CN102766436A

CN102766436A - 一种新的摩擦材料及其应用

Info

Publication number: CN102766436A
Application number: CN2012102396146A
Authority: CN
Inventors: 章志华
Original assignee: HANGZHOU FEIYING AUTO PARTS CO Ltd
Current assignee: HANGZHOU FEIYING AUTO PARTS CO Ltd
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2032-07-11
Also published as: CN102766436B

Abstract

本发明公开了一种新的摩擦材料及其应用，该新的摩擦材料包括树脂14%，弹性摩擦颗粒20%，石墨9%，陶瓷纤维7%，轮胎粉3%，玻璃纤维8%，蛭石5%，焦炭7%，重晶石粉8%，云母3%，硅灰石8%，锆英粉3%，滑石粉5%；利用该新的摩擦材料制造制动片具有稳定的摩擦系数和极好的耐磨性，提高其使用安全性和寿命；该新的摩擦材料可以增加制动片的韧性，进而减少制动噪音，提高刹车的舒适性。

Description

一种新的摩擦材料及其应用

技术领域

本发明涉及一种摩擦材料，尤其涉及一种用于汽车制动片的新的摩擦材料及其应用。

背景技术

摩擦材料是一种应用在动力机械上，依靠摩擦作用来执行制动和传动功能的部件材料。它主要包括制动器衬片（刹车片）和离合器面片（离合器片）。刹车片用于制动，离合器片用于传动。任何机械设备与运动的各种车辆都必须要有制动或传动装置。摩擦材料是这种制动或传动装置上的关键性部件。它最主要的功能是通过摩擦来吸收或传递动力。如离合器片传递动力，制动片吸收动能。它们使机械设备与各种机动车辆能够安全可靠地工作。所以说摩擦材料是一种应用广泛又甚关键地材料。

目前业界的摩擦材料属于高分子三元复合材料，它包括三部分：以高分子化合物为粘结剂、以无机或有机纤维为增强组分、以填料为摩擦性能调节剂或配合剂。

1粘结剂：摩擦材料所用的有机粘结剂为酚醛类树脂和合成橡胶，而以酚醛类树脂为主。它们的特点和作用是当处于一定加热温度下时先呈软化而后进入粘流态，产生流动并均匀分布在材料中形成材料的基体，最后通过树脂固化作用的橡胶硫化作用，把纤维和填料粘结在一起，形成质地致密的有相当强度及能满足摩擦材料使用性能要求的摩擦片制品。

对于摩擦材料而言，树脂和橡胶的耐热性是非常重要的性能指标。因为车辆和机械在进行制动和传动工作时，摩擦片处于200℃～450℃左右的高温工况条件下。此温度范围内，纤维和填料的主要部分为无机类型，不会发生热分解。而对于树脂和橡胶，有机类的来说，又进入热分解区域。摩擦材料的各项性能指标此时多会发生不利的变化（摩擦系数、磨损、机械强度等），特别是摩擦材料在检测和使用过程中发生的三热（热衰退、热膨胀、热龟裂）现象，其根源都是由于树脂和橡胶、有机类的热分解而致。因此选择树脂与橡胶对摩擦材料的性能具有非常重要的作用。选用不同的粘结剂就会得出不同的摩擦性能和结构性能。目前使用酚醛树脂及其改性树脂。如：腰果壳油改性、丁腈粉改性、橡胶改性及其它改性酚醛树脂作为摩擦材料的粘结剂。

对树脂的质量要求是：

（1）耐热性好，有较好的热分解温度和较低的热失重。

（2）粉状树脂细度要高，一般为100目～200目，最好在200目以上，有利于混料分散的均匀性，可降低树脂在配方中的用量。

（3）游离酚含量低，以1%～3%为宜。

（4）适宜的固化速度40s～60s（150℃）和流动距离（120℃ 40～80mm）。

2增强纤维：纤维增强材料构成摩擦材料的基材，它赋予摩擦制品足够的机械强度，使其能承受摩擦片在生产过程中的磨削和铆接加工的负荷力以及使用过程中由于制动和传动而产生的冲击力、剪切力、压力。

我国有关标准及汽车制造厂根据摩擦片的实际使用工况条件，对摩擦片提出了相应的机械强度要求。如：冲击强度、抗弯强度、抗压强度、剪切强度等。为了满足这些强的性能要求，需要选用合适的纤维品种增加、满足强度性能。

摩擦材料对其使用的纤维组分要求：

（1）增强效果好。

（2）耐热性好。在摩擦工作温度下不会发生熔断、碳化与热分解现象。

（3）具有基本的摩擦系数。

（4）硬度不宜过高，以免产生制动噪音和损伤制动盘或鼓。

（5）工艺可操作性好。

3填料：摩擦材料组分中的填料，主要是由摩擦性能调节剂和配合剂组成。使用填料的目的，主要有以下几个方面：

（1）调节和改善制品的摩擦性能、物理性能与机械强度。

（2）控制制品热膨胀系数、导热性、收缩率，增加产品尺寸的稳定性。

（3）改善制品的制动噪音。

（4）提高制品的制造工艺性能与加工性能。

（5）改善制品外观质量及密度。

（6）降低生产成本。

在摩擦材料的配方设计时，选用填料必须要了解填料的性能以及在摩擦材料的各种特性中所起到的作用。正确使用填料决定摩擦材料的性能，在制造工艺上也是非常重要的。

根据摩擦性能调节剂在摩擦材料中的作用，可将其分为“增磨填料”与“减磨填料”两类。摩擦材料本身属于摩阻材料，为能执行制动和传动功能要求具有较高的摩擦系数，因此增摩填料是摩擦性能调节剂的主要成分。不同填料的增摩作用是不同的。

增摩填料的莫氏硬度通常为3～9。硬度高的增摩效果显著明显。5.5硬度以上的填料属硬质填料，但要控制其用量、粒度。（如氧化铝、锆英石等）

减磨填料：一般为低硬度物质，低于莫氏硬度2的矿物。如：石墨、二硫化钼、滑石粉、云母等。它既能降低摩擦系数又能减少对偶材料的磨损，从而提高摩擦材料的使用寿命。

摩擦材料是在热与较高压力的环境中工作的一种特殊材料，因此就要求所用的填料成分必须有良好的耐热性，即热稳定性，包括热物理效应和热化学效应等。

填料的堆砌密度对摩擦材料的性能影响很大。摩擦材料的不同的性能要求，对填料的堆砌密度的要求也是不同的。

目前的摩擦材料制造工艺复杂，对材料的组分性能要求高，进而导致成本高；而且业界普遍的摩擦材料采用的都是材料的本身颜色，识别度不高。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种可以提高材料安全性和寿命且降低成本的新的摩擦材料及其应用。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种技术方案：一种新的摩擦材料，其包括树脂14%，弹性摩擦颗粒20%，石墨9%，陶瓷纤维7%，轮胎粉3%，玻璃纤维8%，蛭石5%，焦炭7%，重晶石粉8%，云母3%，硅灰石8%，锆英粉3%，滑石粉5%。

所述弹性摩擦颗粒包括绿色弹性摩擦颗粒12%，黄色弹性摩擦颗粒5%和红色弹性摩擦颗粒3%。

所述树脂为酚醛树脂。

另一种技术方案：一种使用上述的新的摩擦材料制造制动片的方法，其包括以下步骤：

1）使用电子称按权利要求1中的比重对各个组分进行配料；

2）将配好后的各个组分投入搅拌机进行搅拌，并用循环水对搅拌机进行冷却，最终形成混合料；

3）先在衬板上刷脱模水，再向成型模腔中装入混合料和衬板，模腔温度控制在135-145℃，然后对模腔进行加压，压力值为240-300kg/cm2；

4）加压停止后，然后按程序放气3次，接着保压，保压时间为60秒，形成制动片；

5）将热压成型后的制动片推入烘箱内进行热处理。

所述1）中的各个组分配料结束后总量的误差不超过0.4kg。

所述2）中的搅拌机采用高速锅搅拌机，搅拌时间每锅3分钟；或者采用犁耙式搅拌机，搅拌时间每锅8分钟。

所述4）中的放气第一次持续12秒，第二次和第三次均持续15秒。

所述5）中的热处理温度控制过程如下：首先从25℃升到125℃，需要20分钟；然后在125℃保温120分钟；从125℃升到145℃，需要20分钟；在145℃保温180分钟；从145℃升到155℃，需要20分钟；在155℃保温240分钟；从155℃升到160℃，需要20分钟；在160℃保温480分钟；从160℃降到100℃，需要40分钟。

所述5）中热压成型后的制动片在水平方向上采用每5片背靠背的方式排列在铁框中，在竖直方向上制动片是交错堆叠的。

本发明通过采用弹性摩擦颗粒作为摩擦材料的填料，由于其合理的选用和配合，使得新的摩擦材料在和摩擦对偶发生接触摩擦时，具有良好的贴合，增加摩擦面积起到软硬结合，刚柔相济的作用；新的摩擦材料制作简单，成本低；通过该新的摩擦材料制成的制动片具有稳定的摩擦系数和极好的耐磨性，提高其使用安全性和寿命；该新的摩擦材料可以增加制动片的韧性，进而减少制动噪音，提高刹车的舒适性。

具体实施方式

本发明一种新的摩擦材料，其包括树脂14%，弹性摩擦颗粒20%，石墨9%，陶瓷纤维7%，轮胎粉3%，玻璃纤维8%，蛭石5%，焦炭7%，重晶石粉8%，云母3%，硅灰石8%，锆英粉3%，滑石粉5%。其中弹性摩擦颗粒包括绿色弹性摩擦颗粒12%，黄色弹性摩擦颗粒5%和红色弹性摩擦颗粒3%，这样可以改变传统的摩擦材料的外观，增加识别度，结构新颖。树脂采用酚醛树脂，它的特点和作用是当处于一定加热温度下时先呈软化而后进入粘流态，产生流动并均匀分布在材料中形成材料的基体，可以作为粘结剂的作用。

本发明一种使用上述新的摩擦材料制造制动片的方法，其包括以下步骤：

1）使用电子称按新的摩擦材料中的比重对各个组分进行配料，各个组分配料结束后总量的误差不超过0.4kg；

2）将配好后的各个组分投入搅拌机进行搅拌，在投料之前需检查搅拌机内和出料口是否有残留物，清理干净后，开启搅拌机并打开循环水对搅拌机进行冷却，搅拌机可以采用高速锅搅拌机或者犁耙式搅拌机，对应每种搅拌机的搅拌时间分别为每锅3分钟或每锅8分钟，搅拌机内最终形成混合料；

4）加压停止后，然后按程序放气3次，放气第一次持续12秒，第二次和第三次均持续15秒，接着保压，保压时间为60秒，保压时间是按产品的厚度来改变的，60秒是制造标准的制动片厚度，最终形成制动片；

5）将热压成型后的制动片在水平方向上采用每5片背靠背的方式排列在铁框中，在竖直方向上该等制动片是交错堆叠的，然后推入烘箱内进行热处理，热处理温度控制过程如下：首先从25℃升到125℃，需要20分钟；然后在125℃保温120分钟；从125℃升到145℃，需要20分钟；在145℃保温180分钟；从145℃升到155℃，需要20分钟；在155℃保温240分钟；从155℃升到160℃，需要20分钟；在160℃保温480分钟；从160℃降到100℃，需要40分钟。

试验数据：检测采用该新的摩擦材料制造的制动片在不同的温度下的摩擦系数及磨损度，冲击：3.540，硬度HRM：60

温度	摩擦系数	降温摩擦系数	重量磨损g	磨损率
					100	0.4	0.43	0.03	0.06
150	0.4	0.42	0.04	0.08
					200	0.41	0.41	0.08	0.1
250	0.41	0.39	0.11	0.13
					300	0.36	0.36	0.14	0.17

本发明的新的摩擦材料以及采用该摩擦材料制造制动片，制造工艺简单，成本低；且新的摩擦材料中增加彩色的弹性摩擦颗粒，增加识别度，改善外观，结构新颖；通过试验该新的摩擦材料制成的制动片具有稳定的摩擦系数和极好的耐磨性，提高其使用安全性和寿命；该新的摩擦材料可以增加制动片的韧性，进而减少制动噪音，提高刹车的舒适性。

Claims

1.一种新的摩擦材料，其特征在于：包括树脂14%，弹性摩擦颗粒20%，石墨9%，陶瓷纤维7%，轮胎粉3%，玻璃纤维8%，蛭石5%，焦炭7%，重晶石粉8%，云母3%，硅灰石8%，锆英粉3%，滑石粉5%。

2.如权利要求1所述的新的摩擦材料，其特征在于：所述弹性摩擦颗粒包括绿色弹性摩擦颗粒12%，黄色弹性摩擦颗粒5%和红色弹性摩擦颗粒3%。

3.如权利要求1所述的新的摩擦材料，其特征在于：所述树脂为酚醛树脂。

4.一种使用权利要求1所述的新的摩擦材料制造制动片的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）使用电子称按权利要求1中的比重对各个组分进行配料；

3）先在衬板上刷脱模水，再向成型模腔中装入混合料和衬板，模腔温度控制在135-145℃，然后对模腔进行加压，压力值为240-300kg/cm²；

5）将热压成型后的制动片推入烘箱内进行热处理。

5.如权利要求4所述的使用权利要求1所述的新的摩擦材料制造制动片的方法，其特征在于：所述1）中的各个组分配料结束后总量的误差不超过0.4kg。

6.如权利要求4所述的使用权利要求1所述的新的摩擦材料制造制动片的方法，其特征在于：所述2）中的搅拌机采用高速锅搅拌机，搅拌时间每锅3分钟；或者采用犁耙式搅拌机，搅拌时间每锅8分钟。

7.如权利要求4所述的使用权利要求1所述的新的摩擦材料制造制动片的方法，其特征在于：所述4）中的放气第一次持续12秒，第二次和第三次均持续15秒。

8.如权利要求4所述的使用权利要求1所述的新的摩擦材料制造制动片的方法，其特征在于：所述5）中的热处理温度控制过程如下：首先从25℃升到125℃，需要20分钟；然后在125℃保温120分钟；从125℃升到145℃，需要20分钟；在145℃保温180分钟；从145℃升到155℃，需要20分钟；在155℃保温240分钟；从155℃升到160℃，需要20分钟；在160℃保温480分钟；从160℃降到100℃，需要40分钟。

9.如权利要求8所述的使用权利要求1所述的新的摩擦材料制造制动片的方法，其特征在于：所述5）中热压成型后的制动片在水平方向上采用每5片背靠背的方式排列在铁框中，在竖直方向上制动片是交错堆叠的。