CN101586636A - 一种低金属陶瓷基汽车刹车片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低金属陶瓷基汽车刹车片，其材料配方按重量百分比计算为：粘结基体15－30，增强纤维25－50，摩擦性能调节剂10－20，弹性增韧剂5－10，填料10－30，其中：所述的粘结基体主要以改性铝硅酸钠作为无机高温粘结剂，少量酚醛树脂和橡胶作为有机中低温辅助粘结剂，无机陶瓷粘结剂和有机粘结剂的重量比＝5∶1；所述的增强纤维主要为钢纤维，铜纤维、矿物纤维和有机纤维作为辅助增强纤维，钢纤维与辅助增强纤维的重量比＝1∶1；所述的摩擦性能调节剂主要包括铬铁矿、石墨和摩擦粉；所述的弹性增韧剂主要包括丁腈橡胶、有机摩擦粉；所述的填料主要为石油焦炭和重晶石。本发明是一种使用寿命长、制动性能好的低金属陶瓷基汽车刹车片，该制备方法简单可行。

Description

一种低金属陶瓷基汽车刹车片及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种刹车片，特别是涉及一种用于汽车制动***的低金属陶瓷基复合刹车片，本发明还涉及该刹车片的制备方法。

背景技术

汽车刹车片是汽车制动***的A类关键零部件，其性能的好坏直接关系到汽车运行的安全性和可靠性。目前市场上主流的汽车刹车片均采用半金属或少金属树脂基摩擦材料，当汽车在连续或紧急制动时，刹车片和制动盘表面的温度高达500～700℃，由于树脂基刹车片耐温性能欠佳，在高温下会分解放出水、气、油等，在摩擦表面形成一层薄膜，使干摩擦变成混合摩擦或湿摩擦，摩擦系数显著降低，存在刹车失效的隐患，同时由于树脂的大量热分解，降低了其粘结作用，材料高温磨损加剧，导致刹车片的使用寿命显著降低。目前市面上的一些少金属树脂基摩擦材料采用较多量的陶瓷纤维替代传统的钢纤维，尽管其制动舒适性能(包括噪音、落灰以及与对偶匹配性等)明显提高，但是由于仍然采用树脂作为主要粘结剂，导致了其在高温下存在极易产生裂纹和高温磨损性能较差等问题。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种使用寿命长、制动性能好的低金属陶瓷基汽车刹车片。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种该低金属陶瓷基汽车刹车片的制备方法。

为了解决上述第一个技术问题，本发明提供的低金属陶瓷基汽车刹车片，其材料配方按重量百分比计算为：粘结基体15-30，增强纤维25-50，摩擦性能调节剂10-20，弹性增韧剂5-10，填料10-30，其中：

所述的粘结基体主要以改性铝、硅酸盐类陶瓷相作为无机高温粘结剂，少量酚醛树脂和橡胶作为有机中低温辅助粘结剂，无机陶瓷粘结剂和有机粘结剂的重量比＝5∶1；所述的增强纤维主要为钢纤维，铜纤维、矿物纤维和有机纤维作为辅助增强纤维，钢纤维与辅助增强纤维的重量比＝1∶1；所述的摩擦性能调节剂主要包括铬铁矿、石墨和摩擦粉；所述的填料主要为石油焦炭和重晶石。

其材料配方按重量百分比计算为：

陶瓷粘结剂10～20     树脂/橡胶5～10

钢纤维10～25         铜纤维、矿物纤维和芳纶纤维10～25

石墨10～15    硫化锑3～8

铬铁矿2～5    有机摩擦粉2～5

重晶石10～20  石油焦炭2～5

为了解决上述第二技术问题，本发明提供的低金属陶瓷基汽车刹车片的制备方法，包括如下步骤：

(1)、配料：按上述配比称量各个组分物料；

(2)、混料：将称量好的各物料投入高速混料机中，混料时间4～5分钟；

(3)、成型：按刹车片型号称取混合料，倒入热压模中，压制压力200～300kgf/cm²，热压温度160～200℃，排气10～12次，保压时间根据刹车片的厚度而定，一般是55～65s/mm；

(4)、热处理：将刹车片在2小时从室温升温到160℃，保温4小时，再在1小时升温到210℃，保温4小时，然后随炉冷却至室温；

(5)、再将上述制得的产品按技术要求进行磨削、倒角，开槽，然后在650～700℃的温度下进行高温烧蚀表面处理，再经喷涂、印标，加工成为汽车刹车片。

采用上述技术方案的低金属陶瓷基汽车刹车片及其制备方法，相对于低金属树脂基汽车刹车片，低金属陶瓷基汽车刹车片在速度、压力相关性、制动效能、噪音控制和使用寿命等方面都有较大的提高，特别是高温性能有显著的提高，而制造成本基本持平，低金属陶瓷基汽车刹车片是一种性价比较较高的新型摩擦材料制品。

综上所述，本发明是一种使用寿命长、制动性能好的低金属陶瓷基汽车刹车片，该制备方法简单可行。

附图说明

图1是低金属树脂基汽车刹车片台架试验结果；

图2是低金属陶瓷基汽车刹车片台架试验结果；

图3是低金属陶瓷基汽车刹车片速度相关性试验结果。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

本发明提供的低金属陶瓷基刹车片的配方说明

陶瓷粘结剂10～20(wt.％)  树脂/橡胶5～10(wt.％)

钢纤维10～25(wt.％)      铜纤维、矿物纤维和芳纶纤维10～25(wt.％)

石墨10～15(wt.％)        硫化锑3～8(wt.％)

铬铁矿2～5(wt.％)   有机摩擦粉2～5(wt.％)

重晶石10～20(wt.％) 石油焦炭2～5(wt.％)

在这个配方体系中，陶瓷粘结剂主要是指改性的铝、硅酸盐类无机高温粘结剂，可显著提高材料的耐温性能，降低材料在高温下的磨损量，同时也可以使材料形成多孔结构，增加制动平稳性，减少制动噪音。为继续沿用树脂基汽车刹车片的成型工艺和生产设备，加入少量的树脂和橡胶，以降低设备投入和生产成本。矿物纤维具有使用温度高、防潮性能好、磨损小等优点，并且可以起到微观强化和提高刹车舒适性的作用。石墨用作中、低温润滑剂，硫化锑用作中、高温润滑剂，在材料表面形成减摩薄膜，可以增加制动平稳性，降低磨损，延长使用寿命。铬铁矿和有机摩擦粉等可以提高摩擦系数，增加制动效能。重晶石、石油焦等除起到降低成本的作用外，还可以稳定摩擦系数、调节材料的孔隙率，提高刹车舒适性。

低金属陶瓷基汽车刹车片的制备工艺说明，包括如下步骤：

(1)、配料：按上述配比称量各个组分物料；

(2)、混料：将称量好的各物料投入高速混料机中，混料时间4～5分钟；

(3)、成型：按刹车片型号称取混合料，倒入热压模中，压制压力200～300kgf/cm²，热压温度160～200℃，排气10～12次，保压时间根据刹车片的厚度而定，一般是55～65s/mm；

(4)、热处理：将刹车片在2小时从室温升温到160℃，保温4小时，再在1小时升温到210℃，保温4小时，然后随炉冷却至室温；

(5)、再将上述制得的产品按技术要求进行磨削、倒角，开槽，然后在650～700℃的温度下进行高温烧蚀表面处理，再经喷涂、印标，加工成为汽车刹车片。

低金属陶瓷基汽车刹车片的性能

按AK Maste分别对Honda Accord 2000的低金属树脂基和陶瓷基汽车刹车片在Link3000惯性台架试验机上进行试验，实验结果见图1以及图2。

结果表明，相对于低金属树脂基汽车刹车片，低金属陶瓷基汽车刹车片的制动平稳性有明显提高，速度/压力相关性变化很小，且无明显衰退，摩擦系数维持在0.27～0.33，磨损量为0.2mm，对偶的磨损量小于0.02mm，摩擦片表面完整，无塌边、无裂纹。

另外，某一车型低金属陶瓷基汽车刹车片的性能达到欧盟强制性R-90安全标准。在效能试验中，高速和低速的效能差≤10％，试验结果见图3。

综上所述，相比同类的树脂基刹车片，用本发明技术制得的汽车刹车片，其制动稳定性有所提高，高温稳定性和耐磨性更好，不伤对偶，而且削弱了传统低金属刹车片存在的锈蚀问题。因此，低金属陶瓷基汽车刹车片具有更广阔的市场应用前景。

Claims (3)

1.一种低金属陶瓷基汽车刹车片，其特征是：其材料配方按重量百分比计算为：粘结基体15-30，增强纤维25-50，摩擦性能调节剂10-20，弹性增韧剂5-10，填料10-30，其中：

所述的粘结基体主要以改性铝硅酸钠作为无机高温粘结剂，少量酚醛树脂和橡胶作为有机中低温辅助粘结剂，无机陶瓷粘结剂和有机粘结剂的重量比＝5∶1；所述的增强纤维主要为钢纤维，铜纤维、矿物纤维和芳纶纤维作为辅助增强纤维，钢纤维与辅助增强纤维的重量比＝1∶1；所述的摩擦性能调节剂主要包括铬铁矿、石墨和硫化锑；所述的弹性增韧剂主要包括丁腈橡胶、有机摩擦粉；所述的填料主要为石油焦炭和重晶石。

2.根据权利要求1所述的低金属陶瓷基汽车刹车片，其特征是：其材料配方按重量百分比计算为：

陶瓷粘结剂  10～20，        树脂/橡胶                   5～10，

钢纤维      10～25，        铜纤维、矿物纤维和芳纶纤维  10～25，

石墨        10～15，        硫化锑                      3～8，

铬铁矿      2～5，          有机摩擦粉                  2～5，

重晶石      10～20，        石油焦炭                    2～5。

3.制备权利要求1所述的低金属陶瓷基汽车刹车片的方法，其特征是：包括如下步骤：

(1)、配料：按上述配比称量各个组分物料；

(2)、混料：将称量好的各物料投入高速混料机中，混料时间4～5分钟；

(3)、成型：按刹车片型号称取混合料，倒入热压模中，压制压力200～300kgf/cm2，热压温度160～200℃，排气10～12次，保压时间根据刹车片的厚度而定，一般是55～65s/mm；

(4)、热处理：将刹车片在2小时从室温升温到160℃，保温4小时，再在1小时升温到210℃，保温4小时，然后随炉冷却至室温；

(5)、再将上述制得的产品按技术要求进行磨削、倒角，开槽，然后在650～700℃的温度下进行高温烧蚀表面处理，再经喷涂、印标，加工成为汽车刹车片。

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