專利名稱：一種無樹脂全陶瓷基汽車剎車片及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無樹脂全陶瓷基汽車剎車片及其制備方法；屬于摩擦材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
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(yùn)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)500 700°C，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)致了其存在高溫?zé)崴ネ艘约霸诟邷叵聵O易產(chǎn)生裂紋和高溫磨損性能較差等問題。國內(nèi)外也有一些陶瓷基汽車剎車片，但由于制備溫度低，陶瓷相結(jié)合不緊，存在強(qiáng)度和韌性較差的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種組分配比合理、制備工藝簡單、高溫穩(wěn)定性好，適用于高速運(yùn)行車輛剎車制動的無樹脂全陶瓷基汽車剎車片及其制備方法。


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本發(fā)明一種無樹脂全陶瓷基汽車剎車片，按重量百分比，由以下組分組成羥基磷灰石20 40，云母10 --20，銅纖維10 30，鈦酸鉀纖維2 5，碳纖維3 -5，硫化銻5 10，石墨5 -10，重晶石2 10，F(xiàn)eCr2O42 10。本發(fā)明一種無樹脂全陶瓷基汽車剎車片，按重量百分比，由以下組分組成羥基磷灰石25 35，云母12 18，銅纖維15 25，鈦酸鉀纖維2 --5，碳纖維3 -5，硫化銻6 ^-9,石墨6 -9，重晶石4 --8,FeCr2O44 8。本發(fā)明一種無樹脂全陶瓷基汽車剎車片，按重量百分比，由以下組分組成羥基磷灰石27 32，云母14 16，銅纖維18 22，鈦酸鉀纖維2 --5，碳纖維3 -5，硫化銻7 --8,
石墨7 8，重晶石5 7，F(xiàn)eCr2O45 7。本發(fā)明一種無樹脂全陶瓷基汽車剎車片的制備方法，包括如下步驟第一步配料按設(shè)計的各組分配比稱取各組分物料，置于混料機(jī)中，混合均勻，得到混合料；第二步熱壓成型將第一步所得混合料置于模具中，施加8 12kgf/cm2的壓力，以12 18°C /min 的升溫速度加熱至1050 1150°C，保溫、保壓50 70min后，隨爐冷卻至室溫，脫模，得到無樹脂全陶瓷基汽車剎車片胚體；第三步機(jī)加工按設(shè)計的剎車片技術(shù)要求，將第三步所得汽車剎車片胚體進(jìn)行機(jī)加工，得到無樹脂全陶瓷基汽車剎車片。本發(fā)明一種無樹脂全陶瓷基汽車剎車片的制備方法中，所述羥基磷灰石、云母、重晶石、硫化銻或FeCr2O4的粒度小于等于200 ；所述石墨顆粒粒度小于等于20目；所述銅纖維長度3. 0 5. 0mm，直徑0. 15 士 0. 02mm，銅含量彡99%，抗拉強(qiáng)度12 Mkg/mm ；所述碳纖維長度< 0. 8mm，碳含量> 88%，灰分< 12%；所述鈦酸鉀纖維為針狀晶體，純度> 95%。本發(fā)明一種無樹脂全陶瓷基汽車剎車片的制備方法中，所述模具為石墨模具。本發(fā)明由于采用上述組分配比及制備工藝，制備的剎車材料是一種陶瓷基復(fù)合材料，這種材料以羥基磷灰石為基體，燒結(jié)后具備相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，能達(dá)到剎車材料所需的耐沖擊要求，并有助于降低材料在高溫下的磨損量，同時可以使材料形成多孔結(jié)構(gòu)，增加制動平穩(wěn)性，減少制動噪音；另外，以銅纖維、碳纖維、鈦酸鉀纖維為增強(qiáng)材料；銅纖維主要用做增強(qiáng)材料，并具備對陶瓷基體進(jìn)行增韌和導(dǎo)熱的作用。碳纖維的比強(qiáng)度很高，且具備優(yōu)越的力學(xué)性能，對剎車片有重要的增強(qiáng)作用，并對降低剎車片重量有重要作用。鈦酸鉀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(qiáng)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。！^Cr2O4可以適當(dāng)提高摩擦系數(shù)，增加制動效能。云母和重晶石除起到降低成本的作用外，還可以穩(wěn)定摩擦系數(shù)，提高剎車舒適性。特別是采用石墨模具，在高溫?zé)Y(jié)時，會出現(xiàn)CO和(X)2氣氛，這種氣氛在高溫下對銅纖維有保護(hù)作用，銅纖維在高溫下出現(xiàn)部分液相，對各組分也有著粘結(jié)作用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、低溫、高溫制動情況下制動性能穩(wěn)定，由于本發(fā)明主要材料為無機(jī)材料，不含樹脂粘結(jié)劑，耐高溫性能更好，所以大大提高了低溫、高溫情況下制動的穩(wěn)定性，熱衰退現(xiàn)象不明顯，更利于汽車在高速情況下制動。2、本發(fā)明的摩擦系數(shù)波動范圍小于樹脂基剎車片，制動更穩(wěn)定，提高了乘坐汽車的舒適度，另外，材料的磨損率更小，大大提高了剎車片的使用壽命，更有利于汽車的長途行駛。3、本發(fā)明所使用的原料大部分為無機(jī)礦物，重金屬含量較傳統(tǒng)剎車片少，在使用過程中產(chǎn)生的有害氣體和粉塵較傳統(tǒng)剎車片也少很多，所以，本發(fā)明在實用性和環(huán)保性方面，都較傳統(tǒng)樹脂基剎車片優(yōu)越。
4、以羥基磷灰石為基體，燒結(jié)后具備相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和適中的硬度，不會損傷剎車對偶材料。5、省去了傳統(tǒng)樹脂基剎車片在高溫下進(jìn)行高溫?zé)g表面處理的熱加工過程，簡化了生產(chǎn)工藝。綜上所述，本發(fā)明組分配比合理、制備工藝簡單、高溫穩(wěn)定性好，適用于高速運(yùn)行車輛剎車制動。相對于傳統(tǒng)的樹脂基汽車剎車片在耐溫性能、制動效能、速度/壓力相關(guān)性和環(huán)保等方面都有較大的提高，而且省去了傳統(tǒng)樹脂基剎車片在高溫下進(jìn)行高溫?zé)g表面處理的熱加工過程，制造成本增加不多，無樹脂全陶瓷基汽車剎車片是一種性價比較高的新型摩擦材料制品，是一種安全性和可靠性高的無樹脂全陶瓷基汽車剎車片，其制備方法簡單可靠，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
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)明提供三個具體實施例，其具體配方組成(重量百分比)見表1，表中羥基磷灰石以HA表示。表 權(quán)利要求
1.一種無樹脂全陶瓷基汽車剎車片，按重量百分比，由以下組分組成羥基磷灰石20 40，云母10 ‘ 20，銅纖維10 30，鈦酸鉀纖維2 ^ 5，碳纖維3 --5，硫化銻5 ^ 10，石墨5 --10，重晶石2 ^ 10，F(xiàn)eCr9O42 10。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無樹脂全陶瓷基汽車剎車片，按重量百分比，由以下組分組成羥基磷灰石銅纖維碳纖維石墨FeCr2O425 35，云母12 18，15 25，鈦酸鉀纖維 2 5，3 5，硫化銻6 9，6 9，重晶石4 8，4 8。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無樹脂全陶瓷基汽車剎車片，按重量百分比，由以下組分組成云母14 16， 鈦酸鉀纖維 2 5，硫化銻7 8，重晶石5 7，羥基磷灰石銅纖維碳纖維石墨FeCr2O427 32， 18 22， 3 5， 7 8， 5 7。
4.制備如權(quán)利要求1、2、3任意一項所述一種無樹脂全陶瓷基汽車剎車片的方法，包括如下步驟第一步配料按設(shè)計的各組分配比稱取各組分物料，置于混料機(jī)中，混合均勻，得到混合料；第二步熱壓成型將第一步所得混合料置于模具中，施加8 Ukgf/cm2的壓力，以12 18°C /min的升溫速度加熱至1050 1150，保溫、保壓50 70min后，隨爐冷卻至室溫，脫模，得到無樹脂全陶瓷基汽車剎車片胚體；第三步機(jī)加工按設(shè)計的剎車片技術(shù)要求，將第三步所得汽車剎車片胚體進(jìn)行機(jī)加工，得到無樹脂全陶瓷基汽車剎車片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種無樹脂全陶瓷基汽車剎車片的制備方法，其特征在于 所述羥基磷灰石、云母、重晶石、硫化銻或^Cr2O4的粒度小于等于200 ；所述石墨顆粒粒度小于等于20目；所述銅纖維長度3.0 5. 0mm，直徑0. 15士0.02mm，銅含量彡99%，抗拉強(qiáng)度12 Mkg/mm ；所述碳纖維長度< 0. 8mm，碳含量彡88%，灰分< 12% ；所述鈦酸鉀纖維為針狀晶體，純度彡95%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種無樹脂全陶瓷基汽車剎車片的制備方法，其特征在于 所述模具為石墨模具。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無樹脂全陶瓷基汽車剎車片，其材料配方按重量百分比計算為羥基磷灰石20-40％，銅纖維10-30％，碳纖維3-5％，鈦酸鉀纖維2-5％，石墨5-10％，F(xiàn)eCr2O42-10％，硫化銻5-10％，云母10-20％，重晶石2-10％。其制備方法包括按設(shè)計的各組分配比配料、混合；然后在1050～1150℃熱壓成型后，隨爐冷卻至室溫，脫模，得到無樹脂全陶瓷基汽車剎車片胚體；按設(shè)計要求，將汽車剎車片胚體進(jìn)行機(jī)加工，得到無樹脂全陶瓷基汽車剎車片。本發(fā)明組分配比合理、制備工藝簡單、高溫穩(wěn)定性好，適用于高速運(yùn)行車輛剎車制動用；性價比較高、安全性和可靠性高，其制備方法簡單可靠，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C04B35/80GK102229493SQ20111009215
公開日2011年11月2日 申請日期2011年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月13日
發(fā)明者劉伯威, 劉詠, 逯峙 申請人:中南大學(xué)