專利名稱：中高檔轎車用高性能陶瓷剎車片的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種汽車剎車片，尤其是涉及一種中高檔轎車用高性能陶瓷 剎車片。
背景技術：
較早的汽車剎車片是石棉型剎車片，但是人們現在發現石棉已被醫學界 證實是致癌物質。每一次剎車，剎車片就會將數百萬之多的石棉纖維散發到 空氣中，其針狀的纖維很容易進入肺部并停留，造成剌激，最終可導致肺癌 的發生，但是除了危害健康方面的因素外，石棉型剎車片還存在著另一個重 要問題。由于石棉是絕熱的，其導熱能力特別差，反復使用后制動器會使熱 量在剎車片中堆積起來，剎車片變熱后，它的制動性能就要發生改變，要產 生同樣的摩擦和制動力會需要更多的踩剎車次數，如果剎車片達到一定的熱 度，將導致制動失靈。隨著現代汽車工業的發展和社會環保意識的提高，目 前汽車摩擦材料在材質、制造工藝等方面都取得了重大的進展，出現了許多 新型的無石棉摩擦材料制作的剎車片，如用于中高檔轎車的陶瓷剎車片，就 具有使用壽命長、無銹蝕、摩擦系數高、噪音低等優點。但目前中高檔轎車 用陶瓷型剎車片還主要依賴進口，國外公司將陶瓷剎車片的配方視為商業機 密，而國內陶瓷剎車片的配方設計還不夠完善，對摩擦材料研究一般也只限 于摩擦材料密度、硬度和強度等理化性能，很多這些材料共同形成的結構的 真正作用還沒有很好的掌握，因此現有國產陶瓷剎車片性能不夠穩定，很多 剎車片在高溫時，其摩擦系數易衰退、容易出現抱死或拖磨現象。甚至出現 摩擦材料膨脹，摩擦表面裂紋等嚴重質量問題。
發明內容
本發明主要是解決現有陶瓷剎車片高溫摩擦性能不穩定，抗熱衰退性能 不高，耐磨損性能較低等技術問題。
本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的該陶瓷剎 車片由下列組分按重量百分比制成-陶瓷纖維7-11%、硅酸鹽纖維5-8%、噴膠硅酸鋁纖維6-9%、芳綸纖維5-8%、 紫銅纖維7-10%、改性硅灰石6-9%、重晶石7-12%、鉻鐵礦4-8%、 丁腈橡膠 1-2%、氧化鐵黑2-4%、石墨粒7-10%、氧化鋅0. 1-0. 2%、煅燒石油焦碳4-8. 5%、 膨脹石墨1-3%、硼酚醛樹脂5-9%、磁鐵礦3-5%、重質氧化鎂0. 8-1. 3%、碳 化硅0.8-1.5%、硫酸鋇晶須4-7.5%、鈦酸鉀晶須0.3-0.5%、氧化鋁纖維l一 2. 5 %。
在本發明中，硅酸鹽纖維是一種高純凈、高強度，渣球含量非常低的纖 維。其恨低的熱傳導率可防止急剎車時出現的超高溫對制動管和剎車油的影 響。目前硅酸鹽纖維的種類很多，為了能與其它成分組合時產生更好的協同 作用，獲得具有良好性能、質量穩定的剎車片，發明人經過大量的實驗，將 硅酸鹽纖維所含關鍵成分及其配比(重量白分比)鎖定在以下范圍Si0247— 55%、 Al20317—23%、 Ti02l_2%、其他成分及比例優選為CaO6—10%、 K201. 1 —3%、 Mg05—8%、 Fe2038—11%、 Na201—3%，余量為微量氧化物。當采用上述成 分的硅酸鹽纖維時，硅酸鹽纖維具有耐高溫，熱穩定性好等優點，與其它材 料混合后，可以取長補短，協同作用，從而減少摩擦片的熱衰退現象，保證 了產品的高品質。
陶瓷纖維是一種纖維狀輕質耐火材料，具有重量輕、耐高溫、熱穩定性 好、導熱率低、比熱小及耐機械震動等優點。噴膠硅酸鋁纖維能很好的吸收 摩擦材料因制動而發出的噪音具有良好的耐高溫性能，極低的導熱系數， 它附于摩擦材料表面能有效的降低摸材料中其他低溫材料的熱衰退性和膨脹 性，提高了摩擦材料在制造和使用過程中的穩定性芳綸纖維具有超高強度、 高模量和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕等優良性能。紫銅纖維而且它的表面還 形成多種形狀的鋸齒，使得銅纖維與其他材料混合的均勻程度及粘接力要比 銅棉，銅絲，銅粉更強。另外銅纖維還具有吸熱快，散發熱量快，耐高溫等 優點。高長徑比(長徑比大于15)的針狀硅灰石纖維粉體具有加固，抗沖擊，
防止摩擦表面裂紋等作用。
碳化硅是的優質增摩料，其高溫性能特別穩定，即使在較高的溫度下， 它能保持非常好的摩擦系數， 一定量的碳化硅組分能有效的降低摩擦材料高 溫制動的衰退性。鱗片石墨結晶完整，片薄且韌性好；物理化學性能優異，具有良好的耐溫 性，自潤滑性，傳導性，抗熱震性，耐腐蝕性等性能。
石墨顆粒含碳量高、氣孔率高、硬度低，導熱性能低等特點。用于摩擦 材料能減小摩擦材料的熱衰退，穩定摩擦材料的摩擦系數。
硼酚醛樹脂具有比普通酚醛樹脂好得多的耐熱性、瞬時耐高溫性、耐燒 蝕性和力學性能。
鈦酸鉀晶須具有很高的耐熱、隔熱性能和良好的耐磨性和潤滑性能，并 且與其它摩擦材料相容性好。
采用本發明配方的陶瓷剎車片具有較低的密度和卓越的耐磨損性，尤其 適用于中、高檔轎車，相比國外同系陶瓷剎車片，本發明除了保持陶瓷剎車 片固有的高強度、剎車平穩、低噪音等優點外，更大大提高了剎車片的整體 摩擦系數，使整車在高速行駛過程中的剎車表現更好。同時在增強整體剎車 性能的同時更避免了因產生高的制動力而傷對偶盤的現象，且噪音表現良好， 剎車時腳感舒適。
具體實施例方式
下面通過實施例，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。 實施例h按重量白分比將陶瓷纖維7%、硅酸鹽纖維8%、噴膠硅酸鋁纖 維6%、芳綸纖維8%、紫銅纖維7%、針狀硅灰石纖維6%、重晶石粉末12%、鉻 鐵礦粉末5%、 丁腈橡膠粉1%、氧化鐵黑2%、石墨粒7%、氧化鋅0. 2%、煅燒 石油焦碳8. 5%、膨脹石墨3%、硼酚醛樹脂9%、磁鐵礦3%、重質氧化鎂1%、 碳化硅0.8%、硫酸鋇晶須4%、鈦酸鉀晶須0.4%、氧化鋁纖維1.5%放入高速
分散機內，攪拌成粉末狀后取出放入成形模具內壓制成形，然后與鋼背復合 后放入平板硫化機于高溫27(TC，壓力為18MPa的條件下，保持15分鐘，然
后取出剎車片，除去毛剌即成為成品。本實施例所采用的硅酸鹽纖維所含成 分及其重量白分比為Si0254%、 Al20318. 7%、 Ti02l. 4%， Ca08. 1%、 K201. 4%、 Mg06.6%、 Fe2038.5%， Na202. 2%，余量為其它微量氧化物。
實施例2:按重量白分比將陶瓷纖維11%、硅酸鹽纖維5%、噴膠硅酸鋁纖 維9%、芳綸纖維5%、紫銅纖維10%、針狀硅灰石纖維6%、重晶石粉末8%、鉻 鐵礦粉末4%、 丁腈橡膠粉2%、氧化鐵黑4%、石墨粒10%、氧化鋅0. 2%、煅燒石油焦碳4%、膨脹石墨1%、硼酚醛樹脂5%、磁鐵礦5%、重質氧化鎂0. 8%、 碳化硅1.5°/。、硫酸鋇晶須7%、鈦酸鉀晶須0.5%、氧化鋁纖維1%放入高速分 散機內，攪拌成粉末狀后取出放入成形模具內壓制成形，然后與鋼背復合后 放入平板硫化機于高溫27(TC，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。本實施例所采用的硅酸鹽纖維所含成分 及其重量白分比為Si0254%、Al20318. 7%、Ti02l. 4%， Ca08. 1%、K201. 4%、Mg06. 6%、 Fe2038. 5%， Na202. 2%，余量為其它微量氧化物。
實施例3:按重量白分比將陶瓷纖維8%、硅酸鹽纖維6%、噴膠硅酸鋁纖 維7%、芳綸纖維6%、紫銅纖維8%、針狀硅灰石纖維8%、重晶石粉末9%、鉻 鐵礦粉末7%、 丁腈橡膠粉2%、氧化鐵黑3%、石墨粒8. 6%、氧化鋅0. 2%、煅 燒石油焦碳6%、膨脹石墨2%、硼酚醛樹脂5%、磁鐵礦4%、重質氧化鎂1.3%、 碳化硅1%、硫酸鋇晶須5%、鈦酸鉀晶須0. 4%、氧化鋁纖維2. 5%放入高速分 散機內，攪拌成粉末狀后取出放入成形模具內壓制成形，然后與鋼背復合后 放入平板硫化機于高溫27(TC，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。本實施例所采用的硅酸鹽纖維所含成分 及其重量白分比為Si0254呢、Al20318. 7%、Ti02l. 4%，Ca08. 1%、K201. 4%、Mg06. 6%、 Fe2038. 5%， Na202. 2%，余量為其它微量氧化物。
實施例4:按重量白分比將陶瓷纖維8%、硅酸鹽纖維7%、噴膠硅酸鋁纖 維8%、芳綸纖維7%、紫銅纖維7%、針狀硅灰石纖維7%、重晶石粉末7%、鉻 鐵礦粉末8%、 丁腈橡膠粉2%、氧化鐵黑2%、石墨粒9%、氧化鋅0. 1%、煅燒 石油焦碳7%、膨脹石墨1%、硼酚醛樹脂8%、磁鐵礦3%、重質氧化鎂1. 1%、 碳化硅1. 2%、硫酸鋇晶須4. 5%、鈦酸鉀晶須0. 5%、氧化鋁纖維1. 6%放入高 速分散機內，攪拌成粉末狀后取出放入成形模具內壓制成形，然后與鋼背復 合后放入平板硫化機于高溫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。本實施例所采用的硅酸鹽纖維所含 成分及其重量白分比為Si0253%、 Al20318.6%、 TiOJ. 2%， Ca08. 9%、 K201. 2%、 Mg06%、 Fe2038.8%， Na202. 06%，余量為其它微量氧化物。
實施例5:按重量白分比將陶瓷纖維9%、硅酸鹽纖維5%、噴膠硅酸鋁纖 維6%、芳綸纖維5%、紫銅纖維9%、針狀硅灰石纖維9%、重晶石粉末11%、鉻鐵礦粉末6%、 丁腈橡膠粉1%、氧化鐵黑2%、石墨粒8%、氧化鋅0. 1%、煅燒 石油焦碳4. 8%、膨脹石墨2%、硼酚醛樹脂6%、磁鐵礦4%、重質氧化鎂0. 9%、 碳化硅0. 9%、硫酸鋇晶須7. 5%、鈦酸鉀晶須0. 4%、氧化鋁纖維2. 5%放入高 速分散機內，攪拌成粉末狀后取出，放入成形模具內壓制成形，然后與鋼背 復合后放入平板硫化機于高溫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。本實施例所采用的硅酸鹽纖維所含 成分及其重量白分比為Si0253%、 Al20318. 6%、 Ti02l. 2%， Ca08. 9%、 K201. 2%、 Mg06%、 Fe2038. 8%， Na202 . 06%,余量為其它微量氧化物。
為了驗證本發明的效果，按中國GB5763-1998國家標準，將實施例4制 備的剎車片與日本某公司生產的陶瓷剎車片分別在定速摩擦實驗機上進行試
驗，其結果如下
兩種剎車片的摩擦磨損性能對比試驗結果:
溫度(c)摩擦系數升ii昆降源磨損率
日本公司實施例4曰本公司實施例4日本公司實施例4
1000.410.430.400.440.160.13
1500.420.440,410.440.180.14
2000.430.450.420.430.200.17
2500.420.440.400.420.230.19
3000.410.430.390.420.230.21
3500.400.420.250.23
驗證結果表明相比國外同類產品，采用本發明配方制備的陶瓷剎車片， 具有更好的摩擦磨損性能和抗高溫熱衰退性能。
將本發明陶瓷剎車片裝日產天籟車上，經過反復制動表明該剎車片摩 擦平穩，制動效果很好，同時無噪音，腳感舒適。
權利要求
1.一種中高檔轎車用高性能陶瓷剎車片，其特征是它主要由下列組分按重量百分比組成陶瓷纖維7-11％、硅酸鹽纖維5-8％、噴膠硅酸鋁纖維6-9％、芳綸纖維5-8％、紫銅纖維7-10％、改性硅灰石6-9％、重晶石7-12％、鉻鐵礦4-8％、丁腈橡膠1-2％、氧化鐵黑2-4％、石墨粒7-10％、氧化鋅0.1-0.2％、煅燒石油焦碳4-8.5％、膨脹石墨1-3％、硼酚醛樹脂5-9％、磁鐵礦3-5％、重質氧化鎂0.8-1.3％、碳化硅0.8-1.5％、硫酸鋇晶須4-7.5％、鈦酸鉀晶須0.3-0.5％、氧化鋁纖維1-2.5％。
全文摘要
一種中高檔轎車用高性能陶瓷剎車片，由下列組分按重量百分比制成陶瓷纖維7-11％、硅酸鹽纖維5-8％、噴膠硅酸鋁纖維6-9％、芳綸纖維5-8％、紫銅纖維7-10％、改性硅灰石6-9％、重晶石7-12％、鉻鐵礦4-8％、丁腈橡膠1-2％、氧化鐵黑2-4％、石墨粒7-10％、氧化鋅0.1-0.2％、煅燒石油焦炭4-8.5％、膨脹石墨1-3％、硼酚醛樹脂5-9％、磁鐵礦3-5％、重質氧化鎂0.8-1.3％、碳化硅0.8-1.5％、硫酸鋇晶須4-7.5％、鈦酸鉀晶須0.3-0.5％、氧化鋁纖維1-2.5％。采用本發明配方的陶瓷剎車片具有較低的密度和卓越的耐磨損性，尤其適用于中、高檔轎車。
文檔編號F16D69/02GK101555921SQ20091006067
公開日2009年10月14日 申請日期2009年1月25日 優先權日2009年1月25日
發明者傅光明, 張澤偉, 張澤元, 張自立 申請人:瑞陽汽車零部件(仙桃)有限公司