本申請(qǐng)涉及摩擦材料的，具體涉及一種涂層碳陶制動(dòng)盤(pán)用剎車(chē)片及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、近20年來(lái)，隨著運(yùn)輸事業(yè)的蓬勃發(fā)展，摩擦材料發(fā)展尤為迅猛，出現(xiàn)了許多新型摩擦材料及制動(dòng)盤(pán)，并廣泛應(yīng)用于各類(lèi)工程機(jī)械和交通運(yùn)輸設(shè)備。21世紀(jì)科技發(fā)展的趨勢(shì)是高速、環(huán)保和節(jié)能，為適應(yīng)這一新形勢(shì)發(fā)展的需要，對(duì)摩擦副材料的綜合性能提出更高的要求。

2、有機(jī)摩擦材料已經(jīng)從石棉摩擦材料發(fā)展到無(wú)石棉、無(wú)污染、高速化方向。隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，人類(lèi)對(duì)車(chē)輛的要求越來(lái)越高，如高速、重載、安全可靠、乘坐舒適、操作方便、低能耗、無(wú)公害等，車(chē)輛工業(yè)也相應(yīng)呈現(xiàn)出蓬勃的多元的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

3、目前，現(xiàn)用的剎車(chē)片多匹配灰鑄鐵制動(dòng)盤(pán)、鑄鋼制動(dòng)盤(pán)，對(duì)于摩擦副的發(fā)展不利，需加快摩擦副的研究及運(yùn)用進(jìn)程。減輕1kg的簧下質(zhì)量的效能可以等同于減輕約10-15kg的簧上質(zhì)量。在簧上質(zhì)量一定的情況下，需要盡可能地減小簧下質(zhì)量，可以提升車(chē)輛的加速，穩(wěn)定性以及操控性。鋁合金輪圈以及鋁合金懸架元件(拉桿、搖臂等)之所以得到廣泛應(yīng)用，主要也是因?yàn)樗鼈兡苡行p少簧下質(zhì)量。

4、涂層碳陶制動(dòng)盤(pán)是在碳陶盤(pán)基體上增加涂層后高溫滲硅制成。碳陶盤(pán)是在碳纖維預(yù)制體基礎(chǔ)上，采用高溫化學(xué)氣相沉積(cvi)生產(chǎn)工藝制成。涂層碳陶制動(dòng)盤(pán)重量?jī)H為鑄鐵制動(dòng)盤(pán)的35％，從而提高啟動(dòng)加速，以及制動(dòng)反應(yīng)速度。

5、綜上，基于涂層碳陶制動(dòng)盤(pán)的優(yōu)良性能及輕質(zhì)化特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)與其匹配的剎車(chē)片實(shí)現(xiàn)涂層碳陶制動(dòng)摩擦副，具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N涂層碳陶制動(dòng)盤(pán)用剎車(chē)片及其制備方法。

2、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N涂層碳陶制動(dòng)盤(pán)用剎車(chē)片，具體包括以下重量份的組分：聚酰亞胺樹(shù)脂5-10份、紫銅屑10-20份、白剛玉2-5份、六鈦酸鉀片晶5-10份、鐵鎳合金粉5-10份、鈦合金粉5-9份、增強(qiáng)纖維13-25份、無(wú)機(jī)填料30-57份；

3、所述增強(qiáng)纖維由重量比為10-20：3-5的鋼纖維、玄武巖纖維組成；

4、所述無(wú)機(jī)填料由重量比為5-9：5-9：2-5：5-10：5-12：8-12的氫氧化鎂、碳化硅、碳化鎢、三硫化二銻、納米硅粉、硫酸鋇組成。

5、本申請(qǐng)?zhí)峁┑乃炯夹g(shù)方案，利用特定重量比的鋼纖維、玄武巖纖維組成增強(qiáng)纖維，由特定重量比的氫氧化鎂、碳化硅、碳化鎢、三硫化二銻、納米硅粉、硫酸鋇組成無(wú)機(jī)填料，制備得到的涂層碳陶制動(dòng)盤(pán)用剎車(chē)片相對(duì)密度為3.3±0.1g/cm3，剪切強(qiáng)度≥6.2mpa，材料覆蓋率≥95％，洛氏硬度89-97hrr，熱膨脹≤1.0％，常溫壓縮應(yīng)變≤0.08％，高溫壓縮應(yīng)變≤1.5％，摩擦系數(shù)達(dá)到要求，nvh性能達(dá)到aa級(jí)。利用本申請(qǐng)?zhí)峁┑募夹g(shù)方案制備的涂層碳陶制動(dòng)盤(pán)用剎車(chē)片具有優(yōu)異的性能。

6、優(yōu)選地，所述增強(qiáng)纖維的用量為17-21份。

7、優(yōu)選地，所述增強(qiáng)纖維由重量比為13-17：3.5-4.5的鋼纖維、玄武巖纖維組成。

8、優(yōu)選地，所述增強(qiáng)纖維由重量比為15：4的鋼纖維、玄武巖纖維組成。

9、在一些具體的實(shí)施方案中，所述增強(qiáng)纖維中，鋼纖維、玄武巖纖維的重量比可以為10：3、10：3.5、10：4、10：4.5、10：5、13：3、13：3.5、13：4、13：4.5、13：5、15：3、15：3.5、15：4、15：4.5、15：5、17：3、17：3.5、17：4、17：4.5、17：5、20：3、20：3.5、20：4、20：4.5、20：5。

10、在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，所述增強(qiáng)纖維中，鋼纖維、玄武巖纖維的重量比還可以為10-13：3、10-13：3.5、10-13：4、10-13：4.5、10-13：5、13：3-4、13-15：3.5、13-15：4、13-15：4.5、13-15：5、15：3-4、15：3.5-4.5、15：4-5、15-17：4.5、15-17：5、17：3-4、17：3.5-4.5、17：4-5、17-20：4.5、17-20：5、20：3-4、20：3.5-4.5、20：4-5、20：4.5-5、15-20：5。

11、經(jīng)過(guò)試驗(yàn)分析可知，本申請(qǐng)利用上述重量比的鋼纖維、玄武巖纖維組成增強(qiáng)纖維，可以進(jìn)一步提高增強(qiáng)纖維的性能。

12、優(yōu)選地，所述無(wú)機(jī)填料的用量為40-48份。

13、優(yōu)選地，所述無(wú)機(jī)填料由重量比為6-8：6-8：3-4：7-9：7-10：9-11的氫氧化鎂、碳化硅、碳化鎢、三硫化二銻、納米硅粉、硫酸鋇組成。

14、優(yōu)選地，所述無(wú)機(jī)填料由重量比為7：8：3.5：8：8：10的氫氧化鎂、碳化硅、碳化鎢、三硫化二銻、納米硅粉、硫酸鋇組成。

15、在一些具體的實(shí)施方案中，所述無(wú)機(jī)填料中，氫氧化鎂、碳化硅、碳化鎢、三硫化二銻、納米硅粉、硫酸鋇還可以為：5-7：5：2：5：5：8、6：6-8：3：7：7：9、6：8：4：7-9：10：11、8：6：3：7-9：7：9、9：9：5：10：12：9-12。

16、在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，所述無(wú)機(jī)填料中，氫氧化鎂、碳化硅、碳化鎢、三硫化二銻、納米硅粉、硫酸鋇可以為：5：5：2：5：5：8、6：6：3：7：7：9、6：8：4：9：10：11、8：6：3：7：7：9、9：9：5：10：12：12。

17、經(jīng)過(guò)試驗(yàn)分析可知，本申請(qǐng)利用上述重量比的氫氧化鎂、碳化硅、碳化鎢、三硫化二銻、納米硅粉、硫酸鋇組成無(wú)機(jī)填料，可以進(jìn)一步提高增強(qiáng)纖維的性能。

18、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁I了上述涂層碳陶制動(dòng)盤(pán)用剎車(chē)片的制備方法，具體包括以下步驟：

19、按照配比將各組分原料充分混合均勻，混合時(shí)間為30-70min；

20、壓制：將混合料置于模具中壓制，壓制壓力為20-30mpa，壓制時(shí)間420-720s；

21、固化：將壓制后的毛坯加熱至260-300℃固化10-15h，進(jìn)行機(jī)加工處理至合適尺寸；

22、燒蝕：將樣品在600-650℃的燒蝕溫度下進(jìn)行表面燒蝕處理，即得。

23、優(yōu)選地，所述壓制的條件為：壓制壓力為23-27mpa，壓制時(shí)間540-600s。

24、優(yōu)選地，所述固化的條件為：將壓制后的毛坯加熱至270-290℃固化12-13h。

25、綜上所述，本申請(qǐng)的技術(shù)方案具有以下效果：

26、本申請(qǐng)開(kāi)發(fā)一種新的剎車(chē)片，與涂層碳陶制動(dòng)盤(pán)更好匹配，實(shí)現(xiàn)涂層碳陶制動(dòng)摩擦副，高速高溫制動(dòng)時(shí)摩擦性能衰減率更低，減輕簧下質(zhì)量，解決鑄鐵或鑄鋼制動(dòng)盤(pán)摩擦副制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)盤(pán)銹蝕問(wèn)題，完全避免剎車(chē)片在與普通鑄鐵或鑄鋼制動(dòng)盤(pán)高溫制動(dòng)過(guò)程中基體金屬的轉(zhuǎn)移、粘接問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)剎車(chē)片與涂層碳陶制動(dòng)盤(pán)的匹配，并延長(zhǎng)制動(dòng)盤(pán)的使用壽命，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保目標(biāo)。

技術(shù)特征：

1.一種涂層碳陶制動(dòng)盤(pán)用剎車(chē)片，其特征在于，具體包括以下重量份的組分：聚酰亞胺樹(shù)脂5-10份、紫銅屑10-20份、白剛玉2-5份、六鈦酸鉀片晶5-10份、鐵鎳合金粉5-10份、鈦合金粉5-9份、增強(qiáng)纖維13-25份、無(wú)機(jī)填料30-57份；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層碳陶制動(dòng)盤(pán)用剎車(chē)片，其特征在于，所述增強(qiáng)纖維的用量為17-21份。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層碳陶制動(dòng)盤(pán)用剎車(chē)片，其特征在于，所述增強(qiáng)纖維由重量比為13-17：3.5-4.5的鋼纖維、玄武巖纖維組成。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的涂層碳陶制動(dòng)盤(pán)用剎車(chē)片，其特征在于，所述增強(qiáng)纖維由重量比為15：4的鋼纖維、玄武巖纖維組成。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層碳陶制動(dòng)盤(pán)用剎車(chē)片，其特征在于，所述無(wú)機(jī)填料的用量為40-48份。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層碳陶制動(dòng)盤(pán)用剎車(chē)片，其特征在于，所述無(wú)機(jī)填料由重量比為6-8：6-8：3-4：7-9：7-10：9-11的氫氧化鎂、碳化硅、碳化鎢、三硫化二銻、納米硅粉、硫酸鋇組成。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的涂層碳陶制動(dòng)盤(pán)用剎車(chē)片，其特征在于，所述無(wú)機(jī)填料由重量比為7：8：3.5：8：8：10的氫氧化鎂、碳化硅、碳化鎢、三硫化二銻、納米硅粉、硫酸鋇組成。

8.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的涂層碳陶制動(dòng)盤(pán)用剎車(chē)片的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層碳陶制動(dòng)盤(pán)用剎車(chē)片的制備方法，其特征在于，所述壓制的條件為：壓制壓力為23-27mpa，壓制時(shí)間540-600s。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層碳陶制動(dòng)盤(pán)用剎車(chē)片的制備方法，其特征在于，所述固化的條件為：將壓制后的毛坯加熱至270-290℃固化12-13h。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及摩擦材料的技術(shù)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種涂層碳陶制動(dòng)盤(pán)用剎車(chē)片及其制備方法。本申請(qǐng)公開(kāi)的涂層碳陶制動(dòng)盤(pán)用剎車(chē)片包括以下重量份的組分：聚酰亞胺樹(shù)脂5?10份、紫銅屑10?20份、白剛玉2?5份、六鈦酸鉀片晶5?10份、鐵鎳合金粉5?10份、鈦合金粉5?9份、增強(qiáng)纖維13?25份、無(wú)機(jī)填料30?57份；增強(qiáng)纖維由鋼纖維、玄武巖纖維組成；無(wú)機(jī)填料由重量比為5?9：5?9：2?5：5?10：5?12：8?12的氫氧化鎂、碳化硅、碳化鎢、三硫化二銻、納米硅粉、硫酸鋇組成。本申請(qǐng)制備得到的剎車(chē)片的剪切強(qiáng)度和材料覆蓋率高，熱膨脹和壓縮應(yīng)變性能優(yōu)異，且剎車(chē)片材料具有優(yōu)異的摩擦性能和NVH性能。

技術(shù)研發(fā)人員：吳佩芳,曹靜武,李想,解小花,錢(qián)鈺升,石洪偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天宜上佳（天津）新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17