本發(fā)明涉及一種半金屬基剎車片的制備方法，屬于剎車片制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
轎車的制動(dòng)系統(tǒng)是由剎車油泵、剎車鉗、剎車片、剎車盤等四大部分組成的，剎車片性能的好壞直接關(guān)系著汽車運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性和安全性。該轎車剎車片由鋼背、摩擦材料和附件組成，該摩擦材料粘結(jié)在鋼背上，轎車剎車片通過剎車鉗安裝在轎車上。
半金屬剎車片摩擦材料的配方主要是由鋼纖維作為骨架材料，酚醛樹脂作為粘合劑，鐵粉作為耐磨劑，再加入各種功能性填料的多元復(fù)合材料組成。由于半金屬摩擦材料中大量加入金屬材料，因此其比重與導(dǎo)熱性明顯增大，對對偶的攻擊性增強(qiáng)，容易生銹、出現(xiàn)低頻噪音等。高比重，必將增加整車重量，增大行車成本。導(dǎo)熱性能的增大，必將削弱剎車片在高溫使用狀況下的抗剪強(qiáng)度，引發(fā)制動(dòng)危險(xiǎn)。另外，過高導(dǎo)熱性能也會迅速將車輛在頻繁制動(dòng)中產(chǎn)生的大量熱能傳到制動(dòng)閥，使液壓制動(dòng)管內(nèi)產(chǎn)生氣泡與氣阻，從而嚴(yán)重影響車輛制動(dòng)時(shí)的安全性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對目前常見半金屬摩擦材料多以鐵粉為耐磨劑，且需要大量加入金屬材料，導(dǎo)致其比重與導(dǎo)熱性明顯增大，易出現(xiàn)生銹和低頻噪音的問題，本發(fā)明以天然沸石為原料，經(jīng)季銨鹽溶液浸泡冷凍后，研磨粉碎并煅燒，之后立即浸入碳酸氫鈣溶液中沉積一層碳酸鈣，得自制耐磨劑，再用蓖麻油對酚醛樹脂交聯(lián)改性作為粘粘劑，和其他材料復(fù)配后，經(jīng)熱壓、磨削和噴涂，即得剎車片。本發(fā)明以低導(dǎo)熱系數(shù)的沸石為原料，經(jīng)季銨鹽和冰劈作用復(fù)合改性拓寬其孔徑，增加孔隙中空氣量，進(jìn)一步提高沸石的隔熱性，再利用碳酸氫鈣受熱分解在沸石表面沉積一層碳酸鈣來提高其耐磨性，制得耐磨劑，經(jīng)蓖麻油改性后的酚醛樹脂可以改善剎車片中各種填料的界面結(jié)合狀況，有效避免熱分解和熱衰退現(xiàn)象，提高了剎車片的耐磨性和機(jī)械性能，另外自制耐磨劑代替了傳統(tǒng)的鐵粉耐磨劑，減少了金屬材料的使用，并且其本身隔熱性強(qiáng)，多孔結(jié)構(gòu)又避免了噪聲的產(chǎn)生，有效解決了容易生銹和出現(xiàn)低頻噪音的問題。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
（1）稱取800～900g天然沸石浸入其體積8～10倍的質(zhì)量濃度為10%十二烷基三甲基氯化銨溶液中，放入超聲振蕩儀中以200～300W功率振蕩浸漬過夜后過濾得到濾渣，立即將濾渣裝入燒杯并放入冰箱，在-20～-15℃下冷凍10～12h；
（2）將冷凍后的濾渣取出放入研缽中研磨20～30min后過200目篩，將過篩后的濾渣粉末放入馬弗爐中，加熱升溫至200～300℃保溫煅燒40～60min，煅燒結(jié)束后立即取出，得到高溫濾渣，并立即倒入其體積5～7倍質(zhì)量濃度為15%碳酸氫鈣溶液中，攪拌反應(yīng)15～20min后轉(zhuǎn)入布氏漏斗，依次用無水乙醇和去離子水抽濾洗滌3～5次，得到濾渣，將其自然晾干后即得自制耐磨劑，備用；
（3）按質(zhì)量比為1:4，將蓖麻油和酚醛樹脂混合后裝入帶有攪拌器和溫度計(jì)的三口燒瓶中，再向燒瓶中加入酚醛樹脂質(zhì)量1～2%的鄰苯二甲酸二烯丙酯和3～5%的LTaq酶，將燒瓶移入70～80℃的水浴鍋中，以300～400r/min轉(zhuǎn)速攪拌交聯(lián)改性1～2h后，得到蓖麻油改性酚醛樹脂；
（4）按重量份數(shù)計(jì)，稱取30～40份上述蓖麻油改性酚醛樹脂、20～35份備用的自制耐磨劑、20～30份鋼纖維、1～2份聚四氟乙烯、2～4份卡拉膠、3～5份硫酸鋇依次倒入混料機(jī)中在70～80℃下混料30～40min得混合料；
（5）將上述混合料注入剎車片模具中，用熱壓機(jī)以8～10MPa壓力和140～160℃的溫度熱壓3～5min后拆模，得到剎車片粗品，將剎車片粗品用圓盤磨磨削處理至剎車片平行度至0.01～0.02mm，最后再通過靜電噴涂設(shè)備以300～400r/min轉(zhuǎn)速在160～170℃下噴涂處理20～30min，待其自然恢復(fù)至室溫并干燥，即得半金屬基剎車片。
本發(fā)明制備的半金屬基剎車片摩擦系數(shù)為0.31～0.33，剪切強(qiáng)度達(dá)到6.75KN/cm2以上，硬度達(dá)到88H以上，剎車噪音為27～32dB。
本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：
（1）本發(fā)明制備的半金屬基剎車片不易生銹，且降低了剎車噪音，剎車噪音為27～32dB；
（2）本發(fā)明制備的半金屬基剎車片摩擦系數(shù)穩(wěn)定，摩擦系數(shù)為0.31～0.33；
（3）本發(fā)明工藝簡單，所需原材料成本低。
具體實(shí)施方式
首先稱取800～900g天然沸石浸入其體積8～10倍的質(zhì)量濃度為10%十二烷基三甲基氯化銨溶液中，放入超聲振蕩儀中以200～300W功率振蕩浸漬過夜后過濾得到濾渣，立即將濾渣裝入燒杯并放入冰箱，在-20～-15℃下冷凍10～12h；將冷凍后的濾渣取出放入研缽中研磨20～30min后過200目篩，將過篩后的濾渣粉末放入馬弗爐中，加熱升溫至200～300℃保溫煅燒40～60min，煅燒結(jié)束后立即取出，得到高溫濾渣，并立即倒入其體積5～7倍質(zhì)量濃度為15%碳酸氫鈣溶液中，攪拌反應(yīng)15～20min后轉(zhuǎn)入布氏漏斗，依次用無水乙醇和去離子水抽濾洗滌3～5次，得到濾渣，將其自然晾干后即得自制耐磨劑，備用；再按質(zhì)量比為1:4，將蓖麻油和酚醛樹脂混合后裝入帶有攪拌器和溫度計(jì)的三口燒瓶中，再向燒瓶中加入酚醛樹脂質(zhì)量1～2%的鄰苯二甲酸二烯丙酯和3～5%的LTaq酶，將燒瓶移入70～80℃的水浴鍋中，以300～400r/min轉(zhuǎn)速攪拌交聯(lián)改性1～2h后，得到蓖麻油改性酚醛樹脂；接著按重量份數(shù)計(jì)，稱取30～40份上述蓖麻油改性酚醛樹脂、20～35份備用的自制耐磨劑、20～30份鋼纖維、1～2份聚四氟乙烯、2～4份卡拉膠、3～5份硫酸鋇依次倒入混料機(jī)中在70～80℃下混料30～40min得混合料；最后將上述混合料注入剎車片模具中，用熱壓機(jī)以8～10MPa壓力和140～160℃的溫度熱壓3～5min后拆模，得到剎車片粗品，將剎車片粗品用圓盤磨磨削處理至剎車片平行度至0.01～0.02mm，最后再通過靜電噴涂設(shè)備以300～400r/min轉(zhuǎn)速在160～170℃下噴涂處理20～30min，待其自然恢復(fù)至室溫并干燥，即得半金屬基剎車片。
實(shí)例1
首先稱取900g天然沸石浸入其體積10倍的質(zhì)量濃度為10%十二烷基三甲基氯化銨溶液中，放入超聲振蕩儀中以300W功率振蕩浸漬過夜后過濾得到濾渣，立即將濾渣裝入燒杯并放入冰箱，在-15℃下冷凍12h；將冷凍后的濾渣取出放入研缽中研磨30min后過200目篩，將過篩后的濾渣粉末放入馬弗爐中，加熱升溫至300℃保溫煅燒60min，煅燒結(jié)束后立即取出，得到高溫濾渣，并立即倒入其體積7倍質(zhì)量濃度為15%碳酸氫鈣溶液中，攪拌反應(yīng)20min后轉(zhuǎn)入布氏漏斗，依次用無水乙醇和去離子水抽濾洗滌5次，得到濾渣，將其自然晾干后即得自制耐磨劑，備用；再按質(zhì)量比為1:4，將蓖麻油和酚醛樹脂混合后裝入帶有攪拌器和溫度計(jì)的三口燒瓶中，再向燒瓶中加入酚醛樹脂質(zhì)量2%的鄰苯二甲酸二烯丙酯和5%的LTaq酶，將燒瓶移入80℃的水浴鍋中，以400r/min轉(zhuǎn)速攪拌交聯(lián)改性2h后，得到蓖麻油改性酚醛樹脂；接著按重量份數(shù)計(jì)，稱取40份上述蓖麻油改性酚醛樹脂、35份備用的自制耐磨劑、30份鋼纖維、2份聚四氟乙烯、4份卡拉膠、5份硫酸鋇依次倒入混料機(jī)中在80℃下混料40min得混合料；最后將上述混合料注入剎車片模具中，用熱壓機(jī)以10MPa壓力和160℃的溫度熱壓5min后拆模，得到剎車片粗品，將剎車片粗品用圓盤磨磨削處理至剎車片平行度至0.02mm，最后再通過靜電噴涂設(shè)備以400r/min轉(zhuǎn)速在170℃下噴涂處理30min，待其自然恢復(fù)至室溫并干燥，即得半金屬基剎車片。經(jīng)檢測，本發(fā)明制備的半金屬基剎車片摩擦系數(shù)為0.33，剪切強(qiáng)度達(dá)到6.85KN/cm2，硬度達(dá)到89H，剎車噪音為32dB。
實(shí)例2
首先稱取800g天然沸石浸入其體積8倍的質(zhì)量濃度為10%十二烷基三甲基氯化銨溶液中，放入超聲振蕩儀中以200W功率振蕩浸漬過夜后過濾得到濾渣，立即將濾渣裝入燒杯并放入冰箱，在-20℃下冷凍10h；將冷凍后的濾渣取出放入研缽中研磨20min后過200目篩，將過篩后的濾渣粉末放入馬弗爐中，加熱升溫至200℃保溫煅燒40min，煅燒結(jié)束后立即取出，得到高溫濾渣，并立即倒入其體積5倍質(zhì)量濃度為15%碳酸氫鈣溶液中，攪拌反應(yīng)15min后轉(zhuǎn)入布氏漏斗，依次用無水乙醇和去離子水抽濾洗滌3次，得到濾渣，將其自然晾干后即得自制耐磨劑，備用；再按質(zhì)量比為1:4，將蓖麻油和酚醛樹脂混合后裝入帶有攪拌器和溫度計(jì)的三口燒瓶中，再向燒瓶中加入酚醛樹脂質(zhì)量1%的鄰苯二甲酸二烯丙酯和3%的LTaq酶，將燒瓶移入70℃的水浴鍋中，以300r/min轉(zhuǎn)速攪拌交聯(lián)改性1h后，得到蓖麻油改性酚醛樹脂；接著按重量份數(shù)計(jì)，稱取30份上述蓖麻油改性酚醛樹脂、20份備用的自制耐磨劑、20份鋼纖維、1份聚四氟乙烯、2份卡拉膠、3份硫酸鋇依次倒入混料機(jī)中在70℃下混料30min得混合料；最后將上述混合料注入剎車片模具中，用熱壓機(jī)以8MPa壓力和140℃的溫度熱壓3min后拆模，得到剎車片粗品，將剎車片粗品用圓盤磨磨削處理至剎車片平行度至0.01mm，最后再通過靜電噴涂設(shè)備以300r/min轉(zhuǎn)速在160℃下噴涂處理20min，待其自然恢復(fù)至室溫并干燥，即得半金屬基剎車片。經(jīng)檢測，本發(fā)明制備的半金屬基剎車片摩擦系數(shù)為0.31，剪切強(qiáng)度達(dá)到6.78KN/cm2，硬度達(dá)到88.6H，剎車噪音為27dB。
實(shí)例3
首先稱取850g天然沸石浸入其體積9倍的質(zhì)量濃度為10%十二烷基三甲基氯化銨溶液中，放入超聲振蕩儀中以250W功率振蕩浸漬過夜后過濾得到濾渣，立即將濾渣裝入燒杯并放入冰箱，在-17℃下冷凍11h；將冷凍后的濾渣取出放入研缽中研磨25min后過200目篩，將過篩后的濾渣粉末放入馬弗爐中，加熱升溫至250℃保溫煅燒50min，煅燒結(jié)束后立即取出，得到高溫濾渣，并立即倒入其體積6倍質(zhì)量濃度為15%碳酸氫鈣溶液中，攪拌反應(yīng)17min后轉(zhuǎn)入布氏漏斗，依次用無水乙醇和去離子水抽濾洗滌4次，得到濾渣，將其自然晾干后即得自制耐磨劑，備用；再按質(zhì)量比為1:4，將蓖麻油和酚醛樹脂混合后裝入帶有攪拌器和溫度計(jì)的三口燒瓶中，再向燒瓶中加入酚醛樹脂質(zhì)量1%的鄰苯二甲酸二烯丙酯和4%的LTaq酶，將燒瓶移入75℃的水浴鍋中，以350r/min轉(zhuǎn)速攪拌交聯(lián)改性1h后，得到蓖麻油改性酚醛樹脂；接著按重量份數(shù)計(jì)，稱取35份上述蓖麻油改性酚醛樹脂、30份備用的自制耐磨劑、25份鋼纖維、1份聚四氟乙烯、3份卡拉膠、4份硫酸鋇依次倒入混料機(jī)中在75℃下混料35min得混合料；最后將上述混合料注入剎車片模具中，用熱壓機(jī)以9MPa壓力和150℃的溫度熱壓4min后拆模，得到剎車片粗品，將剎車片粗品用圓盤磨磨削處理至剎車片平行度至0.01mm，最后再通過靜電噴涂設(shè)備以350r/min轉(zhuǎn)速在165℃下噴涂處理25min，待其自然恢復(fù)至室溫并干燥，即得半金屬基剎車片。經(jīng)檢測，本發(fā)明制備的半金屬基剎車片摩擦系數(shù)為0.32，剪切強(qiáng)度達(dá)到6.85KN/cm2，硬度達(dá)到89.6H以上，剎車噪音為30dB。