一種改性SiC-Al汽車剎車材料的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明公開一種改性Sic-Al汽車剎車材料的制備方法，屬于剎車材料技術領域。
【背景技術】
[0002] 汽車行駛時，在緊急制動的情情況下，工作面受到剎車機構施加的巨大的摩擦力 的作用而使汽車在凡秒鐘內停止，汽車的動能在瞬間轉化為摩擦產生的熱能。由于摩擦產 生的能量轉化成熱量并且被剎車片吸收，導致剎車片溫度升高，最高溫度可達到600°C。剎 車片導熱性應該良好，能迅速將產生的熱量散去，否則，會對剎車片本身及車輪造成損害。 剎車片就是依靠摩擦力來制動，從安全的角度出發，一般規定其報廢的最大磨損量單面不 大于1毫米，從這一點不難看出，剎車片的材料應具有很高的耐磨損性能。
[0003] 目前，國內外的汽車剎車片絕大多數采用鑄鐵制造，存在的缺點較多。（1)由于鑄 造工藝的限制，鑄件的尺寸精度差，剎車片整個表面都需要進行機械加工。鑄造的灰鑄鐵剎 車片進行機加工除去鑄件外皮后，由于鑄件的內應力的消除，必然會導致鑄件的變形，故尺 寸和外形要求較嚴的剎車片不得不額外增加機加工余量，便于進行精加工。經過多次加工， 金屬利用率低，制造周期長，生產成本大為增加。（2)鑄鐵剎車片的導熱性差，鑄鐵剎車片因 制動摩擦發熱而使其表面溫度高達600°C，其工作表面溫度很高且溫度梯度大，易形成熱點 而產生熱裂。
[0004] 從20世紀60年代開始，美、歐、日等國家大面積推廣使用的第二代剎車片是半金 屬石墨復合材料制造的芝。其主要成分是鋼纖維、石墨、金屬粉及其輔料，用改性酚醛樹脂 粘結成型。半金屬剎車片比石棉剎車片耐磨性提高2590以上，摩擦系數高、導熱性好加工 易成型。同時，這種剎車片也出現鋼纖維在潮濕環境中易生銹、剎車時噪音大等缺點。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是：解決SiC-Al剎車材料的硬度不高、導熱性不好的問題，主要是 通過對SiC顆粒進行改進和包覆的方式解決，具體的技術方案是： 一種改性SiC-Al汽車剎車材料的制備方法，包括如下步驟： 第1步、按重量份計，將SiC微粉30~50份與200~400份的有機溶劑混合，再在N2 的保護下，加入硅烷偶聯劑KH-550 30份，升溫至85~95°C，進行反應，結束后降溫過濾，用 乙醇清洗濾餅，烘干，得到偶聯劑改性SiC微粉； 第2步、將偶聯劑改性SiC微粉加入500~800份水中，再加入200~400份的丙烯酰 胺、氧化鋁粉末10~15份和5~10份引發劑，在隊的保護下升溫至50~60°C，進行反應， 結束后降溫，過濾后，用乙醇清洗濾餅，烘干，得到包覆改性SiC微粉； 第3步、將包覆改性的SiC微粉在隊的保護下，于600~700°C燒結2~4小時，得到 燒結微粒； 第4步、在坩堝內放入鋁合金，加熱至700~720°C，再加入預熱至200~240°C的燒結 微粒，進行攪拌，結束后澆筑為試樣，即得摩擦材料。
[0006] 所述的第1步中，有機溶劑是甲苯、二氯甲烷或者乙酸乙醋中的一種或者幾種的 混合物。
[0007] 所述的第1步中，SiC微粉的粒度范圍在0. 5~5ym，含量彡98%，比表面積 多 2m2 ? g'
[0008] 所述的第1步中，反應時間4~6小時。
[0009] 所述的第2步中，氧化鋁粉末的粒度范圍0. 1~1ym。
[0010] 所述的第2步中，引發劑是過氧化氫。
[0011] 所述的第4步中，攪拌時間是1~3小時。
[0012] 所述的第4步中，所述的鋁合金是指合金代號為ZL102的鋁合金。
[0013] 所述的第4步中，燒結微粒與鋁合金的重量比是1 :8~12。
[0014] 有益效果 本發明通過SiC微粉的表面進行硅烷偶聯劑改性，同時可以改性氧化鋁粉末的表面， 使兩氧化鋁顆粒可以包覆于Sic微粉的表面，再經過燒結之后，氧化鋁顆粒可以覆蓋于SiC 的表面，再將SiC加入至鋁合金中，可以較好地克服了 SiC在鋁合金中分布不均勻的問題， 提尚導熱率。
【具體實施方式】
[0015] 實施例1 第1步、按重量份計，將SiC微粉（粒度范圍在0. 5~5 y m，含量98%，比表面積 5m2 ? g_〇 30份與200份的二氯甲烷混合，再在隊的保護下，加入硅烷偶聯劑KH-550 30份， 升溫至85°C，進行反應，反應時間4小時，結束后降溫過濾，用乙醇清洗濾餅，烘干，得到偶 聯劑改性SiC微粉； 第2步、將偶聯劑改性SiC微粉加入500份水中，再加入200份的丙烯酰胺、氧化鋁粉 末（粒度范圍0. 1~1 y m) 10份和5份引發劑過氧化氫，在凡的保護下升溫至50°C，進行 反應，結束后降溫，過濾后，用乙醇清洗濾餅，烘干，得到包覆改性SiC微粉； 第3步、將包覆改性的SiC微粉在隊的保護下，于600~700°C燒結2小時，得到燒結 微粒； 第4步、在坩堝內放入鋁合金ZL102,加熱至700°C，再加入預熱至200°C的燒結微粒，燒 結微粒與鋁合金的重量比是1 :10,進行攪拌，攪拌時間是1小時，結束后澆筑為試樣，即得 摩擦材料。
[0016]實施例2 第1步、按重量份計，將SiC微粉（粒度范圍在0. 5~5 y m，含量98%，比表面積5m2 50份與400份的二氯甲烷混合，再在隊的保護下，加入硅烷偶聯劑KH-550 30份，升溫至 95°C，進行反應，反應時間6小時，結束后降溫過濾，用乙醇清洗濾餅，烘干，得到偶聯劑改 性SiC微粉； 第2步、將偶聯劑改性SiC微粉加入800份水中，再加入400份的丙烯酰胺、氧化鋁粉 末（粒度范圍0. 1~1 y m) 15份和10份引發劑過氧化氫，在隊的保護下升溫至60°C，進 行反應，結束后降溫，過濾后，用乙醇清洗濾餅，烘干，得到包覆改性SiC微粉； 第3步、將包覆改性的SiC微粉在隊的保護下，于00°C燒結4小時，得到燒結微粒； 第4步、在坩堝內放入鋁合金ZL102,加熱至720°C，再加入預熱至240°C的燒結微粒，燒 結微粒與鋁合金的重量比是1 :10,進行攪拌，攪拌時間是3小時，結束后澆筑為試樣，即得 摩擦材料。
[0017] 實施例3 第1步、按重量份計，將SiC微粉（粒度范圍在0. 5~5 y m，含量98%，比表面積 5m2 ? g^MO份與200~400份的二氯甲烷混合，再在隊的保護下，加入硅烷偶聯劑KH-550 30份，升溫至90°C，進行反應，反應時間5小時，結束后降溫過濾，用乙醇清洗濾餅，烘干，得 到偶聯劑改性SiC微粉； 第2步、將偶聯劑改性SiC微粉加入700份水中，再加入300份的丙烯酰胺、氧化鋁粉 末（粒度范圍0. 1~1 y m) 12份和7份引發劑過氧化氫，在凡的保護下升溫至55°C，進行 反應，結束后降溫，過濾后，用乙醇清洗濾餅，烘干，得到包覆改性SiC微粉； 第3步、將包覆改性的SiC微粉在隊的保護下，于650°C燒結3小時，得到燒結微粒； 第4步、在坩堝內放入鋁合金ZL102,加熱至710°C，再加入預熱至220°C的燒結微粒，燒 結微粒與鋁合金的重量比是1 :10,進行攪拌，攪拌時間是2小時，結束后澆筑為試樣，即得 摩擦材料。
[0018] 對照例 與實施例3的區別在于：第2中的氧化鋁粉末是在第4步中加入。
[0019] 第1步、按重量份計，將SiC微粉（粒度范圍在0.5~5ym，含量98%，比表面積 5m 2 ? g^MO份與200~400份的二氯甲烷混合，再在隊的保護下，加入硅烷偶聯劑KH-550 30份，升溫至90°C，進行反應，反應時間5小時，結束后降溫過濾，用乙醇清洗濾餅，烘干，得 到偶聯劑改性SiC微粉； 第2步、將偶聯劑改性SiC微粉加入700份水中，再加入300份的丙烯酰胺和7份引發 劑過氧化氫，在隊的保護下升溫至55°C，進行反應，結束后降溫，過濾后，用乙醇清洗濾餅， 烘干，得到包覆改性SiC微粉； 第3步、將包覆改性的SiC微粉在隊的保護下，于650°C燒結3小時，得到燒結微粒； 第4步、在坩堝內放入鋁合金ZL102,加熱至710°C，再加入預熱至220°C的燒結微粒，以 及氧化鋁粉末（粒度范圍〇. 1~1 um) 12份，燒結微粒與鋁合金的重量比是1 :10,進行攪 拌，攪拌時間是2小時，結束后澆筑為試樣，即得摩擦材料。
[0020] 性能試驗 將剎車材料按照GB228測試其室溫拉伸性能，采用導熱率測試儀測定其導熱率（200°C 下)。
【主權項】
1. 一種改性SiC-Al汽車剎車材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 第1步、按重量份計，將SiC微粉30~50份與200~400份的有機溶劑混合，再在N2 的保護下，加入硅烷偶聯劑KH-550 30份，升溫至85~95°C，進行反應，結束后降溫過濾， 用乙醇清洗濾餅，烘干，得到偶聯劑改性SiC微粉； 第2步、將偶聯劑改性SiC微粉加入500~800份水中，再加入200~400份的丙烯酰 胺、氧化鋁粉末10~15份和5~10份引發劑，在隊的保護下升溫至50~60°C，進行反應， 結束后降溫，過濾后，用乙醇清洗濾餅，烘干，得到包覆改性SiC微粉； 第3步、將包覆改性的SiC微粉在隊的保護下，于600~700°C燒結2~4小時，得到 燒結微粒； 第4步、在坩堝內放入鋁合金，加熱至700~720°C，再加入預熱至200~240°C的燒結 微粒，進行攪拌，結束后澆筑為試樣，即得摩擦材料。
2. 根據權利要求1所述的改性SiC-Al汽車剎車材料的制備方法，其特征在于：所述的 第1步中，有機溶劑是甲苯、二氯甲烷或者乙酸乙醋中的一種或者幾種的混合物。
3. 根據權利要求1所述的改性SiC-Al汽車剎車材料的制備方法，其特征在于：所述的 第1步中，SiC微粉的粒度范圍在0. 5~5ym，含量彡98%，比表面積彡2m2 ?g'
4. 根據權利要求1所述的改性SiC-Al汽車剎車材料的制備方法，其特征在于：所述的 第1步中，反應時間4~6小時。
5. 根據權利要求1所述的改性SiC-Al汽車剎車材料的制備方法，其特征在于：所述的 第2步中，氧化鋁粉末的粒度范圍0. 1~Iym。
6. 根據權利要求1所述的改性SiC-Al汽車剎車材料的制備方法，其特征在于：所述的 第2步中，引發劑是過氧化氫。
7. 根據權利要求1所述的改性SiC-Al汽車剎車材料的制備方法，其特征在于：所述的 第4步中，攪拌時間是1~3小時。
8. 根據權利要求1所述的改性SiC-Al汽車剎車材料的制備方法，其特征在于：所述的 第4步中，所述的鋁合金是指合金代號為ZL102的鋁合金。
9. 根據權利要求1所述的改性SiC-Al汽車剎車材料的制備方法，其特征在于：所述的 第4步中，燒結微粒與鋁合金的重量比是1 :8~12。
【專利摘要】本發明公開一種改性SiC-Al汽車剎車材料的制備方法，屬于剎車材料技術領域。步驟：第1步、將SiC微粉與有機溶劑混合，再在N2的保護下，加入硅烷偶聯劑，升溫進行反應，結束后降溫過濾，用乙醇清洗濾餅，烘干，得到偶聯劑改性SiC微粉；將偶聯劑改性SiC微粉加入水，再加入丙烯酰胺、氧化鋁粉末和引發劑，在N2的保護下升溫進行反應，結束后降溫，過濾后，用乙醇清洗濾餅，烘干，得到包覆改性SiC微粉；將包覆改性的SiC微粉在N2的保護下，燒結，得到燒結微粒；在坩堝內放入鋁合金，加熱，再加入燒結微粒，進行攪拌，結束后澆筑為試樣，即得。
【IPC分類】C09K3-14
【公開號】CN104789190
【申請號】CN201510154060
【發明人】孟紅琳
【申請人】孟紅琳
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月2日