CN106763362B - 一种高石墨含量高摩擦性能稳定性的汽车刹车片及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高石墨含量高摩擦性能稳定性的汽车刹车片，包括六钛酸钾晶须、碳纤维、酚醛树脂、氟橡胶、煅烧石油焦炭、石墨、鳞片状石墨、细度为16‑20目的颗粒石墨、细度为20‑40目的颗粒石墨和填料。本发明还提供了上述汽车刹车片的制备方法，将各组分按重量百分比计量后，放入搅拌机内搅拌，充分混合；称取原料粉末加入模具，将模具放入热压机中进行模压成型，保压冷却；脱模后放入烘箱进行热处理、在120‑160℃的温度下热处理6‑10个小时；通过磨床打磨，再进行喷涂，即得高石墨含量高摩擦性能稳定性的汽车刹车片。本发明的汽车刹车片具有低噪声，低热衰退性，摩擦系数极度平稳，磨损率极低，不易损伤对偶件等特点。

Description

一种高石墨含量高摩擦性能稳定性的汽车刹车片及制备方法

技术领域

本发明属于材料学领域，涉及一种汽车刹车片，具体来说是一种高石墨含量高摩擦性能稳定性的汽车刹车片及其制备方法。

背景技术

刹车片是制动系统中关键部件，其中摩擦材料更是决定了刹车片的摩擦性能和使用寿命。汽车摩擦材料由基体、润滑相和增摩相组成，而各组分材料的含量、结构和性能也决定了摩擦材料的摩擦磨损性能。石墨是目前存在的应用最广的润滑材料，可以有效地促进摩擦表面固体润滑膜的形成，从而降低磨损率；而且在高温苛刻环境中仍具有极佳的稳定性。但目前为止，关于混合粒径石墨对摩擦材料的影响的研究很少，而且在目前存在的刹车片摩擦材料的配方中，石墨含量一般不超过20％。因此，如何研制一种高石墨含量高摩擦性能稳定性的汽车刹车片和寻求一种该刹车片的制备方法，非常值得深入探讨和研究。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种高石墨含量高摩擦性能稳定性的汽车刹车片及其制备方法，所述的这种高石墨含量高摩擦性能稳定性的汽车刹车片及其制备方法要解决现有技术中的刹车片耐摩擦性和稳定性欠佳的技术问题。

本发明提供了一种高石墨含量高摩擦性能稳定性的汽车刹车片，其原料按重量百分比计，包括如下组分：

进一步的，本发明的一种高石墨含量高摩擦性能稳定性的汽车刹车片，其原料按重量百分比计，包括如下组分：

进一步的，所述六钛酸钾晶须的长度为10-100μm，直径为1-2μm；所述碳纤维选自PAN基碳纤维、沥青碳纤维中的一种；所述酚醛树脂为腰果壳油改性酚醛树脂；所述氟橡胶的细度为120-300目；所述煅烧石油焦炭的细度为40-60目；所述石墨的细度为60-100目；所述鳞片状石墨的颗粒大小为60目、固定碳含量≥85％。

进一步的，所述填料，包括碳酸钙、白蛭石、钾长石、硅酸铝空心球、铁黑、氧化铝、云母、硫化锑、二硫化钼。

进一步的，所述填料，以重量百分比计，包括如下组分：

优选的，所述填料，以重量百分比计，包括如下组分：

进一步的，所述碳酸钙的细度为20-150目；所述白蛭石的细度为16-30目；所述钾长石的细度为600-800目；所述硅酸铝空心球的细度为30-60目；所述铁黑的细度为100-200目；所述氧化铝的细度为800-1000目；所述云母的细度为10-20目；所述硫化锑的细度为180-325目；所述二硫化钼的细度为200-300目。

本发明还提供了上述的一种高石墨含量高摩擦性能稳定性的汽车刹车片的制备方法，包括以下步骤：

1)将各组分按重量百分比计量后，放入搅拌机内搅拌，充分混合。

2)称取步骤1)中原料粉末加入模具，将模具放入热压机中进行模压成型，保压冷却；

3)脱模后放入烘箱进行热处理、在120-160℃的温度下热处理6-10个小时；

4)通过磨床打磨，再进行喷涂，即得高石墨含量高摩擦性能稳定性的汽车刹车片。

本发明采用的煅烧石油焦炭，是由微小石墨结晶形成粒状、柱状或针状构成的炭体物。石油焦组分是碳氢化合物，含碳90－97％，含氢1.5－8％，还含有氮、氯、硫及重金属化合物。

本发明采用的填料中各组分均为从市场上采购的常规产品。采用这些组分能改进刹车片的摩擦性能。本发明的刹车片的增强纤维由碳纤维和六钛酸钾晶须构成，在有效增强摩擦材料的强度的同时，保证了摩擦材料在各温度下具有稳定的摩擦系数。。其减摩材料由煅烧石油焦炭、石墨、鳞片状石墨、细度为16-20目的颗粒石墨和细度为20-40目的颗粒石墨组成，石墨含量合计超过40％，在有效降低磨损率的同时，保证了摩擦材料在高温环境中仍具有极佳的摩擦性能稳定性。本发明的粘结剂由酚醛树脂与氟橡胶构成。

较佳的，所述模具为根据不同车型刹车片制作不同尺寸规格的模具。

较佳的，所述模具中原料粉末的称取量为100±3g。

较佳的，所述热压机为单动热压机。

较佳的，所述模压成型的条件为：模压温度：150-200℃；模压压力：20±2Mpa；模压时间：10±1min。

较佳的，所述保压冷却的条件为：保压压力：20±2Mpa；冷却时间：20±1min。

较佳的，所述热处理为分段降温热处理，在100-240℃的热处理温度范围内，逐一温度下保温0-2h，总热处理时间：4-10h。

所述热处理的原理为：通过高温，使刹车片内的应力消除，提高表面硬度，使各组分更加紧致。

较佳的，所述打磨使用的设备为盘式片多功能组合磨床。

较佳的，所述打磨的厚度为0.2-0.5mm。

所述打磨的原理为：热处理后的刹车片，其表面还是有需多毛边，因此需经过研磨切割才能使平整。通过采用盘式片多功能组合磨床，运用分离式磨削原理，去除热压后经热处理固化后、静电喷塑前的刹车片表面除飞边、水分、灰尘及固化时树脂溢出附着在非粘接面的残余物。

较佳的，所述喷涂为静电喷涂。进一步的，所述静电喷涂使用的设备为喷枪。

所述喷涂的原理为：将摩擦片(即刹车片)在不锈钢网带上做直线运动，喷枪在机械装置的作用下作往复直线运动，通过静电作用，将粉末涂料喷粉均匀的喷涂在摩擦片上。粉末涂装防锈处理，使产品美观。

采用上述方案制备出的高石墨含量刹车片在各温度下摩擦性能极其稳定；尤其在高温环境下，其摩擦性能稳定性极佳；磨损率低，无噪音。

而且该制备方案具有工艺简单易掌握，能快速适用于工业化大批量生产，而且该制备方法对环境基本无影响，对人体基本无伤害，是一种高效且安全的制备方法。

另外，本发明中选用的原料都是环境友好型的石墨、颗粒石墨、六钛酸钾晶须、碳纤维、矿制品和填料，可以融入自然环境，环保且能回收再利用，是新型的环境友好的性能优良产品。而且，这些材料都非常常见、易得，能够有效降低生产成本。

本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明提供的一种高石墨含量高摩擦性能稳定性的汽车刹车片具有低噪声，低热衰退性，摩擦系数极度平稳，磨损率极低，不易损伤对偶件等特点。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

实施例1

表1实施例1配方(18-3)

材料名称	重量百分比
		六钛酸钾晶须	8
碳纤维	4
		酚醛树脂	7
氟橡胶	6
		煅烧石油焦炭	6
石墨	10
		鳞片状石墨	5
细度为16-20目的颗粒石墨	10
		细度为30-40目的颗粒石墨	11
碳酸钙	8
		白蛭石	8.5
钾长石	3
		硅酸铝空心球	4
铁黑	3
		氧化铝	1.5
云母	2
		硫化锑	1
二硫化钼	2

表2实施例2配方(18-4)

表3实施例3配方(17-2)

表4实施例4配方(17-4)

材料名称	重量百分比
		六钛酸钾晶须	8
碳纤维	4
		酚醛树脂	7
氟橡胶	4
		煅烧石油焦炭	6
石墨	10
		鳞片状石墨	5
细度为16-20目的颗粒石墨	9
		细度为30-40目的颗粒石墨	12
碳酸钙	11
		白蛭石	11
钾长石	3
		硅酸铝空心球	0
铁黑	3
		氧化铝	2
云母	2
		硫化锑	1
二硫化钼	2

表5实施例5配方(16-2)

根据以上5种配方，采取以下方法：

1)将各组分按重量百分比计量后，放入搅拌机内搅拌，充分混合。

2)称取步骤1)中原料粉末加入模具，将模具放入热压机中进行模压成型，保压冷却；

3)脱模后放入烘箱进行热处理、在120-160℃的温度下热处理6-10个小时；

4)通过磨床打磨，再进行喷涂，即得高石墨含量高摩擦性能稳定性的汽车刹车片成品。

根据国家标准GB 5763-2008《汽车用制动器衬片》中的要求，具体要求见表1，将实施例1-5中制备得到的高石墨含量高摩擦性能稳定性刹车片分别编号为1#、2#、3#、4#、5#，分别进行各项性能指标测试，具体检测结果见表7-9。

由表7-9可知，本发明中制备的高石墨含量高摩擦性能稳定性刹车片的性能远超过国家标准的要求，其中，多个技术指标如摩擦系数、磨损率、剪切强度等，其数据均高于标准参数。因而，本发明所述的高石墨含量高摩擦性能稳定性刹车片性能良好，具有低噪声，低热衰退性，低磨损率，摩擦系数极度平稳和极大的实际应用价值。

表6国标性能指标的要求

表7实施例摩擦系数检测数据

表8实施例磨损率检测数据

表9实施例剪切强度检测数据

编号	国标要求的剪切强度(Mpa)	剪切强度(Mpa)
			1#	2.5	4.987
2#	2.5	5.743
			3#	2.5	4.571
4#	2.5	4.853
			5#	2.5	4.265

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种高石墨含量高摩擦性能稳定性的汽车刹车片，其特征在于：其原料按重量百分比计，由如下组分组成：

所述填料，以重量百分比计，由如下组分组成：

2.根据权利要求1所述的一种高石墨含量高摩擦性能稳定性的汽车刹车片，其特征在于：所述六钛酸钾晶须的长度为10-100μm，直径为1-2μm；所述碳纤维选自PAN基碳纤维、沥青碳纤维中的一种；所述酚醛树脂为腰果壳油改性酚醛树脂；所述氟橡胶的细度为120-300目；所述煅烧石油焦炭的细度为40-60目；所述石墨的细度为60-100目；所述磷片状石墨的颗粒大小为60目、固定碳含量≥85％。

3.根据权利要求1所述的一种高石墨含量高摩擦性能稳定性的汽车刹车片，其特征在于：所述碳酸钙的细度为20-150目；所述白蛭石的细度为16-30目；所述钾长石的细度为600-800目；所述硅酸铝空心球的细度为30-60目；所述铁黑的细度为100-200目；所述氧化铝的细度为800-1000目；所述云母的细度为10-20目；所述硫化锑的细度为180-325目；所述二硫化钼的细度为200-300目。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种高石墨含量高摩擦性能稳定性的汽车刹车片的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将各组分按重量百分比计量后，放入搅拌机内搅拌，充分混合；

2)称取步骤1)中原料粉末加入模具，将模具放入热压机中进行模压成型，保压冷却；

3)脱模后放入烘箱进行热处理、在120-160℃的温度下热处理6-10小时；

4)通过磨床大磨，再进行喷涂，即得高石墨含量高摩擦性能稳定性的汽车刹车片。