CN105670564A - 一种无铜摩擦材料及刹车片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无铜摩擦材料及刹车片。所述无铜摩擦材料，以重量份计，包括如下原料：钢纤维30-40份、改性酚醛树脂5-15份、丁腈橡胶5-10份、丁苯橡胶10-15份、石墨10-15份、二硫化钼3-4份、冰晶石5-10份、硫酸钡5-8份、芳纶1-5份、重质碳酸钙1-5份、重质氧化镁1-5份、白刚玉1-3份、碳化硅3-4份。本发明的无铜摩擦材料制备的刹车片，抗热裂性和耐磨性好，磨损率低，进而延长了使用寿命；合理控制摩擦材料成分配比保证摩擦材料不对制动盘产生异常磨损。
Description
技术领域
本发明涉及汽车刹车片领域，具体涉及一种无铜摩擦材料及刹车片。
背景技术
随着我国汽车保有量的不断增加，由此而造成的污染问题也越来越受到人们的重视。
目前，国内外高性能制动材料多选用金属铜，铜是刹车片设计中的一个关键成分，它不仅对刹车片和刹车盘的磨损、噪声和振动起到了抑制作用，还有助于提高刹车片和刹车盘在各种工作温度下的摩擦稳定性。在欧洲、亚洲和北美使用的刹车片传统无石棉有机材料(NAO)和低钢配方中，铜甚至占到了刹车片总质量的5％至20％。制动材料在加工成制动片后，当车辆刹车时，刹车片和刹车盘接触的位置会由于制动力摩擦而产生部分含铜粉尘，这些粉尘会通过空气、雨水、悬浮颗粒物等进入环境中，从而造成环境污染。
鉴于铜对环境造成的不利影响，美国一些州通过颁布立法来强制要求逐步在刹车片中停用金属铜，最初将铜含量限制为低于刹车片总质量的5％，最终不得超过0.5％。为此运输车辆制造商现在纷纷指定使用铜含量等级符合规定的制动系统。
现有技术中，中国专利文献CN104179860A公开了一种无铜有机陶瓷刹车片，包括粘接剂、增强材料、摩擦性能调节剂和填料，具体为由以下重量百分比的原料制成：酚醛树脂6-13％、矿物纤维10-22％、氧化铁5-7％、石墨6-14％、硫酸钡12-20％、碳酸钙10-14％、芳纶浆粕1-3％、钛酸钾12-20％、轮胎粉1-5％、改性硫化物2-8％、改性石墨2-8％。该技术提供的陶瓷刹车片，将刹车片中铜的含量降为了0，实现了对环境的保护。但是，在运输车辆上刹车片的使用始终要以性能作为第一指标，优良、稳定的制动性、耐磨性、抗热裂性是评价其性能的三要素。而在上述刹车片配方中，提供的无铜有机陶瓷刹车片虽然不含有铜，对环境的污染小，但是因为其抗热裂性和耐磨性不好，易磨损，使用寿命短，并且对于制动盘产生异常磨损等缺点，并且其中含有贵重金属，成本较高。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的无铜有机陶瓷刹车片摩擦系数不稳定、强度低、重金属污染、成本教导的缺陷，从而提供一种实现摩擦系数稳定，减少制动盘的磨损，减少制动盘疲劳裂纹的产生，防止闸片在制动时高温时基体金属的转移、粘接，提高制动盘的使用寿命的、低成本的无铜摩擦材料及刹车片。
为此，为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种无铜摩擦材料，以重量份计，包括如下原料：
钢纤维30-40份、改性酚醛树脂5-15份、丁腈橡胶5-10份、丁苯橡胶10-15份、石墨10-15份、二硫化钼3-4份、冰晶石5-10份、硫酸钡5-8份、芳纶1-5份、重质碳酸钙1-5份、重质氧化镁1-5份、白刚玉1-3份、碳化硅3-4份。
上述无铜摩擦材料，优选的，以重量份计，包括如下原料：
钢纤维32-37份、改性酚醛树脂7-12份、丁腈橡胶6-8份、丁苯橡胶12-15份、石墨12-15份、二硫化钼3-4份、冰晶石5-8份、硫酸钡7-8份、芳纶1-3份、重质碳酸钙1-3份、重质氧化镁1-3份、白刚玉2-3份、碳化硅3-4份。
上述无铜摩擦材料，最优的，以重量份计，包括如下原料：
钢纤维35份、改性酚醛树脂10份、丁腈橡胶8份、丁苯橡胶12份、石墨12份、二硫化钼3份、冰晶石5份、硫酸钡8份、芳纶2份、重质碳酸钙3份、重质氧化镁3份、白刚玉3份、碳化硅3份。
上述无铜摩擦材料在制备机动车辆刹车片中的应用。
一种无铜汽车刹车片，包含上述无铜摩擦材料。
上述无铜汽车刹车片，其制备方法包括如下：按照特定配比将各组分均匀混合得到混合料，将混合料置于模具中压制，然后将压制后的毛坯加热固化。
上述无铜汽车刹车片，所述压制的压力为10～15Mpa，压制时间为100-150s；所述加热的温度为150-180℃，固化时间为20-24h。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供的无铜汽车刹车片摩擦材料中，合理设置各组分的含量，通过各组分之间的协同作用，提高刹车片摩擦系数稳定性，减少制动盘的磨损，减少制动盘疲劳裂纹的产生，防止闸片在制动时高温时基体金属的转移、粘接，提高制动盘的使用寿命的、低成本；钢纤维、芳纶为纤维状，除对材料本身增加摩擦系数外，还增强了材料自身强度；重质碳酸钙、重质氧化镁、二硫化钼、丁腈橡胶、丁苯橡胶与改性酚醛树脂共同作用既可以调节摩擦材料的摩擦系数又可以改善其硬度；冰晶石在高温状态下可以稳定摩擦系数，作为摩擦组元的冰晶石、白刚玉和碳化硅，三者与硫酸钡和其他组分结合既不损伤对偶，又能改善对偶状态作用。
本发明提供的无铜汽车刹车片摩擦材料，抗热裂性和耐磨性好，磨损率低，进而延长了使用寿命；合理控制摩擦材料成分配比保证摩擦材料不对制动盘产生异常磨损；可以防止闸片在制动时高温时基体金属的转移、粘接，提高制动盘的使用寿命。
具体实施方式
下面将通过具体实例对本发明做进一步的说明。
实施例1
本发明所述的无铜汽车刹车片摩擦材料，以重量份计(1重量份为1g)，包括原料：
钢纤维35份、改性酚醛树脂10份、丁腈橡胶8份、丁苯橡胶12份、石墨12份、二硫化钼3份、冰晶石5份、硫酸钡8份、芳纶2份、重质碳酸钙3份、重质氧化镁3份、白刚玉3份、碳化硅3份。
按照上述配比将各组分均匀混合得到混合料，将混合料置于模具中压制，压制时设置压力为10Mpa，压制时间为150s，然后对经压制后的毛坯进行加热，设置加热温度为180℃，固化20h，制得汽车刹车片。
上述制得的汽车刹车片的性能如表1所示。
实施例2
本发明所述的无铜汽车刹车片摩擦材料，以重量份计(1重量份为1g)，包括原料：
钢纤维40份、改性酚醛树脂7份、丁腈橡胶6份、丁苯橡胶12份、石墨15份、二硫化钼3份、冰晶石5份、硫酸钡7份、芳纶5份、重质碳酸钙5份、重质氧化镁5份、白刚玉2份、碳化硅3份。
按照上述配比将各组分均匀混合得到混合料，将混合料置于模具中压制，压制时设置压力为15Mpa，压制时间为100s，然后将压制后的毛坯进行加热，设置加热温度为160℃，固化21h，制得汽车刹车片。
上述制得的汽车刹车片的性能如表1所示。
实施例3
本发明所述的无铜汽车刹车片摩擦材料，以重量份计(1重量份为1g)，包括原料：
钢纤维30份、改性酚醛树脂12份、丁腈橡胶10份、丁苯橡胶15份、石墨12份、二硫化钼3份、冰晶石8份、硫酸钡5份、芳纶5份、重质碳酸钙3份、重质氧化镁1份、白刚玉3份、碳化硅4份。
按照上述配比将各组分均匀混合得到混合料，将混合料置于模具中压制，压制时设置压力为13Mpa，压制时间为125s，然后将压制后的毛坯加热，设置加热温度为150℃，固化23h，制得汽车刹车片。上述制得的汽车刹车片的性能如表1所示。
实施例4
本发明的无铜汽车刹车片摩擦材料，以重量份计(1重量份为1g)，包括原料：
钢纤维32份、改性酚醛树脂15份、丁腈橡胶5份、丁苯橡胶10份、石墨10份、二硫化钼4份、冰晶石10份、硫酸钡5份、芳纶5份、重质碳酸钙1份、重质氧化镁3份、白刚玉1份、碳化硅3份。
按照上述配比将各组分均匀混合得到混合料，将混合料置于模具中压制，压制时设置压力为12Mpa，压制时间为130s，然后将压制后的毛坯加热，设置加热温度为170℃，固化24h，制得汽车刹车片。上述制得的汽车刹车片的性能如表1所示。
表1汽车刹车片的物理及力学性能
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (7)
1.一种无铜摩擦材料，其特征在于，以重量份计，包括如下原料：
钢纤维30-40份、改性酚醛树脂5-15份、丁腈橡胶5-10份、丁苯橡胶10-15份、石墨10-15份、二硫化钼3-4份、冰晶石5-10份、硫酸钡5-8份、芳纶1-5份、重质碳酸钙1-5份、重质氧化镁1-5份、白刚玉1-3份、碳化硅3-4份。
2.根据权利要求1所述的无铜摩擦材料，其特征在于，以重量份计，包括如下原料：
钢纤维32-37份、改性酚醛树脂7-12份、丁腈橡胶6-8份、丁苯橡胶12-15份、石墨12-15份、二硫化钼3-4份、冰晶石5-8份、硫酸钡7-8份、芳纶1-3份、重质碳酸钙1-3份、重质氧化镁1-3份、白刚玉2-3份、碳化硅3-4份。
3.根据权利要求2所述的无铜摩擦材料，其特征在于，以重量份计，包括如下原料：
钢纤维35份、改性酚醛树脂10份、丁腈橡胶8份、丁苯橡胶12份、石墨12份、二硫化钼3份、冰晶石5份、硫酸钡8份、芳纶2份、重质碳酸钙3份、重质氧化镁3份、白刚玉3份、碳化硅3份。
4.权利要求1-3任一项所述的无铜摩擦材料在制备机动车辆刹车片中的应用。
5.一种无铜汽车刹车片，其特征在于，包含权利要求1-3任一项所述的无铜摩擦材料。
6.根据权利要求5所述的无铜汽车刹车片，其特征在于，其制备方法包括如下：按照特定配比将各组分均匀混合得到混合料，将混合料置于模具中压制，然后将压制后的毛坯加热固化。
7.根据权利要求6所述的无铜汽车刹车片，其特征在于，所述压制的压力为10～15Mpa，压制时间为100-150s；所述加热的温度为150-180℃，固化时间为20-24h。
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