專利名稱：一種低金屬陶瓷基汽車剎車片及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種剎車片，特別是涉及一種用于汽車制動系統(tǒng)的低金屬陶瓷基復合剎車片 ，本發(fā)明還涉及該剎車片的制備方法。
背景技術：
汽車剎車片是汽車制動系統(tǒng)的A類關鍵零部件，其性能的好壞直接關系到汽車運行的安 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500 70(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 ，降低了其粘結作用，材料高溫磨損加劇，導致剎車片的使用壽命顯著降低。目前市面上的 一些少金屬樹脂基摩擦材料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劑 ，導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問題是提供一種使用壽命長、制動性能好的低金屬陶瓷基 汽車剎車片。
本發(fā)明所要解決的第二個技術問題是提供一種該低金屬陶瓷基汽車剎車片的制備方法。
為了解決上述第一個技術問題，本發(fā)明提供的低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基體15-30，增強纖維25-50，摩擦性能調(diào)節(jié)劑10-20，彈性增韌劑 5-10， ±真料10-30，其中
所述的粘結基體主要以改性鋁、硅酸鹽類陶瓷相作為無機高溫粘結劑，少量酚醛樹脂和 橡膠作為有機中低溫輔助粘結劑，無機陶瓷粘結劑和有機粘結劑的重量比=5:1;所述的增強 纖維主要為鋼纖維，銅纖維、礦物纖維和有機纖維作為輔助增強纖維，鋼纖維與輔助增強纖 維的重量比=1:1;所述的摩擦性能調(diào)節(jié)劑主要包括鉻鐵礦、石墨和摩擦粉；所述的填料主要 為石油焦炭和重晶石。
其材料配方按重量百分比計算為
陶瓷粘結劑 10 20 樹脂/橡膠 5 10
鋼纖維10 25 銅纖維、礦物纖維和芳給纖維10 25石墨 10 15 硫化銻 3 8
鉻鐵礦2 5 有機摩擦粉 2 5
重晶石 10 20 石油焦炭 2 5
為了解決上述第二技術問題，本發(fā)明提供的低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4 5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200 300kgf/cm2，熱 壓溫度160 20(TC，排氣10 12次，保壓時間根據(jù)剎車片的厚度而定， 一般是55 65s/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)品按技術要求進行磨削、倒角，開槽，然后在650 70(TC的溫 度下進行高溫燒蝕表面處理，再經(jīng)噴涂、印標，加工成為汽車剎車片。
采用上述技術方案的低金屬陶瓷基汽車剎車片及其制備方法，相對于低金屬樹脂基汽車 剎車片，低金屬陶瓷基汽車剎車片在速度、壓力相關性、制動效能、噪音控制和使用壽命等 方面都有較大的提高，特別是高溫性能有顯著的提高，而制造成本基本持平，低金屬陶瓷基 汽車剎車片是一種性價比較較高的新型摩擦材料制品。
綜上所述，本發(fā)明是一種使用壽命長、制動性能好的低金屬陶瓷基汽車剎車片，該制備 方法簡單可行。


圖l是低金屬樹脂基汽車剎車片臺架試驗結果； 圖2是低金屬陶瓷基汽車剎車片臺架試驗結果； 圖3是低金屬陶瓷基汽車剎車片速度相關性試驗結果。
具體實施例方式
下面結合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。 本發(fā)明提供的低金屬陶瓷基剎車片的配方說明
陶瓷粘結劑 10 20 (wt.%) 樹脂/橡膠 5 10 (wt.%)
鋼纖維10 25 (wt.%) 銅纖維、礦物纖維和芳綸纖維10 25 (wt.%) 石墨 10 15 (wt.%) 硫化銻 3 8 (wt.%)鉻鐵礦2 5 (wt.%) 有機摩擦粉 2 5 (wt.%)
重晶石 10 20 (wt.%) 石油焦炭 2 5 (wt.%)
在這個配方體系中，陶瓷粘結劑主要是指改性的鋁、硅酸鹽類無機高溫粘結劑，可顯著 提高材料的耐溫性能，降低材料在高溫下的磨損量，同時也可以使材料形成多孔結構，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)設備，加入少 量的樹脂和橡膠，以降低設備投入和生產(chǎn)成本。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。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。鉻鐵礦和有機摩擦粉等可以提高摩擦系數(shù)，增加制動效能。重晶石、石油焦 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。 低金屬陶瓷基汽車剎車片的制備工藝說明，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4 5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200 300kgf/cm2，熱 壓溫度160 20(TC，排氣10 12次，保壓時間根據(jù)剎車片的厚度而定， 一般是55 65s/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)品按技術要求進行磨削、倒角，開槽，然后在650 70(TC的溫 度下進行高溫燒蝕表面處理，再經(jīng)噴涂、印標，加工成為汽車剎車片。
低金屬陶瓷基汽車剎車片的性能
按AK-Maste分別對Honda Accord 2000的低金屬樹脂基和陶瓷基汽車剎車片在Link3000 慣性臺架試驗機上進行試驗，實驗結果見圖1以及圖2。
結果表明，相對于低金屬樹脂基汽車剎車片，低金屬陶瓷基汽車剎車片的制動平穩(wěn)性有 明顯提高，速度/壓力相關性變化很小，且無明顯衰退，摩擦系數(shù)維持在0.27 0.33，磨損 量為0.2mm，對偶的磨損量小于0.02mm，摩擦片表面完整，無塌邊、無裂紋。
另外，某一車型低金屬陶瓷基汽車剎車片的性能達到歐盟強制性R-90安全標準。在效能 試驗中，高速和低速的效能差《10%，試驗結果見圖3。
綜上所述，相比同類的樹脂基剎車片，用本發(fā)明技術制得的汽車剎車片，其制動穩(wěn)定性有所 提高，高溫穩(wěn)定性和耐磨性更好，不傷對偶，而且削弱了傳統(tǒng)低金屬剎車片存在的銹蝕問題。因此，低金屬陶瓷基汽車剎車片具有更廣闊的市場應用前景。
權利要求
1.一種低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基體15-30，增強纖維25-50，摩擦性能調(diào)節(jié)劑10-20，彈性增韌劑5-10，填料10-30，其中所述的粘結基體主要以改性鋁硅酸鈉作為無機高溫粘結劑，少量酚醛樹脂和橡膠作為有機中低溫輔助粘結劑，無機陶瓷粘結劑和有機粘結劑的重量比＝5∶1；所述的增強纖維主要為鋼纖維，銅纖維、礦物纖維和芳綸纖維作為輔助增強纖維，鋼纖維與輔助增強纖維的重量比＝1∶1；所述的摩擦性能調(diào)節(jié)劑主要包括鉻鐵礦、石墨和硫化銻；所述的彈性增韌劑主要包括丁腈橡膠、有機摩擦粉；所述的填料主要為石油焦炭和重晶石。
2.根據(jù)權利要求l所述的低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陶瓷粘結劑 10 20， 樹脂/橡膠 5 10，鋼纖維10 25， 銅纖維、礦物纖維和芳綸纖維 10 25，石墨 10 15， 硫化銻 3 8，鉻鐵礦2 5， 有機摩擦粉 2 5，重晶石 10 20， 石油焦炭 2 5。
3.制備權利要求l所述的低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4 5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200 300kgf/cm2，熱 壓溫度160 200 °C，排氣10 12次，保壓時間根據(jù)剎車片的厚度而定， 一般是55 65s/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)品按技術要求進行磨削、倒角，開槽，然后在650 700 。C的溫 度下進行高溫燒蝕表面處理，再經(jīng)噴涂、印標，加工成為汽車剎車片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低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基體15-30，增強纖維25-50，摩擦性能調(diào)節(jié)劑10-20，彈性增韌劑5-10，填料10-30，其中所述的粘結基體主要以改性鋁硅酸鈉作為無機高溫粘結劑，少量酚醛樹脂和橡膠作為有機中低溫輔助粘結劑，無機陶瓷粘結劑和有機粘結劑的重量比＝5∶1；所述的增強纖維主要為鋼纖維，銅纖維、礦物纖維和有機纖維作為輔助增強纖維，鋼纖維與輔助增強纖維的重量比＝1∶1；所述的摩擦性能調(diào)節(jié)劑主要包括鉻鐵礦、石墨和摩擦粉；所述的彈性增韌劑主要包括丁腈橡膠、有機摩擦粉；所述的填料主要為石油焦炭和重晶石。本發(fā)明是一種使用壽命長、制動性能好的低金屬陶瓷基汽車剎車片，該制備方法簡單可行。
文檔編號C04B14/38GK101586636SQ20091030402
公開日2009年11月25日 申請日期2009年7月6日 優(yōu)先權日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;湖南博云汽車制動材料有限公司