CN101592203A - 一种半金属陶瓷基汽车刹车片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半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，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，陶瓷或矿物纤维作为辅助增强纤维，钢纤维与辅助增强纤维的重量比＝10∶1；所述的摩擦性能调节剂包括铬铁矿、石墨和摩擦粉；所述的填料为石油焦炭和重晶石。本发明是一种安全性和可靠性高的半金属陶瓷基汽车刹车片，其制备方法简单可靠。

Description

一种半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，本发明还涉及该汽车刹车片的制备方法。

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。目前市面上的一些陶瓷汽车刹车片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，导致了其存在高温热衰退以及在高温下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提供一种安全性和可靠性高的半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该的金属陶瓷基汽车刹车片的制备方法。

为了解决上述第一技术问题，本发明提供的半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，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、陶瓷或矿物纤维作为辅助增强纤维，钢纤维与辅助增强纤维的重量比＝10∶1；所述的摩擦性能调节剂包括铬铁矿、石墨和摩擦粉；所述的填料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      30～40，铜纤维、陶瓷或矿物纤维  5～10，

石墨    5～10， 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    5～10。

为了解决上述第二技术问题，本发明提供的制备半金属陶瓷基汽车刹车片的方法，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半金属陶瓷基汽车刹车片及其制备方法，相对于半金属树脂基汽车刹车片，半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、耐温性能和使用寿命等方面都有较大的提高，而制造成本基本持平，半金属陶瓷基汽车刹车片是一种性价比较高的新型摩擦材料制品。

综上所述，本发明是一种安全性和可靠性高的半金属陶瓷基汽车刹车片，其制备方法简单可靠。

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。

本发明提供的半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      30～40(wt.％) 铜纤维、陶瓷或矿物纤维  5～10(wt.％)

石墨        5～10(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                5～10(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。

半金属陶瓷基汽车刹车片的制备工艺说明

配料：按上述配比称量各个组分物料；

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；

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；

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；

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。

半金属陶瓷基汽车刹车片的性能

按GB5763-98对半金属陶瓷基和半金属树脂基汽车刹车片进行了试验，试验结果见表1。

表1半金属陶瓷基和树脂基刹车片定速试验结果

从表1可以看出，半金属陶瓷基汽车刹车片的摩擦系数从100℃到350℃变化较少，磨损量在200℃以前随温度的升高而增大，200℃以后磨损量随温度的升高反而有所降低，且总的磨损量较小，摩擦面上无油膜，浸水试验中锈蚀现象不明显；半金属树脂基刹车片的摩擦系数在250℃之前随温度升高而升高，高温时衰退严重，磨损量随温度升高显著增加，摩擦面上有一层油膜，浸水试验中锈蚀严重。在定速试验中，半金属陶瓷基汽车刹车片的综合性能明显高于半金属树脂基汽车刹车片。

对某一车型的半金属陶瓷基汽车刹车片在Link3000惯性台架试验机上进行试验，试验程序为AK-Master。结果表明，在效能试验中，高速和低速的效能差≤5％；在衰退试验中，最高温度为650℃，最高摩擦系数为0.39，最低摩擦系数为0.36；在涉水试验中，最高摩擦系数为0.36。最低为0.30；总磨损量为0.30mm，摩擦片表面完整，无塌边、无裂纹。

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，其摩擦系数有所增大，高温稳定性和耐磨性更好，而且削弱了半金属刹车片存在的易锈蚀问题。半金属陶瓷基汽车刹车片是一种性价比较高的新型摩擦材料，具有广阔的市场应用前景。

Claims (3)

1.一种半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，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、陶瓷或矿物纤维作为辅助增强纤维，钢纤维与辅助增强纤维的重量比＝10∶1；所述的摩擦性能调节剂包括铬铁矿、石墨和摩擦粉；所述的填料为石油焦炭和重晶石。

2.根据权利要求1所述的半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        30～40，  铜纤维、陶瓷或矿物纤维    5～10，

石墨          5～10，   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                  5～10。

3.制备权利要求1所述的半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。