CN104315045A - 一种低成本低噪音半金属盘式刹车片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低成本低噪音半金属盘式刹车片及其制备方法，其材料配方按重量百分比计为：金属纤维10～25，陶瓷粘结剂5～15，非金属混杂纤维5～15，摩擦性能调节剂10～20，弹性增韧剂5～10，填料10～25，工艺性调节剂5～10。具体生产流程：首先依次称取材料放入高速混料机内混匀，然后按照传统树脂基摩擦材料的干法一次成型工艺进行压制、热固化处理，最后机加工、陶瓷化处理、检验包装。按照所述工艺制得的半金属盘式刹车片具有制动力矩较大、紧急制动舒适平稳、热衰退小、低噪音，而且生产工艺简单环保，成本低廉，特别适用于城市汽车盘式制动器，具有广阔的市场应用前景。

Description

一种低成本低噪音半金属盘式刹车片及其制备方法

技术领域

本发明属于半金属盘式刹车片领域，特别涉及一种低成本低噪音半金属盘式刹车片及其制备方法。

背景技术

空气、水源及环境污染称为三大污染。环境噪音污染中，城市交通噪音已成为重要的污染源。汽车制动噪音危害驾驶员，乘员健康和舒适性，对道路上行人和周围居民造成不必要的不安。从医学角度看，85-90分贝的噪音即对人产生危害，包括影响人的听力。当今，市民对交通噪音反映强烈。据报载，北京市在奥运会召开前的数年中，将投资8亿人命币防止交通运输噪音。

以劣质摩擦材料制造制动衬片是制动尖叫噪音主要形成原因之一，也可能在整段噪音频率范围内成为生成各种频率噪音的源头，所以防治汽车制动噪音时应把制动衬片的摩擦材料列为核查点。

现阶段，半金属刹车片由于成本低廉、性能适中而被广泛应用于中低档汽车主机配套市场。而在以半金属材质摩擦材料取代早期石棉树脂摩擦材料进程中，处理不好带来的副作用之一就是有较明显的多发性制动噪音产生。这种多发性的低频噪音主要是由于半金属配方中存在大量钢纤维引发的，这大大降低了司乘人员的乘坐舒适性。对于这种低频噪音，现主流的解决办法就是用有机纤维或高档陶瓷纤维替代钢纤维，噪音发生率可得到较好的控制。这种配方调整方法能较好的适用于中高档汽车，但对于中低档汽车而言，其刹车片配方价格显著上升而无法达到主机厂成本控制要求。另外，在出口产品的质量问题中，制动噪音问题已成为汽车出口产业瓶颈问题之一。

综上所述，开发一种低成本低噪音半金属盘式刹车片就显得势在必行。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于汽车盘式制动器要求的噪音低、制动灵敏、舒适性好的低成本半金属盘式刹车片及其制备方法。

为了解决以上问题，本发明采用的技术方案为：一种低成本低噪音半金属盘式刹车片，其特征是：此装置包括金属纤维、陶瓷粘结剂、非金属混杂纤维、摩擦性能调节剂、弹性增韧剂、填料、工艺性调节剂，这些材料配方按重量百分比计为：金属纤维10～25，陶瓷粘结剂5～15，非金属混杂纤维5～15，摩擦性能调节剂10～20，弹性增韧剂5～10，填料10～25，工艺性调节剂5～10。

进一步说，所述金属纤维为钢纤维，非金属混杂纤维为矿物纤维、芳纶浆泊、聚丙烯腈纤维、紫铜棉；所述陶瓷粘结剂为硫化锑，三聚盐；所述摩擦性能调节剂主要包括黄铜矿和石墨；所述弹性增韧剂由丁腈橡胶粉、摩擦粉组成；所述工艺性能调节剂主要包括酚醛树脂和硬脂酸锌；所述填料由沸石、海泡石、硅灰石、萤石组成；以上所述的材料配方按重量百分比计算为：硫化锑5～10，三聚盐0～5，酚醛树脂0～10，硬脂酸锌0～5，钢纤维10～25，矿物纤维0～15，聚丙烯腈纤维0～5，丁腈橡胶0～5，紫铜棉0～5，海泡石0～5，芳纶浆泊0～5，黄铜矿0～5，石墨3～10，摩擦粉0～6，沸石0～5，硅灰石0～5，萤石0～5。

一种低成本低噪音半金属盘式刹车片的制备方法，包括如下步骤：

(1)、混料：将称量好的各物料投入高速混料机中，次序为：先将非金属混杂纤维、摩擦性能调节剂进行预混合，保证复合纤维处于均匀分散状态，然后加入金属纤维、陶瓷粘结剂、弹性增韧剂、填料、工艺性调节剂进行均匀搅拌；

(2)、热压：压制压力200kgf/cm²～300kgf/cm²，热压温度140℃～160℃，排气6～8次，保压时间根据刹车片的厚度而定，为55s/mm～65s/mm；

(3)、将成型后的刹车片在5～7小时从室温升温到200℃～250℃，保温4～8小时，然后随炉冷却至室温；

(4)、将热处理后的刹车片按技术要求进行平磨、倒角或开槽,然后在300℃～450℃的温度下进行陶瓷化处理，喷涂、印标、检验、包装。

本发明的有益效果为：（1）本生产工艺简单，环保，成本低廉，特别适用于制作城市汽车盘式制动器，具有广阔的市场前景，且采用本发明制得的半金属盘式刹车片具有制动力矩较大、紧急制动舒适平稳、热衰退小、低噪音的特点。

（2）在本发明中采用的陶瓷粘结剂包括硫化锑、三聚盐等无机高温粘结剂，可显著提高材料的耐温性能，提高材料在高温下的摩擦系数，同时增加制动平稳性，减少高温衰退。

（3）本发明为继续沿用树脂基汽车刹车片的成型工艺和生产设备，加入少量的树脂和橡胶，可以有效地降低设备投入和生产成本。

（4）本发明中采用的聚丙烯腈纤维、矿物纤维具有使用温度高、防潮性能好、磨损小等优点，并且可以起到微观强化和提高刹车舒适性的作用。

（5）本发明中采用的石墨用作中、低温润滑剂，在材料表面形成减摩薄膜，可以增加制动平稳性，降低衰退、磨损，延长使用寿命。

（6）本发明中采用的沸石、海泡石、硅灰石、萤石等除起到降低成本的作用外，还可以稳定摩擦系数、使材料形成多孔结构，调节材料的孔隙率、降低摩擦噪音。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

实施例1：

一种低成本低噪音半金属盘式刹车片，此装置包括金属纤维、陶瓷粘结剂、非金属混杂纤维、摩擦性能调节剂、弹性增韧剂、填料、工艺性调节剂，这些材料配方按重量百分比计为：金属纤维25，陶瓷粘结剂13，非金属混杂纤维15，摩擦性能调节剂20，弹性增韧剂10，填料25，工艺性调节剂10；

金属纤维为钢纤维，非金属混杂纤维为矿物纤维、芳纶浆泊、聚丙烯腈纤维、紫铜棉，陶瓷粘结剂为硫化锑，三聚盐，摩擦性能调节剂主要包括黄铜矿和石墨，弹性增韧剂由丁腈橡胶粉、摩擦粉组成，工艺性能调节剂主要包括酚醛树脂和硬脂酸锌，填料由沸石、海泡石、硅灰石、萤石组成，以上所述的材料配方按重量百分比计算为：硫化锑8，三聚盐5，酚醛树脂8，硬脂酸锌2，钢纤维25，矿物纤维12，聚丙烯腈纤维5，丁腈橡胶5，紫铜棉5，海泡石5，芳纶浆泊3，黄铜矿4，石墨10，摩擦粉6，沸石4，硅灰石5，萤石5。

低噪音低成本半金属盘式刹车片的制备工艺说明，包括如下步骤：

(1)、混料：将称量好的各物料投入高速混料机中，次序为：先将非金属混杂纤维、摩擦性能调节剂进行预混合，保证复合纤维处于均匀分散状态，然后加入金属纤维、陶瓷粘结剂、弹性增韧剂、填料、工艺性调节剂进行均匀搅拌；

(2)、热压：压制压力300kgf/cm²，热压温度150℃，排气5次，保压时间根据刹车片的厚度而定，为55s/mm；

(3)、将成型后的刹车片在6小时从室温升温到210℃，保温4小时，然后随炉冷却至室温；

(4)、将热处理后的刹车片按技术要求进行平磨、倒角或开槽,然后在300℃的温度下进行陶瓷化处理，喷涂、印标、检验、包装。

低噪音低成本半金属盘式刹车片的性能

按GB5763-2008、QC/T479-1999和QC/T239-1997分别对上汽通用五菱N300的半金属刹车片小样及样件进行试验及评价，实验结果见表1以及表2。

表1 N300小样定速检验报告

 

表2 N300样件在上汽通用五菱盘式制动器检验报告

附表一：效能试验主要数据

 

附表二：热衰退及稳定性主要数据

 

附表三：AK噪音实验（SAE J2521标准）主要数据

 

结果表明，该半金属盘式刹车片的制动力矩较大、平稳性较高，且无明显衰退，摩擦系数维持在0.37～0.42，制动力矩维持在1500～1800N·m，磨损量为0.35mm，对偶的磨损量小于0.02mm，噪音发生率为4.6%。摩擦片表面完整、较少落灰、无塌边、无裂纹。

实施例2：

一种低成本低噪音半金属盘式刹车片，其特征是：此装置包括金属纤维、陶瓷粘结剂、非金属混杂纤维、摩擦性能调节剂、弹性增韧剂、填料、工艺性调节剂，这些材料配方按重量百分比计为：金属纤维23，陶瓷粘结剂12，非金属混杂纤维13，摩擦性能调节剂18，弹性增韧剂12，填料20，工艺性调节剂9。

其中金属纤维为钢纤维，非金属混杂纤维为矿物纤维、芳纶浆泊、聚丙烯腈纤维、紫铜棉；所述陶瓷粘结剂为硫化锑，三聚盐；所述摩擦性能调节剂主要包括黄铜矿和石墨；所述弹性增韧剂由丁腈橡胶粉、摩擦粉组成；所述工艺性能调节剂主要包括酚醛树脂和硬脂酸锌；所述填料由沸石、海泡石、硅灰石、萤石组成；以上所述的材料配方按重量百分比计算为：硫化锑7，三聚盐5，酚醛树脂7，硬脂酸锌2，钢纤维        23，矿物纤维10，聚丙烯腈纤维3，丁腈橡胶4，紫铜棉4，海泡石4，芳纶浆泊1.5，黄铜矿4，石墨6，摩擦粉4，沸石5，硅灰石3，萤石4。

低噪音低成本半金属汽车刹车片的制备工艺说明，包括如下步骤：

(1)、混料：将称量好的各物料投入高速混料机中，次序为：先将非金属混杂纤维、摩擦性能调节剂进行预混合，保证复合纤维处于均匀分散状态，然后加入金属纤维、陶瓷粘结剂、弹性增韧剂、填料、工艺性调节剂进行均匀搅拌；

(2)、热压：压制压力200kgf/cm²，热压温度160℃，排气8次，保压时间根据刹车片的厚度而定，为65s/mm；

(3)、将成型后的刹车片在5小时从室温升温到220℃，保温8小时，然后随炉冷却至室温；

(4)、将热处理后的刹车片按技术要求进行平磨、倒角或开槽,然后在400℃的温度下进行陶瓷化处理，喷涂、印标、检验、包装。低噪音低成本半金属盘式刹车片的性能。

按GB5763-2008、QC/T479-1999和QC/T239-1997分别对上汽通用五菱N300的陶瓷基刹车片小样及样件进行试验及评价，实验结果见表1以及表2。

表1 N300小样定速检验报告

 

表2 N300样件在上汽通用五菱盘式制动器检验报告

附表一：效能试验主要数据

 

附表二：热衰退及稳定性主要数据

 

附表三：AK噪音实验（SAE J2521标准）主要数据

 

结果表明，该半金属盘式刹车片的制动力矩较大、平稳性较高，且无明显衰退，摩擦系数维持在0.37～0.42，制动力矩维持在1500～1800N·m，磨损量为0.35mm，对偶的磨损量小于0.02mm，噪音发生率为1.5%。摩擦片表面完整、较少落灰、无塌边、无裂纹。

实施例3：

一种低成本低噪音半金属盘式刹车片，此装置包括金属纤维、陶瓷粘结剂、非金属混杂纤维、摩擦性能调节剂、弹性增韧剂、填料、工艺性调节剂，这些材料配方按重量百分比计为：金属纤维22，陶瓷粘结剂12，非金属混杂纤维12，摩擦性能调节剂15，弹性增韧剂12，填料14，工艺性调节剂8。

其中金属纤维为钢纤维，非金属混杂纤维为矿物纤维、芳纶浆泊、聚丙烯腈纤维、紫铜棉；所述陶瓷粘结剂为硫化锑，三聚盐；所述摩擦性能调节剂主要包括黄铜矿和石墨；所述弹性增韧剂由丁腈橡胶粉、摩擦粉组成；所述工艺性能调节剂主要包括酚醛树脂和硬脂酸锌；所述填料由沸石、海泡石、硅灰石、萤石组成；以上所述的材料配方按重量百分比计算为：硫化锑8，三聚盐4，酚醛树脂6，硬脂酸锌2，钢纤维22，矿物纤维12，聚丙烯腈纤维2，丁腈橡胶4，紫铜棉3，海泡石3，芳纶浆泊1，黄铜矿3，石墨4，摩擦粉3，沸石5，硅灰石4，萤石3。

低噪音低成本半金属汽车刹车片的制备工艺说明，包括如下步骤：

(1)、混料：将称量好的各物料投入高速混料机中，次序为：先将非金属混杂纤维、摩擦性能调节剂进行预混合，保证复合纤维处于均匀分散状态，然后加入金属纤维、陶瓷粘结剂、弹性增韧剂、填料、工艺性调节剂进行均匀搅拌；

(2)、热压：压制压力250kgf/cm²，热压温度155℃，排气6次，保压时间根据刹车片的厚度而定，为60s/mm；

(3)、将成型后的刹车片在7小时从室温升温到200℃，保温5小时，然后随炉冷却至室温；

(4)、将热处理后的刹车片按技术要求进行平磨、倒角或开槽,然后在450℃的温度下进行陶瓷化处理，喷涂、印标、检验、包装。

实施例4：

一种低成本低噪音半金属盘式刹车片，其特征是：此装置包括金属纤维、陶瓷粘结剂、非金属混杂纤维、摩擦性能调节剂、弹性增韧剂、填料、工艺性调节剂，这些材料配方按重量百分比计为：金属纤维20，陶瓷粘结剂10，非金属混杂纤维10，摩擦性能调节剂16，弹性增韧剂10，填料16，工艺性调节剂8。

其中金属纤维为钢纤维，非金属混杂纤维为矿物纤维、芳纶浆泊、聚丙烯腈纤维、紫铜棉；所述陶瓷粘结剂为硫化锑，三聚盐；所述摩擦性能调节剂主要包括黄铜矿和石墨；所述弹性增韧剂由丁腈橡胶粉、摩擦粉组成；所述工艺性能调节剂主要包括酚醛树脂和硬脂酸锌；所述填料由沸石、海泡石、硅灰石、萤石组成；以上所述的材料配方按重量百分比计算为：硫化锑6，三聚盐4，酚醛树脂5，硬脂酸锌3，钢纤维20，矿物纤维10，聚丙烯腈纤维2，丁腈橡胶4，紫铜棉4，海泡石2.5，芳纶浆泊0.5，黄铜矿4，石墨4，摩擦粉5，沸石5，硅灰石4，萤石5。

低噪音低成本半金属汽车刹车片的制备工艺说明，包括如下步骤：

(1)、混料：将称量好的各物料投入高速混料机中，次序为：先将非金属混杂纤维、摩擦性能调节剂进行预混合，保证复合纤维处于均匀分散状态，然后加入金属纤维、陶瓷粘结剂、弹性增韧剂、填料、工艺性调节剂进行均匀搅拌；

(2)、热压：压制压力280kgf/cm²，热压温度158℃，排气7次，保压时间根据刹车片的厚度而定，为58s/mm；

(3)、将成型后的刹车片在6小时从室温升温到230℃，保温6小时，然后随炉冷却至室温；

(4)、将热处理后的刹车片按技术要求进行平磨、倒角或开槽,然后在400℃的温度下进行陶瓷化处理，喷涂、印标、检验、包装。

综上所述，用本发明技术制得的盘式刹车片，其制动力矩较大，平稳性较好，高温稳定性和耐磨性很好，不伤对偶，而且落灰较少，特别是在成本较低的前提下，噪音发生率控制在5%以内。本发明制得的刹车片在保留了半金属配方的大部分优良性能的同时，也使噪音发生率得到了有效的控制，这种产品非常适用于现代城市汽车盘式制动器的发展要求，具有广阔的市场应用前景。

Claims (3)

1.一种低成本低噪音半金属盘式刹车片，其特征是：此装置包括金属纤维、陶瓷粘结剂、非金属混杂纤维、摩擦性能调节剂、弹性增韧剂、填料、工艺性调节剂，这些材料配方按重量百分比计为：金属纤维10～25，陶瓷粘结剂5～15，非金属混杂纤维5～15，摩擦性能调节剂10～20，弹性增韧剂5～10，填料10～25，工艺性调节剂5～10。

2.根据权利要求1中所述一种低成本低噪音半金属盘式刹车片，其特征是：所述金属纤维为钢纤维，非金属混杂纤维为矿物纤维、芳纶浆泊、聚丙烯腈纤维、紫铜棉；所述陶瓷粘结剂为硫化锑，三聚盐；所述摩擦性能调节剂主要包括黄铜矿和石墨；所述弹性增韧剂由丁腈橡胶粉、摩擦粉组成；所述工艺性能调节剂主要包括酚醛树脂和硬脂酸锌；所述填料由沸石、海泡石、硅灰石、萤石组成；以上所述的材料配方按重量百分比计算为：硫化锑5～10，三聚盐0～5，酚醛树脂0～10，硬脂酸锌0～5，钢纤维10～25，矿物纤维0～15，聚丙烯腈纤维0～5，丁腈橡胶0～5，紫铜棉0～5，海泡石0～5，芳纶浆泊0～5，黄铜矿0～5，石墨3～10，摩擦粉0～6，沸石0～5，硅灰石0～5，萤石0～5。

3.如权利要求1或2所述任意一种低成本低噪音半金属盘式刹车片的制备方法，其特征是，包括如下步骤：

(1)、混料：将称量好的各物料投入高速混料机中，次序为：先将非金属混杂纤维、摩擦性能调节剂进行预混合，保证复合纤维处于均匀分散状态，然后加入金属纤维、陶瓷粘结剂、弹性增韧剂、填料、工艺性调节剂进行均匀搅拌；

(2)、热压：压制压力200kgf/cm²～300kgf/cm²，热压温度140℃～160℃，排气6～8次，保压时间根据刹车片的厚度而定，为55s/mm～65s/mm；

(3)、将成型后的刹车片在5～7小时从室温升温到200℃～250℃，保温4～8小时，然后随炉冷却至室温；

(4)、将热处理后的刹车片按技术要求进行平磨、倒角或开槽,然后在300℃～450℃的温度下进行陶瓷化处理，喷涂、印标、检验、包装。