摩擦材料、由摩擦材料制成的刹车片及其制备方法、以及车辆.pdf

本发明公开了一种摩擦材料、由摩擦材料制成的刹车片及其制备方法、以及车辆。根据本发明的实施例，该摩擦材料包含：粘合剂、润滑剂、纤维、研磨剂、摩擦性能调节剂、填料，其中，润滑剂包含氟化石墨。根据本发明实施例的摩擦材料通过采用氟化石墨作为润滑剂，使得该摩擦材料可以在高温、高负荷、多氧环境下使用，并且其润滑性能更加稳定，耐热性能更加良好。

权利要求书
1.  一种摩擦材料，其特征在于，包含：粘合剂、润滑剂、纤维、研磨剂、摩擦性能调节剂、填料，其中，所述润滑剂包含氟化石墨。

2.  根据权利要求1所述的摩擦材料，其特征在于，所述润滑剂进一步包含焦炭。

3.  根据权利要求2所述的摩擦材料，其特征在于，所述焦炭与所述氟化石墨的重量比为0.3～80：1。

4.  根据权利要求2所述的摩擦材料，其特征在于，基于所述摩擦材料的总重量，所述摩擦材料包含：
2～15重量%的粘合剂；
1～14重量%的润滑剂；
2～30重量%的纤维；
5～15重量%的研磨剂；
5～10重量%的摩擦性能调节剂；以及
30～50重量%的填料。

5.  根据权利要求4所述的摩擦材料，其特征在于，基于所述摩擦材料的总重量，所述摩擦材料包含2.1～14重量%的润滑剂。

6.  根据权利要求4所述的摩擦材料，其特征在于，基于所述摩擦材料的总重量，所述摩擦材料包含0.1～6重量%的氟化石墨和2～8重量%的焦炭。

7.  根据权利要求1所述的摩擦材料，其特征在于，所述粘合剂为选自酚醛树脂和丁腈橡胶中的至少一种。

8.  根据权利要求7所述的摩擦材料，其特征在于，基于所述摩擦材料的总重量，所述摩擦材料包含5～14重量%的粘合剂。

9.  根据权利要求7所述的摩擦材料，其特征在于，基于所述摩擦材料的总重量，所述酚醛树脂的含量为3～6重量%，所述丁腈橡胶的含量为2～8重量%。

10.  根据权利要求1所述的摩擦材料，其特征在于，所述纤维为选自钢纤维、铜纤维、芳纶纤维和矿物纤维中的至少一种。

11.  根据权利要求1所述的摩擦材料，其特征在于，所述研磨剂为选自铬铁矿、锆英石、长石和氧化铝中的至少一种。

12.  根据权利要求1所述的摩擦材料，其特征在于，所述摩擦性能调节剂为选自摩擦粉、钛酸钾晶须、冰晶石、萤石和沸石中的至少一种。

13.  根据权利要求1所述的摩擦材料，其特征在于，所述填料为选自硫酸钡、碳酸钙、 氧化镁和硫化铁中的至少一种。

14.  一种刹车片，其特征在于，包括：
背板；以及
摩擦片，所述摩擦片形成于所述背板的表面上，
其中，所述摩擦片由权利要求1～13任一项所述的摩擦材料制成。

15.  根据权利要求14所述的刹车片，其特征在于，所述背板由半金属、少金属或NAO制成。

16.  一种车辆，其特征在于，所述车辆具有权利要求14所述的刹车片。

17.  一种制备权利要求14所述的刹车片的方法，其特征在于，包括：
（1）在背板表面涂覆粘结剂；
（2）将制备权利要求1～13任一项所述的摩擦材料的粘合剂、润滑剂、纤维、研磨剂、调节剂、填料进行混合，以便得到混合物料；以及
（3）通过热压成型，利用步骤（2）中所得到的所述混合物料，在所述背板表面形成摩擦片，以便获得所述刹车片。

18.  根据权利要求17所述的制备刹车片的方法，其特征在于，所述粘结剂为选自铁锚330和FH-118中的至少一种。

19.  根据权利要求17所述的制备刹车片的方法，其特征在于，所述热压成型是在0.25～0.5MPa的压强下、135～155摄氏度的温度下进行90～210秒。

20.  根据权利要求17所述的制备刹车片的方法，其特征在于，进一步包括将步骤（3）中得到的所述刹车片在200～230摄氏度下进行热处理2小时。

说明书摩擦材料、由摩擦材料制成的刹车片及其制备方法、以及车辆
技术领域
本发明属于材料加工领域，具体而言，本发明涉及一种摩擦材料、由摩擦材料制成的刹车片及其制备方法、以及车辆。
背景技术
少金属刹车片材料的基本成分由粘结剂、增强纤维、研磨剂、润滑剂、填料组成。具体加工工艺如下：混料—热压成型—热处理—磨削—喷漆—安装附件—印标—包转，其中传统润滑剂有：天然石墨和人造石墨、焦炭、二硫化钼等。
磨损、噪音和高温热衰退是刹车片至关重要的性能指标，它直接影响着产品使用的制动安全性、舒适性和使用寿命。石墨、焦炭和二硫化钼能明显改善刹车片的磨损、噪音，但加入量过多会造成热衰退现象。具体的，鳞片石墨低温润滑性好，焦炭高温润滑性好，二硫化钼低温润滑性好，高温反而会增加磨损。
因此，现有的摩擦材料有待进一步研究。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种摩擦材料、由摩擦材料制成的刹车片及其制备方法、以及车辆，该摩擦材料磨损率小、噪音低，并且高温无衰退。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种摩擦材料。根据本发明的实施例，该摩擦材料包含：粘合剂、润滑剂、纤维、研磨剂、摩擦性能调节剂、填料，其中，所述润滑剂包含氟化石墨。
根据本发明实施例的摩擦材料通过采用氟化石墨作为润滑剂，使得该摩擦材料可以在高温、高负荷、多氧环境下使用，并且其润滑性能更加稳定，耐热性能更加良好。
在本发明的第二个方面，本发明提出了一种刹车片。根据本发明的实施例，该刹车片包括：
背板；以及
摩擦片，所述摩擦片形成于所述背板的表面上，
其中，所述摩擦片由上述所述的摩擦材料制成。
根据本发明实施例的刹车片采用上述以氟化石墨作为润滑剂的摩擦材料，可以显著提高刹车片的润滑性能，从而达到制动的安全性和舒适性，并且延长其使用寿命。
在本发明的第三个方面，本发明提出了一种车辆。根据本发明的实施例，该车辆具有上述所述的刹车片。
根据本发明实施例的车辆通过采用上述刹车片，可以显著提高车辆制动的安全性和舒适性，并且可以显著延长其使用寿命。
在本发明的第四个方面，本发明提出了一种制备刹车片的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：
（1）在背板表面涂覆粘结剂；
（2）将制备上述摩擦材料的粘合剂、润滑剂、纤维、研磨剂、调节剂、填料进行混合，以便得到混合物料；以及
（3）通过热压成型，利用步骤（2）中所得到的所述混合物料，在所述背板表面形成摩擦片，以便获得所述刹车片。
根据本发明实施例的制备刹车片的方法可以有效制备上述刹车片，并且所得刹车片具有优异的润滑性能，从而达到制动的安全性和舒适性，并且延长其使用寿命。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的制备刹车片的方法流程示意图；
图2是根据本发明又一个实施例的制备刹车片的方法流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种摩擦材料。根据本发明的实施例，该摩擦材料包含：粘合剂、润滑剂、纤维、研磨剂、摩擦性能调节剂、填料，根据本发明的具体实施例，润滑剂可以包含氟化石墨。发明人发现，氟化石墨（(CF)n）兼容了石墨的润滑性和 氟素的低表面能两方面的优点，并且其润滑性能比石墨和二氧化钼更加稳定，耐热性更加良好，从而使得以氟化石墨作为润滑剂的摩擦材料具有磨损率小、噪音低和高温无衰退的性能，进而可以延长摩擦材料的使用寿命，同时使用氟化石墨作为润滑剂可以明显降低粘合剂的用量，从而有效提高材料的气孔率，进而防止了材料的高温热衰退。
根据本发明的实施例，摩擦材料的各组分含量并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，基于摩擦材料的总重量，摩擦材料可以含有2～15重量%的粘合剂、1～14重量%的润滑剂、2～30重量%的纤维、5～15重量%的研磨剂、5～10重量%的摩擦性能调节剂以及30～50重量%的填料，根据本发明的具体示例，基于摩擦材料的总重量，摩擦材料可以含有2.1～14重量%的润滑剂。根据本发明的实施例，润滑剂可以进一步包含焦炭。根据本发明的实施例，润滑剂中氟化石墨和焦炭的含量并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，焦炭与氟化石墨的重量比可以为0.3～80：1。根据本发明的实施例，基于摩擦材料的总重量，摩擦材料可以包含0.1～6重量%的氟化石墨和2～8重量%的焦炭。发明人发现，如果氟化石墨用量过少，则起不到摩擦润滑的作用，而若使用量过多将会出现热衰退现象，由此，氟化石墨的使用量在0.1～6重量%，可以使得摩擦材料表现出优异的综合性能。
根据本发明的实施例，粘合剂的具体类型并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，粘合剂可以为选自酚醛树脂和丁腈橡胶中的至少一种。根据本发明的实施例，摩擦材料可以含有5～14重量%的粘合剂，根据本发明的具体实施例，基于摩擦材料的总重量，粘合剂中酚醛树脂的含量可以为3～6重量%，丁腈橡胶的含量可以为2～8重量%。发明人发现，如果酚醛树脂和丁腈橡胶使用量过少，将导致摩擦材料的磨损率高，而若酚醛树脂和丁腈橡胶使用量过多，将会降低摩擦材料的压缩率，从而使得摩擦材料在使用过程中出现噪音。由此，粘合剂中酚醛树脂的含量为3～6重量%，丁腈橡胶的含量为2～8重量%所得到的摩擦材料可以表现出比较优异的综合性能。具体地，当粘合剂处于一定温度下时先呈软化状态而后进入粘流态，产生流动并均匀分布在材料中形成材料的基体，最后通过树脂固化作用的橡胶硫化作用，把其它成分粘合在一起，由此，可以形成质地致密的、有相当强度及能满足摩擦材料使用性能要求的摩擦材料。
根据本发明的实施例，摩擦材料中纤维的具体种类并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，纤维为选自钢纤维、铜纤维、芳纶纤维和矿物纤维中的至少一种。具体地，纤维作为摩擦材料的增强体，它赋予摩擦材料足够的机械强度，使其能承受在生产过程中的磨削和铆接加工的负荷力以及使用过程中由于制动和传动而产生的冲击力、剪切力、压力。由此，可以显著提高摩擦材料的综合性能。
根据本发明的实施例，摩擦材料中研磨剂的具体种类并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，研磨剂可以为选自铬铁矿、锆英石、长石和氧化铝中的至少一种。由此，可 以增强材料的耐磨性能，从而延长摩擦材料的使用寿命。
根据本发明的实施例，摩擦性能调节剂的具体种类并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，摩擦性能调节剂可以为选自摩擦粉、钛酸钾晶须、冰晶石、萤石和沸石中的至少一种。摩擦材料的摩擦系数太高，使得摩擦材料的磨损比较严重，而摩擦系数过低，使得使用过程中不能很好的起到制动的作用，由此采用摩擦性能调节剂可以减少材料的磨损，从而提高摩擦材料的使用寿命。
根据本发明的实施例，填料的具体种类并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，填料可以为选自硫酸钡、碳酸钙、氧化镁和硫化铁中的至少一种。由此，可以显著提高并稳定材料的摩擦因数，降低材料的比磨损速率。
在本发明的第二个方面，本发明提出了一种刹车片。根据本发明的实施例，该刹车片包括：背板和摩擦片，根据本发明的具体实施例，摩擦片形成于背板的表面上。根据本发明的实施例，摩擦片由上述摩擦材料制成。
根据本发明实施例的刹车片采用上述以氟化石墨作为润滑剂的摩擦材料，可以显著提高刹车片的润滑性能，从而达到制动的安全性和舒适性，并且延长其使用寿命。
根据本发明的实施例，背板的材质并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，背板可以由半金属、少金属或NAO制成。需要解释的是，NAO为环保型无石棉有机制动摩擦材料。根据本发明的实施例，摩擦片形成于背板表面的形成方式并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，摩擦片可以通过热压成型方式形成于背板的表面上。
在本发明第三个方面，本发明提出了一种车辆。根据本发明的实施例，该车辆具有上述的刹车片。根据本发明实施例的车辆通过采用氟化石墨作为润滑剂制成的刹车片，可以防止高温热衰退和刹车异响现象，从而可以显著提高车辆制动的安全性和舒适性，同时该刹车片高低温润滑性能稳定，可以明显延长其使用寿命。
在本发明的第四个方面，本发明提出了一种制备上述刹车片的方法。下面参考图1对发明的制备刹车片的方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括：
S100：在背板表面涂覆粘结剂
根据本发明的实施例，将按照预定尺寸裁制的背板清洗并抛丸干净，然后在其表面涂覆粘结剂。根据本发明的实施例，背板的材质并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，背板可以由半金属、少金属或NAO制成。根据本发明的实施例，粘结剂的具体类型并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，粘结剂可以为选自铁锚330和FH-118中的至少一种。根据本发明的实施例，粘结剂的厚度并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，粘结剂的厚度可以为0.02～0.05毫米。发明人发现，粘结剂作为连接钢材和摩擦材料两种不同材质的化学耦合剂，其涂覆厚度过高或过低，都会使得其粘结强度显著降低。由此，粘结剂的 厚度为0.02～0.05毫米范围内可以显著提高钢材和摩擦材料的粘结强度。
S200：制备混合物料
根据本发明的实施例，按照预定比例，将粘合剂、润滑剂、纤维、研磨剂、调节剂、填料进行混合，从而可以得到混合物料。根据本发明的具体实施例，润滑剂可以为氟化石墨。根据本发明的实施例，将粘合剂、润滑剂、纤维、研磨剂、调节剂、填料进行混合的预定比例并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，基于混合物料的总重量，粘合剂的用量可以为2～15重量%、润滑剂的用量可以为1～14重量%、纤维的用量可以为2～30重量%、研磨剂的用量可以为5～15重量%、摩擦性能调节剂的用量可以为5～10重量%、填料的用量可以为30～50重量%，根据本发明的具体示例，基于混合物料的总重量，混合物料可以含有2.1～14重量%的润滑剂。根据本发明的实施例，润滑剂可以进一步包含焦炭。根据本发明的实施例，润滑剂中氟化石墨和焦炭的含量并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，焦炭与氟化石墨的重量比可以为0.3～80：1。根据本发明的实施例，基于混合物料的总重量，混合物料可以包含0.1～6重量%的氟化石墨和2～8重量%的焦炭。发明人发现，如果氟化石墨用量过少，则起不到摩擦润滑的作用，而若使用量过多将会出现热衰退现象，由此，氟化石墨的使用量在0.1～6重量%，可以使得所得制备的刹车片表现出优异的综合性能。
根据本发明的实施例，粘合剂的具体类型并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，粘合剂可以为选自酚醛树脂和丁腈橡胶中的至少一种。根据本发明的实施例，混合物料可以含有5～14重量%的粘合剂，根据本发明的具体实施例，基于混合物料的总重量，粘合剂中酚醛树脂的含量可以为3～6重量%，丁腈橡胶的含量可以为2～8重量%。发明人发现，如果酚醛树脂和丁腈橡胶使用量过少，将导致所得刹车片的磨损率高，而若酚醛树脂和丁腈橡胶使用量过多，将会降低刹车片的压缩率，从而使得刹车片在使用过程中出现噪音。由此，粘合剂中酚醛树脂的含量为3～6重量%，丁腈橡胶的含量为2～8重量%所得到的刹车片可以表现出比较优异的综合性能。具体地，当粘合剂处于一定温度下时先呈软化状态而后进入粘流态，产生流动并均匀分布在材料中形成材料的基体，最后通过树脂固化作用的橡胶硫化作用，把其它成分粘合在一起，由此，可以形成质地致密的、有相当强度及能满足摩擦材料使用性能要求的摩擦材料。
根据本发明的实施例，混合物料中纤维的具体种类并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，纤维为选自钢纤维、铜纤维、芳纶纤维和矿物纤维中的至少一种。具体地，纤维作为摩擦材料的增强体，它赋予摩擦材料足够的机械强度，使其能承受在生产过程中的磨削和铆接加工的负荷力以及使用过程中由于制动和传动而产生的冲击力、剪切力、压力。由此，可以显著提高刹车片的综合性能。
根据本发明的实施例，混合物料中研磨剂的具体种类并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，研磨剂可以为选自铬铁矿、锆英石、长石和氧化铝中的至少一种。由此，可以增强材料的耐磨性能，从而延长刹车片的使用寿命。
根据本发明的实施例，摩擦性能调节剂的具体种类并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，摩擦性能调节剂可以为选自摩擦粉、钛酸钾晶须、冰晶石、萤石和沸石中的至少一种。摩擦材料的摩擦系数太高，使得刹车片的磨损比较严重，而摩擦系数过低，使得使用过程中不能很好的起到制动的作用，由此采用摩擦性能调节剂可以减少材料的磨损，从而提高刹车片的使用寿命。
根据本发明的实施例，填料的具体种类并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，填料可以为选自硫酸钡、碳酸钙、氧化镁和硫化铁中的至少一种。由此，可以显著提高并稳定材料的摩擦因数，降低材料的比磨损速率。
S300：热压成型
根据本发明的实施例，将上述所得到的混合物料进行热压成型，以便在背板表面形成摩擦片，从而可以得到刹车片。根据本发明的实施例，热压成型的条件并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，热压成型可以在0.25～0.5MPa的压强下、135～155摄氏度的温度下进行90～210秒。具体的，热压成型是将背板放置在模具中，采用200T压机将混合物料压制在背板表面上。
根据本发明实施例的制备刹车片的方法可以有效制备上述刹车片，并且所得刹车片具有优异的润滑性能，从而达到制动的安全性和舒适性，并且延长其使用寿命。
参考图2，本发明实施例的制备刹车片的方法进一步包括：
S400：热处理
根据本发明的实施例，将以上所得刹车片进行热处理。根据本发明的实施例，进行热处理的条件并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，热处理可以在200～230摄氏度下进行2小时。具体地，将上述所得到刹车片放置烘箱中，按照阶梯升温方式进行烘烤2小时，然后将经过热处理的刹车片进行磨削喷涂。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1-4
原料配方：见表1。
制备方法：
首先在背板表面涂覆粘结剂；然后将粘合剂、润滑剂、纤维、研磨剂、调节剂、填料 进行混合，以便得到混合物料；接着，在模具中，采用压机将所得到的混合物料进行热压成型，以便将混合物料压制在所得到的涂覆粘结剂的背板表面，从而可以得到刹车片；接着，对上述所得到的刹车片进行热处理，并对所得到的经过热处理的刹车片进行修整。
比较例1-3
制备方法同实施例，区别在于原料配方：见表1。
表1

评价：
1、对实施例1-4及比较例1-3所得刹车片热衰退性能、摩擦系数、磨损重量损失和定速磨损率进行评价。
2、评价指标和测试方法：
热衰退性能：QC/T564-2008
摩擦系数：GB/T5763-2008
磨损重量损失：QC/T564-2008
定速磨损率：GB/T5763-2008
热衰退性能、摩擦系数和磨损重量损失测试结果如表2所示：
表2
编号热衰退性能（%）摩擦系数磨损重量损失（g）实施例1150.357实施例2120.333实施例380.3810实施例4200.301.5比较例1180.4480
比较例2450.282比较例3400.357
定速磨损率测试结果如表3-4所示：
表3

注：μ1为升温摩擦系数，μ2为降温摩擦系数，升温摩擦系数测试为将摩擦片从100℃开始升温，每升高50℃对其摩擦系数进行测试，一直升到350℃；降温摩擦系数测试为将摩擦片从350℃开始降温，每降低50℃对其摩擦系数进行测试，一直降到100℃。
表4


结论：比较例1中未使用任何的润滑剂，比较例2中使用氟化石墨为润滑剂，但其含量在本发明保护范围之外，比较例3为使用传统石墨作为润滑剂。参考上述数据可知：比较例1的刹车片具有较高的热衰退性能、摩擦系数和磨损重量损失，比较例2和比较例3的刹车片虽然具有较低的摩擦系数和较低的磨损质量损失，但是其热衰退性能较高；实施例1-4的刹车片的摩擦系数随着温度变化具有较高的回复率，并且均具有较低的磨损率，而虽然比较例2由于添加更高含量的氟化石墨使其具有较高的摩擦系数回复率和较低的磨损率，但是表现出较高的热衰退性能。综上所述，本发明的刹车片具有优异的综合性能。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。