CN101839294A - 一种公交车用非金属陶瓷基鼓式刹车片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种公交车用非金属陶瓷基鼓式刹车片及其制备方法，其生产流程如下：首先按非金属复合纤维20-40，摩擦性能调节剂10-20，陶瓷粘结剂20-30，导热性纤维0-5，弹性增韧剂5-10，填料10-20，依次称取放入高速混料机内混匀，然后按照传统树脂基摩擦材料的干法成型工艺进行压制、热固化处理，最后机加工、陶瓷化处理、检验包装。按照所述工艺制得的非金属陶瓷基鼓片刹车片具有紧急制动灵敏、舒适平稳、无噪音、少落灰、经济性好等性能，而且生产工艺简单，环保，特别适用于城市公交车。

Description

一种公交车用非金属陶瓷基鼓式刹车片及其制备方法

技术领域

本发明涉及汽车用摩擦材料技术领域，具体涉及一种鼓式刹车片，特别涉及一种用于城市公交车制动的非金属陶瓷基鼓式刹车片以及其制备方法。

背景技术

城市公交车刹车比较频繁会引起刹车片温度过高，最终导致刹车片因制动力下降以及受热膨胀，严重的可以造成刹车***抱死。另外，城市公交车与其它车型相比(如轿车、货车等)，有着较为特殊的要求，因为其主要在城市内部运行，一般不允许有噪音和较多的粉尘。目前我国公交车上所使用的刹车片主要存在如下主要问题：

1、热衰退较大

城市公交车刹车比较频繁，会造成刹车片发热(温度高达350℃以上)，从而导致摩擦系数降低，出现热衰退现象，影响制动力的稳定性。

2、紧急制动灵敏度不高

目前，国内城市公交车普遍存在紧急制动情况较多，故要求摩擦片具有较合适的弹性模量和对偶件贴合性较好。

3、制动噪音大

公交车制动噪音也是一种极为普遍的现象。随着对城市环境要求越来越高，对汽车的制动噪音也不断提出更高的要求。目前有的城市就已经提出禁止汽车制动噪音。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种紧急制动灵敏、舒适平稳、无噪音、少落灰的公交车用非金属陶瓷基鼓式刹车片。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种该公交车用非金属陶瓷基鼓式刹车片的制备方法。

为了解决上述第一个技术问题，本发明提供的公交车用非金属陶瓷基鼓式刹车片，其材料配方按重量百分比计为：非金属复合纤维20-40，摩擦性能调节剂10-20，陶瓷粘结剂20-30，导热性纤维0-5，弹弹性增韧剂5-10，填料10-20，其中：所述陶瓷粘结剂是指金属硫化物等无机高温粘结剂；所述的非金属复合纤维由复合纤维、碳纤维和玻璃纤维组成，其重量配比为碳纤维∶玻璃纤维∶复合纤维＝1∶1∶10；所述的导热性纤维为黄铜纤维；所述的摩擦性能调节剂，包括增磨剂，由质量0-5％的铬铁矿粉组成，还包括润滑剂，由人造石墨和鳞片石墨1∶2的重量配比组成；所述的弹性增韧剂由摩擦粉和橡胶组成，其重量配比为摩擦粉∶橡胶＝2∶1；所述的填料由复合填料和碳酸钙组成，其重量配比为复合填料∶碳酸钙＝5∶2。

本发明进一步提供的公交车用非金属陶瓷基鼓式刹车片，其材料配方按重量百分比计为：

陶瓷粘结剂   20～30，  复合纤维   20～30，

碳纤维       0～5，    玻璃纤维   0～5，

黄铜纤维     0～5，    铬铁矿     0～5，

人造石墨     0～7，    鳞片石墨   7～14，

摩擦粉       4～10，   橡胶       2～5，

复合填料     5～10，   碳酸钙粉   2～4。

为了解决上述第二个技术问题，本发明提供的该公交车用非金属陶瓷基鼓式刹车片的制备方法，包括如下步骤：

(1)、混料：将称量好的各物料投入高速混料机中的次序为：先将非金属复合纤维、摩擦性能调节剂进行预混合，保证复合纤维处于均匀分散状态，然后加入其它原辅材料，进行均匀搅拌；

(2)、冷压；压制压力100～200kgf/cm²；

(3)、热压：压制压力200～300kgf/cm²，热压温度150～160℃，排气5～8次，保压时间根据刹车片的厚度而定，一般是55～65s/mm；

(4)、将成型后的刹车片在1.8～2.2小时从室温升温到155～165℃，保温4～8小时，然后随炉冷却至室温；

(5)、将热处理后的刹车片按技术要求进行磨内、外弧、钻孔，然后在300～400℃的温度下进行陶瓷化处理，印标、检验、包装。

采用上述技术方案的公交车用非金属陶瓷基鼓式刹车片及其制备方法，是在传统石棉和树脂基鼓式刹车片基础上，结合城市公交的特点，提出了非金属陶瓷基鼓式刹车片。采用上述技术方案制备的公交车用非金属陶瓷基鼓式刹车片，相对于传统的树脂基汽车刹车片，具有紧急制动灵敏、舒适平稳、无噪音、少落灰、经济性好，特别适用于城市公交车。

综上所述，本发明是一种适用于城市公交车制动的非金属陶瓷基汽车刹车片，该非金属陶瓷基汽车刹车片的制备方法简单可行。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

硫化锡    30，  芳纶纤维  2，

矿物纤维  28，  碳纤维    3，

玻璃纤维  3，   黄铜纤维  5，

铬铁矿    4，   人造石墨  4，

鳞片石墨  8，   摩擦粉    4，

橡胶      2，   复合填料  5，

碳酸钙粉  2。

在这个配方体系中，陶瓷粘结剂主要是金属硫化物等无机高温粘结剂，可显著提高材料的耐温性能，降低材料在高温下的磨损量，并可以使材料形成网状多孔结构，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。

复合纤维具有优良的分散性和吸附性，特别突出的是，与摩擦材料配方中的树脂、摩擦性能调节剂及其他纤维有优良的亲和性，这是它能有效增强的基础，这和6-10石棉增强的机理相似。

碳纤维是含碳量高于90％的无机高分子纤维，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低。

玻璃纤维具有较高的拉伸强度，不会因环境温度变化而变化，玻璃纤维的导热系数非常小，并且有很好的耐热性。可以弥补非金属配方强度不足的缺点。

石墨用作中、低温润滑剂，在材料表面形成减摩薄膜，可以减小滑动摩擦系数和动摩擦系数之间的差值，从而降低刹车片和对偶间噪音的产生。摩擦粉和橡胶可以增加制动平稳性，提高孔隙率，降低制动噪音，提高刹车舒适性的作用。铬铁矿可以提高摩擦系数，增加制动效能。复合填料等除起到降低成本的作用外，还可以调节材料的孔隙率，提高制动舒适性。

公交车用非金属陶瓷基汽车刹车片的制备工艺，包括如下步骤：

(1)、混料：将称量好的各物料投入高速混料机中的次序为：先将非金属复合纤维、摩擦性能调节剂进行预混合，保证复合纤维处于均匀分散状态，然后加入其它原辅材料，进行均匀搅拌；

(2)、冷压；压制压力100～200kgf/cm²；

(3)、热压：压制压力200kgf/cm²，热压温度150℃，排气5次，保压时间根据刹车片的厚度而定，一般是55s/mm；

(4)、将成型后的刹车片在2小时从室温升温到160℃，保温4小时，然后随炉冷却至室温；

(5)、将热处理后的刹车片按技术要求进行磨内、外弧、钻孔，然后在300℃的温度下进行陶瓷化处理，印标、检验、包装。

公交车用非金属陶瓷基鼓式刹车片的性能

按GB5763-2008对非金属陶瓷基和传统树脂基公交车用鼓式衬片进行了定速摩擦试验。

从表1可以看出，非金属陶瓷基鼓式刹车片的摩擦系数从100℃到350℃变化较少，磨损率在250℃以前随温度的升高呈上升趋势，250℃以后材料的磨损率随温度的升高反而有所降低，摩擦面上无油膜，摩擦块表面完整，无裂纹；传统树脂基刹车片的摩擦系数在250℃之前随温度升高而升高，高温时衰退稍大、高温耐磨性较差，摩擦面上有一层油膜，且摩擦块表面出现裂纹。在定速试验中，非金属陶瓷基鼓式刹车片的综合性能明显高于传统树脂基鼓式刹车片。

从表2可以看出，非金属陶瓷基鼓式衬片在满足摩擦磨损性能基础上，具有更优异的抗冲击、抗弯曲、抗压力等机械性能，能保证城市公交车正常行车制动的安全性和紧急制动的稳定性。

装车路试情况，在市巴士公交公司进行装车路试，反映制动灵敏、平稳、无噪音。拆检，刹车片表面无油膜，有完整的摩擦转移膜，制动鼓表面光亮平整。

表1 公交车用非金属陶瓷基和传统树脂基鼓式衬片定速试验结果

表2 公交车用非金属陶瓷基和传统树脂基鼓式刹车片物理机械性能对比

实施例2：

硫化锡    20， 芳纶纤维  3，

矿物纤维  27， 碳纤维    2，

玻璃纤维  2，  黄铜纤维  5，

铬铁矿    4，  人造石墨  7，

鳞片石墨  14， 摩擦粉    8，

橡胶      4，  复合填料  10，

碳酸钙粉  4。

实施例2制备方法同实施例1，表3为实施例2制备刹车片的定速实验检验结果：

表3实施例2刹车片的定速实验结果

实施例3：

硫化锡    20，  芳纶纤维  1，

矿物纤维  29，  碳纤维    3，

玻璃纤维  3，   黄铜纤维  5，

铬铁矿    2，   人造石墨  5，

鳞片石墨  10，  摩擦粉    10，

橡胶      5，   复合填料  5，

碳酸钙粉  2。

实施例3制备方法同实施例1，表4为实施例3制备刹车片的定速实验检验结果：

表4实施例3刹车片的定速实验结果

实施例4：

硫化锡  30，  芳纶纤维  2，

矿物纤维  18， 碳纤维    2，

玻璃纤维  2，  黄铜纤维  0，

铬铁矿    5，  人造石墨  7，

鳞片石墨  14， 摩擦粉    4，

橡胶      2，  复合填料  10，

碳酸钙粉4。

实施例4制备方法同实施例1，表5为实施例4制备刹车片的定速实验检验结果：

表5实施例4刹车片的定速实验结果

Claims (3)

1.一种公交车用非金属陶瓷基鼓式刹车片，其特征是：其材料配方按重量百分比计为：非金属复合纤维20-40，摩擦性能调节剂10-20，陶瓷粘结剂20-30，导热性纤维0-5，弹弹性增韧剂5-10，填料10-20，其中：所述陶瓷粘结剂是指金属硫化物无机高温粘结剂；所述的非金属复合纤维由复合纤维、碳纤维和玻璃纤维组成，其重量配比为碳纤维∶玻璃纤维∶复合纤维＝1∶1∶10；复合纤维由芳纶纤维、矿物纤维组成；所述的导热性纤维为黄铜纤维；所述的摩擦性能调节剂，包括增磨剂，由质量0-5％的铬铁矿粉组成，还包括润滑剂，由人造石墨和鳞片石墨1∶2的重量配比组成；所述的弹性增韧剂由摩擦粉和橡胶组成，其重量配比为摩擦粉∶橡胶＝2∶1；所述的填料由复合填料和碳酸钙组成，其重量配比为复合填料∶碳酸钙＝5∶2。

2.根据权利要求1所述的公交车用非金属陶瓷基鼓式刹车片，其特征是：其材料配方按重量百分比计算为：

陶瓷粘结剂    20～30，  复合纤维   20～30，

碳纤维        0～5，    玻璃纤维   0～5，

黄铜纤维      0～5，    铬铁矿     0～5，

人造石墨      0～7，    鳞片石墨   7～14，

摩擦粉        4～10，   橡胶       2～5，

复合填料      5～10，   碳酸钙粉   2～4。

3.制备权利要求1所述的公交车用非金属陶瓷基鼓式刹车片的方法，其特征是：包括如下步骤：

(1)、混料：将称量好的各物料投入高速混料机中的次序为：先将非金属复合纤维、摩擦性能调节剂进行预混合，保证复合纤维处于均匀分散状态，然后加入其它原辅材料，进行均匀搅拌；

(2)、冷压；压制压力100～200kgf/cm²；

(3)、热压：压制压力200～300kgf/cm²，热压温度150～160℃，排气5～8次，保压时间根据刹车片的厚度而定，一般是55～65s/mm；

(4)、将成型后的刹车片在1.8～2.2小时从室温升温到155～165℃，保温4～8小时，然后随炉冷却至室温；

(5)、将热处理后的刹车片按技术要求进行磨内、外弧、钻孔，然后在300～400℃的温度下进行陶瓷化处理，印标、检验、包装。