹车片分别在定速摩擦实验机上进行试验，其结果如下：
两种刹车片的摩擦磨损性能对比试验结果：
验证结果表明：相比国外同类产品，采用本发明配方制备的陶瓷刹车片，具有更好的摩擦磨损性能和抗高温热衰退性能。
将本发明陶瓷刹车片装日产天籁车上，经过反复制动表明：该刹车片摩擦平稳，制动效果很好，同时无噪音，脚感舒适。

Claims (1)

1.一种中高档轿车用高性能陶瓷刹车片，其特征是它主要由下列组分按重量百分比组成：陶瓷纤维7-11％、硅酸盐纤维5-8％、喷胶硅酸铝纤维6-9％、芳纶纤维5-8％、紫铜纤维7-10％、改性硅灰石6-9％、重晶石7-12％、铬铁矿4-8％、丁腈橡胶1-2％、氧化铁黑2-4％、石墨粒7-10％、氧化锌0.1-0.2％、煅烧石油焦碳4-8.5％、膨胀石墨1-3％、硼酚醛树脂5-9％、磁铁矿3-5％、重质氧化镁0.8-1.3％、碳化硅0.8-1.5％、硫酸钡晶须4-7.5％、钛酸钾晶须0.3-0.5％、氧化铝纤维1-2.5％。
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