CN103382978B

CN103382978B - 用于电动客车的钛基盘式制动器衬片

Info

Publication number: CN103382978B
Application number: CN201310026288.5A
Authority: CN
Inventors: 陈忠
Original assignee: HANGZHOU UNITED FRICTION MATERIAL CO Ltd
Current assignee: HANGZHOU UNITED FRICTION MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2016-01-27
Anticipated expiration: 2033-01-23
Also published as: CN103382978A

Abstract

本发明公开了一种用于电动客车的钛基盘式制动器衬片，其特征在于，由以下重量百分数的材料按常规制动器衬片压制方法制备而成：陶瓷纤维5-15%，金属纤维20-30%，钛酸钾5-15%，硼改性树脂和聚酰亚胺树脂8-15%，硫化锰和硫化锑8-20%，石墨5-20%，芳纶3-5%，焦碳5-10%，性能调节剂5-20%，填料10-20%。本发明的耐高温电动客车的钛基盘式制动器衬片具有良好的抗高温热衰退性，在电动公交车的制动过程中可以有效提高高温制动摩擦系数，确保各种苛刻条件下的使用，满足保养周期。经过在城市电动公交车上大量使用，制动平稳，制动噪音小，不烧片，摩擦材料寿命达到35000公里以上。

Description

用于电动客车的钛基盘式制动器衬片

技术领域

本发明涉及汽车制动器衬片，特别是一种耐高温的用于电动客车的钛基盘式制动器衬片。

背景技术

随着经济的发展，国家产业政策和环保要求推出更为环保的公共交通，因此各汽车厂家陆续推出低排放的电动客车，特别是在城市交通中大力推广电动公交客车，由于电动公交客车的重量比柴油汽车更为沉重，由此带来了许多新的问题，尤其是安全性能方面，公交客车最重要的安全系统就是制动系统，所有的制动部件都是安全件。制动器衬片是整个制动系统中重要的环节之一，它会直接影响到整个制动系统的可靠性。公交制动器衬片与刹车盘相互摩擦形成了摩擦对偶，产生制动力矩，并将汽车的动能转化成热能，制动时制动器衬片和刹车盘的温度瞬间会上升到500-600℃。制动器衬片和刹车盘是车辆中承受压力最大的元件，它们易受到高温，机械和化学的极度重负。.此外，制动器衬片长时间都暴露于外界环境的影响之下，比如潮湿、盐花、灰尘和污渍等，这些都会对其性能和寿命产生影响。

制动器衬片动态摩擦系数决定了制动力的大小，而且摩擦系数也对制动平衡及制动中车辆操作的稳定性起决定作用。摩擦系数的降低会引起制动性能相当大的变化，也许会导致制动距离大幅增加，造成人身安全的威胁。因此制动器衬片的摩擦系数必须保证在所有行驶条件（速度，温度，湿度，压力）下和整个使用寿命内的稳定。好的制动器衬片，摩擦系数必须足够高，而且在各种行驶条件下能保持稳定。

制动器衬片一般由钢背、粘接隔热层和摩擦层构成，其中隔热层是由热的不良传导材料及增强材料组成，摩擦层是由增强材料、粘合剂、摩擦性能调节剂及填料组成。有时还需要加上减震垫片、刷胶、开槽、磨斜角等工艺处理，目的是为了增加刹车系统的效能。

目前市场上的公交制动器衬片摩擦材料普遍采用的酚醛树脂作为粘结剂，丁腈胶粉作为辅助粘结剂，这样生产的产品耐温性在400℃以下是可以的，但在公交的频繁刹车下，由于温度上升很快，特别是夏天时，特殊路况的表面温度容易达到600℃甚至更高，用普通的酚醛树脂的缺陷就容易暴露出来：高温下树脂老化分解，制动力矩下降，耐磨损性下降从而造成产品高温刹不住车，使用寿命很短，表观现象是烧片，不耐磨，刹不住车。

另外，由于一般生产过程中采用的硫化物多为单种成分的硫化物，但由于每种硫化物在不同温度段起的作用是不同的，单种硫化物不能在不同的情况下起作用，使的一般的制动器衬片不能适应公交的复杂情况，不同地区，不同线路，不同季节都会有不同的状况，一般制动器衬片很难同时满足各种各样的要求，表现为高温不耐磨。

一般摩擦材料因为国家标准要求测试到350℃为止，很少做再高温度段的研究，而实际使用中由于公交条件的苛刻性和特殊性可能会是公交制动器衬片达到600℃甚至更高的温度，因此在高温下的制动力矩或者摩擦系数是产品安全性的第一个重要问题，因此除了要满足350℃以下的性能要求，同时要使600℃温度下的制动力矩不能衰退很多，这是一般产品很难满足这个要求的。

由于国家环保政策的推广，低排放的车辆大量使用，使得电动环保客车的普及量越来越大，由于电动客车载有大量的蓄电池，因此本身重量比柴油客车要大的多，再加上一般在大都市做公交运营的多，公交又有特殊性，超载，制动频繁，长期运营，因此对应的电动客车盘式制动器衬片的要求很高，但市场上现有产品普遍是针对柴油客车而开发的，现有的产品普遍存在制动力矩不够，使用寿命太短（无法达到保养要求），高温制动力矩下降，刹车失灵等种种不良状况。

因此适应市场变化，及时开发一种耐高温的电动客车钛基盘式制动器衬片是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷与不足，提供一种耐高温耐磨损的电动客车的钛基盘式制动器衬片，具有良好的抗高温热衰退性，在电动公交车的制动过程中可以有效提高高温制动摩擦系数，确保各种苛刻条件下的使用，满足保养周期。

用于电动客车的钛基盘式制动器衬片，其特征在于，由以下重量百分数的材料按常规制动器衬片压制方法制备而成：陶瓷纤维5-15%，金属纤维20-30%，钛酸钾5-15%，硼改性树脂和聚酰亚胺树脂8-15%，硫化锰和硫化锑8-20%，石墨5-20%，芳纶3-5%，焦碳5-10%，性能调节剂5-20%，填料10-20%。

硼改性树脂是是酚醛树脂通过硼改性得到的一种耐高温的树脂，聚酰亚胺树脂是重复单元以酰亚胺基为结构特征基团的一类聚合物，具有耐高温、耐腐蚀和优良的电性能。本发明中两种树脂均为200目以上粉状物体。硼改性树脂和聚酰亚胺树脂的结合使用，可以大幅提高摩擦材料本身的耐温性，降低刹车时上升的温度对摩擦材料的影响，而常规的酚醛树脂由于在300度左右就开始分解，因此当温升到一定阶段时，磨损就会飞速上升，本发明将多种耐高温树脂的结合使用，大大提高了起始分解温度，从而使高温磨损减小和可以保持恒定的制动力矩，可以有效提高高温制动摩擦系数，提高制动器衬片的抗高温热衰退性。进一步地，硼改性树脂与聚酰亚胺树脂的比例优选为1-2:1。可以使产品高温稳定性得到很好的效果。硫化锰与硫化锑的比例为1:1-2，高温硫化物的组合使用可以使每个高温段的温升得到很好的控制，结果使在极高温度段500-700度时的磨损降到可控范围，保证了制动器衬片的使用寿命和避免烧片现象的发生。

所述钛酸钾为鳞片状粉末，粒径6-10微米，其微观电子显微照片如图1所示。钛酸钾的大量使用，使得本发明的制动器衬片在高温时制动力矩能够保持稳定，保证了摩擦系数的平稳，在600℃时都可以保持合理的制动力矩，就可以避免高温刹车失灵现象。

所述陶瓷纤维优选为含氧化铝含量20-40%的矿物纤维，直径4—6微米，渣球含量低于5%。

所述金属纤维优选是钢纤维、黄铜纤维、紫铜纤维中的一种或几种。

性能调节剂用于调节摩擦性能，提高摩擦材料在低温阶段和高温阶段的摩擦系数，可以是各种常规的用于制备制动器衬片的增摩剂。在本发明中，所述性能调节剂优选为氧化锌、氧化镁、氧化铝、磁铁矿粉、铬铁矿粉、沸石粉、蛭石中的一种或几种。

所述填料优选为高岭土、硅灰石、重晶石粉、硫酸钡、云母粉、冰晶石粉、长石粉中的一种或几种。

本发明的制动器衬片使用钛酸钾为基材，将几种耐高温耐磨损的材料有机结合，具体是采用硼改性树脂和聚酰亚胺树脂做第一粘结剂，结合高温稳定剂如硫化锰，硫化锑等二次粘结剂，以及钛酸钾的大量使用，确保了电动客车钛基盘式制动器衬片在高温下的正常使用。所制造出来的产品能耐600度高温，制动力矩基本稳定，不烧片，使用寿命能满足公交客车保养要求。

本发明按常规制动器衬片压制方法制备而成的制动器衬片，按GB5763-2008标准在定速试验机上按4类测试，摩擦系数平稳，在升温阶段，摩擦系数在0.37-0.45，降温阶段摩擦系数在0.35-0.45，磨损率小，稳定在0.11-0.35*10^－7cm³/N.m之间，最大值出现在300℃时，仅有0.35*10^－7cm³/N.m，完全达到国家标准。

本发明的耐高温电动客车的钛基盘式制动器衬片具有良好的抗高温热衰退性，在电动公交车的制动过程中可以有效提高高温制动摩擦系数，确保各种苛刻条件下的使用，满足保养周期。经过在城市电动公交车上大量使用，制动平稳，制动噪音小，不烧片，摩擦材料寿命达到35000公里以上。

本发明常规制动器衬片压制方法没有特别限制，只要将增强材料、粘合剂、摩擦性能调节剂、填料混合均匀即可，混合、压制以及热处理的条件和设备为本领域技术人员所公知。例如：压制温度：180℃；压力：400MPa/cm²；时间：1min/mm的条件下一次性压制成型。热处理工艺：180℃保温2h，200℃保温3h。

附图说明

图1是本发明钛酸钾的微观电子显微照片图。

图2是具体实施例1的制动器衬片的KRAUSS测试数据图。

图3是具体实施例2的制动器衬片的KRAUSS测试数据图。

图4是具体实施例3的制动器衬片的KRAUSS测试数据图。

具体实施方式

实施例1：

陶瓷纤维5%，钢棉20%，铜棉5%，钛酸钾8%，硼改性树脂+聚酰亚胺树脂10%（其中，硼改性树脂6%、聚酰亚胺树脂4%），硫化锰+硫化锑12%（其中，硫化锰5%、硫化锑7%），石墨10%，芳纶3%，焦碳5%，性能调节剂7%，填料15%，总量100%。

将上述材料按照常规压制方法制成制动器衬片，按GB5763-2008标准在定速试验机上按4类测试，结果如表1所示。

从表1的数据可以看出，本发明实施例1得到的摩擦材料的摩擦系数变化很小。在升温阶段，摩擦系数在0.37-0.41，降温阶段摩擦系数在0.39-0.42，磨损率小，稳定在0.11-0.32*10^－7cm³/N.m之间，最大值出现在300℃时，仅有0.32*10^－7cm³/N.m，完全达到国家标准。经过在城市电动公交车上大量使用，制动平稳，制动噪音小，不烧片，摩擦材料寿命达到35000公里以上。

图2为本实施例制动器衬片的KRAUSS测试数据。从图中可以看粗，在600℃连续制动下，摩擦系数基本平稳，衰退率小。

实施例2：

陶瓷纤维15%，钢棉15%，铜棉5%，钛酸钾10%，硼改性树脂+聚酰亚胺树脂8%（其中，硼改性树脂4%、聚酰亚胺树脂4%），硫化锰+硫化锑8%（其中，硫化锰3%、硫化锑5%），石墨8%，芳纶4%，焦碳4%，，性能调节剂8%，填料15%，总量100%。

将上述材料按照常规压制方法制成制动器衬片，按GB5763-2008标准在定速试验机上按4类测试，结果表2所示。

从表2的数据可以看出，具体实施例2得到的摩擦材料，在升温阶段，摩擦系数在0.35-0.45，降温阶段摩擦系数在0.38-0.44，磨损率小,完全达到国家标准。经过在城市电动公交客车上大量使用，制动平稳，制动噪音小，不烧片，摩擦材料寿命达到35000公里以上。

图3为本实施例制动器衬片的KRAUSS测试数据。从图中可以看粗，在600℃连续制动下，摩擦系数基本平稳，衰退率小。

实施例3：

陶瓷纤维10%，钢棉20%，铜棉4%，钛酸钾15%，硼改性树脂+聚酰亚胺树脂8（其中，硼改性树脂4.5%、聚酰亚胺树脂3.5%），硫化锰+硫化锑10%（其中，硫化锰4.5%、硫化锑5.5%），石墨5%，芳纶5，焦碳3%，，性能调节剂10%，填料10%，总量100%。

将上述材料按照常规压制方法制成制动器衬片，按GB5763-2008标准在定速试验机上按4类测试，结果表3所示。

从表3的数据可以看出，本发明实施例3得到的摩擦材料，在升温阶段，摩擦系数在0.38-0.44，降温阶段摩擦系数在0.39-0.42，磨损率小，完全达到国家标准。经过在城市电动公交客车上大量使用，制动平稳，制动噪音小，不烧片，摩擦材料寿命达到35000公里以上。

图4为本实施例制动器衬片的KRAUSS测试数据。从图中可以看粗，在600℃连续制动下，摩擦系数基本平稳，衰退率小。

Claims

1.用于电动客车的钛基盘式制动器衬片，其特征在于，由以下重量百分数的材料按常规制动器衬片压制方法制备而成：陶瓷纤维5-15%，金属纤维20-30%，钛酸钾5-15%，硼改性树脂和聚酰亚胺树脂8-15%，硫化锰和硫化锑8-20%，石墨5-20%，芳纶3-5%，焦碳5-10%，性能调节剂5-20%，填料10-20%；其中，硼改性树脂与聚酰亚胺树脂的比例为1-2:1；所述钛酸钾为鳞片状粉末，粒径6-10微米。

2.如权利要求1所述的制动器衬片，其特征在于，硫化锰与硫化锑的比例为1:1-2。

3.如权利要求1所述的制动器衬片，其特征在于，所述陶瓷纤维为含氧化铝含量20-40%的矿物纤维，直径4—6微米，渣球含量低于5%。

4.如权利要求1所述的制动器衬片，其特征在于，所述金属纤维是钢纤维、黄铜纤维、紫铜纤维中的一种或几种。

5.如权利要求1所述的制动器衬片，其特征在于，所述性能调节剂为氧化锌、氧化镁、氧化铝、磁铁矿粉、铬铁矿粉、沸石粉、蛭石中的一种或几种。

6.如权利要求1所述的制动器衬片，其特征在于，所述填料为高岭土、硅灰石、重晶石粉、硫酸钡、云母粉、冰晶石粉、长石粉中的一种或几种。