CN111207172A - 一种含稀有金属的散热型制动盘 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含稀有金属的散热型制动盘，属于汽车刹车片领域，解决了现有汽车刹车片散热性能、耐磨性、抗热裂性差的问题，其包括制动母盘，所述制动母盘设有一个或两个摩擦面层，所述制动母盘包括以下原料：含钒生铁、石墨粉、锡粉、锌粉、锌粉、铬铁、锰铁、硫酸钡和碳化硅；所述摩擦面层包括以下原料：氧化铝、氧化镁、铁粉、钢纤维、碳纤维、石墨粉、二硫化钼、二氧化硅和二氧化钛。其由含稀有金属的制动母盘及摩擦面层经烧结而成，合理的原料配比保证摩擦面层不对制动盘产生异常磨损，增强了制动盘的散热性能、耐磨性、抗热裂性以及降低了磨损率低，能适应高速制动的需求，增加制动的可靠性，提高制动盘的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及汽车刹车片领域，具体是一种含稀有金属的散热型制动盘。
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，现有的汽车刹车片的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。但是，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。
为此，需要设计一种含稀有金属的散热型制动盘，解决以铜为主要材料制作刹车片，采用含稀有金属制作且能够提高制动盘的散热性能、耐磨性、抗热裂性以及降低了磨损率低，解决现有刹车盘的不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含稀有金属的散热型制动盘，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种含稀有金属的散热型制动盘，其包括制动母盘，所述制动母盘设有一个或两个摩擦面层，所述制动母盘包括以下按照重量份的原料：含钒生铁75-90份、石墨粉20-32份、锡粉1-5份、锌粉1-5份、锌粉1-5份、铬铁14-21份、锰铁11-17份、硫酸钡4-9份、碳化硅2-5份；所述摩擦面层包括以下按照重量份的原料：氧化铝25-35份、氧化镁25-35份、铁粉45-55份、钢纤维15-21份、碳纤维5-9份、石墨粉11-17份、二硫化钼3-7份、二氧化硅3-7份、二氧化钛3-7份。
作为本发明进一步的方案：所述制动母盘包括以下按照重量份的原料：含钒生铁80-85份、石墨粉24-28份、锡粉2-4份、锌粉2-4份、锌粉2-4份、铬铁16-19份、锰铁12-15份、硫酸钡5-8份、碳化硅3-4份；所述摩擦面层包括以下按照重量份的原料：氧化铝28-32份、氧化镁28-32份、铁粉48-52份、钢纤维17-19份、碳纤维4-8份、石墨粉13-15份、二硫化钼4-6份、二氧化硅4-6份、二氧化钛4-6份。
作为本发明再进一步的方案：所述制动母盘包括以下按照重量份的原料：含钒生铁83份、石墨粉26份、锡粉3份、锌粉3份、锌粉3份、铬铁17份、锰铁14份、硫酸钡6份、碳化硅3.5份；所述摩擦面层包括以下按照重量份的原料：氧化铝30份、氧化镁30份、铁粉50份、钢纤维18份、碳纤维6份、石墨粉14份、二硫化钼5份、二氧化硅5份、二氧化钛5份。
作为本发明再进一步的方案：烧结助剂为纳米级氧化镧、氧化钇或氧化铈中的一种。
基于所述含稀有金属的散热型制动盘的制备方法，步骤如下：
一、制动母盘的制作：
1)按重量份将原料含钒生铁、石墨粉、铬铁、锰铁加入到中频炉中，进行初期熔炼，熔炼后期加入锡粉、锌粉、锌粉、硫酸钡、碳化硅进行成分调质，然后于1500-1600℃过热处理7～12min，再降温当温度为1400℃～1500℃时准备出炉，制得铁水；
2)将步骤1)所得铁水倒入铁水包中，待温度变为1350℃～1400℃即可用于浇注，浇注到制动盘的砂箱中，每包铁水浇注完成时间控制在15min以内；
3)铁水浇注到制动盘砂箱中，待温度冷却至200℃将制动盘从砂箱取出，经过抛丸、打磨、机加，得到制动母盘；
二、摩擦面层的制作：
1)按重量份将原料氧化铝、氧化镁、铁粉、钢纤维、碳纤维、石墨粉、二硫化钼、二氧化硅、二氧化钛均匀混合得到混合料，将混合料置于模具中，在压力为10～15MPa压制2-3min,压制成毛坯；
2)将压制后的毛坯在350-700℃加热固化1-2h，制得固化的摩擦面层毛坯；
三、含稀有金属的散热型制动盘的制作：
1)将步骤二中固化的摩擦面层毛坯嵌入在步骤一制得的制动母盘侧面凹槽中，并将两者装入烧结炉中，在保护气氛中，经过3h时间升温至800℃，并在2.0-3.5MPa下对毛坯进行烧结3-5h；
2)保持工作压力不变，将工作温度降至400℃，然后卸压，并将工作温度降至50℃以下，完成烧结；从而制得含稀有金属的散热型制动盘。
所述的含稀有金属的散热型制动盘在制备盘形制动装置中的用途。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
采用本发明的制备方法所制备的含稀有金属的散热型制动盘，由含稀有金属的制动母盘及摩擦面层经烧结而成，并且，其内加入钢纤维、碳纤维、石墨粉等，合理的原料配比保证摩擦面层不对制动盘产生异常磨损，增强了制动盘的散热性能、耐磨性、抗热裂性以及降低了磨损率低，能适应高速制动的需求，增加制动的可靠性，提高制动盘的使用寿命。
附图说明
图1为发明的含稀有金属的散热型制动盘的制作示意图。
图2为发明中制动母盘与两个摩擦面层烧结的结构示意图。
图3为发明中制动母盘与一个摩擦面层烧结的结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图的图1-3及具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种含稀有金属的散热型制动盘，其包括制动母盘，所述制动母盘设有一个摩擦面层，所述制动母盘包括以下按照重量份的原料：含钒生铁75份、石墨粉20份、锡粉1份、锌粉1份、锌粉1份、铬铁14份、锰铁11份、硫酸钡4份、碳化硅2份；
所述摩擦面层包括以下按照重量份的原料：氧化铝25份、氧化镁25份、铁粉45份、钢纤维15份、碳纤维5份、石墨粉11份、二硫化钼3份、二氧化硅3份、二氧化钛3份。
进一步的，烧结助剂为纳米级氧化镧。
基于所述含稀有金属的散热型制动盘的制备方法，步骤如下：
一、制动母盘的制作：
1)按重量份将原料含钒生铁、石墨粉、铬铁、锰铁加入到中频炉中，进行初期熔炼，熔炼后期加入锡粉、锌粉、锌粉、硫酸钡、碳化硅进行成分调质，然后于1500℃过热处理12min，再降温当温度为1400℃时准备出炉，制得铁水；
2)将步骤1)所得铁水倒入铁水包中，待温度变为1400℃即可用于浇注，浇注到制动盘的砂箱中；
3)铁水浇注到制动盘砂箱中，待温度冷却至200℃将制动盘从砂箱取出，经过抛丸、打磨、机加，得到制动母盘；
二、摩擦面层的制作：
1)按重量份将原料氧化铝、氧化镁、铁粉、钢纤维、碳纤维、石墨粉、二硫化钼、二氧化硅、二氧化钛均匀混合得到混合料，将混合料置于模具中，在压力为15MPa压制2min,压制成毛坯；
2)将压制后的毛坯在700℃加热固化2h，制得固化的摩擦面层毛坯；
三、含稀有金属的散热型制动盘的制作：
1)将步骤二中固化的摩擦面层毛坯嵌入在步骤一制得的制动母盘侧面凹槽中，并将两者装入烧结炉中，在保护气氛中，经过3h时间升温至800℃，并在3.5MPa下对毛坯进行烧结3h；
2)保持工作压力不变，将工作温度降至400℃，然后卸压，并将工作温度降至50℃以下，完成烧结；从而制得含稀有金属的散热型制动盘。
所述的含稀有金属的散热型制动盘在制备盘形制动装置中的用途。
实施例2
一种含稀有金属的散热型制动盘，其包括制动母盘，所述制动母盘设有两个摩擦面层，所述制动母盘包括以下按照重量份的原料：含钒生铁80份、石墨粉24份、锡粉2份、锌粉2份、锌粉2份、铬铁16份、锰铁12份、硫酸钡5份、碳化硅3份；
所述摩擦面层包括以下按照重量份的原料：氧化铝28份、氧化镁28份、铁粉48份、钢纤维17份、碳纤维4份、石墨粉13份、二硫化钼4份、二氧化硅4份、二氧化钛4份。
进一步的，烧结助剂为氧化钇。
基于所述含稀有金属的散热型制动盘的制备方法，步骤如下：
一、制动母盘的制作：
1)按重量份将原料含钒生铁、石墨粉、铬铁、锰铁加入到中频炉中，进行初期熔炼，熔炼后期加入锡粉、锌粉、锌粉、硫酸钡、碳化硅进行成分调质，然后于1600℃过热处理7min，再降温当温度为1400℃时准备出炉，制得铁水；
2)将步骤1)所得铁水倒入铁水包中，待温度变为1350℃即可用于浇注，浇注到制动盘的砂箱中；
3)铁水浇注到制动盘砂箱中，待温度冷却至200℃将制动盘从砂箱取出，经过抛丸、打磨、机加，得到制动母盘；
二、摩擦面层的制作：
1)按重量份将原料氧化铝、氧化镁、铁粉、钢纤维、碳纤维、石墨粉、二硫化钼、二氧化硅、二氧化钛均匀混合得到混合料，将混合料置于模具中，在压力为10MPa压制2min,压制成毛坯；
2)将压制后的毛坯在350℃加热固化2h，制得固化的摩擦面层毛坯；
三、含稀有金属的散热型制动盘的制作：
1)将步骤二中固化的摩擦面层毛坯嵌入在步骤一制得的制动母盘侧面凹槽中，并将两者装入烧结炉中，在保护气氛中，经过3h时间升温至800℃，并在2.0MPa下对毛坯进行烧结3h；
2)保持工作压力不变，将工作温度降至400℃，然后卸压，并将工作温度降至50℃以下，完成烧结；从而制得含稀有金属的散热型制动盘。
所述的含稀有金属的散热型制动盘在制备盘形制动装置中的用途。
实施例3
一种含稀有金属的散热型制动盘，其包括制动母盘，所述制动母盘设有一个摩擦面层，所述制动母盘包括以下按照重量份的原料：含钒生铁83份、石墨粉26份、锡粉3份、锌粉3份、锌粉3份、铬铁17份、锰铁14份、硫酸钡6份、碳化硅3.5份；
所述摩擦面层包括以下按照重量份的原料：氧化铝30份、氧化镁30份、铁粉50份、钢纤维18份、碳纤维6份、石墨粉14份、二硫化钼5份、二氧化硅5份、二氧化钛5份。
进一步的，烧结助剂为氧化铈。
基于所述含稀有金属的散热型制动盘的制备方法，步骤如下：
一、制动母盘的制作：
1)按重量份将原料含钒生铁、石墨粉、铬铁、锰铁加入到中频炉中，进行初期熔炼，熔炼后期加入锡粉、锌粉、锌粉、硫酸钡、碳化硅进行成分调质，然后于1550℃过热处理9min，再降温当温度为1450℃时准备出炉，制得铁水；
2)将步骤1)所得铁水倒入铁水包中，待温度变为1360℃即可用于浇注，浇注到制动盘的砂箱中，每包铁水浇注完成时间控制在10min；
3)铁水浇注到制动盘砂箱中，待温度冷却至200℃将制动盘从砂箱取出，经过抛丸、打磨、机加，得到制动母盘；
二、摩擦面层的制作：
1)按重量份将原料氧化铝、氧化镁、铁粉、钢纤维、碳纤维、石墨粉、二硫化钼、二氧化硅、二氧化钛均匀混合得到混合料，将混合料置于模具中，在压力为15MPa压制3min,压制成毛坯；
2)将压制后的毛坯在500℃加热固化2h，制得固化的摩擦面层毛坯；
三、含稀有金属的散热型制动盘的制作：
1)将步骤二中固化的摩擦面层毛坯嵌入在步骤一制得的制动母盘侧面凹槽中，并将两者装入烧结炉中，在保护气氛中，经过3h时间升温至800℃，并在3.5MPa下对毛坯进行烧结4h；
2)保持工作压力不变，将工作温度降至400℃，然后卸压，并将工作温度降至50℃以下，完成烧结；从而制得含稀有金属的散热型制动盘。
所述的含稀有金属的散热型制动盘在制备盘形制动装置中的用途。
实施例4
一种含稀有金属的散热型制动盘，其包括制动母盘，所述制动母盘设有两个摩擦面层，所述制动母盘包括以下按照重量份的原料：含钒生铁85份、石墨粉28份、锡粉4份、锌粉4份、锌粉4份、铬铁19份、锰铁15份、硫酸钡8份、碳化硅4份；
所述摩擦面层包括以下按照重量份的原料：氧化铝32份、氧化镁32份、铁粉52份、钢纤维19份、碳纤维8份、石墨粉15份、二硫化钼6份、二氧化硅6份、二氧化钛6份。
进一步的，烧结助剂为纳米级氧化镧。
基于所述含稀有金属的散热型制动盘的制备方法，步骤如下：
一、制动母盘的制作：
1)按重量份将原料含钒生铁、石墨粉、铬铁、锰铁加入到中频炉中，进行初期熔炼，熔炼后期加入锡粉、锌粉、锌粉、硫酸钡、碳化硅进行成分调质，然后于1500℃过热处理10min，再降温当温度为1500℃时准备出炉，制得铁水；
2)将步骤1)所得铁水倒入铁水包中，待温度变为1400℃即可用于浇注，浇注到制动盘的砂箱中，每包铁水浇注完成时间控制在12min；
3)铁水浇注到制动盘砂箱中，待温度冷却至200℃将制动盘从砂箱取出，经过抛丸、打磨、机加，得到制动母盘；
二、摩擦面层的制作：
1)按重量份将原料氧化铝、氧化镁、铁粉、钢纤维、碳纤维、石墨粉、二硫化钼、二氧化硅、二氧化钛均匀混合得到混合料，将混合料置于模具中，在压力为10MPa压制3min,压制成毛坯；
2)将压制后的毛坯在600℃加热固化2h，制得固化的摩擦面层毛坯；
三、含稀有金属的散热型制动盘的制作：
1)将步骤二中固化的摩擦面层毛坯嵌入在步骤一制得的制动母盘侧面凹槽中，并将两者装入烧结炉中，在保护气氛中，经过3h时间升温至800℃，并在2.5MPa下对毛坯进行烧结3h；
2)保持工作压力不变，将工作温度降至400℃，然后卸压，并将工作温度降至50℃以下，完成烧结；从而制得含稀有金属的散热型制动盘。
所述的含稀有金属的散热型制动盘在制备盘形制动装置中的用途。
实施例5
一种含稀有金属的散热型制动盘，其包括制动母盘，所述制动母盘设有一个摩擦面层，所述制动母盘包括以下按照重量份的原料：含钒生铁90份、石墨粉32份、锡粉5份、锌粉5份、锌粉5份、铬铁21份、锰铁17份、硫酸钡9份、碳化硅5份；所述摩擦面层包括以下按照重量份的原料：氧化铝35份、氧化镁35份、铁粉55份、钢纤维21份、碳纤维9份、石墨粉17份、二硫化钼7份、二氧化硅7份、二氧化钛7份。
进一步的，烧结助剂为氧化钇。
基于所述含稀有金属的散热型制动盘的制备方法，步骤如下：
一、制动母盘的制作：
1)按重量份将原料含钒生铁、石墨粉、铬铁、锰铁加入到中频炉中，进行初期熔炼，熔炼后期加入锡粉、锌粉、锌粉、硫酸钡、碳化硅进行成分调质，然后于1580℃过热处理10min，再降温当温度为1480℃时准备出炉，制得铁水；
2)将步骤1)所得铁水倒入铁水包中，待温度变为1370℃即可用于浇注，浇注到制动盘的砂箱中，每包铁水浇注完成时间控制在12min；
3)铁水浇注到制动盘砂箱中，待温度冷却至200℃将制动盘从砂箱取出，经过抛丸、打磨、机加，得到制动母盘；
二、摩擦面层的制作：
1)按重量份将原料氧化铝、氧化镁、铁粉、钢纤维、碳纤维、石墨粉、二硫化钼、二氧化硅、二氧化钛均匀混合得到混合料，将混合料置于模具中，在压力为13MPa压制3min,压制成毛坯；
2)将压制后的毛坯在600℃加热固化2h，制得固化的摩擦面层毛坯；
三、含稀有金属的散热型制动盘的制作：
1)将步骤二中固化的摩擦面层毛坯嵌入在步骤一制得的制动母盘侧面凹槽中，并将两者装入烧结炉中，在保护气氛中，经过3h时间升温至800℃，并在3.5MPa下对毛坯进行烧结4h；
2)保持工作压力不变，将工作温度降至400℃，然后卸压，并将工作温度降至50℃以下，完成烧结；从而制得含稀有金属的散热型制动盘。
所述的含稀有金属的散热型制动盘在制备盘形制动装置中的用途。
性能测试：
将上述实施例1-5制得的含稀有金属的散热型制动盘与市售普通的制动盘进行性能测试，市售普通的制动盘为对照组，汽车刹车片的物理及力学性能检测结构如表1所示：
表1汽车刹车片的物理及力学性能
| 组别 | 密度g/cm<sup>3</sup> | 冲击强度KJ/m<sup>2</sup> | 洛氏硬度 |
| 实施例1 | 14.6 | 7.6 | 65 |
| 实施例2 | 13.5 | 8.3 | 68 |
| 实施例3 | 14.2 | 9.1 | 64 |
| 实施例4 | 12.5 | 8.5 | 66 |
| 实施例5 | 14.5 | 7.8 | 66 |
| 对照组 | 9.7 | 4.7 | 54 |
由上表可知，本发明实施例1-5制得的含稀有金属的散热型制动盘较市售普通的制动盘进行性能更优。
采用本发明的制备方法所制备的含稀有金属的散热型制动盘，由含稀有金属的制动母盘及摩擦面层经烧结而成，并且，其内加入钢纤维、碳纤维、石墨粉等，合理的原料配比保证摩擦面层不对制动盘产生异常磨损，增强了制动盘的散热性能、耐磨性、抗热裂性以及降低了磨损率低，能适应高速制动的需求，增加制动的可靠性，提高制动盘的使用寿命。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (7)
1.一种含稀有金属的散热型制动盘，其特征在于，其包括制动母盘，所述制动母盘设有摩擦面层，所述制动母盘包括以下按照重量份的原料：含钒生铁75-90份、石墨粉20-32份、锡粉1-5份、锌粉1-5份、锌粉1-5份、铬铁14-21份、锰铁11-17份、硫酸钡4-9份、碳化硅2-5份；所述摩擦面层包括以下按照重量份的原料：氧化铝25-35份、氧化镁25-35份、铁粉45-55份、钢纤维15-21份、碳纤维5-9份、石墨粉11-17份、二硫化钼3-7份、二氧化硅3-7份、二氧化钛3-7份。
2.根据权利要求1所述的含稀有金属的散热型制动盘，其特征在于，所述制动母盘包括以下按照重量份的原料：含钒生铁80-85份、石墨粉24-28份、锡粉2-4份、锌粉2-4份、锌粉2-4份、铬铁16-19份、锰铁12-15份、硫酸钡5-8份、碳化硅3-4份；所述摩擦面层包括以下按照重量份的原料：氧化铝28-32份、氧化镁28-32份、铁粉48-52份、钢纤维17-19份、碳纤维4-8份、石墨粉13-15份、二硫化钼4-6份、二氧化硅4-6份、二氧化钛4-6份。
3.根据权利要求2所述的含稀有金属的散热型制动盘，其特征在于，所述制动母盘包括以下按照重量份的原料：含钒生铁83份、石墨粉26份、锡粉3份、锌粉3份、锌粉3份、铬铁17份、锰铁14份、硫酸钡6份、碳化硅3.5份；所述摩擦面层包括以下按照重量份的原料：氧化铝30份、氧化镁30份、铁粉50份、钢纤维18份、碳纤维6份、石墨粉14份、二硫化钼5份、二氧化硅5份、二氧化钛5份。
4.根据权利要求3所述的含稀有金属的散热型制动盘，其特征在于，所述烧结助剂为纳米级氧化镧、氧化钇或氧化铈中的一种。
5.根据权利要求4所述的含稀有金属的散热型制动盘，其特征在于，所述制动母盘设有一个或两个摩擦面层。
6.一种如权利要求1-5任一所述的含稀有金属的散热型制动盘的制备方法，其特征在于，步骤如下：
一、制动母盘的制作：
1)按重量份将原料含钒生铁、石墨粉、铬铁、锰铁加入到中频炉中，进行初期熔炼，熔炼后期加入锡粉、锌粉、锌粉、硫酸钡、碳化硅进行成分调质，然后于1500-1600℃过热处理7～12min，再降温当温度为1400℃～1500℃时准备出炉，制得铁水；
2)将步骤1)所得铁水倒入铁水包中，待温度变为1350℃～1400℃即可用于浇注，浇注到制动盘的砂箱中，每包铁水浇注完成时间控制在15min以内；
3)铁水浇注到制动盘砂箱中，待温度冷却至200℃将制动盘从砂箱取出，经过抛丸、打磨、机加，得到制动母盘；
二、摩擦面层的制作：
1)按重量份将原料氧化铝、氧化镁、铁粉、钢纤维、碳纤维、石墨粉、二硫化钼、二氧化硅、二氧化钛均匀混合得到混合料，将混合料置于模具中，在压力为10～15MPa压制2-3min,压制成毛坯；
2)将压制后的毛坯在350-700℃加热固化1-2h，制得固化的摩擦面层毛坯；
三、含稀有金属的散热型制动盘的制作：
1)将步骤二中固化的摩擦面层毛坯嵌入在步骤一制得的制动母盘侧面凹槽中，并将两者装入烧结炉中，在保护气氛中，经过3h时间升温至800℃，并在2.0-3.5MPa下对毛坯进行烧结3-5h；
2)保持工作压力不变，将工作温度降至400℃，然后卸压，并将工作温度降至50℃以下，完成烧结；从而制得含稀有金属的散热型制动盘。
7.一种如权利要求1-5任一所述的含稀有金属的散热型制动盘在制备盘形制动装置中的用途。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200529 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |