專利名稱：環(huán)保型陶瓷剎車片及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及轎車制動材料制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及環(huán)保型陶瓷剎車片及 制造工藝。
二背景技術(shù)：
隨著轎車工業(yè)的迅速發(fā)展，轎車已經(jīng)大量進(jìn)入尋常百姓家，轎車的各項(xiàng)性 能尤其是制動性能就成為社會普遍關(guān)心的問題，因?yàn)檗I車剎車片是轎車制動器 中的關(guān)鍵部件，剎車片性能的好壞直接關(guān)系著汽車運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性和安 全性。
目前，用于轎車制動的剎車片主要有以下三種，它們在應(yīng)用中存在的缺
占是-
"、、At
(1) 石棉基剎車片石棉基剎車片的摩擦材料主要以石棉纖維為主，由于 人體吸入石棉纖維就會引起身體健康問題，因此被限制使用。另外，石棉基剎 車片熱失嚴(yán)重，不適應(yīng)轎車高速運(yùn)行制動。
(2) 半金屬基剎車片半金屬剎車片的配方主要是由鋼纖維作為骨架材料， 酚醛樹脂作為粘合劑，鐵粉作為耐磨劑，再加入各種功能性填料的多元復(fù)合材 料組成。半金屬摩擦材料并不是對任何轎車都適用，對于剎車蹄片，則需要更 具柔韌性和其它因素，以適應(yīng)剎車蹄片在使用過程中變熱和直徑膨脹造成的影 響。半金屬摩擦材料的金屬材料的大量加入，其比重與導(dǎo)熱性明顯增大，對對
4偶的攻擊性增強(qiáng)，容易生銹、出現(xiàn)低頻噪音等。高比重，必將增加整車重量， 增大行車成本。導(dǎo)熱性能的增大，必將削弱剎車片在高溫使用狀況下的抗剪強(qiáng) 度，引發(fā)制動危險(xiǎn)。另外，過高導(dǎo)熱性能也會迅速將車輛在頻繁制動中產(chǎn)生的 大量熱能傳到制動閥，使液壓制動管內(nèi)產(chǎn)生氣泡與氣阻，從而嚴(yán)重影響車輛制 動時的安全性。
(3)少金屬基剎車片少金屬基剎車片的摩擦材料是少量的鋼纖維加礦物 纖維為基體，加入各種功能性填料，再加酚醛樹脂作為粘結(jié)劑的多元復(fù)合材料 組成，其缺點(diǎn)是磨損大，產(chǎn)品的使用壽命短，易出現(xiàn)制動噪音，高速制動時 轎車的輪子易出現(xiàn)抖動，從而嚴(yán)重影響車輛制動的舒適性。
(4)現(xiàn)在轎車剎車片的制造工藝主要是用干法混料為主，成形工藝主要 由二步法板式模生產(chǎn)，該制造工藝的缺點(diǎn)是剎車片的成品率低、生產(chǎn)周期長、 生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品的質(zhì)量不穩(wěn)定，機(jī)械化程度不高，能源消耗大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有剎車片存在的缺點(diǎn)而提供一種摩擦系數(shù)穩(wěn)定，改 善衰退，不傷對偶，使用壽命長；制動安全舒適、應(yīng)答性好，無制動噪音；落 塵少，不會傷及人類安全和構(gòu)成環(huán)境污染的環(huán)保型陶瓷剎車片。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種成品率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，機(jī)械化程度高， 生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)效率高和能源消耗小的環(huán)保型陶瓷剎車片的制造工藝。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是
一種環(huán)保型陶瓷剎車片，包括鋼背和粘結(jié)在鋼背上的摩擦材料，其摩擦材 料由以下重量份的組分組成酚醛樹脂7 9份、丁腈膠粉5份、陶瓷纖維10 15份、礦物纖維10 12份、凱芙拉纖維4 6份、六鈦酸鉀晶須12 20份、人造石墨7 10份、硫化鋅6 8份、紫銅粉7 9份、白蛭石8 10份、復(fù) 合硅酸鹽晶須6 10份。
一種環(huán)保型陶瓷剎車片，包括鋼背和粘結(jié)在鋼背上的摩擦材料，其摩擦材 料由以下重量份的組分組成酚醛樹脂8份、丁腈膠粉5份、陶瓷纖維15份、 礦物纖維10份、凱芙拉纖維5份、六鈦酸鉀晶須20份、人造石墨8份、硫化 鋅6份、紫銅粉8份、白蛭石9份、復(fù)合硅酸鹽晶須6份。
一種環(huán)保型陶瓷剎車片，包括鋼背和粘結(jié)在鋼背上的摩擦材料，其摩擦材 料由以下重量份的組分組成酚醛樹脂9份、丁腈膠粉5份、陶瓷纖維12份、 礦物纖維11份、凱芙拉纖維4份、六鈦酸鉀晶須16份、人造石墨10份、硫 化鋅8份、紫銅粉7份、白蛭石10份、復(fù)合硅酸鹽晶須8份。
一種環(huán)保型陶瓷剎車片，包括鋼背和粘結(jié)在鋼背上的摩擦材料，由以下重 量份的組分組成酚醛樹脂7份、丁腈膠粉5份、陶瓷纖維10份、礦物纖維 12份、凱芙拉纖維6份、六鈦酸鉀晶須12份、人造石墨8份、硫化鋅7份、 紫銅粉9份、白蛭石7份、復(fù)合硅酸鹽晶須10份。
一種環(huán)保型陶瓷剎車片的制造工藝，包含以下步驟
(1) 配料工序按配方比例將物料在自動配料系統(tǒng)中進(jìn)行配料；
(2) 混料工序采用干法混料，設(shè)備是犁耙式混料機(jī)，混料時間5 7分 鐘，混料溫度0 50。C;
(3) 熱壓成型工序采用熱壓一次成型工藝，設(shè)備是四柱壓機(jī)，采用自 動加熱的正壓模具，壓力設(shè)定在500 700kg/cm2，熱壓時間7 9分鐘，熱壓 溫度150 170°C;
(4) 熱處理工序熱處理設(shè)備采用熱處理箱，處理所需時間為10±0.05小時，熱處理的溫度10 240°C;
(5) 磨削工序磨削設(shè)備采用圓盤磨，磨削要求是設(shè)備轉(zhuǎn)速20 30轉(zhuǎn)/ 分鐘，制品的平行度0 0.02mm;
(6) 噴涂工序采用靜電噴涂工藝，靜電噴涂的工藝要求是設(shè)備的轉(zhuǎn)速 380 400轉(zhuǎn)/分鐘，溫度165 175。C。
一種環(huán)保型陶瓷剎車片的制造工藝，還包含以下步驟
(7) 附件安裝工序附件安裝的主要設(shè)備是鉚接機(jī)，工藝要求是調(diào)整鉚 接頭的壓力0.2 0.3Mpa，鉚接時間3 5秒。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果
(1) 本發(fā)明使用的陶瓷纖維和礦物纖維是具有高度的生物降解性能，人 體吸入也不會引起身體健康問題；本發(fā)明沒有使用重金屬原材料，例如硫化鋁、 硫化銻、氧化鋁等，不會對環(huán)境造成污染，所以屬于環(huán)保型陶瓷剎車片。
(2) 本發(fā)明為提高產(chǎn)品的使用壽命，特增加一種新型復(fù)合耐磨晶須，該 新型復(fù)合耐磨晶須屬長沙同步新材料科技有限責(zé)任公司制造，是一種硅酸鹽環(huán) 氧樹脂復(fù)合晶須，該新型復(fù)合耐磨晶須加入后使陶瓷剎車片的壽命在原來的基 礎(chǔ)上提高一倍。加復(fù)合耐磨晶須的產(chǎn)品裝車后能行駛6 10萬公里，不加復(fù)合 耐磨晶須的產(chǎn)品裝車后能行駛3 5萬公里。
(3) 陶瓷剎車片摩擦材料的優(yōu)點(diǎn)是落塵少且無毒無害，不會傷及人類 安全和構(gòu)成環(huán)境污染；摩擦系數(shù)穩(wěn)定，機(jī)械性能提高，改善衰退，不傷對偶， 無銹蝕，比重低，使用壽命長；制動安全、柔和舒適、應(yīng)答性好、無制動噪音。
(4) 本發(fā)明采用一步法定壓成型工藝來生產(chǎn)陶瓷剎車片摩擦材料，混料 工序完成后，直接熱壓成型，減少了預(yù)成型工序，熱壓模具也不用板式模，而是用自動加熱的正壓模具。此工藝的優(yōu)點(diǎn)是，產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定、成品率提高， 成品率能達(dá)到9 8%以上；減少產(chǎn)品的制造工序，省去預(yù)成型過程所需的額外
成本，節(jié)約預(yù)成型壓機(jī)的投資，提高生產(chǎn)效率；提高產(chǎn)品的機(jī)械化程度，減少 人工開支，充分體現(xiàn)了節(jié)能降耗的原則。 (5)配方組分解析 a 、增強(qiáng)纖維的選擇-
陶瓷纖維和礦物纖維的使用溫度均可達(dá)到100(TC以上，具有良好的分散 性及高溫穩(wěn)定性，且性價(jià)比適中。雖然這兩種纖維的長徑比較小，具有較大的 比表面積，但其增強(qiáng)效果并不十分理想，因此我們運(yùn)用陶瓷纖維、礦物纖維、 六鈦酸鉀晶須和凱芙拉纖維進(jìn)行四元復(fù)合，來改善摩擦材料的機(jī)械強(qiáng)度和高溫 性能，以滿足陶瓷基摩擦材料的特點(diǎn)，起到增強(qiáng)基體的作用。使用六鈦酸鉀晶 須的陶瓷剎車片配方，在車輛制動過程中能夠使剎車片的摩擦系數(shù)不發(fā)生大的 變化，尤其是長時間剎車過程中，不會因剎車時導(dǎo)致剎車片溫度升高引起剎車
片失效，從而提高剎車片使用過程中的安全性能。主要原理是剎車過程是一
個能量轉(zhuǎn)換過程，把動能快速的轉(zhuǎn)變成熱能，在不斷剎車過程中釋放出巨大的 能量，這些能量大部分以紅外線的形式釋放，六鈦酸鉀有較強(qiáng)的紅外反射能力， 所以剎車過程中產(chǎn)生的相當(dāng)一部分能量被六鈦酸鉀晶須反射，從而減緩了剎車
片本身溫度的升高，即使長時間制動，因?yàn)榱佀徕涇浕c(diǎn)溫度為1200°C， 所以能提高剎車片的使用溫度。且六鈦酸鉀的導(dǎo)熱系數(shù)較低，溫度越高，導(dǎo)熱 系數(shù)越低，從而減緩了摩擦過程中的能量傳遞速率，降低了剎車片自身的升溫
速率，確保制動過程中的安全性能。[六鈦酸鉀晶須的導(dǎo)熱系數(shù)
0.054W/M'K(25°C)， 0.017W/M'K(800°C)]，六鈦酸鉀晶須本身具有高溫吸音性能，加入六鈦酸鉀晶須的摩擦材料對減少高溫制動噪音會起到積極的作用。六 鈦酸鉀晶須不僅化學(xué)性能穩(wěn)定，而且無毒無害，不會傷及人類安全和構(gòu)成環(huán)境 污染。另外晶須不象纖維，在制動的過程中摩擦產(chǎn)生的粉塵會飄浮在空氣中吸 入人體內(nèi)，而是迅速沉降到地面，避免對人體的傷害及對空氣的污染。凱芙拉 纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)是聚對苯二甲酰對苯二胺剛性鏈大分子結(jié)構(gòu)，大分子間有氫鍵
連接，結(jié)晶度、取向度都是有機(jī)纖維中最高的。分子鏈苯環(huán)基團(tuán)含量大于85% 以上，因此纖維強(qiáng)度高、模量高、耐熱性高、耐切割、耐磨損。同時由于纖維 的大量微原纖化羽毛形態(tài)，比表面積大等優(yōu)越性，容易吸附其它功能性填料， 與樹脂粘合劑界面的結(jié)合性較好。這些優(yōu)點(diǎn)決定了摩擦材料中用凱芙拉纖維能 提高摩擦材料的機(jī)械性能，防止摩擦材料在制動過程中龜裂，提高摩擦材料的 安全性。選擇陶瓷纖維和礦物纖維時，最好是選用經(jīng)過硅烷或者橡膠對其表面 進(jìn)行處理的纖維，這樣不但可以降低樹脂的用量，獲得良好的粘合效果，還會 降低磨損。并且一定要嚴(yán)格控制纖維中的渣球含量，否則將會帶來摩擦系數(shù)偏 高、磨損偏大、產(chǎn)生噪音的負(fù)面影響。
b 、粘結(jié)劑的選擇
摩擦材料基本上都采用酚醛樹脂或改性酚醛樹脂為粘結(jié)劑。根據(jù)我們的經(jīng) 驗(yàn)，最終采用純酚醛樹脂加丁腈膠粉作為粘結(jié)劑，達(dá)到了消除噪音、減少落灰、 提高使用壽命、不傷對偶的目的。粘結(jié)劑的正確選擇及其適量應(yīng)用直接影響著 摩擦材料的衰退和恢復(fù)性能，當(dāng)然，配合適當(dāng)?shù)哪Σ列阅苷{(diào)節(jié)劑也是解決此類 問題不可缺少的關(guān)鍵因素。
C 、摩擦性能調(diào)節(jié)劑的選擇
為了提高剎車片的摩擦性能，選擇摩擦性能調(diào)節(jié)劑是非常重要的。實(shí)踐證明摩擦性能調(diào)節(jié)劑能有效的穩(wěn)定摩擦系數(shù)，改善衰退，提高剎車片及對偶的磨 損壽命，使其不受制動條件變化的影響，提高剎車片的安全性、舒適性和應(yīng)答 性。作為汽車安全件的剎車片最大的要求就是摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性，即摩擦系數(shù) 不應(yīng)隨著壓力、速度、溫度的變化有明顯的變化。摩擦性能調(diào)節(jié)劑的使用有助 于在摩擦材料表面形成一種粘附性極強(qiáng)的轉(zhuǎn)移膜，減小剎車片的表面粗糙度， 利于穩(wěn)定摩擦系數(shù)。另外，剎車片轉(zhuǎn)移膜的形成，在制動過程中也不易出現(xiàn)震 動和噪音。長期以來，被普遍采用的摩擦性能調(diào)節(jié)劑有人造石墨、金屬硫化物、
金屬粉、白蛭石、復(fù)合硅酸鹽晶須等材料。金屬硫化物的分解溫度大多在500°C 以上，金屬硫化物在制動過程中會分解并生成金屬或金屬氧化物。金屬氧化物 可以附著在剎車片表面，形成轉(zhuǎn)移膜，能很好地穩(wěn)定摩擦系數(shù)并降低磨損、提 高制動時的舒適性；而金屬粉可以與其它金屬形成合金，附著在剎車盤表面， 這層合金具有更好的散熱性，因此提高了剎車盤的使用壽命，減少剎車盤表面 裂紋的形成，起到保護(hù)剎車盤的作用。由于陶瓷基摩擦材料中金屬含量較少的 特點(diǎn)，基于上述摩擦機(jī)理，在原材料的選擇過程中對摩擦性能調(diào)節(jié)劑做了大量 研究，根據(jù)原材料自身的特性，最終確定了摩擦性能調(diào)節(jié)劑的種類和用量。為 了提高產(chǎn)品的使用壽命，在配方中增加了一種復(fù)合耐磨晶須。分別把加復(fù)合耐 磨晶須的配方和不加復(fù)合耐磨晶須的配方做了對比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果是，加復(fù)合 耐磨晶須的產(chǎn)品裝車后能行駛6 10萬公里，不加復(fù)合耐磨晶須的產(chǎn)品裝車后 能行駛3 5萬公里。 四

圖1為實(shí)施例1中的配方1與壓力相關(guān)的摩擦性能曲線圖 圖2為實(shí)施例1中的配方1與速度相關(guān)的摩擦性能曲線3為實(shí)施例1中的配方1與溫度衰退相關(guān)的摩擦性能曲線圖 圖4為實(shí)施例1中的配方1與溫度恢復(fù)相關(guān)的摩擦性能曲線圖 圖5為實(shí)施例2中的配方2與壓力相關(guān)的摩擦性能曲線圖 圖6為實(shí)施例2中的配方2與速度相關(guān)的摩擦性能曲線圖 圖7為實(shí)施例2中的配方2與溫度衰退相關(guān)的摩擦性能曲線圖 圖8為實(shí)施例2中的配方2與溫度恢復(fù)相關(guān)的摩擦性能曲線圖 圖9為實(shí)施例3中的配方3與壓力相關(guān)的摩擦性能曲線圖 圖10為實(shí)施例3中的配方3與速度相關(guān)的摩擦性能曲線圖 圖11為實(shí)施例3中的配方3與溫度衰退相關(guān)的摩擦性能曲線圖 圖12為實(shí)施例3中的配方3與溫度恢復(fù)相關(guān)的摩擦性能曲線圖 五具體實(shí)施例方式
1、下面結(jié)合附圖和3個實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步地詳細(xì)說明 陶瓷剎車片摩擦材料的配方是替代半金屬剎車片的NAO配方的一種。陶 瓷剎車片摩擦材料是一種利用陶瓷纖維、礦物纖維、凱芙拉纖維加六鈦酸鉀晶 須作為增強(qiáng)材料，以酚醛樹脂加丁腈膠粉為粘結(jié)劑，利用多種材料作為摩擦性 能調(diào)節(jié)劑，配合加工而成的摩擦材料。由于陶瓷配方選用的材料的特殊性，其 半金屬摩擦材料兩步法板式模的生產(chǎn)工藝已不適合陶瓷摩擦材料的生產(chǎn)，又通 過大量的論證，決定采用一步法定壓成型工藝來生產(chǎn)陶瓷剎車片摩擦材料。 實(shí)施例l
配方l中組分的重量份為 酚醛樹脂 8份
丁腈膠粉 5份陶瓷纖維15份
礦物纖維10份
凱芙拉纖維5份
六鈦酸鉀晶須20份
人造石墨8份
硫化鋅-6份
紫銅粉-8份
白蛭石9份
復(fù)合硅酸鹽晶須-6份
使用配方1的工藝流程是(1) 配料工序按照配方1的比例，用PCS-18型自動配料系統(tǒng)進(jìn)行配料，
配料系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)全程控制，配料系統(tǒng)軟件采用c/s結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，稱重的差值在 1%以內(nèi)。
(2) 混料工序采用干法混料，設(shè)備是犁耙式1200升混料機(jī)，混料時間 是7分鐘，混料溫度45"C。
(3) 熱壓成型工序采用熱壓一次成型工藝，設(shè)備是四柱壓機(jī)，采用自 動加熱的正壓模具，壓力設(shè)定在700kg/cm2，熱壓時間8分鐘，熱壓溫度160°C。
(4) 熱處理工序熱處理設(shè)備采用熱處理箱，處理所需時間10小時，熱 處理的溫度230°C。
(5) 磨削工序磨削設(shè)備采用圓盤磨，磨削要求是設(shè)備轉(zhuǎn)速30轉(zhuǎn)/分鐘， 制品的平行度0.02mm，即摩擦材料表面與鋼背表面之間的平行度要求。
(6) 噴涂工序采用靜電噴涂工藝，靜電噴涂的工藝要求是設(shè)備的轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/分鐘，溫度175-C。
(7) 附件安裝工序附件安裝主要設(shè)備是鉚接機(jī)，工藝要求是調(diào)整鉚接 頭壓力于0.3Mpa，鉚接時間于5秒。
(8) 噴碼包裝工序先是噴碼，噴碼完成后就包裝。 實(shí)施例2
配方2中組分的重量份為 酚醛樹脂 9份
丁腈膠粉 5份
陶瓷纖維 12份
礦物纖維 11份
凱芙拉纖維 4份 六鈦酸鉀晶須 16份
人造石墨 10份
硫化鋅 8份 紫銅粉 7份
白蛭石 10份
復(fù)合硅酸鹽晶須8份 使用配方2的工藝流程是
(1) 配料工序按照配方2的比例，用PCS-18型自動配料系統(tǒng)進(jìn)行配料， 配料系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)全程控制，配料系統(tǒng)軟件采用C/S結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，稱重的差值在 1%以內(nèi)；
(2) 混料工序采用干法混料，設(shè)備是犁耙式1200升混料機(jī)，混料時間是5分鐘，混料溫度不能超過30'C;
(3) 熱壓工序采用熱壓一次成型工藝，設(shè)備是四柱壓機(jī)，采用自動加熱
的正壓模具，壓力設(shè)定在500kg/cm2，熱壓時間9分鐘，熱壓溫度170'C;
(4) 熱處理工序熱處理設(shè)備用熱處理箱，處理所需時間10.05小時，熱 處理的溫度240°C;
(5) 磨削工序磨削設(shè)備采用圓盤磨，磨削要求是設(shè)備轉(zhuǎn)速25轉(zhuǎn)/分鐘， 制品的平行度O.Olmm;
(6) 噴涂工序采用靜電噴涂工藝，靜電噴涂的工藝要求是設(shè)備的轉(zhuǎn)速390 轉(zhuǎn)/分鐘，溫度17(TC;
(7) 附件安裝工序附件安裝主要設(shè)備是鉚接機(jī)，工藝要求是調(diào)整鉚接頭 壓力0.2Mpa，鉚接時間4秒；
(8) 噴碼包裝工序先是噴碼，噴碼完成后就包裝。 實(shí)施例3
配方3中組分的重量份為 酚醛樹脂 7份
丁腈膠粉 5份
陶瓷纖維 10份
礦物纖維 12份
凱芙拉纖維 6份 六鈦酸鉀晶須12份 人造石墨 8份 硫化鋅 7份紫銅粉 9份
白蛭石 7份
復(fù)合硅酸鹽晶須10份
使用配方3的工藝流程是 (1 )配料工序按照配方3的比例，用PCS-18型自動配料系統(tǒng)進(jìn)行配料， 配料系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)全程控制，配料系統(tǒng)軟件采用C/S結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，稱重的差值在 1%以內(nèi)。
(2) 混料工序采用干法混料，設(shè)備是犁耙式1200升混料機(jī)，混料時間 是6分鐘，混料溫度3(TC。
(3) 熱壓工序采用熱壓一次成型工藝，設(shè)備是四柱壓機(jī)，采用自動加 熱的正壓模具，壓力設(shè)定在600kg/cm2，熱壓時間為7分鐘，熱壓溫度15(TC。
(4) 熱處理工序熱處理設(shè)備采用熱處理箱，處理所需時間9.95小時， 熱處理的溫度235°C。
(5) 磨削工序磨削設(shè)備采用圓盤磨，磨削要求是設(shè)備轉(zhuǎn)速28轉(zhuǎn)/分鐘， 制品的平行度0.15mm。
(6) 噴涂工序采用靜電噴涂工藝，靜電噴涂的工藝要求是設(shè)備的轉(zhuǎn)速 380轉(zhuǎn)/分鐘，溫度165"C。
(7) 附件安裝工序附件安裝主要設(shè)備是鉚接機(jī)，工藝要求是調(diào)整鉚接 頭壓力(K25Mpa，鉚接時間3秒。
(8) 噴碼包裝工序先是噴碼，噴碼完成后就包裝。 2、試驗(yàn)結(jié)果對比
(1)理化性能試驗(yàn)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IS06312做剪切試驗(yàn)，GB5766做硬度試驗(yàn)，JC/T685做密度試 驗(yàn)。摩擦系數(shù)、磨損試驗(yàn)是由JF122慣性試驗(yàn)臺做。試驗(yàn)參數(shù)慣量1=57.45， 車輪流動半徑R-0.303m，計(jì)算系數(shù)Kmu-2.099。
試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)采用德國TL110標(biāo)準(zhǔn)。模仿實(shí)際行車中的各種路況，在滿足壓 力、速度、溫度的前提下，給試驗(yàn)機(jī)配置一定的轉(zhuǎn)動慣量；按照試驗(yàn)程序的要 求進(jìn)行試驗(yàn)。下面的表1和表2分別是三個配方的理化性能和磨損性能情況統(tǒng) 計(jì)表。
表l:三個配方的理化性能統(tǒng)計(jì)表
項(xiàng)目 型號 ^\剪切強(qiáng)度KN/cm2硬度HRS密度g/cm3氣孔率％
配方l4. 83782. 3416.8
配方26. 25862. 2818.7
配方35. 72842. 2319.5
表2:三個配方的磨損性能統(tǒng)計(jì)表
配方1配方2配方3
磨損厚度％2.101.811.62
磨損質(zhì)量％2.411.761.53
圖1為實(shí)施例1中的配方1與壓力相關(guān)的摩擦性能曲線圖。圖1中制動
初始溫度60°C，制動初始速度80Km/h，制動管路壓力分別在2Mpa、 4Mpa、 6Mpa、 8Mpa、 10Mpa時，各進(jìn)行制動2次。最低摩擦系數(shù)為0. 367,最高摩擦系數(shù)為 0.433。圖1中兩條黑實(shí)線為壓力相關(guān)的摩擦系數(shù)離散帶的上下限。摩擦系數(shù)的曲線有80%在離散帶以內(nèi)為合格。
圖2為實(shí)施例1中的配方1與速度相關(guān)的摩擦性能曲線圖。圖2中制動 初始溫度6(TC，制動管路壓力6Mpa，制動初始速度分別在40 Km/h、 60 Km/h、 80 Km/h、 100 Km/h、 120 Km/h、 140 Km/h、 160 Km/h時，各進(jìn)行制動2次。 最低摩擦系數(shù)為0. 355，最高摩擦系數(shù)為0.42。圖中兩條黑實(shí)線為速度相關(guān)的 摩擦系數(shù)離散帶的上下限。摩擦系數(shù)的曲線有80%在離散帶以內(nèi)為合格。
圖3為實(shí)施例1中的配方1與溫度衰退相關(guān)的摩擦性能曲線圖。圖3中 制動初始溫度6CTC,制動管路壓力6Mpa，制動初始速度80 Km/h，連續(xù)制動20 次。最低摩擦系數(shù)為0.32，最高摩擦系數(shù)為0.408。圖中兩條黑實(shí)線為溫度衰 退相關(guān)的摩擦系數(shù)離散帶的上下限。圖中的波浪線為剎車片20次制動的升溫 和降溫曲線。摩擦系數(shù)的曲線有80%在離散帶以內(nèi)為合格。
圖4為實(shí)施例1中的配方1與溫度恢復(fù)相關(guān)的摩擦性能曲線圖。圖4中制 動管路壓力6Mpa，制動初始速度80 Km/h，制動初始溫度分別在300、 250、 200、 150、100'C時，各進(jìn)行制動1次。最低摩擦系數(shù)為0. 414,最高摩擦系數(shù)為0. 441。 圖中兩條黑實(shí)線為溫度恢復(fù)相關(guān)的摩擦系數(shù)離散帶的上下限。摩擦系數(shù)的曲線 有80%在離散帶以內(nèi)為合格。
圖5為實(shí)施例2中的配方2與壓力相關(guān)的摩擦性能曲線圖。圖5中制動 初始溫度6(TC，制動初始速度80Km/h，制動管路壓力分別在2、 4、 6、 8、 10Mpa 時，各進(jìn)行制動2次。最低摩擦系數(shù)為0. 354，最高摩擦系數(shù)為0. 394。圖中兩 條黑實(shí)線為壓力相關(guān)的摩擦系數(shù)離散帶的上下限。摩擦系數(shù)的曲線有80%在離 散帶以內(nèi)為合格。
圖6為實(shí)施例2中的配方2與速度相關(guān)的摩擦性能曲線圖。圖6中制動初始溫度6(TC，制動管路壓力6Mpa，制動初始速度分別在40、 60、 80、 100、 120、 140、 160Km/h時，各進(jìn)行制動2次。最低摩擦系數(shù)為0. 346，最高摩擦系 數(shù)為0.409。圖中兩條黑實(shí)線為速度相關(guān)的摩擦系數(shù)離散帶的上下限。摩擦系 數(shù)的曲線有80%在離散帶以內(nèi)為合格。
圖7為實(shí)施例2中的配方2與溫度衰退相關(guān)的摩擦性能曲線圖。圖7中 制動初始溫度6(TC，制動管路壓力6Mpa,制動初始速度80 Km/h，連續(xù)制動20 次。最低摩擦系數(shù)為0. 251，最高摩擦系數(shù)為0. 3978。圖中兩條黑實(shí)線為溫度 衰退相關(guān)的摩擦系數(shù)離散帶的上下限。圖中的波浪線為剎車片20次制動的升 溫和降溫曲線。摩擦系數(shù)的曲線有80%在離散帶以內(nèi)為合格。
圖8為實(shí)施例2中的配方2與溫度恢復(fù)相關(guān)的摩擦性能曲線圖。圖8中制 動管路壓力6Mpa，制動初始速度80 Km/h，制動初始溫度分別在300、 250、 200、 150、10CrC時，各進(jìn)行制動1次。最低摩擦系數(shù)為0. 302，最高摩擦系數(shù)為0. 378。 圖中兩條黑實(shí)線為溫度恢復(fù)相關(guān)的摩擦系數(shù)離散帶的上下限。摩擦系數(shù)的曲線 有80%在離散帶以內(nèi)為合格。
圖9為實(shí)施例3中的配方3與壓力相關(guān)的摩擦性能曲線圖。圖9中制動 初始溫度60'C，制動初始速度80Km/h,制動管路壓力分別在2、 4、 6、 8、 10Mpa 時，各進(jìn)行制動2次。最低摩擦系數(shù)為0. 389，最高摩擦系數(shù)為0. 446。圖中兩 條黑實(shí)線為壓力相關(guān)的摩擦系數(shù)離散帶的上下限。摩擦系數(shù)的曲線有80%在離 散帶以內(nèi)為合格。
圖10為實(shí)施例3中的配方3與速度相關(guān)的摩擦性能曲線圖。圖10中制 動初始溫度6(TC，制動管路壓力6Mpa，制動初始速度分別在40、 60、 80、 100、 120、 140、 160Km/h時，各進(jìn)行制動2次。最低摩擦系數(shù)為0. 393，最高摩擦系數(shù)為0.424。圖中兩條黑實(shí)線為速度相關(guān)的摩擦系數(shù)離散帶的上下限。摩擦系 數(shù)的曲線有80%在離散帶以內(nèi)為合格。
圖11為實(shí)施例3中的配方3與溫度衰退相關(guān)的摩擦性能曲線圖。圖11中 制動初始溫度6(TC，制動管路壓力6Mpa，制動初始速度80 Km/h，連續(xù)制動20 次。最低摩擦系數(shù)為0. 329，最高摩擦系數(shù)為0. 404。圖中兩條黑實(shí)線為溫度衰 退相關(guān)的摩擦系數(shù)離散帶的上下限。圖中的波浪線為剎車片20次制動的升溫 和降溫曲線。摩擦系數(shù)的曲線有80%在離散帶以內(nèi)為合格。
圖12為實(shí)施例3中的配方3與溫度恢復(fù)相關(guān)的摩擦性能曲線圖。圖12中 制動管路壓力6Mpa，制動初始速度80 Km/h，制動初始溫度分別在300、 250、 200、 150、 IO(TC時，各進(jìn)行制動1次。最低摩擦系數(shù)為0.334，最高摩擦系數(shù) 為0.393。圖中兩條黑實(shí)線為溫度恢復(fù)相關(guān)的摩擦系數(shù)離散帶的上下限。摩擦 系數(shù)的曲線有80%在離散帶以內(nèi)為合格。
3、試驗(yàn)結(jié)果分析
通過上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出配方l、配方2和配方3采用不同用量的原 材料，對其摩擦系數(shù)、磨損量進(jìn)行了調(diào)整，使氣孔率發(fā)生變化，從而改善了剎 車片制動的舒適性、安全性，降低了磨損量，大大地提高剎車片的使用壽命。
從3個配方的摩擦性能曲線圖，即圖1—圖12可以看出配方1過多的 使用摩擦性能調(diào)節(jié)劑，使與溫度恢復(fù)相關(guān)的曲線圖4中的摩擦系數(shù)有一點(diǎn)偏 高，此配方適用于中、高檔轎車。
配方2過多的使用粘結(jié)劑，使與溫度衰退相關(guān)的曲線圖7中的摩擦系數(shù)在 高溫下降低的偏大，此配方適用于輕型轎車。
配方3其適量的粘結(jié)劑和摩擦性能調(diào)節(jié)劑，加入更多的增強(qiáng)纖維，使摩擦系數(shù)非常穩(wěn)定。從配方3的摩擦性能曲線圖9—圖12看，隨著壓力、速度、 溫度的變化，摩擦系數(shù)的變化是非常小的，這就能極大降低陶瓷基剎車片對壓 力、速度、溫度的敏感性；此配方適用于SUV型轎車。
本發(fā)明陶瓷剎車片具有穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，耐高溫、導(dǎo)熱系數(shù)低，對對偶件 的攻擊小，優(yōu)異的衰退性、恢復(fù)性、理化性能和耐磨損性能，且密度較低，節(jié) 約原材料；適中的氣孔率，極大的降低噪音的產(chǎn)生，制動柔和舒適；較小的磨 損，減少落塵，保護(hù)剎車片的對偶，提高了車輛制動的舒適性、應(yīng)答性，適應(yīng) 安全環(huán)保的要求，因此陶瓷剎車片是半金屬剎車片理想的替代產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1、一種環(huán)保型陶瓷剎車片，包括鋼背和粘結(jié)在鋼背上的摩擦材料，其特征在于，其摩擦材料由以下重量份的組分組成酚醛樹脂7～9份、丁腈膠粉5份、陶瓷纖維10～15份、礦物纖維10～12份、凱芙拉纖維4～6份、六鈦酸鉀晶須12～20份、人造石墨7～10份、硫化鋅6～8份、紫銅粉7～9份、白蛭石8～10份、復(fù)合硅酸鹽晶須6～10份。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型陶瓷剎車片，包括鋼背和粘結(jié)在鋼背上 的摩擦材料，其特征在于，其摩擦材料由以下重量份的組分組成酚醛樹脂8份、丁腈膠粉5份、陶 瓷纖維15份、礦物纖維10份、凱芙拉纖維5份、六鈦酸鉀晶須20份、人造 石墨8份、硫化鋅6份、紫銅粉8份、白蛭石9份、復(fù)合硅酸鹽晶須6份。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型陶瓷剎車片，包括鋼背和粘結(jié)在鋼背上 的摩擦材料，其特征在于，其摩擦材料由以下重量份的組分組成酚醛樹脂9份、丁腈膠粉5份、陶 瓷纖維12份、礦物纖維11份、凱芙拉纖維4份、六鈦酸鉀晶須16份、人造 石墨10份、硫化鋅8份、紫銅粉7份、白蛭石10份、復(fù)合硅酸鹽晶須8份。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型陶瓷剎車片，包括鋼背和粘結(jié)在鋼背上 的摩擦材料，其特征在于，其摩擦材料由以下重量份的組分組成酚醛樹脂7份、丁腈膠粉5份、陶 瓷纖維10份、礦物纖維12份、凱芙拉纖維6份、六鈦酸鉀晶須12份、人造石墨8份、硫化鋅7份、紫銅粉9份、白蛭石7份、復(fù)合硅酸鹽晶須10份。
5、 權(quán)利要求1至4中任一個所述的環(huán)保型陶瓷剎車片的制造工藝，其特 征在于，包括以下步驟(1) 配料工序?qū)⑽锪习磁浞奖壤谧詣优淞舷到y(tǒng)中進(jìn)行配料；(2) 混料工序采用干法混料，設(shè)備是犁耙式混料機(jī)，混料時間5 7分 鐘，混料溫度0 5(TC;(3) 熱壓成型工序采用熱壓一次成型工藝，設(shè)備是四柱壓機(jī)，采用自動 加熱的正壓模具，壓力設(shè)定在500 700kg/cm2，熱壓時間7 9分鐘，熱壓溫 度150 170°C;(4) 熱處理工序熱處理設(shè)備采用熱處理箱，處理所需時間為10±0.05小 時，熱處理的溫度10 240°C;(5) 磨削工序磨削設(shè)備采用圓盤磨，磨削要求是設(shè)備轉(zhuǎn)速20 30轉(zhuǎn)/分 鐘，制品的平行度0 0.02mm;(6) 噴涂工序采用靜電噴涂工藝，靜電噴涂的工藝要求是設(shè)備的轉(zhuǎn)速 380 400轉(zhuǎn)/分鐘，溫度165 175。C。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的環(huán)保型陶瓷剎車片的制造工藝，其特征在于， 還包括以下步驟(7) 附件安裝工序附件安裝的主要設(shè)備是鉚接機(jī)，工藝要求是調(diào)整鉚接 頭的壓力0.2 0.3Mpa，鉚接時間3 5秒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種環(huán)保型陶瓷剎車片及其制造工藝。陶瓷剎車片的摩擦材料由以下重量份的組分組成酚醛樹脂7～9份、丁腈膠粉5份、陶瓷纖維10～15份、礦物纖維10～12份、凱芙拉纖維4～6份、六鈦酸鉀晶須12～20份、人造石墨7～10份、硫化鋅6～8份、紫銅粉7～9份、白蛭石8～10份、復(fù)合硅酸鹽晶須6～10份。陶瓷剎車片的制造工藝步驟是配料；混料；熱壓成型；熱處理；磨削；噴涂。陶瓷剎車片的優(yōu)點(diǎn)是安全環(huán)保、制動舒適柔和、無噪音、環(huán)境污染小、落塵少、不傷對偶材料、使用壽命長、應(yīng)答性好、比重低、摩擦系數(shù)穩(wěn)定等；其制造工藝的優(yōu)點(diǎn)是成品率高，機(jī)械化程度高，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)效率高，能源消耗小。
文檔編號C04B26/00GK101550976SQ200910015628
公開日2009年10月7日 申請日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者韓永春 申請人:萊州魯達(dá)剎車片有限公司