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一種微銅配方的陶瓷剎車片的制作方法

文檔序號:1884340閱讀:562來源:國知局
一種微銅配方的陶瓷剎車片的制作方法
【專利摘要】一種微銅配方的陶瓷剎車片,是由芳綸漿粕、碳纖維、氫氧化鎂、黃銅棉、棕剛玉、硫化銻、陶瓷纖維、超細(xì)氧化鐵粉、硫酸鈣晶須、鈦酸鉀、重晶石、鱗片石墨、煅燒石油焦碳、納米空心漂珠、鱗片鋁粉、丁腈橡膠粉、腰果殼油改性酚醛樹脂、鋯英石、氮化硼、氧化鋅、苯并惡嗪樹脂制成。本發(fā)明通過對多種成分進(jìn)行合理的搭配,確保各材料的優(yōu)點在摩擦材料中得到充分的發(fā)揮。如多種新纖維材料的合理復(fù)合,不僅能相互彌補(bǔ)其各自性能的不足,還會因相互牽扯作用而產(chǎn)生高性能。本發(fā)明中的重金屬物質(zhì)含量很少,銅含量低于0.5%,因此對環(huán)境非常友好。
【專利說明】一種微銅配方的陶瓷剎車片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車剎車片,尤其是涉及一種微銅配方的陶瓷剎車片。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在我們使用的汽車剎車片所使用的摩擦材料中含有很多重金屬物質(zhì),包括銅、鉻、鎘、鉛金屬等。汽車在每次剎車過程中,就有少量的重金屬粉塵釋放并積累在環(huán)境中造成危害。如鎘化合物經(jīng)呼吸被體內(nèi)吸收積存于肝或腎臟中,對人體腎臟、肝臟造成危害。含銅粉塵進(jìn)入環(huán)境后可以對大馬哈魚等的魚類造成生物毒害,據(jù)有關(guān)資料顯示,環(huán)境中30%的銅污染是由汽車剎車片造成的。因此汽車剎車片對環(huán)境造成的影響,我們必須加以重視。目前,世界各國正研究如何克服此類現(xiàn)象蔓延。比如美國華盛頓州州長克里斯格力高爾在該州2010年第61屆立法會上簽署并通過了 SB6557號法案,該法案旨在逐漸在汽車剎車片中禁止使用銅,并對違反者給予嚴(yán)厲懲罰。其規(guī)定是:自2014年I月I日起,汽車摩擦材料的制造商,批發(fā)商,零售商,經(jīng)銷商在華盛頓州內(nèi)銷售或者銷往華盛頓的摩擦材料含有的以下物質(zhì)不得超過限量:1、石棉纖維,不得超過總重量的1% ;2、鎘及其化合物不得超過總重量的0.01% ;3、鉻鹽不得超過總重量的0.1% ;4、鉛及其化合物不得超過總重量的0.1% ;5、汞及其化合物不得超過總重量的0.1%。自2021年I月I日起,汽車摩擦材料的制造商,批發(fā)商,零售商,經(jīng)銷商在華盛頓州內(nèi)銷售或者銷往華盛頓的摩擦材料含有的銅不得超過總重量的5%。同時,工業(yè),安全,環(huán)境專家成立了咨詢委員會,研究和評估在未來將銅的含量限制在0.5%的可行性。
[0003]無獨有偶,同樣是在2010年,加州州長斯瓦辛格(Schwarzenegge)簽署并通過了SB346號法案,要求所有的汽車剎車片制造商減少所有在加州出售的剎車片摩擦材料中銅的用量,到2021年不能超過5%,到2025年不能超過0.5%。
[0004]隨著現(xiàn)代汽車工業(yè)的發(fā)展和社會環(huán)保意識的提高,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)了很多少陶瓷剎車片,以改善金屬剎車片易生銹的問題。但目前國外公司均將陶瓷剎車片的配方視為商業(yè)機(jī)密,而國內(nèi)已公開的剎車片的配方設(shè)計還不夠完善,主要表現(xiàn)為:性能不夠穩(wěn)定,很多剎車片在高溫時,其摩擦系數(shù)易衰退、甚至出現(xiàn)摩擦材料膨脹,摩擦表面有裂紋等嚴(yán)重技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種剎車噪音低、熱傳導(dǎo)效果好、含銅量少的摩擦材料的陶瓷剎車片,解決現(xiàn)有汽車剎車片中的銅等重金屬物質(zhì)含量嚴(yán)重超標(biāo),剎車時噪音較高,對環(huán)境危害較大,摩擦系數(shù)易衰退、甚至出現(xiàn)摩擦材料膨脹,摩擦表面有裂紋等技術(shù)問題。
[0006]本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的:一種微銅配方的陶瓷剎車片,由下列重量份的組分配比制成:
芳絕衆(zhòng)柏8?12份、碳纖維8?13份、氫氧化鎂2?4份、黃銅棉0.5?I份、棕剛玉5?6份、硫化銻6?8份、陶瓷纖維15?18份、超細(xì)氧化鐵粉3.5?5份、硫酸鈣晶須8?10份、鈦酸鉀9?12份、重晶石10?12份、鱗片石墨5.5?7份、煅燒石油焦碳6?8份、納米空心漂珠1.5?2份、鱗片鋁粉3?5份、丁腈橡膠粉2?4份、腰果殼油改性酚醛樹脂5?7份、鋯英石2?3份、氮化硼3?5份、氧化鋅0.3?0.5份、苯并惡嗪樹脂3?5份;
上述微銅配方的陶瓷剎車片由下列重量份的組分配比制成:按重量比將芳綸漿柏、碳纖維、氫氧化鎂、黃銅棉、棕剛玉、硫化銻、陶瓷纖維、超細(xì)氧化鐵粉、硫酸鈣晶須、鈦酸鉀、重晶石、鱗片石墨、煅燒石油焦碳、納米空心漂珠、鱗片鋁粉、丁腈橡膠粉、腰果殼油改性酚醛樹脂、鋯英石、氮化硼、氧化鋅、苯并惡嗪樹脂倒入高速分散機(jī)內(nèi),攪拌成均勻分散的粉末狀后取出,摩擦材料組合物放入成形模具內(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。
[0007]本發(fā)明中,芳綸漿柏是對芳綸纖維進(jìn)行表面原纖化處理之后便得到的,其獨特的表面結(jié)構(gòu)極大地提高了混合物的抓附力,因此非常適合作為一種增強(qiáng)纖維應(yīng)用于摩擦及密封廣品中。
[0008]碳纖維是由有機(jī)纖維經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料,它是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料,它的比重不到鋼的1/4,碳纖維復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度、抗拉彈性模量均優(yōu)于鋼。
[0009]氫氧化鎂在摩擦工作溫度區(qū)域250?400°C時具有良好的摩擦系數(shù),是很好的高溫性能調(diào)節(jié)劑。
[0010]黃銅棉是采用含銅量較高的黃銅原料,經(jīng)過冷拔拉絲,碾壓、打毛處理后切碎而成。不僅具有吸熱散熱快,耐高溫,耐磨損等特點,黃銅呈不規(guī)則絲桿形,有韌性,表面有毛孔,其粘結(jié)、吸附其他粉末材料能力很好。
[0011]棕剛玉具有純度高,結(jié)晶好,流動性強(qiáng),線膨脹系數(shù)低,耐腐蝕的特點,可作為摩擦材料的骨料和填充料。
[0012]硫化銻是由輝銻礦經(jīng)過精選和化學(xué)提純而得,為黑色固體粉末。它的熔點比較低,能防止高溫時材料的氧化燃燒,保持材料的摩擦穩(wěn)定性,提高材料的抗燒蝕性能;還能降低有機(jī)粘合劑在高溫時的分解速度,提高材料的使用壽命,起到了高溫?zé)o機(jī)粘合劑和潤滑摩擦調(diào)整劑的作用。此外硫化銻以及在摩擦過程中高溫反應(yīng)的硬度都比較低,可以減少摩擦材料制動時產(chǎn)生的噪音和震動。
[0013]陶瓷纖維是一種纖維狀輕質(zhì)耐火材料,主要由45%?55%的Si02,40%?50%的AL203,0.8%?1.0%的Fe203,0.2?0.5%的Na20和K20組成。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、抗拉抗折強(qiáng)度高等優(yōu)點。
[0014]超細(xì)氧化鐵粉具有硬度低、高氣孔率、耐氧化、耐磨的特點,能降低制動噪音和抖動,粉末容易吸附,粘結(jié)力強(qiáng)。
[0015]鈦酸鉀可用作絕熱材料,與石棉相比,摩擦力約減少50%,磨耗量約減少32%。
[0016]重晶石主要成分為硫酸鋇,其化學(xué)惰性及穩(wěn)定性好,硬度適中,可用作填充劑。
[0017]鱗片石墨(60?80目)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)。
[0018]摩擦材料中加入一定比列的煅燒石油焦碳(20?30目)能使摩擦材料具有完美的綜合性能,有利于防止金屬粘著,提高摩擦性能。另外,該焦碳的氣空率較高,可以提高摩擦材料的摩擦系數(shù),減少制動噪音,減輕高溫時摩擦材料的熱衰退。
[0019]納米空心漂珠是由含硅酸鋁成分顆粒,經(jīng)分段加熱膨脹而成得閉孔小球,內(nèi)部有很多孔穴,在摩擦材料應(yīng)用中具有吸收噪音,吸附性強(qiáng)的特點,硅酸鋁空心球具有硬度低,比重輕,顆粒度好,氣孔率高的特點,可增強(qiáng)摩擦材料的透氣性,提高摩擦材料性能,不傷制動盤。
[0020]鱗片鋁粉采用純度高的熟鋁為原料加工而成,在摩擦材料中起到穩(wěn)定摩擦系數(shù)和降低磨損的作用。在摩擦過程中金屬鋁的熔化吸收了大量的熱能,起到了散熱的作用;金屬鋁比較柔軟用于摩擦材料不易傷轱、傷盤,可延長剎車系統(tǒng)的使用壽命。此外鋁比重較輕,能降低材料的重量,鋁在摩擦材料的表面分布很均勻,令摩擦材料的表面美觀漂亮。
[0021]丁腈橡膠是一種合成橡膠,具有優(yōu)良的粘結(jié)性能,用于制作耐磨零件。腰果殼油改性酚醛樹脂與普通酚醛樹脂相比具有更好的柔韌性較好的加工性能和耐酸堿性,抗熱衰退和恢復(fù)性能好,是摩擦材料中最常用的粘結(jié)劑產(chǎn)品。
[0022]鋯英石可對摩擦材料的磨損性能進(jìn)行調(diào)節(jié),改善摩擦材料的磨損率,增加摩擦材料的使用壽命。
[0023]氮化硼可使摩擦材料的摩擦平穩(wěn)性得到提高,降低陶瓷摩材的磨損率。
[0024]氧化鋅能夠均勻的與其他摩擦材料混合,它具有散熱均勻的特點,能起到增摩效
果O
[0025]苯并惡嗪樹脂是一種新型的酚醛樹脂,它是以酚類化合物、醛類和胺類化合物為原料合成的一類含雜環(huán)結(jié)構(gòu)的中間體,在加熱和/或催化劑作用下發(fā)生開環(huán)聚合,生成含氮類似酚醛樹脂的網(wǎng)狀物。苯并惡嗓樹脂具有高耐熱性以及良好的機(jī)械性能、力學(xué)性能,與酚醛樹脂復(fù)合良好。
[0026]本發(fā)明通過對多種成分進(jìn)行合理的搭配,確保各材料的優(yōu)點在摩擦材料中得到充分的發(fā)揮。如多種新纖維材料的合理復(fù)合,不僅能相互彌補(bǔ)其各自性能的不足,還會因相互牽扯作用而產(chǎn)生高性能。本發(fā)明中的重金屬物質(zhì)含量很少,銅含量低于0.5%,因此對環(huán)境非常友好。同時在使用過程中,可以形成優(yōu)異的摩擦層和轉(zhuǎn)移膜,試驗表明,本發(fā)明抗高溫?zé)崴ネ诵阅芎?,使用壽命長,并且耐磨性能良好,摩擦系數(shù)穩(wěn)定。應(yīng)用本發(fā)明后,汽車剎車靈敏,制動平穩(wěn),無制動尖叫聲,舒適性能較好,并且對偶盤無損傷。
【具體實施方式】
[0027]下面通過實施例,對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
[0028]該微銅配方的陶瓷剎車片可以采用如下方法生產(chǎn):
實施例1:按重量比將芳綸漿柏8份(每份100克,下同)、碳纖維8份、氫氧化鎂2份、黃銅棉0.5份、棕剛玉5份、硫化銻6份、陶瓷纖維15份、超細(xì)氧化鐵粉3.5份、硫酸鈣晶須8份、鈦酸鉀9份、重晶石10份、鱗片石墨5.5份、煅燒石油焦碳6份、納米空心漂珠1.5份、鱗片鋁粉3份、丁腈橡膠粉2份、腰果殼油改性酚醛樹脂5份、鋯英石2份、氮化硼3份、氧化鋅0.3份、苯并惡嗪樹脂3份倒入高速分散機(jī)內(nèi),攪拌成均勻分散的粉末狀后取出摩擦材料組合物放入成形模具內(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。[0029]實施例2:按重量比將芳綸漿柏9份、碳纖維9.2份、氫氧化鎂2.5份、黃銅棉0.5份、棕剛玉5份、硫化銻6.5份、陶瓷纖維15.7份、超細(xì)氧化鐵粉3.5份、硫酸鈣晶須8.5份、鈦酸鉀9.7份、重晶石10.5份、鱗片石墨5.5份、煅燒石油焦碳6.5份、納米空心漂珠1.5份、鱗片鋁粉3.5份、丁腈橡膠粉2.5份、腰果殼油改性酚醛樹脂5.5份、鋯英石2.25份、氮化硼3.5份、氧化鋅0.35份、苯并惡嗪樹脂3.5份倒入高速分散機(jī)內(nèi),攪拌成均勻分散的粉末狀后取出摩擦材料組合物放入成形模具內(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O
[0030]實施例3:按重量比將芳綸漿柏10份、碳纖維10.5份、氫氧化鎂3份、黃銅棉0.75份、棕剛玉5.5份、硫化銻7份、陶瓷纖維16.5份、超細(xì)氧化鐵粉4.3份、硫酸鈣晶須9份、鈦酸鉀10.5份、重晶石11份、鱗片石墨6.2份、煅燒石油焦碳7份、納米空心漂珠1.75份、鱗片鋁粉4份、丁腈橡膠粉3份、腰果殼油改性酚醛樹脂6份、鋯英石2.5份、氮化硼4份、氧化鋅0.4份、苯并惡嗪樹脂4份倒入高速分散機(jī)內(nèi),攪拌成均勻分散的粉末狀后取出摩擦材料組合物放入成形模具內(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ISMPa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。
[0031]實施例4:按重量比將芳綸漿柏11份、碳纖維11.7份、氫氧化鎂3.5份、黃銅棉
0.75份、棕剛玉5.5份、硫化銻7.5份、陶瓷纖維17.3份、超細(xì)氧化鐵粉4.3份、硫酸鈣晶須9.5份、鈦酸鉀11.3份、重晶石11.5份、鱗片石墨6.3份、煅燒石油焦碳7.5份、納米空心漂珠1.75份、鱗片鋁粉4.5份、丁腈橡膠粉3.5份、腰果殼油改性酚醛樹脂6.5份、鋯英石2.75份、氮化硼4.5份、氧化鋅0.45份、苯并惡嗪樹脂4.5份倒入高速分散機(jī)內(nèi),攪拌成均勻分散的粉末狀后取出摩擦材料組合物放入成形模具內(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ISMPa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。
[0032]實施例5:按重量比將芳綸漿柏12份、碳纖維13份、氫氧化鎂4份、黃銅棉I份、棕剛玉6份、硫化銻8份、陶瓷纖維18份、超細(xì)氧化鐵粉5份、硫酸鈣晶須10份、鈦酸鉀12份、重晶石12份、鱗片石墨7份、煅燒石油焦碳8份、納米空心漂珠2份、鱗片鋁粉5份、丁腈橡膠粉4份、腰果殼油改性酚醛樹脂7份、鋯英石3份、氮化硼5份、氧化鋅0.5份、苯并惡嗪樹脂5份倒入高速分散機(jī)內(nèi),攪拌成均勻分散的粉末狀后取出摩擦材料組合物放入成形模具內(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ISMPa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。
[0033]為了驗證本發(fā)明的效果,按中國GB5763-1998國家標(biāo)準(zhǔn),對實施例1?5的剎車片以及日本某公司生產(chǎn)的剎車片分別進(jìn)行慣性臺架試驗,其結(jié)果如下:
表I慣性臺架試驗
【權(quán)利要求】
1.一種微銅配方的陶瓷剎車片,由下列重量份的組分配比制成: 芳絕衆(zhòng)柏8?12份、碳纖維8?13份、氫氧化鎂2?4份、黃銅棉0.5?I份、棕剛玉5?6份、硫化銻6?8份、陶瓷纖維15?18份、超細(xì)氧化鐵粉3.5?5份、硫酸鈣晶須8?10份、鈦酸鉀9?12份、重晶石10?12份、鱗片石墨5.5?7份、煅燒石油焦碳6?8份、納米空心漂珠1.5?2份、鱗片鋁粉3?5份、丁腈橡膠粉2?4份、腰果殼油改性酚醛樹脂5?7份、鋯英石2?3份、氮化硼3?5份、氧化鋅0.3?0.5份、苯并惡嗪樹脂3?5份; 制作上述微銅配方的陶瓷剎車片的方法是:按重量比將芳綸漿柏、碳纖維、氫氧化鎂、黃銅棉、棕剛玉、硫化銻、陶瓷纖維、超細(xì)氧化鐵粉、硫酸鈣晶須、鈦酸鉀、重晶石、鱗片石墨、煅燒石油焦碳、納米空心漂珠、鱗片鋁粉、丁腈橡膠粉、腰果殼油改性酚醛樹脂、鋯英石、氮化硼、氧化鋅、苯并惡嗪樹脂倒入高速分散機(jī)內(nèi),攪拌成均勻分散的粉末狀后取出,摩擦材料組合物放入成形模具內(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。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微銅配方的陶瓷剎車片,其特征是所述剎車片由下列重量份的組分配比制成:芳綸漿柏10份、碳纖維10.5份、氫氧化鎂3份、黃銅棉0.75份、棕剛玉5.5份、硫化銻7份、陶瓷纖維16.5份、超細(xì)氧化鐵粉4.3份、硫酸鈣晶須9份、鈦酸鉀10.5份、重晶石11份、鱗片石墨6.2份、煅燒石油焦碳7份、納米空心漂珠1.75份、鱗片鋁粉4份、丁腈橡膠粉3份、腰果殼油改性酚醛樹脂6份、鋯英石2.5份、氮化硼4份、氧化鋅0.4份、苯并惡嗪樹脂4份。
【文檔編號】C04B26/12GK103821859SQ201310622472
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月30日
【發(fā)明者】張澤偉 申請人:瑞陽汽車零部件(仙桃)有限公司
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