CN105909704A - 一种散热性优良的复合刹车片 - Google Patents

Abstract

一种散热性优良的复合刹车片，包括钢背、刹车片本体，所述刹车片本体由预摩擦区域、主摩擦区域、散热区域构成；本发明预摩擦区域具有合适的摩擦系数，制动性能好并且不划伤刹车盘，预摩擦区域位于刹车片本体的最前方，通过一定程度的磨损，形成优异的摩擦层和转移膜，起到了良好的预摩擦作用，为主摩擦区域高效工作打下基础。主摩擦区域采用多种新纤维材料的复合，不仅能相互弥补其各自性能的不足，还会因相互牵扯作用而产生高性能。其摩擦系数高、制动性能好，具有良好的摩擦增强性和稳定性，处于高温时仍具有优异的性能。

Description

一种散热性优良的复合刹车片

技术领域

本发明属于汽车零部件领域，尤其是涉及一种散热性优良的复合刹车片。

背景技术

在汽车的刹车系统中，刹车片是最关键的安全零件，随着现代科技的迅猛发展，像其它制动系统的部件一样，刹车片本身在近几年也在不断地发展和变化。

现有的刹车片主要分为：石棉型刹车片、“半金属”混合物型刹车片及无石棉有机物型刹车（NAO）；

石棉型刹车片：在石棉型刹车片的成分比例中，石棉占到40～60%，石棉纤维被摩擦材料自身固定后将不会对工作人员的健康造成危害，但是当石棉纤维伴随着制动摩擦形成制动尘埃而排放时，就可能成为一系列影响健康的根源；“半金属”混合物型刹车片：在刹车时帮助制动盘和制动鼓将热量从其表面上散发出去，热量被传递到制动钳及其组件上，刹车液受热后温度会上升，如果温度达到一定水平，将导致制动萎缩和刹车液沸腾，这种热量同时对制动钳、活塞密封圈及回位弹簧也有一定的影响，会加快这些组件老化，在制动维修时要重新装配制动钳及更换金属件；无石棉有机物型刹车：更接近石棉刹车片，但不像半金属刹车片那样具有良好的导热性和良好的高温可控性。

发明内容

本发明提供一种散热性优良的复合刹车片，用以解决现有技术中导热性差、边角易脆裂、热衰退、磨损性高等技术问题。

为了解决以上技术问题,本发明所采取的技术方案是：一种散热性优良的复合刹车片，包括钢背、刹车片本体，其特征是所述刹车片本体由预摩擦区域、主摩擦区域、散热区域构成；所述预摩擦区域由下列重量份的组分配比制成：Lapinus-Roxul®1000工程纤维8～10份、硼酚醛树脂7～8份、聚丙烯腈预氧化纤维8～15份、无碱膨体玻璃纤维6～10份、丁氰橡胶6～10份、硫酸钙晶须15～17份、重晶石15～17份、铬铁矿3～5份、鳞片石墨5.5～7份、腰果油摩擦粉6～8份、锆英粉5～8份；

所述主摩擦区域由下列重量份的组分配比制成：PROMAXON®～D硅酸钙颗粒9～12份、芳仑纤维4～6份、紫铜纤维4～7份、海泡石纤维3～6份、氧化铝纤维1～2%份、碳纤维4～6份、麻纤维5～7份、木浆纤维1～2.5份、聚丙烯腈预氧化纤维3～6份、丁腈橡胶3～5份、纳米氧化锌0.3～0.5份、二硫化钼1.5～2份、硼酚醛树脂8～10份；

所述散热区域由下列重量份的组分配比制成：膨胀石墨3～5份、超细氧化铁粉6～10份、硼酚醛树脂9～13份、不锈钢短纤维15～20份、腰果壳油摩擦粉2～3份、泡沫铁粉3～5份、石墨颗粒3～5份、重晶石10～15份、磁铁矿2～4份、鳞片铝粉3～5份、重质氧化镁2～3份、紫铜纤维9～12份、纳米氧化锌0.3～0.5份、二硫化钼1.5～2份。

本发明具有强度高、耐温性强、制动噪音小、性能稳定、使用寿命长等特点。

本发明预摩擦区域具有合适的摩擦系数，制动性能好并且不划伤刹车盘，预摩擦区域位于刹车片本体的最前方，通过一定程度的磨损，形成优异的摩擦层和转移膜，起到了良好的预摩擦作用，为主摩擦区域高效工作打下基础。主摩擦区域采用多种新纤维材料的复合，不仅能相互弥补其各自性能的不足，还会因相互牵扯作用而产生高性能。其摩擦系数高、制动性能好，具有良好的摩擦增强性和稳定性，处于高温时仍具有优异的性能。在刹车的过程中，最高温度能达到380度，刹车片不会改变它的摩擦系数与磨损率，急刹车不会出现龟裂。散热区域通过对多种成分进行合理的搭配,确保各材料的优点在摩擦材料中得到充分的发挥，其耐温性能好，有良好的热稳定性和较低的热传导力，满足了刹车片的高耐磨、高速化、安全化等技术要求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

通过下面实施例对本发明进一步详细阐述：

如图1所示，该散热性优良的复合刹车片，包括钢背10、刹车片本体，所述刹车片本体由预摩擦区域1、主摩擦区域2、散热区域3并列构成。

其中预摩擦区域由下列重量份的组分配比制成：Lapinus-Roxul®1000工程纤维8份（每份100克，下同）、硼酚醛树脂8份、聚丙烯腈预氧化纤维8份、10份无碱膨体玻璃纤维、丁氰橡胶6份、硫酸钙晶须17份、重晶石15份、铬铁矿5份、鳞片石墨5.5份、腰果油摩擦粉8份、锆英粉5份；

所述主摩擦区域由下列重量份的组分配比制成：PROMAXON®～D硅酸钙颗粒9份、芳仑纤维6份、紫铜纤维4份、海泡石纤维6份、氧化铝纤维1份、碳纤维6份、麻纤维5份、木浆纤维2.5份、聚丙烯腈预氧化纤维3份、丁腈橡胶5份、纳米氧化锌0.3份、二硫化钼2份、硼酚醛树脂8份；

所述散热区域由下列重量份的组分配比制成：膨胀石墨5份、超细氧化铁粉6份、硼酚醛树脂13份、不锈钢短纤维15份、腰果壳油摩擦粉3份、泡沫铁粉3份、石墨颗粒5份、重晶石（600目）10份、磁铁矿4份、鳞片铝粉3份、重质氧化镁3份、紫铜纤维9份、纳米氧化锌0.5份、二硫化钼1.5份、

将三个区域材料兑好后分别倒入高速分散机内，搅拌成均匀分散的三份粉末状组合物，然后取出各材料组合物对应放入三个成形模具内压制成形，再放入主模具内组合在一起后与钢背复合后放入平板硫化机于高温500℃，压力为35MPa的条件下保持60分钟，最后取出刹车片，除去毛刺即成为成品。

具体实施例二：如图1所示，该散热性优良的复合刹车片，包括钢背10、刹车片本体，所述刹车片本体由预摩擦区域1、主摩擦区域2、散热区域3构成；

其中预摩擦区域由下列重量份的组分配比制成：Lapinus-Roxul®1000工程纤维10份、硼酚醛树脂7份、聚丙烯腈预氧化纤维15份、6份无碱膨体玻璃纤维、丁氰橡胶10份、硫酸钙晶须15份、重晶石17份、铬铁矿3份、鳞片石墨7份、腰果油摩擦粉6份、锆英粉8份；

所述主摩擦区域由下列重量份的组分配比制成：PROMAXON®～D硅酸钙颗粒12份、芳仑纤维4份、紫铜纤维7份、海泡石纤维3份、氧化铝纤维2份、碳纤维4份、麻纤维7份、木浆纤维1份、聚丙烯腈预氧化纤维6份、丁腈橡胶3份、纳米氧化锌0.5份、二硫化钼1.5份、硼酚醛树脂10份；

所述散热区域由下列重量份的组分配比制成：膨胀石墨3份、超细氧化铁粉10份、硼酚醛树脂9份、不锈钢短纤维20份、腰果壳油摩擦粉2份、泡沫铁粉5份、石墨颗粒3份、重晶石（600目）15份、磁铁矿2份、鳞片铝粉5份、重质氧化镁2份、紫铜纤维12份、纳米氧化锌0.3份、二硫化钼2份、

将三个区域材料兑好后分别倒入高速分散机内，搅拌成均匀分散的三份粉末状组合物，然后取出各材料组合物对应放入三个成形模具内压制成形，再放入主模具内组合在一起后与钢背复合后放入平板硫化机于高温500℃，压力为35MPa的条件下保持60分钟，最后取出刹车片，除去毛刺即成为成品。

具体实施例三：如图1所示，该散热性优良的复合刹车片，包括钢背10、刹车片本体，所述刹车片本体由预摩擦区域1、主摩擦区域2、散热区域3构成；

其中预摩擦区域由下列重量份的组分配比制成：Lapinus-Roxul®1000工程纤维9份、硼酚醛树脂7.5份、聚丙烯腈预氧化纤维10份、无碱膨体玻璃纤维8份、丁氰橡胶8份、硫酸钙晶须16份、重晶石16份、铬铁矿4份、鳞片石墨6份、腰果油摩擦粉7份、锆英粉7份按所述重量比配制而成；

所述主摩擦区域由下列重量份的组分配比制成：PROMAXON®～D硅酸钙颗粒10份、芳仑纤维5份、紫铜纤维6份、海泡石纤维5份、氧化铝纤维1.5份、碳纤维5份、麻纤维6份、木浆纤维2份、聚丙烯腈预氧化纤维5份、丁腈橡胶4份、纳米氧化锌0.4份、二硫化钼1.7份、硼酚醛树脂9份；

所述散热区域由下列重量份的组分配比制成：膨胀石墨4份、超细氧化铁粉8份、硼酚醛树脂11份、不锈钢短纤维17份、腰果壳油摩擦粉2.5份、泡沫铁粉4份、石墨颗粒4份、重晶石（600目）13份、磁铁矿3份、鳞片铝粉4份、重质氧化镁2.5份、紫铜纤维10份、纳米氧化锌0.4份、二硫化钼1.8份、

将三个区域材料兑好后分别倒入高速分散机内，搅拌成均匀分散的三份粉末状组合物，然后取出各材料组合物对应放入三个成形模具内压制成形，再放入主模具内组合在一起后与钢背复合后放入平板硫化机于高温500℃，压力为35MPa的条件下保持60分钟，最后取出刹车片，除去毛刺即成为成品。

上述各实施例所选用材料说明：

Lapinus-Roxul®1000工程纤维不仅稳定性好，而且还具有抗腐蚀、抗燃烧、耐高温等多种优异性能；此外，Lapinus-Roxul®1000工程纤维的生产工艺产生的废弃物少，对环境污染小，产品废弃后可直接转入生态环境中，无任何危害，因而是一种名副其实的绿色、环保材料。

PROMAXON®-D硅酸钙颗粒（美国化学文摘服务社（CAS）登记号 PROMAXON®-D:1344-95-2 ）是一种高孔隙率的硅酸钙产品，PROMAXON®-D由欧洲比利时Promat国际公司生产，荷兰LAPINUS纤维有限公司是其全球摩擦材料市场唯一的代理商。通过其特殊的结晶工艺和稳定控制的晶体成长，其白色颗粒形成多孔高渗透率球形状态。由于PROMAXON®-D颗粒外部密度高而坚实，而且在热塑期间受到诸如干混合性剪切时，其形状保持不变。使用PROMAXON®-D可明显提高噪音性能。其热衰退低，恢复性能良好，高速状态下制动性能不降低，汽车刹车灵敏，无噪音，舒适性能良好，反复制动后不出现制动萎缩现象。

锆英粉是一种很有价值的工业矿物，最重要的用途是制造低碱、无碱玻璃纤维和作磨料，近年它被作为增摩天楼性质的原料在摩擦材料中得到应用。锆英石的硬度稍低于棕刚玉，而且有类玻璃性质，在高温工况下不易刮伤对偶，应用效果略胜一筹。在配方中的比例范围为3~5%，要求细度为325目。

聚丙烯腈预氧化纤维具有半导体电阻值的吡啶环梯形结构，其耐热性、抗燃性和导电性等相比普通的均有所提高。

芳仑纤维具有高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能。其强度是钢丝的5～6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560℃的温度下，不分解、不融化。采用芳仑纤维制成的刹车片具有良好的耐热性和抗剪、抗弯强度，制动效果好等特点。

麻纤维用于摩擦材料能稳定并减少材料的收缩和膨胀改善制动性能；可以避免摩擦材料表面的腐蚀，特别是金属纤维等受环境影响而产生的电化锈蚀，同时它在制造时容易产生较高的气孔率，能降低制动噪音。

碳纤维具有很好的强度耐磨性、耐酸性，用碳纤维作为增强纤维的摩擦材料不易断裂，耐磨，高温时摩擦性能稳定。

木浆纤维能够帮助各种原料均匀分布在混合材料之中，加强各种原料之间的结合力很好地承担刹车片体系中网状骨架的作用。

不锈钢短纤维（长度为4—7mm）具有良好的延展性、高强度、高弹性、耐磨、耐腐蚀等特点。其在速冷速热的环境下变形量极小，是其它钢纤维的2—3倍，而耐磨性是其它钢纤维的1.5倍以上。

钛酸钾晶须通常用K2O.nTiO2表示其组成，n=1,2,4,6,8，它们在结构和性能上差异显著，其中以六钛酸钾晶须的使用价值最大。以上实施例选用的六钛酸钾晶须对摩擦过程中能量的反射和能量的缓慢传递，致使刹车片的温度升高缓慢，保持了摩擦系数的稳定性，也减小了磨损量，从而提高了刹车片的使用寿命。

重晶石选用500～600目的重晶石粉末。

腰果壳油摩擦粉由腰果壳油加工而成。可改善刹车片中无机纤维、颗粒的界面结合状况，同时能控制磨损，提供保护，防止温度进一步升高。在300℃以上高温运行时，刹车片摩擦系数稳定，热胀极小，刹车时不会产生“抱死”现象。

鳞片铝粉（40～80目）比较柔软、比重轻。在摩擦材料中起到稳定摩擦系数和降低磨损的作用。在摩擦过程中金属铝的熔化吸收了大量的热能，起到了散热的作用；并且不伤盘，可延长刹车系统的使用寿命。以上实施例中的鳞片铝粉可以选用中国江苏省常州丰润特种纤维有限公司提供的鳞片铝粉。

对比例1：按重量比将芳仑纤维2份、轮胎粉(60～80目)1.8份、重质氧化镁5份、碳纳米管8份、红蛭石5.6份、喷胶硅酸铝纤维8.5份、磁铁矿3份、酚醛树脂7份、硫酸钙晶须13份、钛酸钾16.5份、重晶石(500～600目)11份、石墨1.7份、鳞片石墨4份、腰果油摩擦粉6.5份、煅烧石油焦碳6份放入高速分散机内，搅拌成粉末状后取出，放入成形模具内压制成形，然后与钢背复合后放入平板硫化机于高温270℃，压力为18MPa的条件下，保持15分钟，然后取出刹车片，除去毛刺即成为成品。

对比例2：按重量比将丁晴橡胶粉5%、轮胎粉(60～80目)2%、鳞片石墨5%、泡沫铁粉8%、酚醛树脂12%、粉碎型钢纤维10%、氧化铝纤维3.5%、碳纳米管9%、腰果油摩擦粉5%、石墨颗粒2%、煅烧石油焦碳2%、重晶石(500～600目)9.3%、铬铁矿粉(300～350目)3%、磁铁矿粉2.5%、硅藻土(500～600目)4%、喷胶硅酸铝纤维9%、鳞片铝粉3.4%、二硫化钼3%、硬脂酸锌0.4%、硫化锑1%、硫化铜0.9%放入高速分散机内，搅拌成粉末状后取出，再放入成形模具内压制成形，然后与钢背复合后放入平板硫化机于高温270℃，压力为18MPa的条件下，保持15分钟，然后取出刹车片，除去毛刺即成为成品。

将具体实施例1、2、3及对比例1、2刹车片进行对比测试，结果如下：

为了进一步验证本发明效果，发明人将本发明制备的刹车片安装在德国宝马七系小车上进行刹车制动试验，经过三名驾驶员（驾龄均在15年以上）反复制动，均确认本发明制备的刹车片灵敏,制动平稳，同时无噪音，脚感舒适。

最后，应当指出，以上具体实施方式仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述具体实施方式，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上具体实施方式所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种散热性优良的复合刹车片，包括钢背、刹车片本体，其特征是所述刹车片本体由预摩擦区域、主摩擦区域、散热区域构成；所述预摩擦区域由下列重量份的组分配比制成：Lapinus-Roxul®1000工程纤维8～10份、硼酚醛树脂7～8份、聚丙烯腈预氧化纤维8～15份、无碱膨体玻璃纤维6～10份、丁氰橡胶6～10份、硫酸钙晶须15～17份、重晶石15～17份、铬铁矿3～5份、鳞片石墨5.5～7份、腰果油摩擦粉6～8份、锆英粉5～8份；

所述主摩擦区域由下列重量份的组分配比制成：PROMAXON®～D硅酸钙颗粒9～12份、芳仑纤维4～6份、紫铜纤维4～7份、海泡石纤维3～6份、氧化铝纤维1～2%份、碳纤维4～6份、麻纤维5～7份、木浆纤维1～2.5份、聚丙烯腈预氧化纤维3～6份、丁腈橡胶3～5份、纳米氧化锌0.3～0.5份、二硫化钼1.5～2份、硼酚醛树脂8～10份；

所述散热区域由下列重量份的组分配比制成：膨胀石墨3～5份、超细氧化铁粉6～10份、硼酚醛树脂9～13份、不锈钢短纤维15～20份、腰果壳油摩擦粉2～3份、泡沫铁粉3～5份、石墨颗粒3～5份、重晶石10～15份、磁铁矿2～4份、鳞片铝粉3～5份、重质氧化镁2～3份、紫铜纤维9～12份、纳米氧化锌0.3～0.5份、二硫化钼1.5～2份。