CN112343949B - 高导热、低热膨胀的制动衬片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于摩擦制动技术领域，具体涉及一种高导热、低热膨胀的制动衬片。本发明的高导热、低热膨胀的制动衬片，主要由以下重量份的组分制备而成：酚醛树脂6～10份、合成石墨6～12份、高碳鳞片石墨3～5份、沉淀硫酸钡10～20份、矿物纤维10～15份、硅酸钙晶须10～15份、Cu‑ZrW2O810～20份、煅烧石油焦10～20份、碳纤维3～10份。本发明制备得到的制动衬片不但具有高导热性，低热膨胀性，摩擦系数稳定，磨损小，而且噪音小、性能稳定。
Description
技术领域
本发明属于摩擦制动技术领域，具体涉及一种高导热、低热膨胀的制动衬片及其制备方法。
背景技术
刹车片是机动车辆至关重要的零部件，刹车性能的好坏直接关乎行车的安全与否。随着汽车工业的不断进步，汽车对刹车片的要求也在不断提高，近年来，人们要求开发出刹车噪音产生少的摩擦材料，越来越广泛使用的是不包含钢纤维和钢类纤维、且包含NAO材料的盘式制动衬片。在盘式制动衬片使用的NAO材料的摩擦材料中，为了确保人们所要求的性能，因而添加了铜、铜合金的纤维或颗粒等铜成分作为必需成分。为了满足摩擦系数要求，还需要添加增摩材料，比如氧化锆，锆英粉等，配方使用材料繁多，配料容易出错，不方便追溯。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高导热、低热膨胀的制动衬片。
本发明的再一目的在于提供包含上述制动衬片的盘式刹车片。
本发明的再一目的在于提供上述制动衬片的制备方法。
根据本发明具体实施方式的高导热、低热膨胀的制动衬片，所述制动衬片主要由以下重量份的组分制备而成：酚醛树脂6～10份、合成石墨6～12份、高碳鳞片石墨3～5份、沉淀硫酸钡10～20份、矿物纤维10～15份、硅酸钙晶须10～15份、Cu-ZrW2O810～20份、煅烧石油焦10～20份、碳纤维3～10份。
本发明中Cu-ZrW2O8是Cu与ZrW2O8的复合材料，其可综合利用Cu的高导热性和ZrW2O8的负热膨胀特性，具有与Si相匹配的热膨胀系数。Cu-ZrW2O8一般应用于电学器件中，并未应用于汽车制动领域。本发明通过将Cu-ZrW2O8与碳纤维复配，并调整合适物料配比，使Cu-ZrW2O8可以应用于制动衬片中，并获得了一种不但具有高导热、低热膨胀性能，且噪音低、性能稳定的制动衬片。
根据本发明具体实施方式的高导热、低热膨胀的制动衬片，所述制动衬片主要由以下重量份的组分制备而成：酚醛树脂6份、合成石墨6份、高碳鳞片石墨3份、沉淀硫酸钡10份、矿物纤维10份、硅酸钙晶须10份、Cu-ZrW2O810份、煅烧石油焦10份、碳纤维3份。
根据本发明具体实施方式的高导热、低热膨胀的制动衬片，所述制动衬片主要由以下重量份的组分制备而成：酚醛树脂8份、合成石墨8份、高碳鳞片石墨4份、沉淀硫酸钡15份、矿物纤维12份、硅酸钙晶须12份、Cu-ZrW2O815份、煅烧石油焦15份、碳纤维8份。
根据本发明具体实施方式的高导热、低热膨胀的制动衬片，所述制动衬片主要由以下重量份的组分制备而成：酚醛树脂10份、合成石墨12份、高碳鳞片石墨5份、沉淀硫酸钡20份、矿物纤维15份、硅酸钙晶须15份、Cu-ZrW2O820份、煅烧石油焦20份、碳纤维10份。
根据本发明具体实施方式的盘式刹车片，所述盘式刹车片包括钢背和连接在钢背上的高导热、低热膨胀的制动衬片，所述制动衬片主要由以下重量份的组分制备而成：酚醛树脂6～10份、合成石墨6～12份、高碳鳞片石墨3～5份、沉淀硫酸钡10～20份、矿物纤维10～15份、硅酸钙晶须10～15份、Cu-ZrW2O810～20份、煅烧石油焦10～20份、碳纤维3～10份。
根据保额发明具体实施方式的盘式刹车片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将配方量的碳纤维、Cu-ZrW2O8、1/4配方量的酚醛树脂、1/4配方量的沉淀硫酸钡的加入辊筒式混料机中，在200～300r/min条件下，搅拌3～5min，进行预混；将余量的配方物料加入辊筒式混料机中，在400～500r/min的条件下，搅拌5～15min，将物料混合均匀；
(2)热压模具为顶出模，下层是原料，上层为钢背；热压成型的温度为140～160℃，压力为400～500kg/cm2，固化时间为8～10min；
(3)对步骤(2)热压成型后的产品进行热处理；
(4)对步骤(3)所得产品进行修磨。
根据本发明具体实施方式的盘式刹车片的制备方法，步骤(3)中，热处理的温度为160～170℃，热处理时间为3～5h；
根据保额发明具体实施方式的盘式刹车片的制备方法，步骤(1)中，将物料在250r/min条件下，搅拌5min，进行预混。
根据本发明具体实施方式的盘式刹车片的制备方法，步骤(2)中，热压成型的控制温度为150℃，压力为450kg/cm2，固化时间为8min。
根据本发明具体实施方式的盘式刹车片的制备方法，步骤(3)中，热处理温度为165℃，热处理时间为4h。
本发明的有益效果：
本发明的制动衬片的配方成分简单，配料方便操作，可追溯性强；
本发明将Cu-ZrW2O8应用于制动衬片中，通过配合使用碳纤维，利用碳纤维形成坚固骨架，得以使Cu-ZrW2O8的高导热性能、低热膨胀性能充分发挥，从而，本发明制备得到的制动衬片不但具有高导热性，低热膨胀性，摩擦系数稳定，磨损小，而且噪音小、性能稳定；
本发明的制动衬片的配方中不需要再添加增摩材料。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1制备本发明的制动衬片
表1本发明的制动衬片的配方比例
本发明的制动衬片按照原料混料、压制、热处理、修磨的步骤进行加工，具体制备方法如下：。
(1)原料混料：将配方量的碳纤维、Cu-ZrW2O8与及配方量1/4的酚醛树脂、配方量1/4沉淀硫酸钡的加入辊筒式混料机中，保持240r/min的速度，搅拌4min，进行预混；将余量的配方物料加入辊筒式混料机中，保持450r/min的速度，搅拌5min，将物料混合均匀；
(2)压制：采用一步成型方法，面料和底料为同一材料，热压模具为顶出模，下层是原料，上层为钢背；热压成型的控制温度为150℃，压力为450kg/cm2，固化时间为9min；
(3)热处理：对热压成型后的产品进行热处理，所述热处理温度为140～160℃，热处理时间为3～5h；
(4)修磨：对产品进行修磨，得到最终的成品。
上述方法中，原料预混中转速可选200、250或300r/min；
原料预混的时间可选3、4或5min；
步骤(1)中，使用400、450或500r/min的转速将全部原料混匀，搅拌时间可选5、10或15min；
步骤(2)中，热压成型的控制温度可选140、150或160℃，压力可选400、450或500kg/cm2，固化时间可选8、9或10min；
步骤(3)中，热处理时温度控制为140、150或160℃，处理时间为3、4或5h。
本发明发现虽然Cu-ZrW2O8具有高导热、低热膨胀的特性，但是加入刹车衬片配方中后，所得刹车衬片不但导热、热膨胀性能改善不明显，而且出现了热膨胀性不均、噪音大等情况。本发明通过碳纤维与Cu-ZrW2O8复配，有效的改善了上述问题，获得了具有高导热性，低热膨胀性，摩擦系数稳定，磨损小，而且噪音小、性能稳定的刹车衬片。
实施例2验证本发明的刹车衬片的性能
本发明采用实施例1～3配方所制备的刹车衬片、市售品及2组对照进行实验，考察刹车衬片的热膨胀性、摩擦系数，其中，对比例1的配方中没有碳纤维，其他组分及用量与实施例1相同，对比例2的配方中没有Cu-ZrW2O8，其他组分及用量与实施例1相同。
热膨胀性、摩擦系数实验程序按照B5763-2008进行，具体结果如表2、3所示：
表2热膨胀实验结果
由表2可知，按照程序分别对每份样品上的5个点进行测试，发现对比例2中只加入碳纤维的刹车衬片的热膨胀率和市售产品基本一致；对比例1的配方中只加入Cu-ZrW2O8，刹车衬片产品的热膨胀率在0.39～0.98的较大范围内波动。同时检测对比例1产品的噪音发生率，其噪音强度大于70dBA的概率最大为3.5％，噪音强度大于90dBA的概率为1％。本发明实施例1～3的配方中同时加入Cu-ZrW2O8与碳纤维后，产品的热膨胀率维持为0.3～0.58％的较平稳的范围内。对实施例1～3产品的噪音发生率进行检测发现，本发明的实施例1～3的噪音强度大于70dBA的概率降至2.5％以下，噪音强度大于90dBA的概率降为0。
表3摩擦系数实验结果
由表3可知，本发明实施例1～3的刹车衬片摩擦系数稳定，磨损小。对比例1中只加入Cu-ZrW2O8，摩擦系数相对稳定，磨损较实施例1～3稍大。对比例2中只加入碳纤维，没有加入Cu-ZrW2O8，摩擦系数较低，磨损比实施例1～3高，与市售产品基本一致。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.高导热、低热膨胀的制动衬片，其特征在于，所述制动衬片主要由以下重量份的组分制备而成：酚醛树脂6份、合成石墨12份、高碳鳞片石墨5份、沉淀硫酸钡10份、矿物纤维15份、硅酸钙晶须12份、Cu-ZrW2O8 20份、煅烧石油焦10份、碳纤维10份。
2.盘式刹车片，其特征在于，所述盘式刹车片包括钢背和连接在钢背上的高导热、低热膨胀的制动衬片，所述制动衬片主要由以下重量份的组分制备而成：酚醛树脂6份、合成石墨12份、高碳鳞片石墨5份、沉淀硫酸钡10份、矿物纤维15份、硅酸钙晶须12份、Cu-ZrW2O8 20份、煅烧石油焦10份、碳纤维10份。
3.权利要求2所述的盘式刹车片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将配方量的碳纤维、Cu-ZrW2O8、1/4配方量的酚醛树脂、1/4配方量的沉淀硫酸钡的加入辊筒式混料机中，在200～300r/min条件下，搅拌3～5min，进行预混；将余量的配方物料加入辊筒式混料机中，在400～500r/min的条件下，搅拌5～15min，将物料混合均匀；
(2)热压模具为顶出模，下层是原料，上层为钢背；热压成型的温度为140～160℃，压力为400～500kg/cm2，固化时间为8～10min；
(3)对步骤(2)热压成型后的产品进行热处理；
(4)对步骤(3)所得产品进行修磨。
4.根据权利要求3所述的盘式刹车片的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，热处理的温度为160～170℃，热处理时间为3～5h。
5.根据权利要求4所述的盘式刹车片的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，将物料在250r/min条件下，搅拌5min，进行预混。
6.根据权利要求5所述的盘式刹车片的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，热压成型的控制温度为150℃，压力为450kg/cm2，固化时间为8min。
7.根据权利要求6所述的盘式刹车片的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，热处理温度为165℃，热处理时间为4h。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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