CN102352899A - 一种低噪音粉末冶金刹车片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及刹车片技术领域，特别公开了一种低噪音粉末冶金刹车片及其制备方法。该低噪音粉末冶金刹车片，其特征在于：刹车片的材料包括以下重量百分比的组分：黄铜粉50%-65%、铁粉4%-8%、软性泡沫铁粉2%-8%、铝粉4%-8%、硅酸铝空心球2%-6%、石墨5%-10%、二硫化钼3%-6%、蛭石2%-4%、碳化钛粉2%-8%、增韧碳纤维2%-7%。本发明的有益效果是：本发明制备的刹车片对对偶盘的磨损小，噪音出现概率小，摩擦系数稳定，异常磨损、环保、制动性能均能满足高级轿车的要求。

Description

一种低噪音粉末冶金刹车片及其制备方法

       

（一）      技术领域

    本发明涉及刹车片技术领域，特别涉及一种低噪音粉末冶金刹车片及其制备方法。

（二）      背景技术

刹车片也叫刹车皮，是最关键的安全零件，所有刹车效果的好坏都是刹车片起决定性作用。随着国民经济的快速发展，人民生活消费水平不断提高，对运输的便捷性和舒适性要求也不断提高，所以一种性能高、噪音低、高度舒适的轿车成为提高生活质量的必然趋势。现有的常规制动材料，如半金属基合成材料，无论是摩擦系数和运行平稳性，还是耐磨性、导热性、制动距离等方面均不能满足高度舒适轿车的需要，在轿车行驶速度大于200Km/h的制动过程中，由于摩擦制动，车辆的动能几乎全部转化为摩擦热，使摩擦副的温升很高，致使传统半金属基合成刹车片的摩擦系数不稳定、噪音明显提高，刹车片老化、开裂、磨损加剧、使用寿命缩短，无法满足高级轿车的制动需要。

（三）      发明内容

    本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种噪音出现概率小、摩擦系数稳定的低噪音粉末冶金刹车片及其制备方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种低噪音粉末冶金刹车片，其特征在于：刹车片的材料包括以下重量百分比的组分：黄铜粉50%-65%、铁粉 4%-8%、软性泡沫铁粉2%-8%、铝粉4%-8%、硅酸铝空心球2%-6%、石墨5%-10%、二硫化钼3%-6%、蛭石2%-4%、碳化钛粉2%-8%、增韧碳纤维2%-7%。

该低噪音粉末冶金刹车片，其优选的方案为：刹车片的材料包括以下重量百分比的组分：黄铜粉50%-60%、铁粉 4%-8%、软性泡沫铁粉2%-7%、铝粉4%-6%、硅酸铝空心球2%-5%、石墨6%-9%、二硫化钼3%-5%、蛭石2%-4%、碳化钛粉2%-6%、增韧碳纤维3%-7%。

该刹车片各材料的粒度分别为：黄铜粉150-200目、铁粉 150-200目、软性泡沫铁粉80-100目、铝粉 150-180目、硅酸铝空心球100-120目、石墨80-120目、二硫化钼200-230目、蛭石40-60目、碳化钛粉200-260目、增韧碳纤维6-10微米（长度）。

该刹车片各材料的粒度优选方案为：黄铜粉170目、铁粉 180目、软性泡沫铁粉90目、铝粉 160目、硅酸铝空心球100目、石墨100目、二硫化钼220目、蛭石50目、碳化钛粉240目、增韧碳纤维8微米（长度）。

该低噪音粉末冶金刹车片的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）原料混配：按配比称取刹车片的材料，放入混料机中混配均匀；

（2）烧结热压成型：将上述混合好的粉末原料装入模具，模压成型后放入烧结炉中烧结热压成型即得，其中烧结温度为900℃±10℃，烧结时间为20-30min。

步骤（2）中烧结热压为在氨气气氛保护下进行。

本发明低噪音粉末冶金刹车片及其制备方法的有益效果是：以具有高导热率及良好塑性的铜为基体，添加铁在烧结过程中合金化，降低烧结温度，改善摩擦性能，添加蛭石、碳化钛粉提高摩擦系数，用石墨、二硫化钼作为润滑组元，保护对偶，稳定摩擦系数，添加蛭石、软性泡沫铁粉、硅酸铝空心球在烧结过程中形成一些微孔，显著降低刹车片噪音，由此生产的刹车片对对偶盘的磨损小，噪音出现概率小，摩擦系数稳定，异常磨损、环保、制动性能均能满足高级轿车的要求。

（四）      具体实施方式

本发明刹车片材料是以黄铜作为基体材料，以铁作为合金化材料，（刹车片的原料组成包括基体材料、合金化材料、增磨材料、减磨材料和增强材料）其中基体材料为铜合金。铜具有高的导热率，保证了在摩擦过程中很好的散热；铜具有较好的塑性，易于压制；铜具有相对较低的熔点，烧结的工艺性较好；铜还可以在摩擦材料和对偶间形成转移膜，既能提高摩擦力矩和提高摩擦系数，又能减小对对偶的损伤，提高整个摩擦副的耐磨性能。所述合金化材料主要有铁粉、铝粉、软性泡沫铁粉，这些材料的加入会在烧结过程中和基体材料铜进行合金化，增加刹车片的强度，同时软性泡沫铁粉用于摩擦材料，可调节摩擦性能，使摩擦系数稳定，相对于还原铁粉它的比重较轻，尤其是它的多空结构有利于减少摩擦材料在使用中的制动噪音。所述增磨材料主要是碳化钛粉、蛭石、增韧碳纤维，碳化钛粉具有高强度、高硬度，能增强刹车片的耐磨性能，提高摩擦系数；蛭石主要是利用其具有优异的吸声功能，减少制动器的噪音；增韧碳纤维具有高比强度，高比模量，明显提高刹车片的强度和韧性。所述减磨材料主要为石墨和二硫化钼，由于石墨具有层状结构，可以有效的降低摩擦系数，在摩擦过程中能够起到良好的减磨作用，同时也会降低刹车片的磨损，保护对偶，稳定摩擦系数。由此生产的刹车片对对偶盘的磨损小，摩擦系数稳定，噪音出现概率小，异常磨损、环保、制动性能均能满足高级轿车的要求。

本发明低噪音粉末冶金刹车片的制备方法，包括如下步骤：

混料： 

通过自动配料***或手工操作将刹车片的摩擦表面所需的各种原材料按照配方配比，倒入搅拌机破碎，并搅拌均匀。搅拌好的摩擦材料和涂完胶的钢背，一起送模压工序，加工出刹车片半成品。

热压： 

模压分称料和压制两步进行。 

称料：依据压制产品需要的各种原料和重量，在电子台秤上称量摩擦材料。称量完的摩擦材料放到检重秤上检重，保证使用的摩擦材料在“标准值±1g”的重量范围内。  

压制：安装固定好模具后，依据规定的压制工艺***压力为16MPa，背压压力12MPa，保压时间300秒。压机上模190℃，中下模195℃，等模具升温到规定范围后开始生产。操作过程中将摩擦材料全部倒入模腔，合模压制；到达工艺规定的时间后，压机自动开模，将产品转移到周转盘内。 

磨削： 

使用组合磨床加工摩擦材料表面，使摩擦材料表面达到一定的厚度、平行度、平面度要求；使用开槽、磨斜机，通过开槽砂轮锯片或杯形砂轮，加工摩擦材料的表面，加工出槽或斜面。

表面清理：  

分抛光和喷砂两步进行。先在抛光机上，通过钢丝轮，清理刹车片钢背周边的毛刺、溢料、飞边等；再在喷砂机上，通过棕刚玉磨料，清理刹车片钢背上面的污垢、锈蚀等，用以保证后序加工的质量要求。

喷涂：

表面清理完的产品，根据客户的要求，将不同颜色、不同亮度的粉末覆盖在刹车片钢背上面、侧面和摩擦材料侧面。产品通过烘干炉，经过熔融、溜平、固化等状态，达到一定的附着力要求。

打码：

使用喷码机和专用油墨，在钢背表面、减震片表面或摩擦材料侧面，喷印不同客户的不同信息及产品的加工批号，以便于产品售出后的追溯。

安装附件：

在刹车片钢背上安装固定消音、报警装置。

包装：

根据要求，将成品刹车片，使用封口机、热收缩机，通过吸塑膜真空收缩后装盒，或使用贴体包装机，通过贴体膜将产品和纸板真空贴牢。

以下结合具体实施例对本发明低噪音粉末冶金刹车片及其制备方法作进一步详细说明。

实施例1：

分别取黄铜粉55公斤，铁粉6公斤，软性泡沫铁粉4公斤，铝粉5公斤，硅酸铝空心球3公斤，石墨6公斤，二硫化钼3公斤，蛭石3公斤，碳化钛粉8公斤，增韧碳纤维7公斤，各材料的粒度分别为：黄铜粉170目、铁粉 180目、软性泡沫铁粉90目、铝粉 160目、硅酸铝空心球100目、石墨100目、二硫化钼220目、蛭石50目、碳化钛粉240目、增韧碳纤维8微米（长度），按照上述重量称取刹车片粉末原料，放入V型混料机内混料30min均匀后，放入FSP系列数控高精密粉末冶金成形压力机压制成型，在网带式粉末冶金烧结炉内氨气气氛保护下900℃烧结25min，经精整、整形、复压后得到性能稳定的低噪音粉末冶金刹车片。在温度高于700℃时，热衰退现象不明显，制动性能稳定，噪音大于70db时小于2%，大于80db时为零；摩擦系数变化范围小，0.37＜μ＜0.45，磨损率为0.37×10⁴ mg/Nm。

实施例2：

分别取黄铜粉50公斤，铁粉8公斤，软性泡沫铁粉8公斤，铝粉8公斤，硅酸铝空心球6公斤，石墨10公斤，二硫化钼4公斤，蛭石2公斤，碳化钛粉2公斤，增韧碳纤维2公斤，各材料的粒度分别为：黄铜粉150目、铁粉 150目、软性泡沫铁粉80目、铝粉 150目、硅酸铝空心球110目、石墨80目、二硫化钼200目、蛭石40目、碳化钛粉200目、增韧碳纤维6微米（长度），按照上述重量称取刹车片粉末原料，放入V型混料机内混料30min均匀后，放入FSP系列数控高精密粉末冶金成形压力机压制成型，在网带式粉末冶金烧结炉内氨气气氛保护下890℃烧结30min，经精整、整形、复压后得到性能稳定的低噪音粉末冶金刹车片。在温度高于700℃时，热衰退现象不明显，制动性能稳定，噪音大于70db时小于2.2%，大于80db时为零；摩擦系数变化范围小，0.39＜μ＜0.45，磨损率为0.37×10⁴ mg/Nm。

实施例3：

分别黄铜粉65公斤，铁粉4公斤，软性泡沫铁粉2公斤，铝粉4公斤，硅酸铝空心球2公斤，石墨5公斤，二硫化钼6公斤，蛭石4公斤，碳化钛粉4公斤，增韧碳纤维4公斤，各材料的粒度分别为：黄铜粉200目、铁粉 200目、软性泡沫铁粉100目、铝粉 180目、硅酸铝空心球120目、石墨120目、二硫化钼230目、蛭石60目、碳化钛粉260目、增韧碳纤维10微米（长度），按照上述重量称取刹车片粉末原料，放入V型混料机内混料30min均匀后，放入FSP系列数控高精密粉末冶金成形压力机压制成型，在网带式粉末冶金烧结炉内氨气气氛保护下910℃烧结20min，经精整、整形、复压后得到性能稳定的低噪音粉末冶金刹车片。在温度高于700℃时，热衰退现象不明显，制动性能稳定，噪音大于70db时小于2.8%，大于80db时为零；摩擦系数变化范围小，0.38＜μ＜0.47，磨损率为0.41×10⁴ mg/Nm。

增韧碳纤维是短切纤维的一种，一般情况下碳纤维都具有增韧作用，但增韧碳纤维的增韧效果更好。本发明实施例的增韧碳纤维采用日本东丽生产的增韧碳纤维。

Claims (6)

1.一种低噪音粉末冶金刹车片，其特征在于：刹车片的材料包括以下重量百分比的组分：黄铜粉50%-65%、铁粉 4%-8%、软性泡沫铁粉2%-8%、铝粉4%-8%、硅酸铝空心球2%-6%、石墨5%-10%、二硫化钼3%-6%、蛭石2%-4%、碳化钛粉2%-8%、增韧碳纤维2%-7%。

2.根据权利要求1所述的低噪音粉末冶金刹车片，其特征在于：刹车片的材料包括以下重量百分比的组分：黄铜粉50%-60%、铁粉 4%-8%、软性泡沫铁粉2%-7%、铝粉4%-6%、硅酸铝空心球2%-5%、石墨6%-9%、二硫化钼3%-5%、蛭石2%-4%、碳化钛粉2%-6%、增韧碳纤维3%-7%。

3.根据权利要求1或2所述的低噪音粉末冶金刹车片，其特征在于：该刹车片各材料的粒度分别为：黄铜粉150-200目、铁粉 150-200目、软性泡沫铁粉80-100目、铝粉 150-180目、硅酸铝空心球100-120目、石墨80-120目、二硫化钼200-230目、蛭石40-60目、碳化钛粉200-260目、增韧碳纤维6-10微米。

4.根据权利要求3所述的低噪音粉末冶金刹车片，其特征在于：该刹车片各材料的粒度分别为：黄铜粉170目、铁粉 180目、软性泡沫铁粉90目、铝粉 160目、硅酸铝空心球100目、石墨100目、二硫化钼220目、蛭石50目、碳化钛粉240目、增韧碳纤维8微米。

5.一种权利要求1所述的低噪音粉末冶金刹车片的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）原料混配：按配比称取刹车片的材料，放入混料机中混配均匀；

（2）烧结热压成型：将上述混合好的粉末原料装入模具，模压成型后放入烧结炉中烧结热压成型即得，其中烧结温度为900℃±10℃，烧结时间为20-30min。

6.根据权利要求5所述的低噪音粉末冶金刹车片的制备方法，其特征在于：步骤（2）中烧结热压为在氨气气氛保护下进行。