一種電動(dòng)汽車的制動(dòng)盤用鋁基材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種電動(dòng)車制動(dòng)盤用鋁基復(fù)合材料，該鋁基復(fù)合材料的原料包括：甲基丙烯酸異丁酯、對(duì)二甲苯、順丁烯二酸單甲酯、乳化劑、二氧化鈦、碳化硅、檸檬酸鈉、碳酸氫鈉、硅酸鈉、稀硫酸、二硫化鉬、玻璃纖維、酚醛樹(shù)脂、氫氧化鎂、氫氧化鋁、硫酸鈣、重質(zhì)碳酸鈣、防老劑、增塑劑、鋁粉、氯化鈉。其制備方法為先分別制備改性二氧化鈦、改性碳化硅和硫化混合物，然后將其與鋁粉、氯化鈉混合，冷壓成形后燒結(jié)，即得。本發(fā)明提供的電動(dòng)車制動(dòng)盤用鋁基復(fù)合材料力學(xué)性能好，拉伸強(qiáng)度在24.8Mpa以上，拉伸斷裂伸長(zhǎng)率在315%以上，維卡軟化溫度在207℃以上，磨損率在1.2×105mm3/m以內(nèi)。
【專利說(shuō)明】
一種電動(dòng)汽車的制動(dòng)盤用鋁基材料
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電動(dòng)汽車的制動(dòng)盤用鋁基材料。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004] 隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，汽車所帶來(lái)的環(huán)境污染和尾氣排放也越來(lái)越受到人們 的關(guān)注。電動(dòng)汽車由于其噪音小、行駛穩(wěn)定性高且零排放等優(yōu)點(diǎn)，將成為未來(lái)汽車工業(yè)的重 要發(fā)展方向。但由于電動(dòng)汽車受蓄電池技術(shù)的限制，續(xù)駛里程較短。為增加電動(dòng)汽車的續(xù)駛 里程，除解決蓄電池技術(shù)難題外，另一項(xiàng)重要途徑便是電動(dòng)汽車輕量化。汽車輕量化實(shí)現(xiàn)途 徑和關(guān)鍵技術(shù)主要有以下幾方面:一是輕質(zhì)材料的應(yīng)用;二是結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)與優(yōu)化;三是 新型制造工藝技術(shù)的使用。構(gòu)成汽車的2萬(wàn)多個(gè)零件中，約86%是金屬材料，且鋼鐵占了約 80%，這表明通過(guò)材料的輕量化來(lái)減輕汽車自重有巨大潛力。
[0005] 新材料的廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展為電動(dòng)汽車輕量化提供了廣闊的發(fā)展空間。鋁基復(fù) 合材料具有重量輕、比強(qiáng)度和比剛度高、導(dǎo)熱性好、熱容量高、耐磨性及耐熱性好、摩擦系數(shù) 高而穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，使其成為潛在的新一代電動(dòng)汽車制動(dòng)盤的優(yōu)選材?，F(xiàn)有汽車用制動(dòng)盤主 要是鑄鐵制動(dòng)盤，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高但重量大，因此電動(dòng)客車制動(dòng)盤輕量化有廣闊的前景。
[0006] 鉛基復(fù)合材料是以純銅或鋁合金作為基體，添加其他元素如:31、1%、〇!、211和鋁稀 土合金等，其中以Si應(yīng)用最為廣泛。增強(qiáng)材料主要有纖維、晶須和顆粒，其中以顆粒增強(qiáng)鋁 基復(fù)合材料是最為成熟的，在國(guó)外，部分顆粒増強(qiáng)鋁基復(fù)合材料已有大批量生產(chǎn)，尤其以 SiC、Al2〇3為主，且效果良好。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種電動(dòng)車制動(dòng)盤用鋁基復(fù)合材料 及其制備方法，該鋁基復(fù)合材料各項(xiàng)性能優(yōu)異。
[0009] -種電動(dòng)汽車的制動(dòng)盤用鋁基材料，原料以重量份計(jì)包括：甲基丙烯酸異丁酯3~ 7份、對(duì)二甲苯1~5份、順丁稀二酸單甲酯2~6份、乳化劑1~3份、二氧化鈦2~5份、碳化娃5 ~10份、梓檬酸鈉2~5份、碳酸氫鈉1~3份、娃酸鈉3~8份、稀硫酸1~6份、二硫化鉬2~5 份、玻璃纖維2~4份、酚醛樹(shù)脂2~5份、氫氧化鎂1~5份、氫氧化鋁3~6份、硫酸鈣2~7份、 重質(zhì)碳酸鈣1~5份、防老劑3~7份、增塑劑2~6份、鋁粉10~20份、氯化鈉2~6份。
[0010] 進(jìn)一步地，所述乳化劑為二芐基異丙苯基酚、異辛基酚聚氧乙烯醚或聚丙二醇甘 油醚中的一種。
[0011] 進(jìn)一步地，所述防老劑為2，5_二特丁基對(duì)苯二酚。
[0012] 進(jìn)一步地，所述增塑劑為偏苯三酸三辛酯或者癸二酸二辛酯。
[0013] 進(jìn)一步地，所述鋁粉的粒徑在200~400μπι。
[0014]所述電動(dòng)汽車的制動(dòng)盤用鋁基材料的制備方法，包括以下步驟： 步驟1，取甲基丙烯酸異丁酯、對(duì)二甲苯、順丁烯二酸單甲酯、乳化劑、水混合，在攪拌條 件下加入過(guò)硫酸鉀，70~80 °C反應(yīng)1~3h，再加入二氧化鈦粉體，攪拌，抽濾，用乙醇洗滌濾 餅，烘干，得到改性二氧化鈦； 步驟2，將碳化硅、檸檬酸鈉、碳酸氫鈉、水混合，超聲分散，在85~105 °C、200~300rpm 條件下加入硅酸鈉和稀硫酸，升溫至110~150°C反應(yīng)30~60min，過(guò)濾，濾餅用去離子水洗 滌后煅燒，得到改性碳化硅； 步驟3,取二硫化鉬、玻璃纖維、酚醛樹(shù)脂、氫氧化鎂、氫氧化鋁、硫酸鈣、重質(zhì)碳酸鈣、防 老劑、增塑劑，混合后在150~170°C模壓硫化120~150min，脫模后降溫至120~150°C硫化5 ~10h，得到硫化混合物； 步驟4，將改性二氧化鈦、改性碳化硅、硫化混合物、鋁粉、氯化鈉混合，在500~600MPa 冷壓成形后在800~950°C燒結(jié)，即得。
[0015] 進(jìn)一步地，步驟1中烘干溫度為90~110°C。
[0016] 進(jìn)一步地，步驟2中煅燒溫度為300~500 °C。
[0017] 進(jìn)一步地，步驟3中硫化壓力為10~15MPa。
[0018] 本發(fā)明提供的電動(dòng)車制動(dòng)盤用鋁基復(fù)合材料力學(xué)性能好，拉伸強(qiáng)度在24.8Mpa以 上，拉伸斷裂伸長(zhǎng)率在315%以上，維卡軟化溫度在207°C以上，磨損率在1.2 X 105mm3/m以內(nèi)。
[0019]
【具體實(shí)施方式】 [0020] 實(shí)施例1 一種電動(dòng)車制動(dòng)盤用鋁基復(fù)合材料，原料以重量份計(jì)包括：甲基丙烯酸異丁酯3份、對(duì) 二甲苯1份、順丁烯二酸單甲酯2份、乳化劑1份、二氧化鈦2份、碳化硅5份、檸檬酸鈉2份、碳 酸氫鈉1份、硅酸鈉3份、稀硫酸1份、二硫化鉬2份、玻璃纖維2份、酚醛樹(shù)脂2份、氫氧化鎂1 份、氫氧化鋁3份、硫酸鈣2份、重質(zhì)碳酸鈣1份、防老劑3份、增塑劑2份、鋁粉10份、氯化鈉2 份。
[0021 ]其中，所述乳化劑為二芐基異丙苯基酚，防老劑為2，5-二特丁基對(duì)苯二酚，增塑劑 為偏苯三酸三辛酯，鋁粉的粒徑在200μπι。
[0022]所述電動(dòng)車制動(dòng)盤用鋁基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟： 步驟1，取甲基丙烯酸異丁酯、對(duì)二甲苯、順丁烯二酸單甲酯、乳化劑、水混合，在攪拌條 件下加入過(guò)硫酸鉀，70°C反應(yīng)3h，再加入二氧化鈦，攪拌，抽濾，用乙醇洗滌濾餅，烘干，得到 改性二氧化鈦； 步驟2，將碳化硅、檸檬酸鈉、碳酸氫鈉、水混合，超聲分散，在85 °C、200rpm條件下加入 硅酸鈉和稀硫酸，升溫至ll〇°C反應(yīng)60min，過(guò)濾，濾餅用去離子水洗滌后煅燒，得到改性碳 化娃； 步驟3,取二硫化鉬、玻璃纖維、酚醛樹(shù)脂、氫氧化鎂、氫氧化鋁、硫酸鈣、重質(zhì)碳酸鈣、防 老劑、增塑劑，混合后在150°C模壓硫化150min，脫模后降溫至120°C硫化10h，得到硫化混合 物； 步驟4，將改性二氧化鈦、改性碳化硅、硫化混合物、鋁粉、氯化鈉混合，在500MPa冷壓成 形后在950°C燒結(jié)，即得。
[0023] 其中，步驟1中烘干溫度為90°C，步驟2中煅燒溫度為300°C，步驟3中硫化壓力為 10MPa〇
[0024] 實(shí)施例2 一種電動(dòng)車制動(dòng)盤用鋁基復(fù)合材料，原料以重量份計(jì)包括：甲基丙烯酸異丁酯5份、對(duì) 二甲苯2份、順丁烯二酸單甲酯5份、乳化劑2份、二氧化鈦4份、碳化硅7份、檸檬酸鈉4份、碳 酸氫鈉2份、硅酸鈉6份、稀硫酸5份、二硫化鉬4份、玻璃纖維3份、酚醛樹(shù)脂4份、氫氧化鎂2 份、氫氧化鋁5份、硫酸鈣6份、重質(zhì)碳酸鈣3份、防老劑6份、增塑劑4份、鋁粉17份、氯化鈉5 份。
[0025]其中，所述乳化劑為異辛基酚聚氧乙烯醚，防老劑為2，5-二特丁基對(duì)苯二酚，增塑 劑為癸二酸二辛酯，鋁粉的粒徑在300μπι。
[0026] 所述電動(dòng)車制動(dòng)盤用鋁基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟： 步驟1，取甲基丙烯酸異丁酯、對(duì)二甲苯、順丁烯二酸單甲酯、乳化劑、水混合，在攪拌條 件下加入過(guò)硫酸鉀，75°C反應(yīng)2h，再加入二氧化鈦，攪拌，抽濾，用乙醇洗滌濾餅，烘干，得到 改性二氧化鈦； 步驟2，將碳化硅、檸檬酸鈉、碳酸氫鈉、水混合，超聲分散，在95 °C、250rpm條件下加入 硅酸鈉和稀硫酸，升溫至130°C反應(yīng)40min，過(guò)濾，濾餅用去離子水洗滌后煅燒，得到改性碳 化娃； 步驟3,取二硫化鉬、玻璃纖維、酚醛樹(shù)脂、氫氧化鎂、氫氧化鋁、硫酸鈣、重質(zhì)碳酸鈣、防 老劑、增塑劑，混合后在160°C模壓硫化120min，脫模后降溫至140°C硫化7h，得到硫化混合 物； 步驟4，將改性二氧化鈦、改性碳化硅、硫化混合物、鋁粉、氯化鈉混合，在550MPa冷壓成 形后在900°C燒結(jié)，即得。
[0027] 其中，步驟1中烘干溫度為100°C，步驟2中煅燒溫度為400°C，步驟3中硫化壓力為 12MPa〇
[0028] 實(shí)施例3 一種電動(dòng)車制動(dòng)盤用鋁基復(fù)合材料，原料以重量份計(jì)包括：甲基丙烯酸異丁酯6份、對(duì) 二甲苯4份、順丁烯二酸單甲酯3份、乳化劑2份、二氧化鈦4份、碳化硅7份、檸檬酸鈉4份、碳 酸氫鈉2份、硅酸鈉5份、稀硫酸5份、二硫化鉬4份、玻璃纖維3份、酚醛樹(shù)脂4份、氫氧化鎂3 份、氫氧化鋁5份、硫酸鈣6份、重質(zhì)碳酸鈣3份、防老劑6份、增塑劑5份、鋁粉15份、氯化鈉5 份。
[0029] 其中，所述乳化劑為聚丙二醇甘油醚，防老劑為2,5-二特丁基對(duì)苯二酚，增塑劑為 偏苯三酸三辛酯，鋁粉的粒徑在300μπι。
[0030] 所述電動(dòng)車制動(dòng)盤用鋁基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟： 步驟1，取甲基丙烯酸異丁酯、對(duì)二甲苯、順丁烯二酸單甲酯、乳化劑、水混合，在攪拌條 件下加入過(guò)硫酸鉀，70°C反應(yīng)3h，再加入二氧化鈦，攪拌，抽濾，用乙醇洗滌濾餅，烘干，得到 改性二氧化鈦； 步驟2，將碳化硅、檸檬酸鈉、碳酸氫鈉、水混合，超聲分散，在85 °C、200rpm條件下加入 硅酸鈉和稀硫酸，升溫至ll〇°C反應(yīng)60min，過(guò)濾，濾餅用去離子水洗滌后煅燒，得到改性碳 化娃； 步驟3,取二硫化鉬、玻璃纖維、酚醛樹(shù)脂、氫氧化鎂、氫氧化鋁、硫酸鈣、重質(zhì)碳酸鈣、防 老劑、增塑劑，混合后在150°C模壓硫化150min，脫模后降溫至120°C硫化10h，得到硫化混合 物； 步驟4，將改性二氧化鈦、改性碳化硅、硫化混合物、鋁粉、氯化鈉混合，在500MPa冷壓成 形后在950°C燒結(jié)，即得。
[0031] 其中，步驟1中烘干溫度為90°C，步驟2中煅燒溫度為300°C，步驟3中硫化壓力為 10MPa〇
[0032] 實(shí)施例4 一種電動(dòng)車制動(dòng)盤用鋁基復(fù)合材料，原料以重量份計(jì)包括：甲基丙烯酸異丁酯7份、對(duì) 二甲苯5份、順丁烯二酸單甲酯6份、乳化劑3份、二氧化鈦5份、碳化硅10份、檸檬酸鈉5份、碳 酸氫鈉3份、硅酸鈉8份、稀硫酸6份、二硫化鉬5份、玻璃纖維4份、酚醛樹(shù)脂5份、氫氧化鎂5 份、氫氧化鋁6份、硫酸鈣7份、重質(zhì)碳酸鈣5份、防老劑7份、增塑劑6份、鋁粉20份、氯化鈉6 份。
[0033] 其中，所述乳化劑為二芐基異丙苯基酚，防老劑為2，5-二特丁基對(duì)苯二酚，增塑劑 為偏苯三酸三辛酯，鋁粉的粒徑在400μπι。
[0034] 所述電動(dòng)車制動(dòng)盤用鋁基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟： 步驟1，取甲基丙烯酸異丁酯、對(duì)二甲苯、順丁烯二酸單甲酯、乳化劑、水混合，在攪拌條 件下加入過(guò)硫酸鉀，80°C反應(yīng)lh，再加入二氧化鈦，攪拌，抽濾，用乙醇洗滌濾餅，烘干，得到 改性二氧化鈦； 步驟2，將碳化硅、檸檬酸鈉、碳酸氫鈉、水混合，超聲分散，在105 °C、300rpm條件下加入 硅酸鈉和稀硫酸，升溫至l〇5°C反應(yīng)30min，過(guò)濾，濾餅用去離子水洗滌后煅燒，得到改性碳 化娃； 步驟3,取二硫化鉬、玻璃纖維、酚醛樹(shù)脂、氫氧化鎂、氫氧化鋁、硫酸鈣、重質(zhì)碳酸鈣、防 老劑、增塑劑，混合后在170°C模壓硫化120min，脫模后降溫至150°C硫化5h，得到硫化混合 物； 步驟4，將改性二氧化鈦、改性碳化硅、硫化混合物、鋁粉、氯化鈉混合，在600MPa冷壓成 形后在800°C燒結(jié)，即得。
[0035] 其中，步驟1中烘干溫度為110°C，步驟2中煅燒溫度為500°C，步驟3中硫化壓力為 15MPa〇
[0036] 實(shí)施例5 本實(shí)施例與實(shí)施例2的區(qū)別在于:鋁基復(fù)合材料的原料中不包括檸檬酸鈉。
[0037] 實(shí)施例6 本實(shí)施例與實(shí)施例2的區(qū)別在于:鋁基復(fù)合材料的原料中不包括氯化鈉。
[0038]將上述實(shí)施例所得鋁基復(fù)合材料進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果如下：
由上表可知，本發(fā)明提供的電動(dòng)車制動(dòng)盤用鋁基復(fù)合材料力學(xué)性能好，拉伸強(qiáng)度在 24.8Mpa以上，拉伸斷裂伸長(zhǎng)率在315%以上，維卡軟化溫度在207°C以上，磨損率在1.2 X 105mm3/m以內(nèi)。實(shí)施例5中，由于未加入檸檬酸鈉，導(dǎo)致復(fù)合材料磨損性能下降，這可能是因 為檸檬酸鈉可以增強(qiáng)碳化硅表面的硅酸鈉薄膜強(qiáng)度，從而提高碳化硅對(duì)于鋁基復(fù)合材料的 粘著磨損。在實(shí)施例6中，由于未加入氯化鈉，導(dǎo)致復(fù)合材料拉伸性能下降，這可能是因?yàn)槁?化鈉改變了各組分的融合性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電動(dòng)汽車的制動(dòng)盤用鋁基材料，其特征在于:原料以重量份計(jì)包括：甲基丙烯酸 異丁酯3~7份、對(duì)二甲苯1~5份、順丁稀二酸單甲酯2~6份、乳化劑1~3份、二氧化鈦2~5 份、碳化娃5~10份、梓檬酸鈉2~5份、碳酸氫鈉1~3份、娃酸鈉3~8份、稀硫酸1~6份、二硫 化鉬2~5份、玻璃纖維2~4份、酚醛樹(shù)脂2~5份、氫氧化鎂1~5份、氫氧化鋁3~6份、硫酸鈣 2~7份、重質(zhì)碳酸鈣1~5份、防老劑3~7份、增塑劑2~6份、錯(cuò)粉10~20份、氯化鈉2~6份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車的制動(dòng)盤用鋁基材料，其特征在于:所述乳化劑為二 芐基異丙苯基酚、異辛基酚聚氧乙烯醚或聚丙二醇甘油醚中的一種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車的制動(dòng)盤用鋁基材料，其特征在于:所述防老劑為2， 5_二特丁基對(duì)苯二酚。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車的制動(dòng)盤用鋁基材料，其特征在于:所述增塑劑為偏 苯三酸三辛酯或者癸二酸二辛酯。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車的制動(dòng)盤用鋁基材料，其特征在于:所述鋁粉的粒徑 在 200 ~400μπι。6. 權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車的制動(dòng)盤用鋁基材料的制備方法，其特征在于:包括以下 步驟： 步驟1，取甲基丙烯酸異丁酯、對(duì)二甲苯、順丁烯二酸單甲酯、乳化劑、水混合，在攪拌條 件下加入過(guò)硫酸鉀，70~80 °C反應(yīng)1~3h，再加入二氧化鈦，攪拌，抽濾，用乙醇洗滌濾餅，烘 干，得到改性二氧化鈦； 步驟2，將碳化硅、檸檬酸鈉、碳酸氫鈉、水混合，超聲分散，在85~105°C、200~300rpm 條件下加入硅酸鈉和稀硫酸，升溫至110~150°C反應(yīng)30~60min，過(guò)濾，濾餅用去離子水洗 滌后煅燒，得到改性碳化硅； 步驟3,取二硫化鉬、玻璃纖維、酚醛樹(shù)脂、氫氧化鎂、氫氧化鋁、硫酸鈣、重質(zhì)碳酸鈣、防 老劑、增塑劑，混合后在150~170°C模壓硫化120~150min，脫模后降溫至120~150°C硫化5 ~10h，得到硫化混合物； 步驟4，將改性二氧化鈦、改性碳化硅、硫化混合物、錯(cuò)粉、氯化鈉混合，在500~600MPa 冷壓成形后在800~950°C燒結(jié)，即得。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動(dòng)汽車的制動(dòng)盤用鋁基材料的制備方法，其特征在于:步驟 1中烘干溫度為90~110°C。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動(dòng)汽車的制動(dòng)盤用鋁基材料的制備方法，其特征在于:步驟 2中煅燒溫度為300~500 °C。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動(dòng)汽車的制動(dòng)盤用鋁基材料的制備方法，其特征在于:步驟 3中硫化壓力為10~15MPa。
【文檔編號(hào)】C22C47/14GK105970121SQ201610402032
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月11日
【發(fā)明人】宋介珍
【申請(qǐng)人】宋介珍