盘式刹车片摩擦材料、盘式刹车片及盘式刹车片制造工艺技术领域
本发明涉及汽车领域，特别涉及一种盘式刹车片摩擦材料和一种盘式刹车片，以及盘式刹
车片制造工艺。
背景技术
刹车片也叫刹车皮，在汽车的刹车系统中，刹车片是最关键的安全零件，对刹车效果的好
坏起决定性作用。刹车片一般由钢板、粘接隔热层和摩擦块构成。其中，摩擦块由摩擦材料和
粘合剂组成，刹车时摩擦块被挤压在刹车盘或刹车鼓上与其产生摩擦，从而达到令车辆减速刹
车的目的。可见，摩擦材料是刹车片在制造过程和使用过程中很重要的组成部分。
摩擦材料可以采用合成材料普通热压法制得，热压温度在200℃以下。其中，摩擦材料的
原材料一般分为粘结剂、增强纤维、摩擦性能调节剂和填料四大部分：
粘结剂是摩擦材料中的重要组元，他可以影响材料的热衰退性能、恢复性能、磨损性能和
机械性能，汽车摩擦材料中一般采用的是酚醛树脂；
增强纤维是摩擦材料中起增强剂的作用，传统材料用的是石棉等矿物纤维，半金属汽车摩
擦材料中使用的是钢纤维，同时加入少量铜纤维及其少量矿物纤维；
摩擦性能调节剂可以分为两类，一类是莫氏硬度一般小于2的减摩材料，它的加入可提
高材料的耐磨性，减小噪音及降低摩擦系数。这类材料主要有：石墨、二硫化钼、铅和铜等；
另一类摩擦性能调节剂为莫氏硬度一般大于4的摩阻材料，它的加入可以增加材料的摩擦系
数；
填料主要以粉末的形式加入，其作用很多，例如，加入铜粉可以在摩擦材料和对偶间形成
转移膜，即能提高摩擦力矩和稳定摩擦系数，又能减小对对偶件的损伤，提高整个摩擦副的耐
磨性能。
随着科技的进步和人们生活水平的提高，对刹车片的环保要求也逐步提高。可行性研究报
告显示，在国外市场，无石棉、少金属的环保型摩擦材料，即无石棉有机物型摩擦材料，已经
开始向市场推广；欧美一些国家已经就限制摩擦材料中有害重金属组分及铜的含量进行立法。
所以，在可以预见的将来，摩擦材料中重金属组分的含量将会成为摩擦材料出口欧美的一项贸
易限制。
因此，如何增加刹车片使用寿命及适用环境，以及如何设计其制造工艺是本领域技术人员
亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种盘式刹车片摩擦材料和用此摩擦材料制作的刹车片，以及此
刹车片的制造工艺，本发明公开的此种摩擦材料符合环保型摩擦材料的标准。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种盘式刹车片摩擦材料，包括以下重量份的原料：酚醛树脂10-20％、丁腈橡胶1-2％、
氢化丁腈橡胶1-2％、凯夫拉纤维10-20％、碳纤维3-5％、针状硅灰石8-18％、钢棉7-15％、
泡沫铁粉3-8％、石墨7-15％、钛合金2-5％、二硫化钼2-3％、棕刚玉棕刚玉0-1.5％、蛭石
3-5％、腰果壳油摩擦粉5-15％、轮胎粉15-25％和氧化铝1-4％。
优选地，在上述盘式刹车片摩擦材料中，包括以下重量份的原料：酚醛树脂10-15％、丁
腈橡胶1-2％、氢化丁腈橡胶1-2％、凯夫拉纤维10-20％、碳纤维3-5％、针状硅灰石10-15％、
钢棉8-10％、泡沫铁粉3-5％、石墨7-10％、钛合金2-3％、二硫化钼2-3％、棕刚玉0-1.5％、
蛭石3-5％、腰果壳油摩擦粉5-10％、轮胎粉15-20％和氧化铝1-2％。
优选地，在上述盘式刹车片摩擦材料中，所述酚醛树脂为腰果壳油改性酚醛树脂。
优选地，在上述盘式刹车片摩擦材料中，所述腰果壳油改性酚醛树脂的工艺参数为，
150-200目、1.2％≤游离酚含量≤2％、150℃时的固化速度40-60S、125℃时流动距离
50-60mm；
所述丁腈橡胶的工艺参数为，40-60目、挥发分含量≤1％、凝胶含量≥70％、结合丙烯腈
含量40±1％；
所述氢化丁腈橡胶的工艺参数为，40-60目、挥发分含量≤0.8％、凝胶含量≥75％；所述
凯夫拉纤维的工艺参数为，烧失量在800℃且时间为1h的时候不大于10％、松散密度
0.13-1.20g/cm3、水分含量≤3％、纤维直径0-20um；所述碳纤维的工艺参数为，纤维长度
0.5-0.8mm、含水量≤5％、比重1.3-1.5g/ml；所述针状硅灰石的工艺参数为，筛分18目，
长径比＞15，密度2.6-2.9g/cm3，松散密度160-200ml/100g；
所述钢棉的工艺参数为，当量直径40-75um、筛分14目0-1％，20目0-5％，40目5-15％，
70目15-30％，100目5-25％，筛底45-65％、松散密度0.8-1.1g/cm3；
所述石墨的工艺参数为，碳含量≥99％，晶体粒径0.05-1.5mm。
一种盘式刹车片，包括刹车片背板和压制在所述刹车片背板上的摩擦材料，所述摩擦材料
为上述盘式刹车片摩擦材料。
一种盘式刹车片的制造工艺，包括以下步骤；
步骤A：原料混配，准备以下重量份的原料：酚醛树脂10-20％、丁腈橡胶1-2％、氢
化丁腈橡胶1-2％、凯夫拉纤维10-20％、碳纤维3-5％、针状硅灰石8-18％、钢棉7-15％、
泡沫铁粉3-8％、石墨7-15％、钛合金2-5％、二硫化钼2-3％、棕刚玉0-1.5％、蛭石3-5％、
腰果壳油摩擦粉5-15％、轮胎粉15-25％、氧化铝1-4％，准备好所述原料后将其放入混料机
中混配均匀成摩擦材料；
步骤B：热压成型，将混配好的所述摩擦材料及涂完胶的刹车片背板送入模压工序，加
工出盘式刹车片的半成品；
步骤C：固化处理，在烤箱内对所述盘式刹车片进行热处理烘烤。
优选地，在上述盘式刹车片的制造工艺中，所述步骤A具体包括以下步骤：
步骤A1：将以下重量份的原料，酚醛树脂10-20％、丁腈橡胶1-2％、氢化丁腈橡胶
1-2％、针状硅灰石8-18％、钢棉7-15％、泡沫铁粉3-8％、钛合金2-5％、二硫化钼2-3％、
棕刚玉0-1.5％、蛭石3-5％、腰果壳油摩擦粉5-15％、轮胎粉15-25％、氧化铝1-4％，一次
性放入搅拌机，搅拌4至7分钟；
步骤A2：然后加入7-15％重量份的石墨，并搅拌1.5至3分钟；
步骤A3：最后加入10-20％重量份的凯夫拉纤维和3-5％重量份的碳纤维，再搅拌2
至4分钟，制成摩擦材料的混合料。
优选地，在上述盘式刹车片的制造工艺中，所述步骤B中在热压成型时的工艺参数为：
热压温度140-160摄氏度，时间为250-300秒，热压压力为15-18MPa。
优选地，在上述盘式刹车片的制造工艺中，所述步骤C中对所述盘式刹车片进行热处
理烘烤的工艺参数为：
烧结半成品在150至300℃的温度下烘烤1.6至2.5小时，再在160-240℃烘烤2至3
小时。
从上述的技术方案可以看出，本发明实施例提供的盘式刹车片摩擦材料的原料组成中，金
属含量较低，且不含石棉以及任何铜元素，用此种原料配比制造而成的摩擦材料，符合环保型
摩擦材料的标准，并且可以突破欧美一些国家就限制摩擦材料中有害重金属组分及铜的含量进
行的立法贸易限制，使用改进型的氢化丁腈橡胶与丁腈橡胶组合，大大提高了柔韧性及刹车片
的使用空间和寿命，钛合金的创造性加入更是使得刹车片的防水功能得到保证，从另一方面提
高了刹车片的使用寿命并提高了各组分之间的混合情况、减轻刹车片自身重量，因此，可见本
发明实施例提供的盘式刹车片摩擦材料具有突破性意义.
具体实施方式
本发明公开了一种盘式刹车片摩擦材料和用此摩擦材料制作的刹车片，以及此刹车片的
制造工艺，本发明公开的此种摩擦材料符合环保型摩擦材料的标准。
本发明实施例提供的盘式刹车片摩擦材料，包括以下重量份的原料：酚醛树脂10-20％、
丁腈橡胶1-2％、氢化丁腈橡胶1-2％、凯夫拉纤维10-20％、碳纤维3-5％、针状硅灰石8-18％、
钢棉7-15％、泡沫铁粉3-8％、石墨7-15％、钛合金钛合金2-5％、二硫化钼2-3％、棕刚玉
棕刚玉0-1.5％、蛭石3-5％、腰果壳油摩擦粉5-15％、轮胎粉15-25％和氧化铝1-4％。
为了进一步优化产品的性能，本发明还提供了一个更为优选的摩擦材料的原料配比，包
括以下重量份的原料：酚醛树脂10-15％、丁腈橡胶1-2％，氢化丁腈橡胶1-2％、凯夫拉纤
维10-20％、碳纤维3-5％、针状硅灰石10-15％、钢棉8-10％、泡沫铁粉3-5％、石墨7-10％、
钛合金钛合金2-3％、二硫化钼2-3％、棕刚玉棕刚玉0-1.5％、蛭石3-5％、腰果壳油摩擦粉
5-10％、轮胎粉15-20％和氧化铝1-2％。
在本实施例中，酚醛树脂为腰果壳油改性酚醛树脂。
可见，本发明实施例提供的盘式刹车片摩擦材料的原料组成中，金属含量较低，且不含
石棉以及任何铜元素，用此种原料配比制造而成的摩擦材料，符合环保型摩擦材料的标准，
并且可以突破欧美一些国家就限制摩擦材料中有害重金属组分及铜的含量进行的立法贸易限
制，因此，可见本发明实施例提供的盘式刹车片摩擦材料具有突破性的创造意义。同时，本
发明通过添加腰果壳油改性酚醛树脂，显著提高了酚醛树脂的热分解温度。实验证明，包括
腰果壳油改性酚醛树脂的盘式刹车片，在高速下紧急制动刹车性能稳定，且热衰退小。
为了进一步优化产品性能，本发明实施例提供的盘式刹车片摩擦材料的原料中，腰果壳
油改性酚醛树脂的工艺参数为，150-200目、1.2％≤游离酚含量≤2％、150℃时固化速度
40-60S、125℃时流动距离50-60mm；丁腈橡胶的工艺参数为，40-60目、挥发分含量≤1％、
凝胶含量≥70％、结合丙烯腈含量40±1％；氢化丁腈橡胶的工艺参数为，40-60目、挥发分
含量≤0.8％、凝胶含量≥75％；凯夫拉纤维的工艺参数为，烧失量在800℃且时间为1h的时
候不大于10％、松散密度0.13-1.20g/cm3、水分含量≤3％、纤维直径0-20um；碳纤维的工
艺参数为，纤维长度0.5-0.8mm、含水量≤5％、比重1.3-1.5g/ml；针状硅灰石的工艺参数为，
筛分18目，长径比＞15，密度2.6-2.9g/cm3，松散密度160-200ml/100g；钢棉的工艺参
数为，当量直径40-75um、筛分14目0-1％，20目0-5％，40目5-15％，70目15-30％，
100目5-25％，筛底45-65％、松散密度0.8-1.1g/cm3；石墨的工艺参数为，碳含量≥99％，
晶体粒径0.05-1.5mm。
但是，容易理解的是，上述各成分的工艺参数仅为本发明实施例中提供的一个优选方案，
本领域技术人员在不付出创造性劳动的情况下，完全可以想到并采用其他可行的工艺参数，
因此，本发明对此并不做限定。
本发明实施例还提供了一种盘式刹车片，该盘式刹车片包括刹车片背板和压制在刹车片
背板上的摩擦材料，并且，摩擦材料即为上文中所述的盘式刹车片摩擦材料。
其中，上述盘式刹车片的制造工艺包括以下步骤：
步骤A：原料混配，准备以下重量份的原料：酚醛树脂10-20％、丁腈橡胶1-2％、氢
化丁腈橡胶1-2％、凯夫拉纤维10-20％、碳纤维3-5％、针状硅灰石8-18％、钢棉7-15％、
泡沫铁粉3-8％、石墨7-15％、钛合金2-5％、二硫化钼2-3％、棕刚玉0-1.5％、蛭石3-5％、
腰果壳油摩擦粉5-15％、轮胎粉15-25％、氧化铝1-4％，将准备好原料放入混料机中混配
均匀成摩擦材料的混合料；
步骤B：热压成型，将混配好的摩擦材料及涂完胶的刹车片背板送入模压工序，加工
出盘式刹车片的半成品；
步骤C：固化处理，在烤箱内对盘式刹车片进行热处理烘烤。
为了进一步优化上述技术方案，制造工艺中步骤A具体包括以下步骤：
步骤A1：将以下重量份的原料，酚醛树脂10-20％、丁腈橡胶3-5％、针状硅灰石
8-18％、钢棉7-15％、泡沫铁粉3-8％、钛合金2-5％、二硫化钼2-3％、棕刚玉0-1.5％、蛭
石3-5％、腰果壳油摩擦粉5-15％、轮胎粉15-25％、氧化铝1-4％，一次性放入搅拌机，搅
拌4至7分钟(优选为5分钟)；
步骤A2：然后加入7-15％重量份的石墨，并搅拌1.5至3分钟(优选为2分钟)：
步骤A3：最后加入10-20％重量份的凯夫拉纤维和3-5％重量份的碳纤维，再搅拌2
至4分钟(优选为3分钟)，制成摩擦材料。
为了进一步优化上述技术方案，制造工艺的步骤B中在热压成型时的工艺参数为：热
压温度140-160摄氏度，时间为250-300秒(优选为280秒)，热压压力为15-18MPa。
为了进一步优化上述技术方案，制造工艺中步骤C中对盘式刹车片进行热处理烘烤的
工艺参数为：烧结半成品在150至300℃(优选为180℃)的温度下烘烤1.6至2.5小时
(优选为2小时)，再在160-240℃(优选为200℃)烘烤2至3小时(优选为2.5小时)。
为了更具体地说明上述技术方案，在实际生产中，本发明实施例中公开的刹车片的生产
主要经过如下工序：
(一)剪板
将卷板开卷校平，裁成板材或一定宽度的卷条。依据”剪板尺寸明细表”上规定的产品的
板条尺寸(长×宽×厚)，选择合适厚度的板材，使用剪板机剪成一定宽度的钢板；
(二)冲压
依据”钢背冲裁工艺卡”上规定的工艺流程顺序，选择对应模具及合适吨位的冲压设备逐
步作业，冲出盘式刹车片钢板的基本外形，并使之达到一定的装车尺寸和平面度要求；
(三)除油
水基除油剂和水通过一定的比例配比，达到一定的PH值(如10～13)，在除油机
除油槽内加热，达到一定的温度(如45～55℃)后，进行除油操作，将钢背在上序加工过
程中造成的油污除去；
(四)抛丸(光整)
使用履带式抛丸机，通过抛丸，将钢背上面及侧面的锈斑、锈点、毛刺等抛掉，并使钢
背达到一定的粗糙度要求，以满足于后序加工的需要；
(五)涂胶
进口钢背粘接胶和溶剂，通过一定的比例配合后，使用喷胶机将配好的液体均匀喷涂在
钢背反面，风干后使用，使钢背和摩擦材料在后序压制后达到一定的剪切强度要求；
(六)混料
通过自动配料系统或手工操作将配方所需的原料中的各成分按一定比例配比，然后倒入
搅拌机破碎，并搅拌均匀。搅拌好的摩擦材料和涂完胶的钢背，一起送模压工序，加工出刹
车片半成品；
(七)热压
模压分称料和压制两步进行，首先是称料，依据压制产品需要的配方号和重量，在电子
台秤上称量摩擦材料，称量完的摩擦材料放到检重秤上检重，保证使用的摩擦材料在“标准
值±1g”的重量范围内；之后是压制，即安装固定好模具后，依据规定的压制工艺(如时间、
压力、温度等参数值)设定设备参数，等模具升温到规定范围后开始生产，操作过程中操作
者注意将摩擦材料全部倒入模腔，并注意摩擦材料的摊平要求，操作完后合模压制，到达工
艺规定的时间后，压机自动开模，操作者将产品转移到周转盘内；
(八)烘烤
依据”常用配方工艺要求”，在烤箱内对所加工的汽车刹车品产品进行热处理烘烤，进一
步提高摩擦材料的摩擦性能；
(九)磨削
使用组合磨床加工摩擦材料表面，使摩擦材料表面达到一定的厚度、平行度和平面度要
求，使用开槽、磨斜机，通过开槽砂轮锯片或杯形砂轮加工摩擦材料的表面，加工出槽或斜
面；
(十)表面清理
分抛光和喷砂两步进行，先在抛光机上，通过钢丝轮清理刹车片钢背周边的毛刺、溢料
和飞边等，再在喷砂机上，通过棕刚玉磨料，清理刹车片钢背上面的污垢、锈蚀等，用以保
证后序加工的质量要求；
(十一)喷涂
表面清理完的产品，根据不同客户的不同要求，将不同颜色、不同亮度的粉末覆盖在刹
车片钢背上面、侧面和摩擦材料侧面，产品通过烘干炉，经过熔融、溜平、固化等状态，达
到一定的附着力要求；
(十二)打码
使用喷码机和专用油墨，在钢背表面、减震片表面，或摩擦材料侧面，喷印不同客户的
不同信息，及产品的加工批号，以便于产品售出后的追溯；
(十三)安装附件
在刹车片钢背上安装、固定一些消音、报警装置；
(十四)包装
根据客户要求，使用封口机、热收缩机将盘式刹车片成品通过吸塑膜真空收缩后装盒，
或使用贴体包装机通过贴体膜将产品和纸板真空贴牢。
采用如上技术方案，本发明还提供了以下的具体实施例。
第一实施例：
表1第一实施例中的无铜盘式刹车片配方
先将酚醛树脂、丁腈橡胶、针状硅灰石、钢棉、铁粉、钛合金、二硫化钼、棕刚玉、蛭
石、
摩擦粉、轮胎粉、氧化铝一次性放入搅拌机，搅拌5分钟；然后加入石墨搅拌2分钟，
最后加入凯夫拉纤维、碳纤维，再搅拌3分钟，制成混合料。压制工艺为140-160℃，利用
正模压制制成刹车片。
本是实施例提供的盘式刹车片的测试性能如下：
表2第一实施例提供的盘式刹车片的测试结果
噪音测试结果：大于70分贝，5％，大于80分贝2％。
第二实施例：
表3第二实施例中的无铜盘式刹车片配方
先将酚醛树脂、丁腈橡胶、针状硅灰石、钢棉、铁粉、钛合金、二硫化钼、棕刚玉、蛭
石、
摩擦粉、轮胎粉、氧化铝一次性放入搅拌机，搅拌5分钟；然后加入石墨搅拌2分钟，
最后加入凯夫拉纤维、碳纤维，再搅拌3分钟，制成混合料。压制工艺为140-160℃，利用
正模压制制成刹车片。
此刹车片测试性能如下：
表4第二实施例提供的盘式刹车片的测试结果
噪音测试结果：大于70分贝，4.5％，大于80分贝2.5％。
第三实施例：
表5第三实施例中的无铜盘式刹车片配方
先将酚醛树脂、丁腈橡胶、针状硅灰石、钢棉、铁粉、钛合金、二硫化钼、棕刚玉、蛭
石、摩擦粉、轮胎粉、氧化铝一次性放入搅拌机，搅拌5分钟；然后加入石墨搅拌2分钟，
最后加入凯夫拉纤维、碳纤维，再搅拌2分钟，制成混合料。压制工艺为140-160℃，利用
正模压制制成刹车片。
此刹车片测试性能如下：
表6第三实施例提供的盘式刹车片的测试结果
噪音测试结果：大于70分贝，3％，大于80分贝0.8％。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些
实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理
可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被
限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的
范围。