CN103267074A - 硼酸镁与硫酸钙晶须复合协同增强新型制动片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种硼酸镁与硫酸钙晶须复合协同增强新型制动片，各组分的重量百分比为：硼酸镁晶须2-5%、硫酸钙晶须10-25%、粘结剂10-15%、增强矿物纤维20-25%、石墨10-15%、高温粘结剂2-5%、摩擦粉等改良剂5-10%、增摩材料5-10%、其余为矿物填料。本发明的制动片不含对人体有害的物质，完全不含石棉，且具有摩擦系数稳定、耐高温性、磨损率低、质地韧性好等特点。在300-350℃高温时，仍能保持较高的摩擦系数和较低的磨损率，平均硬度值为50HRM，造价较低。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车制动片，尤其是不含石棉材料的硼酸镁与硫酸钙晶须复合协同增强新型制动片。
背景技术
制动片是汽车制动系统重要的安全部件，制动片的质量好坏直接影响汽车的刹车性能，关系到汽车驾乘人员的生命财产安全。随着汽车科技飞速发展带动车速和载荷的提高，对制动片的要求也越来越高。目前，制动片主要有两大类：一类是粉末冶金材料制动片，另一类是以树脂基为粘接剂的复合材料的制动片，目前汽车制动片用摩擦材料得到广泛应用。但目前大多以石棉基作增强材料，而石棉是影响人体健康的有害物质，已被美国、欧州等国家禁止使用，我国有关部门也在考虑禁止使用，因此寻找和研制新材料配方确保更高质量的前提下取代石棉已成为发展方向和必然趋势。
发明内容
本发明的目的在于取代石棉，提供一种制动安全，可靠，耐高温，低磨损，质地较柔软的硼酸镁与硫酸钙晶须复合协同增强新型高性能制动片。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：硼酸镁与硫酸钙晶须复合协同增强新型制动片，其特征在于，各组分的重量百分比为：硼酸镁晶须2-5%、硫酸钙晶须10-25%、粘结剂10-15%、增强矿物纤维20-25%、石墨10-15%、高温粘结剂2-5%、摩擦粉等改良剂5-10%、增摩材料5-10%、其余为矿物填料。
所述硼酸镁晶须为白色蓬松状固体，直径为0.5-2μm，莫氏硬度为5.5。
所述硫酸钙晶须为白色蓬松状固体，显微镜下为纤维状或针状单晶体，直径为1-2μm，长度30-150μm，莫氏硬度为3。
所述粘结剂为热塑性酚醛树脂或热固性酚醛树脂。
所述矿物纤维为硅酸盐类天然无机矿物纤维。
所述高温粘结剂为硫化物高温粘结剂或耐热性(聚酰亚胺型)粘结剂。
所述硫化物高温粘结剂为二硫化钼或硫化锑。
所述增摩材料为萤石粉或氧化铝。
所述矿物填料为轻钙、重钙、硫酸钡、碳酸钡、离子型稀土渣或其中任意二种以上的组合。
本发明的有益效果是：本发明的制动片不含对人体有害的物质，完全不含石棉，且具有摩擦系数稳定、耐高温性、磨损率低、质地韧性好等特点。在300－350℃高温时，仍能保持较高的摩擦系数和较低的磨损率，平均硬度值为50HRM，造价较低。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
为对本发明的硼酸镁与硫酸钙晶须复合协同增强新型制动片性能进行研究对比，采用单一的硫酸钙晶须制作制动片，按重量比，取硫酸钙晶须22份、粘结剂15份、增强矿物纤维20份、石墨15份、高温粘结剂2份、摩擦粉等改良剂8份、增摩材料6份、矿物填料12份。其中硫酸钙晶须为白色蓬松状固体，显微镜下为纤维状或针状单晶体，直径为1.5μm，长度80～100μm，莫氏硬度为3；粘结剂为热塑性酚醛树脂；石墨为鳞片状石墨；矿物纤维为硅酸盐类天然无机矿物纤维；高温粘结剂为金属硫化物等；增摩材料为萤石粉；矿物填料为98%硫酸钡。根据以上的配方设计制作的制动片，其性能检测如表1所示。
试验结果：其摩擦系数μ在100～350℃为0.40±0.05，100～350℃之间总磨损率V（10-7cm3／NM）：＝2.37。摩擦性能稳定，磨耗较低，符合国家标准。
表1. 单一的硫酸钙晶须制动片摩擦性能检测结果
实施例1 ：硼酸镁与硫酸钙晶须复合协同增强新型制动片，按重量比，取硼酸镁晶须3份、硫酸钙晶须10份、粘结剂15份、矿物纤维25份、石墨15份、高温粘结剂3份、摩擦粉等改良剂8份、增摩材料6份、矿物填料15份。其中，硼酸镁晶须为白色蓬松状固体，直径为1μm，莫氏硬度为5.5；硫酸钙晶须为白色蓬松状固体，显微镜下为纤维状或针状单晶体，直径为1.5μm，长度80～100μm，莫氏硬度为3；粘结剂为热塑性酚醛树脂；石墨为鳞片状石墨；矿物纤维为硅酸盐类天然无机矿物纤维；高温粘结剂为二硫化钼高温粘结剂；增摩材料为氧化铝；矿物填料为轻钙。根据以上的配方设计制作的制动片，其性能检测如表2所示。
试验结果：其摩擦系数μ在100～350℃为0.40±0.05，100～350℃之间总磨损率V（10-7cm3／NM）：＝2.14。摩擦性能稳定，磨耗较低，符合国家标准。
表2. 实施例1成分样品制动片摩擦性能检测结果
实施例2：硼酸镁与硫酸钙晶须复合协同增强新型制动片，按重量比，取硼酸镁晶须3份、硫酸钙晶须15份、粘结剂15份、矿物纤维25份、石墨15份、高温粘结剂3份、摩擦粉等改良剂8份、增摩材料6份、矿物填料10份。其中，硼酸镁晶须为白色蓬松状固体，直径为1.5μm，莫氏硬度为5.5；硫酸钙晶须为白色蓬松状固体，显微镜下为纤维状或针状单晶体，直径为1.8μm，长度100～120μm，莫氏硬度为3；粘结剂为热固性酚醛树脂；石墨为鳞片状石墨；矿物纤维为硅酸盐类天然无机矿物纤维；高温粘结剂为硫化锑高温粘结剂；增摩材料为氧化铝；矿物填料为硫酸钡和碳酸钡的混合物。根据以上的配方设计制作的制动片，其性能检测如表3所示。
试验结果：其摩擦系数μ在100～350℃为0.40±0.05，100～350℃之间总磨损率V（10-7cm3／NM）：＝2.06。摩擦性能稳定，磨耗较低，符合国家标准。
表3. 实施例2成分样品制动片摩擦性能检测结果
实施例3：硼酸镁与硫酸钙晶须复合协同增强新型制动片，按重量比，取硼酸镁晶须3份、硫酸钙晶须20份、粘结剂15份、矿物纤维18份、石墨15份、高温粘结剂3份、摩擦粉等改良剂8份、增摩材料8份、矿物填料10份。其中，硼酸镁晶须为白色蓬松状固体，直径为0.8μm，莫氏硬度为5.5；硫酸钙晶须为白色蓬松状固体，显微镜下为纤维状或针状单晶体，直径为1.2μm，长度50～80μm，莫氏硬度为3；粘结剂为热塑性酚醛树脂；石墨为鳞片状石墨；矿物纤维为硅酸盐类天然无机矿物纤维；高温粘结剂为二硫化钼高温粘结剂；增摩材料为萤石粉；矿物填料为轻钙、重钙和硫酸钡的混合物。根据以上的配方设计制作的制动片，其性能检测如表4所示。
试验结果：其摩擦系数μ在100～350℃为0.40±0.05，100～350℃之间总磨损率V（10-7cm3／NM）：＝1.83。摩擦性能稳定，磨耗较低，符合国家标准。
表4. 实施例3成分样品制动片摩擦性能检测结果
性能检测对比结论：
1、从表1检测数据看出，单一的硫酸钙晶须与矿物纤维（不含石棉）结合增加，摩擦性能稳定，符合国标要求，说明采用硫酸钙晶须等一类非等轴晶须作为主要增强基在汽车制动片的制备技术可行，可以取代石棉材料。
2、从表2、表3、表4检测数据看出，采用硼酸镁与硫酸钙晶须复合协同增强，除摩擦系数稳定外，高温如300-350℃的摩擦系数较高，热衰退较小，且摩损率较低。说明采用“复合协同增强”比“单一增强”的技术效果要好。
3、从表2、表3、表4检测数据之比较看出：同样采用硼酸镁晶须与硫酸钙晶须（配方成份比例；硼酸镁2-5%，硫酸钙晶须10-25%）复合协同增强，当配比份量在配方体系中占20%以上时，其摩擦性能指标明显提高，特别在高温300-350℃其摩擦系数较高，且磨损率较低，这一点也是本技术的关键点之一。
Claims (9)
1.硼酸镁与硫酸钙晶须复合协同增强新型制动片，其特征在于，各组分的重量百分比为：硼酸镁晶须2-5%、硫酸钙晶须10-25%、粘结剂10-15%、增强矿物纤维20-25%、石墨10-15%、高温粘结剂2-5%、摩擦粉等改良剂5-10%、增摩材料5-10%、其余为矿物填料。
2.根据权利要求1所述的硼酸镁与硫酸钙晶须复合协同增强新型制动片，其特征在于，所述硼酸镁晶须为白色蓬松状固体，直径为0.5-2μm，莫氏硬度为5.5。
3.根据权利要求1所述的硼酸镁与硫酸钙晶须复合协同增强新型制动片，其特征在于，所述硫酸钙晶须为白色蓬松状固体，显微镜下为纤维状或针状单晶体，直径为1-2μm，长度30-150μm，莫氏硬度为3。
4.根据权利要求1所述的硼酸镁与硫酸钙晶须复合协同增强新型制动片，其特征在于，所述粘结剂为热塑性酚醛树脂或热固性酚醛树脂。
5.根据权利要求1所述的硼酸镁与硫酸钙晶须复合协同增强新型制动片，其特征在于，所述矿物纤维为硅酸盐类天然无机矿物纤维。
6.根据权利要求1所述的硼酸镁与硫酸钙晶须复合协同增强新型制动片，其特征在于，所述高温粘结剂为硫化物高温粘结剂或耐热性(聚酰亚胺型)粘结剂。
7.根据权利要求1所述的硼酸镁与硫酸钙晶须复合协同增强新型制动片，其特征在于，所述硫化物高温粘结剂为二硫化钼或硫化锑。
8.根据权利要求1所述的硼酸镁与硫酸钙晶须复合协同增强新型制动片，其特征在于，所述增摩材料为萤石粉或氧化铝。
9.根据权利要求1所述的硼酸镁与硫酸钙晶须复合协同增强新型制动片，其特征在于，所述矿物填料为轻钙、重钙、硫酸钡、碳酸钡、离子型稀土渣或其中任意二种以上的组合。
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