无铜有机陶瓷刹车片.pdf

本发明公开了一种无铜有机陶瓷刹车片，包括粘接剂、增强材料、摩擦性能调节剂和填料，本发明在摩擦材料配方中采用改性硫化物和改性石墨摩擦材料增强剂和摩擦性能调节剂，改善摩擦材料的耐热性、抗衰退性、降低噪音和耐冲击性能延长使用寿命，改善摩擦材料相应的综合使用性能。利用改性硫化物和改性石墨具有压缩性能稳定、极好的柔韧性、润滑性等优点用于摩擦材料配方设计，保证在高温摩擦性能，使产品在高温磨损更小，不损伤摩擦对偶，减少制动噪音，克服高温裂纹、减小环境污染等。

1.  无铜有机陶瓷刹车片，其特征在于：包括粘接剂、增强材料、摩擦性能调节剂和填料，具体为由以下重量百分比的原料制成：
酚醛树脂    6-13%      矿物纤维   10-22%      氧化铁     5-7%
石墨        6-14%     硫酸钡     12-20%      碳酸钙     10-14%
芳纶浆粕    1-3%      钛酸钾     12-20%      轮胎粉     1-5%
改性硫化物  2-8%      改性石墨   2-8%。

2.  根据权利要求1所述的无铜有机陶瓷刹车片，其特征在于：其中最佳重量百分比是：
酚醛树脂    8%      矿物纤维   17%      氧化铁   6%
石墨        10%     硫酸钡     16%      碳酸钙   12%
芳纶浆粕    2%      钛酸钾     16%      轮胎粉     3%
改性硫化物  5%      改性石墨   5%。

3.  根据权利要求1或2所述的无铜有机陶瓷刹车片，其特征在于：所述酚醛树脂为改性酚醛树脂。

4.  根据权利要求1所述的无铜有机陶瓷刹车片，其特征在于：所述摩擦性能调节剂包括研磨剂和润滑剂，所述研磨剂包括三氧化二铝、氧化铁和氧化镁的一种或一种以上的混合；所述润滑剂包括石墨、改性石墨、二硫化钼、云母和改性硫化物的一种或一种以上的混合。

无铜有机陶瓷刹车片
技术领域
本发明涉及汽车工业领域中的刹车片，具体涉及一种无铜有机陶瓷刹车片。
背景技术
作为汽车关键零部件的刹车片目前正在由单一材料向符合材料发展，其质量的好坏直接影响机器的可靠性和操作人员的生命安全，随着科学技术的发展，人们对交通运输工具和动力机械的速度、负荷和安全性要求越来越高，高速列车、重载货车、轿车、赛车、摩托车等重载、高速行驶、制动频繁的民用运载工具等都对响应快、摩擦因数高而稳定、无污染、密度小、使用寿命长环境适应性强的高性能摩擦材料提出了迫切的要求，陶瓷有机配方含量的摩擦材料应运而生，但其技术在我国还不够成熟，在使用过程中存在耐冲击强度差、摩擦系数高温衰退大、产品易出现裂纹等缺点。而且从微观上看，刹车片表面是凹凸不平的，在刹车时，接触刹车盘的是一些小突起，这就会导致摩擦系数低，有噪音产生。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种能改善摩擦材料的耐热性、抗衰退性、降低噪音和耐冲击性，能延长使用寿命，保证高温摩擦性能，使产品在高温磨损更小，不损伤摩擦对偶，减少制动噪音，克服高温裂纹、减小环境污染的无铜有机陶瓷刹车片。
其技术方案是：无铜有机陶瓷刹车片，包括粘接剂、增强材料、摩擦性能调节剂和填料，具体为由以下重量百分比的原料制成：
酚醛树脂    6-13%      矿物纤维   10-22%      氧化铁     5-7%
石墨        6-14%     硫酸钡     12-20%      碳酸钙     10-14%
芳纶浆粕    1-3%      钛酸钾     12-20%      轮胎粉     1-5%
改性硫化物  2-8%      改性石墨   2-8%。
其中最佳重量百分比是：
酚醛树脂    8%      矿物纤维   17%      氧化铁   6%
石墨        10%     硫酸钡     16%      碳酸钙   12%
芳纶浆粕    2%      钛酸钾     16%      轮胎粉     3%
改性硫化物  5%      改性石墨   5%。
所述酚醛树脂为改性酚醛树脂。
所述摩擦性能调节剂包括研磨剂和润滑剂，所述研磨剂包括三氧化二铝、氧化铁和氧化镁的一种或一种以上的混合；所述润滑剂包括石墨、改性石墨、二硫化钼、云母和改性硫化物的一种或一种以上的混合。
本发明与现有技术相比较，具有以下优点：能改善摩擦材料的耐热性、抗衰退性、降低噪音和耐冲击性，能延长使用寿命，保证高温摩擦性能，使产品在高温磨损更小，不损伤摩擦对偶，减少制动噪音，克服高温裂纹、减小环境污染。
具体实施方式
无铜有机陶瓷刹车片，包括粘接剂、增强材料、摩擦性能调节剂和填料，具体为由以下重量百分比的原料制成：
酚醛树脂    6-13%      矿物纤维   10-22%      氧化铁     5-7%
石墨        6-14%     硫酸钡     12-20%      碳酸钙     10-14%
芳纶浆粕    1-3%      钛酸钾     12-20%      轮胎粉     1-5%
改性硫化物  2-8%      改性石墨   2-8%。
其中最佳重量百分比是：
酚醛树脂    8%      矿物纤维   17%      氧化铁   6%
石墨        10%     硫酸钡     16%      碳酸钙   12%
芳纶浆粕    2%      钛酸钾     16%      轮胎粉     3%
改性硫化物  5%      改性石墨   5%。
所述酚醛树脂为改性酚醛树脂。
所述摩擦性能调节剂包括研磨剂和润滑剂，所述研磨剂包括三氧化二铝、氧化铁和氧化镁的一种或一种以上的混合；所述润滑剂包括石墨、改性石墨、二硫化钼、云母和改性硫化物的一种或一种以上的混合。
其中，粘结剂使用改性酚醛树脂：酚醛树脂改性后，酚醛树脂的冲击韧性、粘接性、机械强度、耐热性、阻燃性、尺寸稳定性、固化速度以及成型工艺性等分别得到提高。
增强材料矿物纤维：生产的制动衬片具有制动平稳可靠、高温性能好、磨耗小、低(无)噪音、寿命长等显著特点。
研磨剂采用氧化铁加入摩擦材料中，能调整刹车材料的摩擦系数；润滑剂采用石墨等能减小摩擦材料的热衰退，稳定摩擦材料的摩擦系数，既能起到良好的减磨作用和自润滑作用，又能有效保护对偶盘。
填料使用硫酸钡，化学性质稳定，无磁性毒性，具有良好的耐燃性；碳酸钙，在使用过程中能减振，防滑，降噪，吸波；综合性能好，摩擦系数高，耐磨性能和耐热性能高；摩擦性能稳定，热衰退与热恢复性能较好，高温摩擦磨损性能优越，产品寿命能提高30%；能减少芳沦纤维，紫铜等高价值材料的用量，使摩擦材料成本大大降低；钛酸钾，
轮胎粉又称橡胶粉屑，系称废旧轮胎的胎胶面，除去帘子午线，粉碎加工而成。成份天然硫化胶和丁苯硫化胶。作为弹性填料用于摩擦材料中，起增磨减噪的效果。
增强材料使用芳纶浆粕，芳纶浆粕是对芳纶纤维进行表面原纤化处理之后得到的，其独特的表面结构极大地提高了混合物的抓附力，因此非常适合作为一种增强纤维应用于摩擦及密封产品中。浅黄色絮花状，呈毛绒状，其毛羽丰富，强度高、尺寸稳定性好，无脆性、耐高温、耐腐蚀、有韧性、收缩率小、耐磨性好、表面积大，能很好的与其它物质结合，是一种补强材料，回潮率为8%，平均长度为2-2.5mm，表面积为8m2/g。而被用作垫片增强材料，具有较好的回弹性能和密封性能，对人体健康及环境无危害，通常只需添加少于5%的浆粕，得到产品的强度相当于50-60%石棉纤维增强的产品。用于增强摩擦、密封材料等制成品，可作为石棉的替代品用于摩擦密封材料，高性能耐热绝缘纸以及增强复合材料。是一种非常好的增强摩擦片的强度主体材料。
改性石墨具有导电、导热、耐高温、灰份低、含碳量高、同时具有多孔结构，有吸附性，抗热震性、化学稳定性好、可塑性好的特点，起到耐高温、润滑作用。在能降低磨损量，对改善热衰退、减少制动噪音有一定的效果，同时降低制动盘的抖动，提高行驶的舒适性。在常温下有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀，化学稳定性好。在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏，温度突变时，体积变化不大，不会产生裂纹。
改性硫化物：改性硫化物的硬度低、延展性好，所以刹车片上的小突起很快磨平，具有以下好处：由点接触到面接触，接触面积增大，摩擦系数增大；压力、热量分散化；磨耗降低，寿命增加；能降低噪音，脚感好。
另外，由于改性硫化物熔点低，容易形成液态熔融膜，这就有效地保护了刹车片、刹车盘，并且降低了噪音，可完全替代刹车片中铜，起到降低铜污染，保护环境。
本发明在摩擦材料配方中采用改性硫化物和改性石墨摩擦材料增强剂和摩擦性能调节剂，改善摩擦材料的耐热性、抗衰退性、降低噪音和耐冲击性能延长使用寿命，改善摩擦材料相应的综合使用性能。利用改性硫化物和改性石墨具有压缩性能稳定、极好的柔韧性、润滑性等优点用于摩擦材料配方设计，保证在高温摩擦性能，使产品在高温磨损更小，不损伤摩擦对偶，减少制动噪音，克服高温裂纹、减小环境污染等。
依据发明内容，设计了两组配方（A配方和B配方）进行试验，实验方案及实验结果如下：
实施方案如下：
配方A：
酚醛树脂    8%      矿物纤维   17%      氧化铁  6%
石墨       10%      硫酸钡     16%      碳酸钙  12%
芳纶纤维      2%     钛酸钾     16%      轮胎粉  3%
紫铜纤维     10%。
配方B：
酚醛树脂      8%       矿物纤维   17%      氧化铁  6%
石墨          10%      硫酸钡     16%      碳酸钙  12%
芳纶浆粕      2%       钛酸钾     16%      轮胎粉  3%
改性硫化物    5%       改性石墨   5%。
根据以上配方设计，按照以下生产工艺加工样品，加工本田雅阁车型前片D465，使用林科试验机依据北美ASE J2522标准进行台架测试：
混料→成型热压→热处理→平磨→喷漆→烘干→安装附件→印标封装
试验结果：
    从实验数据分析，未采用改性硫化物和改性石墨（配方A）摩擦材料产品硬度大，韧性差，在执行衰退程序时，衰退率高达15%以上，高速性能较差，摩擦系数为0.20，在实验过程中有噪音产生；而采用改性硫化物和改性石墨的摩擦材料（配方B）衰退率有明显改善，低于15%，高速摩擦系数高于0.30在实验时无噪音。
使用本配方生产的刹车片，高温时没有发生热衰退现象，摩擦系数稳定，产品磨耗小，冲击强度提高30%左右，使用过程中制动舒适，无噪音产生，使用寿命达7万公里以上。