專利名稱：：一種非金屬陶瓷基汽車剎車片及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種汽車剎車片，特別涉及一種用于汽車制動系統(tǒng)的非金屬陶瓷基復(fù)合的剎車片，本發(fā)明還涉及該汽車剎車片的制備方法。
背景技術(shù)：
：汽車剎車片是汽車制動系統(tǒng)的A類關(guān)鍵零部件，其性能的好壞直接關(guān)系到汽車運行的安全性和可靠性。目前市場上主流的汽車剎車片均采用半金屬或少金屬樹脂基摩擦材料，當(dāng)汽車在連續(xù)或緊急制動時，剎車片和制動盤表面的溫度高達(dá)50070(TC，由于樹脂基剎車片耐溫性能欠佳，在高溫下會分解放出水、氣、油等，在摩擦表面形成一層薄膜，使干摩擦變成混合摩擦或濕摩擦，摩擦系數(shù)顯著降低，存在剎車失效的隱患，同時由于樹脂的大量熱分解，降低了其粘結(jié)作用，材料高溫磨損加劇，導(dǎo)致剎車片的使用壽命顯著降低。目前市面上的一些陶瓷汽車剎車片采用較多量的陶瓷纖維替代傳統(tǒng)的鋼纖維，盡管其制動舒適性能(包括噪音、落灰以及與對偶匹配性等)明顯提高，但是由于仍然采用樹脂作為主要粘結(jié)劑，導(dǎo)致了其在高溫下存在極易產(chǎn)生裂紋和高溫磨損性能較差等問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種使用壽命長、制造性能好的非金屬陶瓷基汽車剎車片。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供該非金屬陶瓷基汽車剎車片的制備方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的非金屬陶瓷基汽車剎車片，其材料配方按重量百分比計算為粘結(jié)基體15-30，增強纖維20-40，摩擦性能調(diào)節(jié)劑10-20，抗磨潤滑劑15-30，彈性增韌劑5-10，填料10-30，其中所述的粘結(jié)基體主要以改性鋁硅酸鈉作為無機高溫粘結(jié)劑，少量酚醛樹脂作為有機中低溫輔助粘結(jié)劑，無機陶瓷粘結(jié)劑和有機粘結(jié)劑的重量比=5:1;所述的增強纖維主要由芳綸纖維、鈦酸鉀晶須、陶瓷或礦物纖維組成，其重量配比為芳綸纖維鈦酸鉀晶須陶瓷纖維=1:4:10;所述的摩擦性能調(diào)節(jié)劑，包括增磨劑，由0-5%的鉻鐵礦粉和硫鐵礦粉組成；所述的抗磨潤滑劑由硫化銻、石墨等組成，其重量配比為硫化銻石墨=1:2;所述的彈性增韌劑由丁腈橡膠粉、摩擦粉組成，其重量配比為丁腈橡膠粉摩擦粉=1:1;所述的填料由重晶石和復(fù)合填料組成，其重量配比為重晶石粉復(fù)合填料=5:2。本發(fā)明進(jìn)一步提供的非金屬陶瓷基汽車剎車片，其材料配方按重量百分比計算為樹脂/橡膠510(wt.%)，芳綸漿泊12(wt.%)，石墨616(wt.%)，鉻鐵礦12(wt.%)，有機摩擦粉25(wt.%)，復(fù)合填料48(wt.%)。為了解決上述第二個技術(shù)問題，本發(fā)明提供的該非金屬陶瓷基汽車剎車片的制備方法，包括如下步驟(1)、配料按上述配比稱量各個組分物料；(2)、混料將稱量好的各物料投入高速混料機中，混料時間45分鐘；(3)、成型按剎車片型號稱取混合料，倒入熱壓模中，壓制壓力200300kgf/cm2，熱壓溫度16020(TC，排氣1012次，保壓時間根據(jù)剎車片的厚度而定，一般是5565s/mm;(4)、熱處理將剎車片在2小時從室溫升溫到16(TC，保溫4小時，再在1小時升溫到210°C，保溫4小時，然后隨爐冷卻至室溫；(5)、再將上述制得的產(chǎn)品按技術(shù)要求進(jìn)行磨削、倒角，開槽，然后在65070(TC的溫度下進(jìn)行高溫?zé)g表面處理，再經(jīng)噴涂、印標(biāo)，加工成為汽車剎車片。采用上述技術(shù)方案的非金屬陶瓷基汽車剎車片及其制備方法，相對于陶瓷樹脂基汽車剎車片，非金屬陶瓷基汽車剎車片在速度/壓力相關(guān)性、制動效能、噪音控制、落灰控制、使用壽命尤其是耐高溫性能等方面都有顯著的提高，而制造成本基本持平，是一種性價比較高的新型汽車制動摩擦材料。綜上所述，本發(fā)明是一種使用壽命長、制造性能好的非金屬陶瓷基汽車剎車片，該非金屬陶瓷基汽車剎車片的制備方法簡單可行。具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明提供的非金屬陶瓷基剎車片的配方陶瓷粘結(jié)劑1020(wt.%)，樹脂/橡膠510(wt.%)，陶瓷/礦物纖維1525(wt.%)，芳綸漿泊12(wt.%)，鈦酸鉀晶須410(wt.%)，石墨616(wt.%)，硫化銻38(wt.%)，鉻鐵礦12(wt.%)，硫鐵礦12(wt.%)，有機摩擦粉25(wt.%)，陶瓷粘結(jié)劑1020(wt.%)，陶瓷/礦物纖維1525(wt.%)，鈦酸鉀晶須410(wt.%)，硫化銻38(wt.%)，硫鐵礦12(wt.%)，重晶石1020(wt.%)，重晶石1020(wt.%)，復(fù)合±真料48(wt.%)。在這個配方體系中，陶瓷粘結(jié)劑主要是以改性的鋁硅酸納作為高溫粘結(jié)劑，可顯著提高材料的耐溫性能，降低材料在高溫下的磨損量，并可以使材料形成網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)，增加制動平穩(wěn)性，減少制動噪音。為繼續(xù)沿用樹脂基汽車剎車片的成型工藝和生產(chǎn)設(shè)備，加入少量的樹脂和橡膠，以降低設(shè)備投入和生產(chǎn)成本。陶瓷或礦物纖維具有使用溫度高、防潮性能好、磨損小等優(yōu)點，并且可以起到微觀強化和提高剎車舒適性的作用。六鈦酸鉀晶須是一種新型針狀的短纖維復(fù)合物，具有十分優(yōu)良的力學(xué)物理性能高強度、高模量、耐磨損、耐高溫、隔熱、高的電氣絕緣性及優(yōu)異的紅外反射性能。石墨用作中、低溫潤滑劑，硫化銻用作中、高溫潤滑劑，在材料表面形成減摩薄膜，可以增加制動平穩(wěn)性，降低磨損，延長使用壽命。鉻鐵礦、硫鐵礦、有機摩擦粉等可以提高摩擦系數(shù)，增加制動效能。重晶石、復(fù)合填料等除起到降低成本的作用外，還可以穩(wěn)定摩擦系數(shù)、調(diào)節(jié)材料的孔隙率，提高剎車舒適性。非金屬陶瓷基汽車剎車片的制備工藝，包括如下步驟(1)、配料按上述配比稱量各個組分物料；(2)、混料將稱量好的各物料投入高速混料機中，混料時間45分鐘；(3)、成型按剎車片型號稱取混合料，倒入熱壓模中，壓制壓力200300kgf/cm2，熱壓溫度16020(TC，排氣1012次，保壓時間根據(jù)剎車片的厚度而定，一般是5565s/mm;(4)、熱處理將剎車片在2小時從室溫升溫到16(TC，保溫4小時，再在1小時升溫到210°C，保溫4小時，然后隨爐冷卻至室溫；(5)、再將上述制得的產(chǎn)品按技術(shù)要求進(jìn)行磨削、倒角，開槽，然后在65070(TC的溫度下進(jìn)行高溫?zé)g表面處理，再經(jīng)噴涂、印標(biāo)，加工成為汽車剎車片。非金屬陶瓷基汽車剎車片的性能按GB5763-98對非金屬陶瓷基和非金屬樹脂基汽車剎車片進(jìn)行了定速摩擦試驗，試驗結(jié)果見表l。表l非金屬陶瓷基和陶瓷剎車片定速試驗結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>摩擦系數(shù)升溫0.350.400.400.410.380.370.380.400.420.420.400.35降溫0.360.370.380.420.410.390.410.420.430.43磨損率10—7cm3/(Nm)溫度100150200250300350100150200250300350磨損沖<0.060.080.170.200.180.140.350.310.270.370.650.95外觀表面光潔，無裂痕有油膜、裂紋備注降溫試驗不測磨損率從表l可以看出，非金屬陶瓷基汽車剎車片的摩擦系數(shù)從10(TC到35(rC變化較少，磨損率在25(TC以前隨溫度的升高呈上升趨勢，25CTC以后材料的磨損率隨溫度的升高反而有所降低，摩擦面上無油膜，摩擦塊表面完整，無裂紋；非金屬樹脂基剎車片的摩擦系數(shù)在25(TC之前隨溫度升高而升高，高溫時衰退稍大、耐磨性較差，摩擦面上有一層油膜，且摩擦塊表面出現(xiàn)裂紋。在定速試驗中，非金屬陶瓷基汽車剎車片的綜合性能明顯高于非金屬樹脂基汽車剎車片。對某一車型的非金屬陶瓷基汽車剎車片在慣性臺架試驗機上進(jìn)行試驗，試驗程序為C406-98。結(jié)果表明，在效能試驗中，非金屬陶瓷基剎車片的高速和低速效能差《5%;在衰退試驗中，最高摩擦系數(shù)為0.39，最低摩擦系數(shù)為0.36;在涉水試驗中，最高摩擦系數(shù)為0.36，最低為O.32;總磨損量為O.15mm，摩擦片表面完整，無塌邊、無裂紋。綜上所述，相比同類的樹脂基剎車片，用本發(fā)明技術(shù)制得的汽車剎車片，其摩擦系數(shù)有所增大，高溫穩(wěn)定性和耐磨性更好。非金屬陶瓷基汽車剎車片是一種性價比較高的新型摩擦材料，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。權(quán)利要求1.一種非金屬陶瓷基汽車剎車片，其特征是其材料配方按重量百分比計算為粘結(jié)基體15-30，增強纖維25-40，摩擦性能調(diào)節(jié)劑10-20，抗磨潤滑劑15-30，彈性增韌劑5-10，填料10-30。其中所述的粘結(jié)基體主要以改性鋁硅酸鈉作為無機高溫粘結(jié)劑，少量酚醛樹脂作為有機中低溫輔助粘結(jié)劑，無機陶瓷粘結(jié)劑和有機粘結(jié)劑的重量比＝5∶1；所述的增強纖維主要由芳綸纖維、鈦酸鉀晶須、陶瓷或礦物纖維組成，其重量配比為芳綸纖維∶鈦酸鉀晶須∶陶瓷纖維＝1∶4∶10；所述的摩擦性能調(diào)節(jié)劑，包括增磨劑，由0-5％的鉻鐵礦粉和硫鐵礦粉組成；所述的抗磨潤滑劑由硫化銻、石墨等組成，其重量配比為硫化銻∶石墨＝1∶2；所述的彈性增韌劑由丁腈橡膠粉、摩擦粉組成，其重量配比為丁腈橡膠粉∶摩擦粉＝1∶1；所述的填料由重晶石和復(fù)合填料組成，其重量配比為重晶石粉∶復(fù)合填料＝5∶2。2根據(jù)權(quán)利要求l所述的非金屬陶瓷基汽車剎車片，其特征是其材料配方按重量百分比計算為1020，樹脂/橡膠510，1525，芳綸漿泊12，410，石墨616，38，鉻鐵礦12，12，有機摩擦粉25，1020，復(fù)合±真料48。3制備權(quán)利要求l所述的非金屬陶瓷基汽車剎車片的方法，其特征是:包括如下步驟(1)、配料按上述配比稱量各個組分物料；(2)、混料將稱量好的各物料投入高速混料機中，混料時間45分鐘；(3)、成型按剎車片型號稱取混合料，倒入熱壓模中，壓制壓力200300kgf/cm2，熱壓溫度16020(TC，排氣1012次，保壓時間根據(jù)剎車片的厚度而定，一般是5565s/mm;陶瓷粘結(jié)劑陶瓷/礦物纖維鈦酸鉀晶須硫化銻硫鐵礦重晶石(4)、熱處理將剎車片在2小時從室溫升溫到16(TC，保溫4小時，再在l小時升溫到210°C，保溫4小時，然后隨爐冷卻至室溫；(5)、再將上述制得的產(chǎn)品按技術(shù)要求進(jìn)行磨削、倒角，開槽，然后在650700。C的溫度下進(jìn)行高溫?zé)g表面處理，再經(jīng)噴涂、印標(biāo)，加工成為汽車剎車片。全文摘要本發(fā)明公開了一種非金屬陶瓷基汽車剎車片，其材料配方按重量百分比計算為粘結(jié)基體15-30，增強纖維25-40，摩擦性能調(diào)節(jié)劑10-20，抗磨潤滑劑15-30，彈性增韌劑5-10，填料10-30。本發(fā)明是一種使用壽命長、制造性能好的非金屬陶瓷基汽車剎車片，該非金屬陶瓷基汽車剎車片的制備方法簡單可行。文檔編號F16D69/02GK101592204SQ20091030403公開日2009年12月2日申請日期2009年7月6日優(yōu)先權(quán)日2009年7月6日發(fā)明者劉伯威,劉美玲,宋曉萍,陽楊,翔熊,賀云果,黃伯云申請人:中南大學(xué);湖南博云汽車制動材料有限公司