一種三方氮化硼汽車制動(dòng)器摩擦材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三方氮化硼汽車制動(dòng)器摩擦材料，包括混合纖維骨架和設(shè)置在混合纖維骨架上的摩擦層。本發(fā)明的摩擦材料不添加石棉，且所用成本低廉，基體材料整體結(jié)合性更好，金屬絲分布均勻，摩擦材料導(dǎo)熱、散熱更快、更優(yōu)。利用本發(fā)明的摩擦材料所制成的摩擦原件尺寸較現(xiàn)有摩擦材料精度更高。完全避免了層壓產(chǎn)品的生產(chǎn)過程出現(xiàn)的氣泡腫脹、分層以及翹曲等問題。本發(fā)明的摩擦材料具有耐高低溫、耐磨損、低噪音、以及摩擦制動(dòng)力矩穩(wěn)定、環(huán)保等特點(diǎn)。
【專利說明】
-種H方氮化棚汽車制動(dòng)器摩擦材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及摩擦材料領(lǐng)域，尤其是設(shè)及一種=方氮化棚汽車制動(dòng)器摩擦材料及其 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 摩擦材料是用于諸多運(yùn)動(dòng)機(jī)械和裝備中起傳動(dòng)、制動(dòng)、減速、轉(zhuǎn)向、駐車等作用的 功能配件，可W說從有機(jī)械運(yùn)動(dòng)開始，人類就有了剎車制動(dòng)的要求，木塊、牛皮、橡膠等都曾 經(jīng)被用來作為制動(dòng)材料。在上世紀(jì)屯、八十年代W前石棉摩擦材料作為傳統(tǒng)產(chǎn)品一直被人 類大量使用，在此之后，由于盛傳石棉會(huì)引起肺部病變及問皮瘤并與肺癌的發(fā)生有關(guān)。1972 年國(guó)際腫瘤醫(yī)學(xué)討論會(huì)確認(rèn)石棉纖維含有致癌物質(zhì)，此后，摩擦制品的無石棉化和無污染 化逐漸成為世界性發(fā)展的共識(shí)。聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)化CE)第13號(hào)法規(guī)及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)委員 會(huì)(ISO)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，明文規(guī)定禁止生產(chǎn)、銷售和使用石棉產(chǎn)品。國(guó)際海事組織1974S0LAS公 約2000修正案明確規(guī)定"對(duì)于所有船舶，含有石棉材料的新穎安裝應(yīng)禁止，除非有特殊要 求。"國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局在強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB12676-1999中規(guī)定，"從2003年10月1日起，制動(dòng) 襯片應(yīng)不含有石棉"。
[0003] 在現(xiàn)有的無石棉摩擦材料技術(shù)中，作為石棉纖維增強(qiáng)材料的替代材料很多，金屬 纖維、碳纖維、玻璃纖維、陶瓷纖維和芳絕纖維都是制造各類制動(dòng)器、離合器襯片等摩擦元 件的原材料中的較為理想的增強(qiáng)材料，其特性和價(jià)格W及相互之間的配比很大程度上決定 著摩擦元件的性能和應(yīng)用前景。摩擦材料主要由=部分組成：1、粘合劑;2、增強(qiáng)纖維;3、摩 擦性能調(diào)節(jié)劑。必須根據(jù)所要達(dá)到的預(yù)期目標(biāo)來進(jìn)行各種配方和組成材料的選擇，并選擇 合適的制造方法和生產(chǎn)工藝。
[0004] 目前，汽車制動(dòng)器摩擦片大量使用二硫化二錬，用于摩擦材料在高溫摩擦?xí)r的潤(rùn) 滑，確保高溫摩擦系數(shù)的穩(wěn)定。硫化錬是由輝錦礦經(jīng)過精選和化學(xué)提純而得，為黑色固體粉 末。它的烙點(diǎn)比較低，為548 0C，高溫分解后生成的氧化錬，W及在還原劑存在時(shí)生成的金 屬錬，能防止高溫時(shí)材料的氧化燃燒，保持材料的摩擦系數(shù)穩(wěn)定性，提高材料的抗燒性能， 還能降低有機(jī)粘合劑在高溫時(shí)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(rùn)滑摩擦調(diào)整劑的作用。但是，錬為重金屬元素，隨摩擦粉塵進(jìn)入空氣、雨水和±壤中后不 易降解，直接或間接進(jìn)入人體，會(huì)對(duì)人們健康造成重金屬中毒，破壞人體的內(nèi)循環(huán)呼吸道和 消化道口因此，歐盟法規(guī)要求要逐步減少在摩擦材料中=硫化二錬的用量，最遲在2020年 徹底禁止在摩擦材料中的加入。顯然，現(xiàn)有技術(shù)汽車制動(dòng)器摩擦片存在著含有重金屬錬，對(duì) 環(huán)境造成污染，對(duì)人體造成傷害，即將被禁用在汽車制動(dòng)器摩擦片中使用等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的問題是，針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提出創(chuàng)新方案，尤其是一 種能夠降低生產(chǎn)成本，提高摩擦材料的導(dǎo)熱、散熱性能、降低噪音、提高摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性 的摩擦材料。
[0006] 為解決上述問題，本發(fā)明采用的方案如下:一種=方氮化棚汽車制動(dòng)器摩擦材料， 其特征在于，包括1-3份低碳鋼纖維、2-5份鐵酸鐘纖維、4-6份=方氮化棚粉、3-6份石墨粉、 2-3份娃儀巧化物陶瓷纖維和3-5份聚四氣乙締組成的混合纖維骨架;所述混合纖維骨架上 通過粘合劑粘連設(shè)置摩擦層;所述摩擦層包括斜紋編織布;所述斜紋編織布由摩擦紡紗、銅 絲、玄武巖纖維、芳絕纖維和碳纖維W-定比例搶成合股線編織而成;所述摩擦紡紗由粘膠 纖維、芳絕纖維和晴絕纖維混紡而成;所述粘合劑由酪醒樹脂和下晴橡膠混合制得。
[0007] 其中，=方氮化棚粉、石墨粉的粒度為20-30目。
[000引進(jìn)一步，根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案所述=方氮化棚汽車制動(dòng)器摩擦材料，所述混合纖維 骨架包括3份低碳鋼纖維、5份鐵酸鐘纖維、6份=方氮化棚粉、3份石墨粉、3份娃儀巧化物陶 瓷纖維和3份聚四氣乙締。
[0009] 進(jìn)一步，根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案所述=方氮化棚汽車制動(dòng)器摩擦材料，所述混合纖維 骨架包括1份低碳鋼纖維、2份鐵酸鐘纖維、4份=方氮化棚粉、3份石墨粉、2份娃儀巧化物陶 瓷纖維和3份聚四氣乙締。
[0010] 進(jìn)一步，根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案所述=方氮化棚汽車制動(dòng)器摩擦材料，所述摩擦紡紗、 銅絲、玄武巖纖維、芳絕纖維和碳纖維按照S搶、搶度為80~100搶制備合股線。
[0011] 進(jìn)一步，根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案所述=方氮化棚汽車制動(dòng)器摩擦材料的制備方法，包 括如下步驟： (1) 配料、混料:取1-3份低碳鋼纖維、2-5份鐵酸鐘纖維、4-6份=方氮化棚粉、3-6份石 墨粉和2-3份娃儀巧化物陶瓷纖維加入高速攬拌機(jī)中攬拌1-3分鐘充分混料均勻，再加入3- 5份聚四氣乙締粉末攬拌6-7分鐘，得到均勻混料，高速攬拌機(jī)的轉(zhuǎn)速為3200-3500轉(zhuǎn)/min; (2) 制備摩擦紡紗:取粘膠纖維、芳絕纖維和晴絕纖維按照重量比1:1:1混紡獲得摩擦 紡紗； (3) 制備合股線:將摩擦紡紗、銅絲、玄武巖纖維、芳絕纖維和碳纖維W-定比例進(jìn)行合 股，制得合股線； (4) 制備斜紋編織布:將步驟(3)制得的合股線用斜紋編織機(jī)編織成斜紋編織布； (5) 壓制成型:將步驟(4)制得的斜紋編織布鋪設(shè)在塑料液壓成型機(jī)模具腔底部，然后 將步驟（1)制備的均勻混料鋪設(shè)在斜紋編織布上，最后在均勻混料上再覆蓋一層斜紋編織 布，在室溫條件下，W3MPa/min的速率單向加壓至SO-ISOMPa時(shí)，保持壓力30-70分鐘后，脫 模得到預(yù)成型樣品； (6) 制備粘合劑:取酪醒樹脂和下晴橡膠按照重量比3:1配比，然后加入攬拌機(jī)攬拌5分 鐘，轉(zhuǎn)速300轉(zhuǎn)/min，制得粘合劑； (7) 浸潤(rùn):將步驟(5)制得的預(yù)成型樣品浸入步驟(6)制得的粘合劑中40-70分鐘，粘合 劑用量為預(yù)成型樣品體積的1.5倍，然后拱出滴干； (8) 燒結(jié)固化:將經(jīng)過步驟(7)浸潤(rùn)的預(yù)成型樣品放入電爐中W80攝氏度/小時(shí)的升溫 速率，從室溫升至400-420攝氏度，燒結(jié)5-8小時(shí)使其固化，然后降溫，控制降溫速率為40攝 氏度/小時(shí)，降至150攝氏度W下再隨電爐自然冷卻至室溫，制得汽車用摩擦材料。
[0012] 進(jìn)一步，根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案所述=方氮化棚汽車制動(dòng)器摩擦材料的制備方法，所 述步驟(1)中高速攬拌機(jī)的轉(zhuǎn)速為3300轉(zhuǎn)/min。
[0013] 進(jìn)一步，根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案所述=方氮化棚汽車制動(dòng)器摩擦材料的制備方法，所 述步驟(5)中加壓至170MPa，保持壓力時(shí)間為60分鐘。
[0014] 進(jìn)一步，根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案所述=方氮化棚汽車制動(dòng)器摩擦材料的制備方法，所 述步驟(7)中浸潤(rùn)時(shí)間為60分鐘。
[0015] 進(jìn)一步，根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案所述=方氮化棚汽車制動(dòng)器摩擦材料的制備方法，所 述步驟(8)中溫度升至400攝氏度，燒結(jié)時(shí)間為5個(gè)小時(shí)。
[0016] 進(jìn)一步，根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案所述=方氮化棚汽車制動(dòng)器摩擦材料的制備方法，所 述方法還包括將步驟(8)制得汽車用摩擦材料修磨加工、表面處理的步驟。
[0017] 本發(fā)明的技術(shù)效果如下：本發(fā)明的=方氮化棚汽車制動(dòng)器摩擦材料，包括混合纖 維骨架和設(shè)置在混合纖維骨架上的摩擦層。本發(fā)明的摩擦材料不添加石棉，且所用成本低 廉，基體材料整體結(jié)合性更好，金屬絲分布均勻，摩擦材料導(dǎo)熱、散熱更快、更優(yōu)。利用本發(fā) 明的摩擦材料所制成的摩擦原件尺寸較現(xiàn)有摩擦材料精度更高。完全避免了層壓產(chǎn)品的生 產(chǎn)過程出現(xiàn)的氣泡腫脹、分層W及翅曲等問題。本發(fā)明的摩擦材料具有耐高低溫、耐磨損、 低噪音、W及摩擦制動(dòng)力矩穩(wěn)定、環(huán)保等特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0018] 圖1為=方氮化棚汽車制動(dòng)器摩擦材料的截面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0020] 實(shí)施例:一種=方氮化棚汽車制動(dòng)器摩擦材料的制備方法，包括如下步驟： (1) 配料、混料:取3份低碳鋼纖維、2份鐵酸鐘纖維、4份=方氮化棚粉、3份石墨粉和2份 娃儀巧化物陶瓷纖維加入高速攬拌機(jī)中攬拌3分鐘充分混料均勻，再加入3份聚四氣乙締粉 末攬拌6分鐘，得到均勻混料，高速攬拌機(jī)的轉(zhuǎn)速為3300轉(zhuǎn)/min; (2) 制備摩擦紡紗:取粘膠纖維、芳絕纖維和晴絕纖維按照重量比1:1:1混紡獲得摩擦 紡紗； (3) 制備合股線:將摩擦紡紗、銅絲、玄武巖纖維、芳絕纖維和碳纖維W-定比例進(jìn)行合 股，制得合股線； (4) 制備斜紋編織布:將步驟(3)制得的合股線用斜紋編織機(jī)編織成斜紋編織布； (5) 壓制成型:將步驟(4)制得的斜紋編織布鋪設(shè)在塑料液壓成型機(jī)模具腔底部，然后 將步驟（1)制備的均勻混料鋪設(shè)在斜紋編織布上，最后在均勻混料上再覆蓋一層斜紋編織 布，在室溫條件下，W3M化/min的速率單向加壓至120M化時(shí)，保持壓力50分鐘后，脫模得到 預(yù)成型樣品； (6) 制備粘合劑:取酪醒樹脂和下晴橡膠按照重量比3:1配比，然后加入攬拌機(jī)攬拌5分 鐘，轉(zhuǎn)速300轉(zhuǎn)/min，制得粘合劑； (7) 浸潤(rùn):將步驟(5)制得的預(yù)成型樣品浸入步驟(6)制得的粘合劑中40-70分鐘，粘合 劑用量為預(yù)成型樣品體積的1.5倍，然后拱出滴干； (8) 燒結(jié)固化:將經(jīng)過步驟(7)浸潤(rùn)的預(yù)成型樣品放入電爐中W80攝氏度/小時(shí)的升溫 速率，從室溫升至410攝氏度，燒結(jié)5小時(shí)使其固化，然后降溫，控制降溫速率為40攝氏度/小 時(shí)，降至150攝氏度W下再隨電爐自然冷卻至室溫，制得汽車用摩擦材料。
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[0〇22」本發(fā)明的=方氮化棚汽車制動(dòng)器摩擦材料還按做了噪音測(cè)試。在15000次制動(dòng)噪 音測(cè)試中，噪音大于70化的發(fā)生率為0.27%，噪音大于80化的發(fā)生率為0,遠(yuǎn)高于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 噪音大于70化的發(fā)生率小于10%，噪音大于105db的發(fā)生率為0的要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種三方氮化硼汽車制動(dòng)器摩擦材料，其特征在于，包括1-3份低碳鋼纖維、2-5份鈦 酸鉀纖維、4-6份三方氮化硼粉、3-6份石墨粉、2-3份硅鎂鈣化物陶瓷纖維和3-5份聚四氟乙 烯組成的混合纖維骨架;所述混合纖維骨架上通過粘合劑粘連設(shè)置摩擦層;所述摩擦層包 括斜紋編織布;所述斜紋編織布由摩擦紡紗、銅絲、玄武巖纖維、芳綸纖維和碳纖維以一定 比例捻成合股線編織而成;所述摩擦紡紗由粘膠纖維、芳綸纖維和晴綸纖維混紡而成;所述 粘合劑由酚醛樹脂和丁晴橡膠混合制得。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述三方氮化硼汽車制動(dòng)器摩擦材料，其特征在于，所述混合纖維骨 架包括3份低碳鋼纖維、5份鈦酸鉀纖維、6份三方氮化硼粉、3份石墨粉、3份硅鎂鈣化物陶瓷 纖維和3份聚四氟乙烯。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述三方氮化硼汽車制動(dòng)器摩擦材料，其特征在于，所述混合纖維骨 架包括1份低碳鋼纖維、2份鈦酸鉀纖維、4份三方氮化硼粉、3份石墨粉、2份硅鎂鈣化物陶瓷 纖維和3份聚四氟乙烯。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述三方氮化硼汽車制動(dòng)器摩擦材料，其特征在于，所述摩擦紡紗、 銅絲、玄武巖纖維、芳綸纖維和碳纖維按照S捻、捻度為80~100捻制備合股線。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述三方氮化硼汽車制動(dòng)器摩擦材料的制備方法，其特征在于，包括 如下步驟： (1) 配料、混料:取1-3份低碳鋼纖維、2-5份鈦酸鉀纖維、4-6份三方氮化硼粉、3-6份石 墨粉和2-3份硅鎂鈣化物陶瓷纖維加入高速攪拌機(jī)中攪拌1-3分鐘充分混料均勻，再加入3-5份聚四氟乙烯粉末攪拌6-7分鐘，得到均勻混料，高速攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速為3200-3500轉(zhuǎn)/min; (2) 制備摩擦紡紗:取粘膠纖維、芳綸纖維和晴綸纖維按照重量比1: 1:1混紡獲得摩擦 紡紗； (3) 制備合股線:將摩擦紡紗、銅絲、玄武巖纖維、芳綸纖維和碳纖維以一定比例進(jìn)行合 股，制得合股線； (4) 制備斜紋編織布:將步驟(3)制得的合股線用斜紋編織機(jī)編織成斜紋編織布； (5) 壓制成型：將步驟(4)制得的斜紋編織布鋪設(shè)在塑料液壓成型機(jī)模具腔底部，然后 將步驟（1)制備的均勻混料鋪設(shè)在斜紋編織布上，最后在均勻混料上再覆蓋一層斜紋編織 布，在室溫條件下，以3MPa/min的速率單向加壓至80-180MPa時(shí)，保持壓力30-70分鐘后，脫 模得到預(yù)成型樣品； (6) 制備粘合劑:取酚醛樹脂和丁晴橡膠按照重量比3:1配比，然后加入攪拌機(jī)攪拌5分 鐘，轉(zhuǎn)速300轉(zhuǎn)/min，制得粘合劑； (7) 浸潤(rùn):將步驟(5)制得的預(yù)成型樣品浸入步驟(6)制得的粘合劑中40-70分鐘，粘合 劑用量為預(yù)成型樣品體積的1.5倍，然后撈出滴干； (8) 燒結(jié)固化:將經(jīng)過步驟(7)浸潤(rùn)的預(yù)成型樣品放入電爐中以80攝氏度/小時(shí)的升溫 速率，從室溫升至400-420攝氏度，燒結(jié)5-8小時(shí)使其固化，然后降溫，控制降溫速率為40攝 氏度/小時(shí)，降至150攝氏度以下再隨電爐自然冷卻至室溫，制得汽車用摩擦材料。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述三方氮化硼汽車制動(dòng)器摩擦材料的制備方法，其特征在于，所述 步驟(1)中高速攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速為3300轉(zhuǎn)/min。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述三方氮化硼汽車制動(dòng)器摩擦材料的制備方法，其特征在于，所述 步驟(5 )中加壓至170MPa，保持壓力時(shí)間為60分鐘。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述三方氮化硼汽車制動(dòng)器摩擦材料的制備方法，其特征在于，所述 步驟(7 )中浸潤(rùn)時(shí)間為60分鐘。9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述三方氮化硼汽車制動(dòng)器摩擦材料的制備方法，其特征在于，所述 步驟(8)中溫度升至400攝氏度，燒結(jié)時(shí)間為5個(gè)小時(shí)。10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述三方氮化硼汽車制動(dòng)器摩擦材料的制備方法，其特征在于，所 述方法還包括將步驟(8)制得汽車用摩擦材料修磨加工、表面處理的步驟。
【文檔編號(hào)】F16D69/02GK105909710SQ201610489576
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年6月28日
【發(fā)明人】錢華, 錢忠標(biāo), 史玉慶, 余淑莉, 錢家蓉, 史睿陽(yáng)
【申請(qǐng)人】東臺(tái)市華陽(yáng)玻纖有限責(zé)任公司