本發(fā)明涉及一種納米級(jí)復(fù)合耐磨剎車片,屬于剎車系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
制動(dòng)系統(tǒng)是汽車的關(guān)鍵部件之一,而剎車片的綜合性能直接影響到制動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。汽車高速化要求越來越高,相應(yīng)對(duì)制動(dòng)摩擦材料以及結(jié)構(gòu)也提出了更加苛刻的要求。在國(guó)內(nèi)已應(yīng)用的摩擦材料中,無一能全面綜合滿足目前的性能要求,因此導(dǎo)致賽車、進(jìn)口車零部件仍需依靠進(jìn)口來維持,這一狀況己嚴(yán)重影響我國(guó)汽車的制動(dòng)性能并制約了汽車業(yè)的高速發(fā)展。因此,盡快研制開發(fā)新型剎車片摩擦材料已成為汽車制動(dòng)行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。目前國(guó)內(nèi)普便采用半金屬摩擦材料,多使用鋼或銅基材料。但半金屬摩擦材料需要更高的制動(dòng)壓力來完成同樣的制動(dòng)效果,制動(dòng)熱量被傳遞到制動(dòng)鉗及其組件上,會(huì)加快制動(dòng)鉗、活塞密封圈和回位彈簧老化,處理不當(dāng)時(shí)熱量達(dá)到一定溫度水平后將會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)萎縮和剎車液沸騰。比較先進(jìn)的NAO 改進(jìn)型低金屬剎車片不同于傳統(tǒng)型半金屬剎車片,由一種有機(jī)配方與小量用于導(dǎo)熱并提供更優(yōu)制動(dòng)性能的銅或鋼混合制成,有效解決了噪音問題,但限于材料本身的性能,要求與其對(duì)偶的材料具有較大局限性,同時(shí)價(jià)格較高。因此亟待開發(fā)一種新型的剎車片材料及配套的加工方法來提高制動(dòng)性能與使用壽命并降低生產(chǎn)成本。我發(fā)明的納米級(jí)復(fù)合耐磨剎車片一定程度上解決了耐高溫,耐磨問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題,本發(fā)明提供一種納米級(jí)復(fù)合耐磨剎車片,耐磨效果很好。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種納米級(jí)復(fù)合耐磨剎車片。
包括以下步驟:
步驟1、首先將碳納米管,聚苯硫醚,氧化鋅,二氧化硅,三元乙丙橡膠,煤矸石粉在氮?dú)?/p>
下吹掃3h,氣體流速100ml/min;
步驟2、將上述物質(zhì)碳納米管,聚苯硫醚,氧化鋅,三元乙丙橡膠在超聲波下震蕩三個(gè)小時(shí);
步驟3、將聚苯硫醚和碳納米管加入到燒瓶中,然后加入200ml去離子水在磁力攪拌下100℃油浴加熱處理3h,再進(jìn)行熱-堿處理,先經(jīng)過280 ℃熱空氣處理6 h, 再用5%的NaOH溶液室溫浸泡4 h,水洗至中性;
步驟4、將三元乙丙橡膠,煤矸石粉進(jìn)行H2O2處理在0.1%H2O2的丙酮溶液中浸泡2 h, 然后加入到上述溶液里磁力攪拌油浴加熱100℃3h;
步驟5、將氧化鋅,二氧化硅加入到上述溶液里,然后進(jìn)行氰乙基化處理在95%的乙烯腈溶液中45 ℃下處理2 h, 然后進(jìn)行磁力攪拌油浴100℃4h;
步驟6、然后在經(jīng)過微波,紫外處理2h;
步驟7、采用火焰噴射法初步合成納米級(jí)耐磨剎車片,即將上述溶液加入到火焰噴射裝置的針管里,然后加入高熱值的CH4,并通入氧氣,點(diǎn)火的同時(shí)將制得的溶液從針孔以離子的形式噴射出去在3000℃下迅速初步合成納米級(jí)耐磨剎車片;
步驟8、將酚醛基活性碳纖維材料與上述初步合成的納米級(jí)耐磨剎車片復(fù)合,在高壓反應(yīng)釜600kpa,650℃氦氣氛圍下反應(yīng)8h;
步驟9、然后在鼓風(fēng)干燥箱110℃干燥,最后在管式爐中第一次預(yù)燒,在25%空氣+75% 氖氣氣氛下,時(shí)間為120分鐘,溫度400℃, 負(fù)壓0.3MPa;然后第二次預(yù)燒在30%空氣+70% 氬氣氣氛下時(shí)間為120分鐘,溫度大約600℃,常壓下;最后第三次預(yù)燒在30%氮?dú)?30% 空氣+40%氖氣氣氛下,時(shí)間為120分鐘,溫度700℃,0.3MPa;最終得到納米級(jí)復(fù)合耐磨剎車片;
步驟10、然后將制得的納米級(jí)復(fù)合耐磨剎車片粉碎, 通過模壓成型方式制成樣品,工藝條件:加料溫度, 750 ℃,成型溫度780 ~800 ℃,成型壓力80MPa;固化時(shí)間, 4m in。
有益效果,本發(fā)明納米級(jí)復(fù)合耐磨剎車片的制備方法,通過引入碳納米管增強(qiáng)了復(fù)合耐磨材料的空隙結(jié)構(gòu)由于其內(nèi)部具有規(guī)則排列、大小可調(diào)的多孔結(jié)構(gòu), 孔道能夠吸入并儲(chǔ)存潤(rùn)滑油, 在工作中因溫度和壓力作用能夠連續(xù)穩(wěn)定地釋放潤(rùn)滑油, 從而起到很好的減摩和耐磨作用。再通過與酚醛基碳纖維的復(fù)合還有其它材料的添加,以及在制備過程中通過磁力攪拌,熱-堿處理,H2O2處理,氰乙基化處理,微波紫外處理,不同氣氛下煅燒,這些改性方法使制得的納米級(jí)復(fù)合耐磨剎車片耐磨強(qiáng)度更大,熱穩(wěn)定性更高。其中碳納米管與酚醛基活性碳纖維材料質(zhì)量比1:5的樣。碳納米管10份, 酚醛基活性碳纖維材料50份,聚苯硫醚15份, 三元乙丙橡膠15份,煤矸石粉20份, 氧化鋅5份, 二氧化硅5份,100份5%的NaOH溶液,100份95%的乙烯腈溶液,100份0.1%H2O2的丙酮溶液,200份去離子水。以及碳納米管與酚醛基活性碳纖維材料質(zhì)量比5:1的樣。碳納米管50份, 酚醛基活性碳纖維材料10份,聚苯硫醚15份, 三元乙丙橡膠15份,煤矸石粉20份, 氧化鋅5份, 二氧化硅5份,100份5%的NaOH溶液,100份95%的乙烯腈溶液,100份0.1%H2O2的丙酮溶液,200份去離子水。的丙酮。這兩種比例下制得的納米級(jí)復(fù)合耐磨剎車片耐磨效果最好。
具體實(shí)施方式:
實(shí)施例1 制取碳納米管與酚醛基活性碳纖維材料質(zhì)量比1:5的樣。碳納米管10份,酚醛基活性碳纖維材料50份,聚苯硫醚15份,三元乙丙橡膠15份,煤矸石粉20份,氧化鋅5份,二氧化硅5份,100份5%的NaOH溶液,100份95%的乙烯腈溶液,100份0.1%H2O2的丙酮溶液,200份去離子水。
步驟1、首先將碳納米管,聚苯硫醚,氧化鋅,二氧化硅,三元乙丙橡膠,煤矸石粉在氮?dú)?/p>
下吹掃3h,氣體流速100ml/min;
步驟2、將上述物質(zhì)碳納米管,聚苯硫醚,氧化鋅,三元乙丙橡膠在超聲波下震蕩三個(gè)小時(shí);
步驟3、將15份聚苯硫醚和10份碳納米管加入到燒瓶中,然后加入200份去離子水在磁力攪拌下100℃油浴加熱處理3h,再進(jìn)行熱-堿處理,先經(jīng)過280 ℃熱空氣處理6 h, 再用100份5%的NaOH溶液室溫浸泡4 h,水洗至中性;
步驟4、將15份三元乙丙橡膠,20份煤矸石粉進(jìn)行H2O2處理在100份0.1%H2O2的丙酮溶液中浸泡2 h, 然后加入到上述溶液里磁力攪拌油浴100℃3h;
步驟5、將5份氧化鋅,5份二氧化硅加入到上述溶液里,然后進(jìn)行氰乙基化處理在100份95%的乙烯腈溶液中45 ℃下處理2 h, 然后進(jìn)行磁力攪拌油浴100℃4h;
步驟6、然后在經(jīng)過微波,紫外處理2h;
步驟7、采用火焰噴射法初步合成納米級(jí)耐磨剎車片,即將上述溶液加入到火焰噴射裝置的針管里,然后加入高熱值的CH4,并通入氧氣,點(diǎn)火的同時(shí)將制得的溶液從針孔以離子的形式噴射出去在3000℃下迅速初步合成納米級(jí)耐磨剎車片;
步驟8、將50份酚醛基活性碳纖維材料與上述初步合成的納米級(jí)耐磨剎車片復(fù)合,在高壓反應(yīng)釜600kpa,650℃氦氣氛圍下反應(yīng)8h;
步驟9、然后在鼓風(fēng)干燥箱110℃干燥,最后在管式爐中第一次預(yù)燒,在25%空氣+75% 氖氣氣氛下,時(shí)間為120分鐘,溫度400℃, 負(fù)壓0.3MPa;然后第二次預(yù)燒在30%空氣+70% 氬氣氣氛下時(shí)間為120分鐘,溫度大約600℃,常壓下;最后第三次預(yù)燒在30%氮?dú)?30% 空氣+40%氖氣氣氛下,時(shí)間為120分鐘,溫度700℃,0.3MPa;最終得到納米級(jí)復(fù)合耐磨剎車片;
步驟10、然后將制得的納米級(jí)復(fù)合耐磨剎車片粉碎, 通過模壓成型方式制成樣品,工藝條件:加料溫度, 750 ℃,成型溫度,,780 ~800 ℃,成型壓力80MPa;固化時(shí)間, 4m in
實(shí)施例2制取碳納米管與酚醛基活性碳纖維材料質(zhì)量比5:1的樣。碳納米管50份, 酚醛基活性碳纖維材料10份,其他原料用量,操作步驟跟實(shí)施例1一樣。
實(shí)施例3制取碳納米管與酚醛基活性碳纖維材料質(zhì)量比1:1的樣。碳納米管10份, 酚醛基活性碳纖維材料10份,其他原料用量,操作步驟跟實(shí)施例1一樣。
實(shí)施例4 制取碳納米管與酚醛基活性碳纖維材料質(zhì)量比1:2的樣。碳納米管10份, 酚醛基活性碳纖維材料20份,其他原料用量,操作步驟跟實(shí)施例1一樣。
實(shí)施例5制取碳納米管與酚醛基活性碳纖維材料質(zhì)量比1:3的樣。碳納米管10g份, 酚醛基活性碳纖維材料30份,其他原料用量,操作步驟跟實(shí)施例1一樣。
實(shí)施例6制取碳納米管與酚醛基活性碳纖維材料質(zhì)量比1:4的樣。碳納米管10份, 酚醛基活性碳纖維材料40份,其他原料用量,操作步驟跟實(shí)施例1一樣。
實(shí)施例7制取碳納米管與酚醛基活性碳纖維材料質(zhì)量比2:1的樣。碳納米管20份, 酚醛基活性碳纖維材料10份,其他原料用量,操作步驟跟實(shí)施例1一樣。
實(shí)施例8制取碳納米管與酚醛基活性碳纖維材料質(zhì)量比3:1的樣。碳納米管30份, 酚醛基活性碳纖維材料10份,其他原料用量,操作步驟跟實(shí)施例1一樣。
實(shí)施例9制取碳納米管與酚醛基活性碳纖維材料質(zhì)量比4:1的樣。碳納米管40份, 酚醛基活性碳纖維材料10份,其他原料用量,操作步驟跟實(shí)施例1一樣。
實(shí)施例10制取碳納米管與酚醛基活性碳纖維材料質(zhì)量比6:1的樣。碳納米管60份, 酚醛基活性碳纖維材料10份,其他原料用量,操作步驟跟實(shí)施例1一樣。
實(shí)施例11制取碳納米管與酚醛基活性碳纖維材料質(zhì)量比7:1的樣。碳納米管70份, 酚醛基活性碳纖維材料10份,其他原料用量,操作步驟跟實(shí)施例1一樣。
實(shí)施例12制取碳納米管與酚醛基活性碳纖維材料質(zhì)量比1:6的樣。碳納米管10份, 酚醛基活性碳纖維材料60份,其他原料用量,操作步驟跟實(shí)施例1一樣。
實(shí)施例13制取碳納米管與酚醛基活性碳纖維材料質(zhì)量比1:7的樣。碳納米管10份, 酚醛基活性碳纖維材料70份,其他原料用量,操作步驟跟實(shí)施例1一樣。
對(duì)照例1制取碳納米管與酚醛基活性碳纖維材料質(zhì)量比1:5的樣。碳納米管10份, 酚醛基活性碳纖維材料10份,其中不用超聲波震蕩改性,其他原料用量,操作步驟跟實(shí)施例1一樣。
對(duì)照例2制取碳納米管與酚醛基活性碳纖維材料質(zhì)量比1:5的樣。碳納米管10份, 酚醛基活性碳纖維材料10份,其中不用磁力攪拌采用普通機(jī)械攪拌,其他原料用量,操作步驟跟實(shí)施例1一樣。
對(duì)照例3制取碳納米管與酚醛基活性碳纖維材料質(zhì)量比1:5的樣。碳納米管10份, 酚醛基活性碳纖維材料10份,其中不采用熱-堿處理,其他原料用量,操作步驟跟實(shí)施例1一樣。
對(duì)照例4制取碳納米管與酚醛基活性碳纖維材料質(zhì)量比1:5的樣。碳納米管10g, 酚醛基活性碳纖維材料10份,其中不用H2O2處理,其他原料用量,操作步驟跟實(shí)施例1一樣。
對(duì)照例5制取碳納米管與酚醛基活性碳纖維材料質(zhì)量比1:5的樣。碳納米管10份, 酚醛基活性碳纖維材料10份,其中不用氰乙基化處理,其他原料用量,操作步驟跟實(shí)施例1一樣。
對(duì)照例6制取不加入酚醛基活性碳纖維材料。除去對(duì)酚醛基活性碳纖維材料的處理步驟,其他原料用量,操作步驟跟實(shí)施例1一樣。
對(duì)照例7制取不加入碳納米管的樣。除去關(guān)于碳納米管的操作,其他原料用量,操作步驟跟實(shí)施例1一樣。
試驗(yàn)方法
按照GB 3960 -83標(biāo)準(zhǔn)。在MM200型磨損試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試納米級(jí)復(fù)合耐磨剎車片的摩擦磨損性能。摩擦偶件為Υ40mm×Υ16 mm×10 mm的CCr15 (HRC60 ~62), 試樣尺寸為4mm×10mm×30mm。摩擦磨損試驗(yàn)條件為:室溫20~25℃, 大氣干摩擦, 空氣相對(duì)濕度﹤50%, 載荷為15 kg, 對(duì)偶環(huán)轉(zhuǎn)速為200 r /min, 軸向擺動(dòng)16次/min, 磨損時(shí)間40 min。每次摩擦磨損之前, 偶件均經(jīng)過拋光處理,實(shí)驗(yàn)前稱取質(zhì)量,結(jié)束在稱取質(zhì)量,然后計(jì)算磨損量。
表一納米級(jí)復(fù)合耐磨剎車片的耐磨測(cè)試。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:可以發(fā)現(xiàn)實(shí)施例1,2制備的納米級(jí)復(fù)合耐磨剎車片耐磨效果最好,說明碳納米管與酚醛基活性碳纖維材料質(zhì)量比1:5,5:1的樣,內(nèi)部各部分之間的協(xié)同作用最好對(duì)耐磨效果最佳。其它比例下制得的納米級(jí)復(fù)合耐磨剎車片耐磨效果一般。對(duì)比實(shí)施例1,對(duì)比例1、2、3、4、5可以發(fā)現(xiàn)。不經(jīng)過超聲波震蕩,磁力攪拌,熱-堿處理,H2O2處理,氰乙基化處理制得的納米級(jí)復(fù)合耐磨剎車片耐磨效果不好。對(duì)比實(shí)施例1,對(duì)比例6,7可以發(fā)現(xiàn)不加入碳納米管或者酚醛基活性碳纖維材料制得的納米級(jí)耐磨剎車片耐磨效果很差。