CN104110454B - 一种汽车硬磁刹车片配方及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种汽车硬磁刹车片配方及其制作方法，配方由以下重量份的组分组成：有机粘结剂8～20份、增强纤维10～45份、摩擦性能调节剂20～50份、填料3～10份、硬磁性材料5～40份。制作方法包括粉碎、混料、热压成型、充磁、热处理和表面加工工艺等。有益效果是：在原有汽车刹车片加入硬磁性材料，增大了摩擦系数，降低了磨耗率，改善了摩擦稳定性，较好的适应了汽车的各种复杂制动工况。添加的硬磁性材料是强磁性物质，使得磁化后的汽车硬磁刹车片有较大的剩磁，为制动摩擦过程的磁场控制提供了最基本的物质条件。此外，硬磁刹车片经充磁后能长期保持磁性，制动过程不需要外加磁场能也能影响并调节摩擦行为。

Description

一种汽车硬磁刹车片配方及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种刹车片配方，具体涉及一种汽车硬磁刹车片配方及其制作方法。

背景技术

国内对车辆用摩擦材料的研发趋势，不仅仅停留在制动可靠的简单要求上，正在向着制动安全、乘坐舒适、减少污染、保护健康的方向发展。随着汽车运输的高速化和重载化，传统的汽车刹车片已不能满足安全、可靠、舒适、环保的要求，主要归因于其磨损较大，对对偶件伤害严重，持续制动易造成刹车失效等。

传统的汽车刹车片通常采用石棉摩擦材料、半金属摩擦材料或无石棉有机摩擦材料等。由于石棉刹车片高温摩擦性能不稳定、制动噪声大、使用寿命短以及强致癌性，已被半金属和无石棉有机摩擦材料取代。 但目前大多数半金属和无石棉刹车片还不能完全适应复杂恶劣的制动工况和更高的环保要求，尤其是在高速、重载等制动工况。半金属刹车片制动噪声大、易损伤对偶件、易生锈及易引起摩擦性能衰退；无石棉刹车片经过高温摩擦会释放出有害气体且易发生热衰退引起制动失效，酿成重大安全事故，给人们带来巨大的经济损失。

相关资料已表明电磁场对制动摩擦过程存在一定积极影响，可以在一定程度上增大摩擦、降低磨损，并显著改善摩擦过程稳定性。因此，若能充分利用磁场对制动摩擦行为的积极影响，并将其应用于对汽车制动摩擦过程的主动控制，则可显著提高汽车制动器的制动效能与可靠性，增强驾驶人员制动操作的舒适性，但由于现有汽车刹车片均为非金属、非铁磁性材料，使得对汽车制动摩擦过程的磁场控制还不具备最基本的物质条件和技术基础。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种汽车硬磁刹车片配方及其制作方法，该刹车片耐热性好、摩擦磨损性能稳定，能较好适应汽车高速、重载等极端制动工况，并具有新的功能性——磁性，可为将来发展磁场控制的摩擦制动技术奠定物质基础。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种汽车硬磁刹车片配方，配方由以下重量份的组分组成：有机粘结剂8～20份、增强纤维10～45份、摩擦性能调节剂20～50份、填料3～10份、硬磁性材料5～40份；

有机粘结剂是：酚醛树脂、改性酚醛树脂、呋喃树脂、硼酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂中的一种或者任意组合；

增强纤维是：英特纤维ETF、芳纶纤维、钢纤维、铜纤维、铝纤维、锌纤维、碳纤维、玻璃纤维、海泡石纤维、针状硅灰石、纤维状水镁石、FKF纤维、硅酸铝纤维、岩棉、棉纤维、麻纤维、聚乙烯醇纤维中的一种或者任意组合；

摩擦性能调节剂是：冰晶石、氧化铁、铬铁矿粉、泡沫铁粉、不生锈铁粉、氧化铝、锆英石、石英岩、刚玉、蛭石、长石、重晶石、硅灰石、萤石、沸石、石灰石、高岭土、硅藻土、白云石、铝矾土、石墨、二硫化钼、滑石、云母、硫化锑、黄铜粉、紫铜粉、铝粉、铅粉中的一种或者任意组合；

填料是：腰果壳油摩擦粉、丁腈橡胶粉、丁苯橡胶粉、轮胎粉、胺基酯粉、磨尘、脱模剂、偶联剂中的一种或者任意组合；

硬磁性材料是：钴铁体磁粉、钡铁氧体磁粉、铝镍钴体磁粉、铝镍铁体磁粉、钕铁硼磁粉、钴铁氧体磁粉、锶铁氧体磁粉中的一种或者任意组合。

一种汽车硬磁刹车片的制作方法，包括以下步骤：

1）．将材料在烘干箱中，在温度40℃干燥处理6小时；

2）．将增强纤维制成短纤维；

3）．将块状物料经过粉碎机处理，粉碎成细粉碎；

4）．将物料投入到混料机中进行高速混合15-30min；

5）．将混合后的物料放入模具内，在温度150℃-180℃条件下加压20MPa-25MPa，压制成型，脱模；

6）．充磁：磁场强度为10000GS-200000GS，充磁时间为20-40min；

7）．定型处理：夹板定位在150℃-200℃条件下进行定型热处理6小时，脱模。

本发明的有益效果是：在原有汽车刹车片加入硬磁性材料，在配合外加磁场作用下，能提高刹车片的强度和耐热性，并增大了摩擦系数，能较好的适应汽车的各种复杂制动工况，既降低了制动过程的磨耗率，提高了制动过程的稳定性，又削弱了外磁场对刹车片制动过程的影响。此外，添加的硬磁性材料是强磁性物质，使得磁化后的汽车硬磁刹车片有较大的剩磁，为制动摩擦过程的磁场控制提供了最基本的物质条件。利用磁场的可控性和其对制动摩擦行为的积极影响，将汽车硬磁刹车片应用于对制动摩擦过程的主动控制，可实现摩擦制动器的制动效能与可靠性的显著提高。此外，硬磁刹车片经过事先充磁后能长期保持磁性，在制动过程不施加外磁场也能影响并调节摩擦行为，而在外磁场作用下这种积极效应还能得到更进一步的增强。

附图说明

图1为本发明实施例一刹车片样品磁化曲线图。

具体实施方式

下面对本发明作进一步说明。

本汽车硬磁刹车片配方，配方由以下重量份的组分组成：有机粘结剂8～20份、增强纤维10～45份、摩擦性能调节剂20～50份、填料3～10份、硬磁性材料5～40份；

有机粘结剂是：酚醛树脂、改性酚醛树脂、呋喃树脂、硼酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂中的一种或者任意组合；

增强纤维是：英特纤维ETF、芳纶纤维、钢纤维、铜纤维、铝纤维、锌纤维、碳纤维、玻璃纤维、海泡石纤维、针状硅灰石、纤维状水镁石、FKF纤维、硅酸铝纤维、岩棉、棉纤维、麻纤维、聚乙烯醇纤维中的一种或者任意组合；

摩擦性能调节剂是：冰晶石、氧化铁、铬铁矿粉、泡沫铁粉、不生锈铁粉、氧化铝、锆英石、石英岩、刚玉、蛭石、长石、重晶石、硅灰石、萤石、沸石、石灰石、高岭土、硅藻土、白云石、铝矾土、石墨、二硫化钼、滑石、云母、硫化锑、黄铜粉、紫铜粉、铝粉、铅粉中的一种或者任意组合；

填料是：腰果壳油摩擦粉、丁腈橡胶粉、丁苯橡胶粉、轮胎粉、胺基酯粉、磨尘、脱模剂、偶联剂中的一种或者任意组合；

硬磁性材料是：钴铁体磁粉、钡铁氧体磁粉、铁铁氧体磁粉、铝镍钴体磁粉、铝镍铁体磁粉、钕铁硼磁粉、钴铁氧体磁粉、锶铁氧体磁粉中的一种或者任意组合。

汽车硬磁刹车片的制作方法，包括以下步骤：

将材料在烘干箱中，在温度40℃干燥处理6小时；增强纤维制成短纤维；将块状物料经过粉碎机处理，粉碎成细粉碎；将物料投入到混料机中进行高速混合15-30min；将混合后的物料放入模具内，在温度150℃-180℃条件下加压18MPa-25MPa，压制成型，脱模；充磁：磁场强度10000GS—200000 GS，充磁时间为20-40min；定型处理：夹板定位在150℃-200℃条件下进行定型热处理6小时，脱模。

实施例一

有机粘结剂：腰果壳油改性酚醛树脂10份（腰果壳油改性酚醛树脂是改性酚醛树脂中的一种），增强材料：钢纤维16份，芳纶纤维4份，玻璃纤维8份，海泡石纤维7份；摩擦性能调节剂：石墨3份，二硫化钼3份，锆英石2份，铬铁矿粉7份，长石8份，重晶石9份；填料：腰果壳油摩擦粉4份，锆类偶联剂2份（锆类偶联剂是偶联剂中的一种），脱模剂2份；硬磁性材料：钕铁硼磁粉15份。

实施例二

有机粘结剂：腰果壳油改性酚醛树脂10份，增强材料：铜纤维16份，硅酸铝纤维4份，玻璃纤维8份，海泡石纤维7份；摩擦性能调节剂：石墨5份，硅灰石9份，云石6份，长石8份，重晶石9份；填料：腰果壳油摩擦粉4份，锆类偶联剂2份, 脱模剂2份；硬磁性材料：钡铁氧体磁粉10份。

实施例三

有机粘结剂：丁腈改性酚醛树脂10份（丁腈改性酚醛树脂是改性酚醛树脂中的一种），增强材料：钢纤维12份，铜纤维8份，玻璃纤维8份，海泡石纤维7份；摩擦性能调节剂：石墨3份，二硫化钼2份，沸石7份，氧化铝8份，长石8份，重晶石9份；填料：腰果壳油摩擦粉4份，硅烷偶联剂2份（硅烷偶联剂是偶联剂中的一种）, 脱模剂2份；硬磁性材料：锶铁氧体磁粉15份。

将三种实施例制备的刹车片分别在摩擦标准试验机上进行恒压定速试验，压力为0.98MPa，速度为16.7m/s，分别在温度为100℃、150℃、200℃、250℃、300℃及350℃六个温度范围下进行摩擦试验测定摩擦系数和磨损率（试验设备符合JC/T 1065标准规定）。本发明参照国家标准GB 5763-2008《汽车用制动器衬片》相关技术规范，经试验测试摩擦系数和磨损率，结果如下表所示。

实施例一制备刹车片摩擦性能测试表

实施例二制备刹车片摩擦性能测试表

实施例三制备刹车片摩擦性能测试表

从上述三个表可以看到，以上三种实施例制备的刹车片全都满足国标中第四类摩擦性能，并且摩擦系数表现稳定，磨损率都处于低位。

由于钕铁硼磁粉为强永磁材料，充磁后磁性能优于铁氧体粉。将实施例一制备的刹车片样品制成Φ2mm，长为5mm的小圆柱，设定最大磁场为900kA/m，用振动样品磁强计进行磁性测试，如图1所示；结果表明实施例一刹车片样品磁性能较强。

将实施例一制备的刹车片在磁场强度为8KA/m和其他试验条件与上述试验相同情况下用定速摩擦试验机进行试验，测定摩擦系数和磨损率，结果如下表所示。结果表明：实施例一制备的刹车片满足国标中第四类摩擦性能，且相对于没有磁场的摩擦磨损试验结果，磁场作用下实施例一制备的刹车片制动效果明显，摩擦系数相对较大，摩擦系数的偏差相对较小，磨损率相对降低，摩擦稳定性高，综合性能较好。

实施例一制备刹车片磁场摩擦性能测试表

Claims (2)

1.一种汽车硬磁刹车片，其特征在于，配方由以下重量份的组分组成：有机粘结剂8～20份、增强纤维10～45份、摩擦性能调节剂20～50份、填料3～10份、硬磁性材料5～40份；

有机粘结剂是：酚醛树脂、呋喃树脂、硼酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂中的一种或者任意组合；

增强纤维是：英特纤维ETF、芳纶纤维、钢纤维、铜纤维、铝纤维、锌纤维、碳纤维、玻璃纤维、海泡石纤维、针状硅灰石、纤维状水镁石、FKF纤维、硅酸铝纤维、岩棉、棉纤维、麻纤维、聚乙烯醇纤维中的一种或者任意组合；

摩擦性能调节剂是：冰晶石、氧化铁、铬铁矿粉、泡沫铁粉、不生锈铁粉、氧化铝、锆英石、石英岩、刚玉、蛭石、长石、重晶石、硅灰石、萤石、沸石、石灰石、高岭土、硅藻土、白云石、铝矾土、石墨、二硫化钼、滑石、云母、硫化锑、黄铜粉、紫铜粉、铝粉、铅粉中的一种或者任意组合；

填料是：腰果壳油摩擦粉、丁腈橡胶粉、丁苯橡胶粉、轮胎粉、胺基酯粉、磨尘、脱模剂、偶联剂中的一种或者任意组合；

硬磁性材料是：钴铁体磁粉、钡铁氧体磁粉、铝镍钴体磁粉、铝镍铁体磁粉、钕铁硼磁粉、钴铁氧体磁粉、锶铁氧体磁粉中的一种或者任意组合。

2.根据权利要求1所述的一种汽车硬磁刹车片的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）．将材料在烘干箱中，在温度40℃干燥处理6小时；

2）．将增强纤维制成短纤维；

3）．将块状物料经过粉碎机处理，粉碎成细粉碎；

4）．将物料投入到混料机中进行高速混合15-30min；

5）．将混合后的物料放入模具内，在温度150℃-180℃条件下加压20MPa-25MPa，压制成型，脱模；

6）．充磁：磁场强度为10000GS-200000GS，充磁时间为20-40min；

7）．定型处理：夹板定位在150℃-200℃条件下进行定型热处理6小时，脱模。