CN103939511B - 一种汽车软磁刹车片配方及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种汽车软磁刹车片配方及其制作方法，配方由以下重量份的组分组成：有机粘结剂6～18份、增强纤维15～45份、摩擦性能调节剂10～50份、填料3～10份、软磁性材料5～30份。制作方法包括粉碎、混料、热压成型、热处理和表面加工工艺等。有益效果是：在原有汽车刹车片加入软磁性材料，增大了摩擦系数，降低了磨耗率，改善了摩擦稳定性，较好的适应了汽车的各种复杂制动工况。添加的软磁性材料是强磁性物质，使得汽车软磁刹车片有较大的磁导率和饱和磁感应强度，为制动摩擦过程的磁场控制提供了最基本的物质条件。汽车软磁刹车片制作方法相对简单，无需事先充磁，制动过程可通过外磁场调节磁性的大小来调节控制摩擦行为。

Description

一种汽车软磁刹车片配方及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种刹车片配方，具体涉及一种汽车软磁刹车片配方及其制作方法。

背景技术

国内对车辆用摩擦材料的研发趋势，不仅仅停留在制动可靠的简单要求上，正在向着制动安全、乘坐舒适、减少污染、保护健康的方向发展。随着汽车运输的高速化和重载化，传统的汽车刹车片已不能满足安全、可靠、舒适、环保的要求，主要归因于其磨损较大，对对偶件伤害严重，持续制动易造成刹车失效等。

传统的汽车刹车片一般采用石棉摩擦材料、半金属摩擦材料和无石棉有机摩擦材料。石棉刹车片有摩擦系数不稳定、导热性差和强致癌性等缺点；半金属刹车片有密度大、易生锈、对对偶件伤害大和制动噪声大等缺点；而现有的无石棉刹车片在高温下摩擦系数快速下降、磨损率急剧上升，热衰退性显著，受环境和制动工况影响大，不能长时间连续制动等。随着汽车运输的高速化和重载化，现有的汽车刹车片不能完全适应各种复杂工况需求，磨损较大，对对偶件伤害较严重，尤其是高速重载工况下持续刹车易导致刹车失效，酿成重大交通事故，给人们带来巨大的经济损失。

相关资料已表明电磁场对制动摩擦过程存在一定积极影响，可以在一定程度上增大摩擦、降低磨损，并显著改善摩擦过程稳定性。因此，若能充分利用磁场对制动摩擦行为的积极影响，并将其应用于对汽车制动摩擦过程的主动控制，则可显著提高汽车制动器的制动效能与可靠性，增强驾驶人员制动操作的舒适性，但由于现有汽车刹车片均为非金属、非铁磁性材料，使得对汽车制动摩擦过程的磁场控制还不具备最基本的物质条件和技术基础。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种汽车软磁刹车片配方及其制作方法，该刹车片耐热性好、摩擦磨损性能稳定，能较好适应汽车高速、重载等极端制动工况，并具有新的功能性——磁性，可为将来发展磁场控制的摩擦制动技术奠定物质基础。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种汽车软磁刹车片配方，配方由以下重量份的组分组成：有机粘结剂6～18份、增强纤维15～45份、摩擦性能调节剂10～50份、填料3～10份、软磁性材料5～30份；

有机粘结剂是：酚醛树脂、改性酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂中的一种或者任意组合；

增强纤维是：玻璃纤维、海泡石纤维、针状硅灰石、纤维状水镁石、FKF纤维、英特纤维ETF、芳纶纤维、钢纤维、铜纤维、铝纤维、锌纤维、麻纤维、聚乙烯醇纤维、碳纤维、硅酸铝纤维、岩棉、棉纤维中的一种或者任意组合；

摩擦性能调节剂是：刚玉、蛭石、长石、重晶石、硅灰石、萤石、沸石、石灰石、冰晶石、氧化铁、铬铁矿粉、泡沫铁粉、不生锈铁粉、黄铜粉、紫铜粉、铝粉、铅粉、氧化铝、锆英石、石英岩、高岭土、硅藻土、白云石、铝矾土、石墨、二硫化钼、滑石、云母、硫化锑中的一种或者任意组合；

填料是：腰果壳油摩擦粉、丁腈橡胶粉、丁苯橡胶粉、磨尘、轮胎粉、胺基酯、脱模剂、偶联剂中的一种或者任意组合；

软磁性材料是：镍锌铁氧体、锰锌铁氧体、锰铁氧体、镍铁氧体、锰镍铁氧体、铁硅铝软磁粉末、羟基铁粉、铁钴镍粉、Ni81Mo2坡莫合金粉末中的一种或者任意组合。

一种汽车软磁刹车片的制作方法，包括以下步骤：

1）．将材料在烘干箱中，在温度40℃干燥处理6小时；

2）．将增强纤维制成短纤维；

3）．将块状物料经过粉碎机处理，粉碎成细粉碎；

4）．将物料投入到混料机中进行高速混合15-30min；

5）．将混合后的物料放入模具内，在温度150℃-180℃条件下加压20MPa-25MPa，压制成型，脱模；

6）．定型处理：夹板定位在150℃-210℃条件下进行定型热处理6小时，脱模。

本发明的有益效果是：在原有汽车刹车片加入软磁性材料，在配合外加磁场作用下，增大了摩擦系数，降低了磨耗率，改善了摩擦稳定性，较好的适应了汽车的各种复杂制动工况。添加的软磁性材料是强磁性物质，使得汽车软磁刹车片有较大的磁导率和饱和磁感应强度，为制动摩擦过程的磁场控制提供了最基本的物质条件。利用磁场的可控性和其对制动摩擦行为的积极影响，将汽车软磁刹车片应用于对制动摩擦过程的主动控制，可显著提高摩擦制动器的制动效能与可靠性并能大大增强驾驶的舒适性。此外，汽车软磁刹车片制作方法相对简单，无需事先充磁，制动过程可通过外磁场调节磁性的大小来调节控制摩擦行为。

具体实施方式

下面对本发明作进一步说明。

本汽车软磁刹车片配方，配方由以下重量份的组分组成：有机粘结剂6～18份、增强纤维15～45份、摩擦性能调节剂10～50份、填料3～10份、软磁性材料5～30份；

有机粘结剂是：酚醛树脂、改性酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂中的一种或者任意组合；

增强纤维是：玻璃纤维、纤维海泡石、针状硅灰石、纤维状水镁石、FKF纤维、英特纤维ETF、芳纶纤维、钢纤维、铜纤维、铝纤维、锌纤维、麻纤维、聚乙烯醇纤维、碳纤维、硅酸铝纤维、岩棉、棉纤维中的一种或者任意组合；

摩擦性能调节剂是：刚玉、蛭石、长石、重晶石、硅灰石、萤石、沸石、石灰石、冰晶石、氧化铁、铬铁矿粉、泡沫铁粉、不生锈铁粉、黄铜粉、紫铜粉、铝粉、铅粉、氧化铝、锆英石、石英岩、高岭土、硅藻土、白云石、铝矾土、石墨、二硫化钼、滑石、云母、硫化锑中的一种或者任意组合；

填料是：腰果壳油摩擦粉、丁腈橡胶粉、丁苯橡胶粉、磨尘、轮胎粉、胺基酯、脱模剂、偶联剂中的一种或者任意组合；

软磁性材料是：镍锌铁氧体、锰锌铁氧体、锰铁氧体、镍铁氧体、锰镍铁氧体、铁硅铝软磁粉末、羟基铁粉、铁钴镍粉、Ni81Mo2坡莫合金粉末中的一种或者任意组合。

汽车软磁刹车片的制作方法，包括以下步骤：

制作汽车软磁刹车片时，将材料在烘干箱中，在温度40℃干燥处理6小时；再将增强纤维制成短纤维；然后将块状物料经过粉碎机处理，粉碎成细粉碎；将物料投入到混料机中进行高速混合15-30min；将混合后的物料放入模具内，在温度150℃-180℃条件下加压20MPa-25MPa，压制成型，脱模；定型处理：夹板定位在150℃-210℃条件下进行定型热处理6小时，脱模；除毛刺，打光上漆，制成成品。

实施例一

有机粘结剂为腰果壳油改性酚醛树脂（腰果壳油改性酚醛树脂为改性酚醛树脂中的一种）9份，增强材料：铜纤维6份，钢纤维10份，玻璃纤维8份，芳纶纤维4份，FKF纤维8份；摩擦性能调节剂：石墨3份，硫化锑2份，锆英石2份，长石8份，重晶石10份，硅藻土5份，高岭土3份，泡沫铁粉4份；填料：腰果壳油摩擦粉4份，锆类偶联剂2份（锆类偶联剂是偶联剂中的一种），脱模剂2份；软磁性材料：羟基铁粉10份。

实施例二

有机粘结剂为丁腈改性酚醛树脂（丁腈改性酚醛树脂为改性酚醛树脂中的一种）9份，增强材料：铜纤维6份，钢纤维8份，海泡石纤维6份，玻璃纤维8份，FKF纤维8份；摩擦性能调节剂：石墨3份，硫化锑2份，氧化铝2份，长石8份，重晶石10份，沸石7份，高岭土5份；填料：腰果壳油摩擦粉4份，硅烷偶联剂2份（硅烷偶联剂是偶联剂中的一种）, 脱模剂2份；软磁性材料：镍锌铁氧体10份。

实施例三

有机粘结剂为酚醛树脂10份，增强材料：铝纤维5份，钢纤维9份，玻璃纤维9份，芳纶纤维4份，硅酸铝纤维8份；摩擦性能调节剂：石墨2份，硫化锑3份，长石10份，重晶石10份，蛭石5份，高岭土3份，石英岩4份；填料：腰果壳油摩擦粉4份，硅烷偶联剂2份，脱模剂2份；软磁性材料：锰锌铁氧体10份。

将三种实施例制备的刹车片分别在摩擦标准试验机上进行恒压定速试验，压力为0.98MPa，速度为16.7m/s，分别在温度为100℃、150℃、200℃、250℃、300℃及350℃六个温度范围下进行摩擦试验测定摩擦系数和磨损率（试验设备符合JC/T 1065标准规定）。本发明参照国家标准GB 5763-2008《汽车用制动器衬片》相关技术规范，经试验测试摩擦系数和磨损率，结果如下表所示。

实施例一制备刹车片摩擦性能测试表

实施例二制备刹车片摩擦性能测试表

实施例三制备刹车片摩擦性能测试表

从上述三个表可以看到，以上三种实施例制备的刹车片全都满足国标中第四类摩擦性能，并且摩擦系数表现稳定，磨损率都处于低位。

再分别将三种实施例制备的刹车片在磁场强度为12KA/m和其他试验条件与上述试验相同情况下用定速摩擦试验机进行试验，测定摩擦系数和磨损率，结果如下表所示。

实施例一制备刹车片磁场摩擦性能测试表

实施例二制备刹车片磁场摩擦性能测试表

实施例三制备刹车片磁场摩擦性能测试表

从上述三个表可以看到，以上三种实施例制备的刹车片全都满足国标中第四类摩擦性能，且相对于没有磁场的摩擦磨损试验结果，磁场作用下各个实施例制备的刹车片制动效果明显，摩擦系数相对较大，摩擦系数偏差相对较小，磨损率相对降低，摩擦稳定性好，综合性能较好。

Claims (2)

1.一种汽车软磁刹车片，其特征在于，配方由以下重量份的组分组成：有机粘结剂6～18份、增强纤维15～45份、摩擦性能调节剂10～50份、填料3～10份、软磁性材料5～30份；

有机粘结剂是：酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂中的一种或者任意组合；

增强纤维是：玻璃纤维、海泡石纤维、针状硅灰石、纤维状水镁石、FKF纤维、英特纤维ETF、芳纶纤维、钢纤维、铜纤维、铝纤维、锌纤维、麻纤维、聚乙烯醇纤维、碳纤维、硅酸铝纤维、岩棉、棉纤维中的一种或者任意组合；

摩擦性能调节剂是：刚玉、蛭石、长石、重晶石、硅灰石、萤石、沸石、石灰石、冰晶石、氧化铁、铬铁矿粉、泡沫铁粉、不生锈铁粉、黄铜粉、紫铜粉、铝粉、铅粉、氧化铝、锆英石、石英岩、高岭土、硅藻土、白云石、铝矾土、石墨、二硫化钼、滑石、云母、硫化锑中的一种或者任意组合；

填料是：腰果壳油摩擦粉、丁腈橡胶粉、丁苯橡胶粉、磨尘、轮胎粉、胺基酯、脱模剂、偶联剂中的一种或者任意组合；

软磁性材料是：镍锌铁氧体、锰锌铁氧体、锰铁氧体、镍铁氧体、锰镍铁氧体、铁硅铝软磁粉末、羟基铁粉、铁钴镍粉、Ni81Mo2坡莫合金粉末中的一种或者任意组合。

2.制备如权利要求1所述的一种汽车软磁刹车片的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）．将材料在烘干箱中，在温度40℃干燥处理6小时；

2）．将增强纤维制成短纤维；

3）．将块状物料经过粉碎机处理，粉碎成细粉碎；

4）．将物料投入到混料机中进行高速混合15-30min；

5）．将混合后的物料放入模具内，在温度150℃-180℃条件下加压20MPa-25MPa，压制成型，脱模；

6）．定型处理：夹板定位在150℃-210℃条件下进行定型热处理6小时，脱模。