專利名稱：中高檔轎車用高性能陶瓷剎車片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車剎車片，尤其是涉及一種中高檔轎車用高性能陶瓷 剎車片。
背景技術(shù)：
較早的汽車剎車片是石棉型剎車片，但是人們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)石棉已被醫(yī)學(xué)界 證實(shí)是致癌物質(zhì)。每一次剎車，剎車片就會(huì)將數(shù)百萬(wàn)之多的石棉纖維散發(fā)到 空氣中，其針狀的纖維很容易進(jìn)入肺部并停留，造成剌激，最終可導(dǎo)致肺癌 的發(fā)生，但是除了危害健康方面的因素外，石棉型剎車片還存在著另一個(gè)重 要問(wèn)題。由于石棉是絕熱的，其導(dǎo)熱能力特別差，反復(fù)使用后制動(dòng)器會(huì)使熱 量在剎車片中堆積起來(lái)，剎車片變熱后，它的制動(dòng)性能就要發(fā)生改變，要產(chǎn) 生同樣的摩擦和制動(dòng)力會(huì)需要更多的踩剎車次數(shù)，如果剎車片達(dá)到一定的熱 度，將導(dǎo)致制動(dòng)失靈。隨著現(xiàn)代汽車工業(yè)的發(fā)展和社會(huì)環(huán)保意識(shí)的提高，目 前汽車摩擦材料在材質(zhì)、制造工藝等方面都取得了重大的進(jìn)展，出現(xiàn)了許多 新型的無(wú)石棉摩擦材料制作的剎車片，如用于中高檔轎車的陶瓷剎車片，就 具有使用壽命長(zhǎng)、無(wú)銹蝕、摩擦系數(shù)高、噪音低等優(yōu)點(diǎn)。但目前中高檔轎車 用陶瓷型剎車片還主要依賴進(jìn)口，國(guó)外公司將陶瓷剎車片的配方視為商業(yè)機(jī) 密，而國(guó)內(nèi)陶瓷剎車片的配方設(shè)計(jì)還不夠完善，對(duì)摩擦材料研究一般也只限 于摩擦材料密度、硬度和強(qiáng)度等理化性能，很多這些材料共同形成的結(jié)構(gòu)的 真正作用還沒(méi)有很好的掌握，因此現(xiàn)有國(guó)產(chǎn)陶瓷剎車片性能不夠穩(wěn)定，很多 剎車片在高溫時(shí)，其摩擦系數(shù)易衰退、容易出現(xiàn)抱死或拖磨現(xiàn)象。甚至出現(xiàn) 摩擦材料膨脹，摩擦表面裂紋等嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有陶瓷剎車片高溫摩擦性能不穩(wěn)定，抗熱衰退性能 不高，耐磨損性能較低等技術(shù)問(wèn)題。
本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的該陶瓷剎 車片由下列組分按重量百分比制成-陶瓷纖維7-11%、硅酸鹽纖維5-8%、噴膠硅酸鋁纖維6-9%、芳綸纖維5-8%、 紫銅纖維7-10%、改性硅灰石6-9%、重晶石7-12%、鉻鐵礦4-8%、 丁腈橡膠 1-2%、氧化鐵黑2-4%、石墨粒7-10%、氧化鋅0. 1-0. 2%、煅燒石油焦碳4-8. 5%、 膨脹石墨1-3%、硼酚醛樹(shù)脂5-9%、磁鐵礦3-5%、重質(zhì)氧化鎂0. 8-1. 3%、碳 化硅0.8-1.5%、硫酸鋇晶須4-7.5%、鈦酸鉀晶須0.3-0.5%、氧化鋁纖維l一 2. 5 %。
在本發(fā)明中，硅酸鹽纖維是一種高純凈、高強(qiáng)度，渣球含量非常低的纖 維。其恨低的熱傳導(dǎo)率可防止急剎車時(shí)出現(xiàn)的超高溫對(duì)制動(dòng)管和剎車油的影 響。目前硅酸鹽纖維的種類很多，為了能與其它成分組合時(shí)產(chǎn)生更好的協(xié)同 作用，獲得具有良好性能、質(zhì)量穩(wěn)定的剎車片，發(fā)明人經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，將 硅酸鹽纖維所含關(guān)鍵成分及其配比(重量白分比)鎖定在以下范圍Si0247— 55%、 Al20317—23%、 Ti02l_2%、其他成分及比例優(yōu)選為CaO6—10%、 K201. 1 —3%、 Mg05—8%、 Fe2038—11%、 Na201—3%，余量為微量氧化物。當(dāng)采用上述成 分的硅酸鹽纖維時(shí)，硅酸鹽纖維具有耐高溫，熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，與其它材 料混合后，可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，協(xié)同作用，從而減少摩擦片的熱衰退現(xiàn)象，保證 了產(chǎn)品的高品質(zhì)。
陶瓷纖維是一種纖維狀輕質(zhì)耐火材料，具有重量輕、耐高溫、熱穩(wěn)定性 好、導(dǎo)熱率低、比熱小及耐機(jī)械震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。噴膠硅酸鋁纖維能很好的吸收 摩擦材料因制動(dòng)而發(fā)出的噪音具有良好的耐高溫性能，極低的導(dǎo)熱系數(shù)， 它附于摩擦材料表面能有效的降低摸材料中其他低溫材料的熱衰退性和膨脹 性，提高了摩擦材料在制造和使用過(guò)程中的穩(wěn)定性芳綸纖維具有超高強(qiáng)度、 高模量和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕等優(yōu)良性能。紫銅纖維而且它的表面還 形成多種形狀的鋸齒，使得銅纖維與其他材料混合的均勻程度及粘接力要比 銅棉，銅絲，銅粉更強(qiáng)。另外銅纖維還具有吸熱快，散發(fā)熱量快，耐高溫等 優(yōu)點(diǎn)。高長(zhǎng)徑比(長(zhǎng)徑比大于15)的針狀硅灰石纖維粉體具有加固，抗沖擊，
防止摩擦表面裂紋等作用。
碳化硅是的優(yōu)質(zhì)增摩料，其高溫性能特別穩(wěn)定，即使在較高的溫度下， 它能保持非常好的摩擦系數(shù)， 一定量的碳化硅組分能有效的降低摩擦材料高 溫制動(dòng)的衰退性。鱗片石墨結(jié)晶完整，片薄且韌性好；物理化學(xué)性能優(yōu)異，具有良好的耐溫 性，自潤(rùn)滑性，傳導(dǎo)性，抗熱震性，耐腐蝕性等性能。
石墨顆粒含碳量高、氣孔率高、硬度低，導(dǎo)熱性能低等特點(diǎn)。用于摩擦 材料能減小摩擦材料的熱衰退，穩(wěn)定摩擦材料的摩擦系數(shù)。
硼酚醛樹(shù)脂具有比普通酚醛樹(shù)脂好得多的耐熱性、瞬時(shí)耐高溫性、耐燒 蝕性和力學(xué)性能。
鈦酸鉀晶須具有很高的耐熱、隔熱性能和良好的耐磨性和潤(rùn)滑性能，并 且與其它摩擦材料相容性好。
采用本發(fā)明配方的陶瓷剎車片具有較低的密度和卓越的耐磨損性，尤其 適用于中、高檔轎車，相比國(guó)外同系陶瓷剎車片，本發(fā)明除了保持陶瓷剎車 片固有的高強(qiáng)度、剎車平穩(wěn)、低噪音等優(yōu)點(diǎn)外，更大大提高了剎車片的整體 摩擦系數(shù)，使整車在高速行駛過(guò)程中的剎車表現(xiàn)更好。同時(shí)在增強(qiáng)整體剎車 性能的同時(shí)更避免了因產(chǎn)生高的制動(dòng)力而傷對(duì)偶盤(pán)的現(xiàn)象，且噪音表現(xiàn)良好， 剎車時(shí)腳感舒適。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。 實(shí)施例h按重量白分比將陶瓷纖維7%、硅酸鹽纖維8%、噴膠硅酸鋁纖 維6%、芳綸纖維8%、紫銅纖維7%、針狀硅灰石纖維6%、重晶石粉末12%、鉻 鐵礦粉末5%、 丁腈橡膠粉1%、氧化鐵黑2%、石墨粒7%、氧化鋅0. 2%、煅燒 石油焦碳8. 5%、膨脹石墨3%、硼酚醛樹(shù)脂9%、磁鐵礦3%、重質(zhì)氧化鎂1%、 碳化硅0.8%、硫酸鋇晶須4%、鈦酸鉀晶須0.4%、氧化鋁纖維1.5%放入高速
分散機(jī)內(nèi)，攪拌成粉末狀后取出放入成形模具內(nèi)壓制成形，然后與鋼背復(fù)合 后放入平板硫化機(jī)于高溫27(TC，壓力為18MPa的條件下，保持15分鐘，然
后取出剎車片，除去毛剌即成為成品。本實(shí)施例所采用的硅酸鹽纖維所含成 分及其重量白分比為Si0254%、 Al20318. 7%、 Ti02l. 4%， Ca08. 1%、 K201. 4%、 Mg06.6%、 Fe2038.5%， Na202. 2%，余量為其它微量氧化物。
實(shí)施例2:按重量白分比將陶瓷纖維11%、硅酸鹽纖維5%、噴膠硅酸鋁纖 維9%、芳綸纖維5%、紫銅纖維10%、針狀硅灰石纖維6%、重晶石粉末8%、鉻 鐵礦粉末4%、 丁腈橡膠粉2%、氧化鐵黑4%、石墨粒10%、氧化鋅0. 2%、煅燒石油焦碳4%、膨脹石墨1%、硼酚醛樹(shù)脂5%、磁鐵礦5%、重質(zhì)氧化鎂0. 8%、 碳化硅1.5°/。、硫酸鋇晶須7%、鈦酸鉀晶須0.5%、氧化鋁纖維1%放入高速分 散機(jī)內(nèi)，攪拌成粉末狀后取出放入成形模具內(nèi)壓制成形，然后與鋼背復(fù)合后 放入平板硫化機(jī)于高溫27(TC，壓力為18MPa的條件下，保持15分鐘，然后
取出剎車片，除去毛刺即成為成品。本實(shí)施例所采用的硅酸鹽纖維所含成分 及其重量白分比為Si0254%、Al20318. 7%、Ti02l. 4%， Ca08. 1%、K201. 4%、Mg06. 6%、 Fe2038. 5%， Na202. 2%，余量為其它微量氧化物。
實(shí)施例3:按重量白分比將陶瓷纖維8%、硅酸鹽纖維6%、噴膠硅酸鋁纖 維7%、芳綸纖維6%、紫銅纖維8%、針狀硅灰石纖維8%、重晶石粉末9%、鉻 鐵礦粉末7%、 丁腈橡膠粉2%、氧化鐵黑3%、石墨粒8. 6%、氧化鋅0. 2%、煅 燒石油焦碳6%、膨脹石墨2%、硼酚醛樹(shù)脂5%、磁鐵礦4%、重質(zhì)氧化鎂1.3%、 碳化硅1%、硫酸鋇晶須5%、鈦酸鉀晶須0. 4%、氧化鋁纖維2. 5%放入高速分 散機(jī)內(nèi)，攪拌成粉末狀后取出放入成形模具內(nèi)壓制成形，然后與鋼背復(fù)合后 放入平板硫化機(jī)于高溫27(TC，壓力為18MPa的條件下，保持15分鐘，然后 取出剎車片，除去毛刺即成為成品。本實(shí)施例所采用的硅酸鹽纖維所含成分 及其重量白分比為Si0254呢、Al20318. 7%、Ti02l. 4%，Ca08. 1%、K201. 4%、Mg06. 6%、 Fe2038. 5%， Na202. 2%，余量為其它微量氧化物。
實(shí)施例4:按重量白分比將陶瓷纖維8%、硅酸鹽纖維7%、噴膠硅酸鋁纖 維8%、芳綸纖維7%、紫銅纖維7%、針狀硅灰石纖維7%、重晶石粉末7%、鉻 鐵礦粉末8%、 丁腈橡膠粉2%、氧化鐵黑2%、石墨粒9%、氧化鋅0. 1%、煅燒 石油焦碳7%、膨脹石墨1%、硼酚醛樹(shù)脂8%、磁鐵礦3%、重質(zhì)氧化鎂1. 1%、 碳化硅1. 2%、硫酸鋇晶須4. 5%、鈦酸鉀晶須0. 5%、氧化鋁纖維1. 6%放入高 速分散機(jī)內(nèi)，攪拌成粉末狀后取出放入成形模具內(nèi)壓制成形，然后與鋼背復(fù) 合后放入平板硫化機(jī)于高溫270°C ，壓力為18MPa的條件下，保持15分鐘， 然后取出剎車片，除去毛刺即成為成品。本實(shí)施例所采用的硅酸鹽纖維所含 成分及其重量白分比為Si0253%、 Al20318.6%、 TiOJ. 2%， Ca08. 9%、 K201. 2%、 Mg06%、 Fe2038.8%， Na202. 06%，余量為其它微量氧化物。
實(shí)施例5:按重量白分比將陶瓷纖維9%、硅酸鹽纖維5%、噴膠硅酸鋁纖 維6%、芳綸纖維5%、紫銅纖維9%、針狀硅灰石纖維9%、重晶石粉末11%、鉻鐵礦粉末6%、 丁腈橡膠粉1%、氧化鐵黑2%、石墨粒8%、氧化鋅0. 1%、煅燒 石油焦碳4. 8%、膨脹石墨2%、硼酚醛樹(shù)脂6%、磁鐵礦4%、重質(zhì)氧化鎂0. 9%、 碳化硅0. 9%、硫酸鋇晶須7. 5%、鈦酸鉀晶須0. 4%、氧化鋁纖維2. 5%放入高 速分散機(jī)內(nèi)，攪拌成粉末狀后取出，放入成形模具內(nèi)壓制成形，然后與鋼背 復(fù)合后放入平板硫化機(jī)于高溫270°C，壓力為18MPa的條件下，保持15分鐘， 然后取出剎車片，除去毛刺即成為成品。本實(shí)施例所采用的硅酸鹽纖維所含 成分及其重量白分比為Si0253%、 Al20318. 6%、 Ti02l. 2%， Ca08. 9%、 K201. 2%、 Mg06%、 Fe2038. 8%， Na202 . 06%,余量為其它微量氧化物。
為了驗(yàn)證本發(fā)明的效果，按中國(guó)GB5763-1998國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，將實(shí)施例4制 備的剎車片與日本某公司生產(chǎn)的陶瓷剎車片分別在定速摩擦實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試
驗(yàn)，其結(jié)果如下
兩種剎車片的摩擦磨損性能對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果:
溫度(c)摩擦系數(shù)升ii昆降源磨損率
日本公司實(shí)施例4曰本公司實(shí)施例4日本公司實(shí)施例4
1000.410.430.400.440.160.13
1500.420.440,410.440.180.14
2000.430.450.420.430.200.17
2500.420.440.400.420.230.19
3000.410.430.390.420.230.21
3500.400.420.250.23
驗(yàn)證結(jié)果表明相比國(guó)外同類產(chǎn)品，采用本發(fā)明配方制備的陶瓷剎車片， 具有更好的摩擦磨損性能和抗高溫?zé)崴ネ诵阅堋?br> 將本發(fā)明陶瓷剎車片裝日產(chǎn)天籟車上，經(jīng)過(guò)反復(fù)制動(dòng)表明該剎車片摩 擦平穩(wěn)，制動(dòng)效果很好，同時(shí)無(wú)噪音，腳感舒適。
權(quán)利要求
1.一種中高檔轎車用高性能陶瓷剎車片，其特征是它主要由下列組分按重量百分比組成陶瓷纖維7-11％、硅酸鹽纖維5-8％、噴膠硅酸鋁纖維6-9％、芳綸纖維5-8％、紫銅纖維7-10％、改性硅灰石6-9％、重晶石7-12％、鉻鐵礦4-8％、丁腈橡膠1-2％、氧化鐵黑2-4％、石墨粒7-10％、氧化鋅0.1-0.2％、煅燒石油焦碳4-8.5％、膨脹石墨1-3％、硼酚醛樹(shù)脂5-9％、磁鐵礦3-5％、重質(zhì)氧化鎂0.8-1.3％、碳化硅0.8-1.5％、硫酸鋇晶須4-7.5％、鈦酸鉀晶須0.3-0.5％、氧化鋁纖維1-2.5％。
全文摘要
一種中高檔轎車用高性能陶瓷剎車片，由下列組分按重量百分比制成陶瓷纖維7-11％、硅酸鹽纖維5-8％、噴膠硅酸鋁纖維6-9％、芳綸纖維5-8％、紫銅纖維7-10％、改性硅灰石6-9％、重晶石7-12％、鉻鐵礦4-8％、丁腈橡膠1-2％、氧化鐵黑2-4％、石墨粒7-10％、氧化鋅0.1-0.2％、煅燒石油焦炭4-8.5％、膨脹石墨1-3％、硼酚醛樹(shù)脂5-9％、磁鐵礦3-5％、重質(zhì)氧化鎂0.8-1.3％、碳化硅0.8-1.5％、硫酸鋇晶須4-7.5％、鈦酸鉀晶須0.3-0.5％、氧化鋁纖維1-2.5％。采用本發(fā)明配方的陶瓷剎車片具有較低的密度和卓越的耐磨損性，尤其適用于中、高檔轎車。
文檔編號(hào)F16D69/02GK101555921SQ20091006067
公開(kāi)日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2009年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月25日
發(fā)明者傅光明, 張澤偉, 張澤元, 張自立 申請(qǐng)人:瑞陽(yáng)汽車零部件(仙桃)有限公司