CN111561530A - 一种高温500度耐磨型刹车片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车辆制动器技术领域，尤其涉及一种高温500度耐磨型刹车片，用于解决刹车片在高速行驶时高温状态下制动安全隐患高，同时还存在较大的磨耗，缩短寿命的技术问题，其包括以下重量份的原料：鳞片状钛酸钾锂10‑20％、氧化锆5‑15％、树脂7‑10％、铜纤维3‑5％、矿物纤维4‑6％、摩擦粉2‑5％、橡胶粉1‑3％、芳纶2‑5％、硫化锡3‑5％、碳物组合物3‑8％、氢氧化钙3‑7％、云母粉2‑4％，余量为硫酸钡。本发明采取用加入新材料鳞片状钛酸钾锂和氧化锆对摩擦材料进行改进，使其具有更好的高温耐磨损性能，极大的提高刹车片的使用寿命。

Description

一种高温500度耐磨型刹车片及其制备方法
技术领域
本发明涉及车辆制动器技术领域，尤其涉及一种高温500度耐磨型刹车片及其制备方法。
背景技术
由于在车辆的高性能和高速度能力中的进展，制动器的作用变得越来越重要，并且制动器必须具有足够高的摩擦系数(有效性)。此外，由于在高速下制动时温度变高，这种情况下的摩擦状态与在低温和低速下进行制动的情况不同，需要由于温度变化导致的摩擦系数的变化小，并且需要稳定的摩擦性质。
由于车辆的高性能和高速度能力不断的进展，对于制动器的要求也越来越高，车辆在高速或长下坡，山地等路况行驶过程中实施制动，会使摩擦材料温度瞬间升高，并且，由于需要不断地制动，刹车片会长时间处于高温的状态，温度的升高会使刹车片材料的摩擦系数降低，并且随有温度与速度的提升，会加大刹车片的磨耗，大大缩短寿命，存在安全隐患。
因此，我们通过添加新材料鳞片状钛酸钾锂改善刹车片性能，使其具有更好的高温耐磨损性能。
发明内容
基于背景技术存在的刹车片在高速行驶时高温状态下制动安全隐患高，同时还存在较大的磨耗，缩短寿命的技术问题，本发明提出了一种高温500度耐磨型刹车片及其制备方法。
本发明的第一方面，提出了一种高温500度耐磨型刹车片，包括以下重量份的原料：鳞片状钛酸钾锂10-20％、氧化锆5-15％、树脂7-10％、铜纤维3-5％、矿物纤维4-6％、摩擦粉2-5％、橡胶粉1-3％、芳纶2-5％、硫化锡3-5％、碳物组合物3-8％、氢氧化钙3-7％、云母粉2-4％，余量为硫酸钡。
优选地，所述氧化锆的粒径为1.5-2.5μm。
优选地，所述碳物组合物包括石墨和焦炭，其中石墨和焦炭的重量比为2-6：1-3。
优选地，所述树脂为酚醛树脂、环氧树脂、硅酮树脂或聚乙烯树脂中的一种或多种。
本发明的第二方面，提出了一种高温500度耐磨型刹车片的制备方法，包括以下步骤：
S1、原料混合：准备上述重量份的鳞片状钛酸钾锂、树脂、铜纤维、矿物纤维、芳纶、硫酸钡倒入混料机中进行混合均匀，混合10-15min，再将剩余原料倒入混料机中进行混合均匀，混合10-15min，得到混料A；
S2、压制：将混料A投入热压机中，配合清洁后的钢背进行压制，压力为300-350kgf/cm2，温度为155-175℃，压制固化时间为320-400s，得到半成品B；
S3、热处理：将半成品B放入烘箱进行热处理，热处理时间为4-8h，温度为150-200℃，得到半成品C；
S4、机加工：将半成品C根据需求磨削成不同规格的刹车片，对刹车片的表面进行均匀喷漆/粉，待刹车片自然干燥后，进行外观移印、包装、入库，即得到耐高温、耐磨型刹车片。
优选地，所述S1中，混料机的混合速度为2000-2200r/min。
优选地，所述S2中，混料A投入热压机前，先进行称料，且混料A的重量误差为±0.5g。
鳞片状钛酸钾锂的化学式为K0.7Li0.27Ti1.73O4，其颜色为白色，呈片状晶体，熔点为1150-1200℃，真密度为3.0-3.3g/cm3，含水量不大于0.8wt.％。另外，钛酸锂钾和钛酸钾镁的结构相似，性能也相近，属于一类具有纤铁矿型层状结构的层状碱金属钛酸盐。在此结构中，K+占据层间，活性最大，最容易进行阳离子交换，Li+不是处于层间的间隙中，而是占据主体骨架层结构中的TiO6八面体位置，其活性次于K+。因此，不仅处于层间的K+可以进行阳离子交换，处于TiO6八面体位置的Li+同样也可以参与阳离子交换反应。
钛酸锂钾片晶的典型特性如下：
1、微观形貌为片状；
2、化学结构的层状化合物；
3、具有稳定的摩擦系数；
4、硬度适中，不损伤刹车盘；
5、流动性良好；
6、中温和高温磨耗低。
与现有技术相比，本发明的有益效果是采取用加入新材料鳞片状钛酸钾锂和氧化锆对摩擦材料进行改进，使其具有更好的高温耐磨损性能，同时通过配混料、热压成型、热处理、磨削、喷涂等加工工艺，其中热处理设备采用热处理箱，处理温度为150℃-200℃，时间为4-8h，对刹车片进行加工而形成产品，使其具有更好的耐高温、耐磨损性能，解决了常规材料在高速使用时造成的过大磨耗的问题，提升产品品质，极大的提高刹车片的使用寿命。本发明解决刹车片在高速行驶时高温状态下制动安全隐患高、磨耗大、寿命短的问题，制备方法简单，成本低。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一
本实施例提出了刹车片，不添加钛酸钾片晶、钢棉，包括以下重量份的原料：鳞片状钛酸钾锂15％、氧化锆10％、树脂8％、铜纤维5％、矿物纤维4％、摩擦粉4％、橡胶粉3％、芳纶5％、硫化锡5％、石墨3％、焦炭4％、氢氧化钙5％、云母粉3％，余量为硫酸钡，合计100％；
其制备方法包括以下步骤：
S1、原料混合：准备上述重量份的鳞片状钛酸钾锂、树脂、铜纤维、矿物纤维、芳纶、硫酸钡倒入混料机中进行混合均匀，在2000r/min的速度下，混合15min，再将剩余原料倒入混料机中进行混合均匀，混合15min，得到混料A；
S2、压制：将混料A投入热压机中，配合清洁后的钢背进行压制，压力为330kgf/cm2，温度为165℃，压制固化时间为360s，得到半成品B；
S3、热处理：将半成品B放入烘箱进行热处理，热处理时间为6h，温度为180℃，得到半成品C；
S4、机加工：将半成品C根据需求磨削成不同规格的刹车片，对刹车片的表面进行均匀喷漆/粉，待刹车片自然干燥后，进行外观移印、包装、入库，即得到耐高温、耐磨型刹车片。
实施例二
本实施例提出了刹车片，不添加鳞片状钛酸钾锂、钢棉，添加钛酸钾片晶，包括以下重量份的原料：钛酸钾片晶15％、氧化锆10％、树脂8％、铜纤维5％、矿物纤维4％、摩擦粉4％、橡胶粉3％、芳纶5％、硫化锡5％、石墨3％、焦炭4％、氢氧化钙5％、云母粉3％，余量为硫酸钡，合计100％；
其制备方法包括以下步骤：
S1、原料混合：准备上述重量份的鳞片状钛酸钾锂、树脂、铜纤维、矿物纤维、芳纶、硫酸钡倒入混料机中进行混合均匀，在2000r/min的速度下，混合15min，再将剩余原料倒入混料机中进行混合均匀，混合15min，得到混料A；
S2、压制：将混料A投入热压机中，配合清洁后的钢背进行压制，压力为330kgf/cm2，温度为165℃，压制固化时间为360s，得到半成品B；
S3、热处理：将半成品B放入烘箱进行热处理，热处理时间为6h，温度为180℃，得到半成品C；
S4、机加工：将半成品C根据需求磨削成不同规格的刹车片，对刹车片的表面进行均匀喷漆/粉，待刹车片自然干燥后，进行外观移印、包装、入库，即得到耐高温、耐磨型刹车片。
实施例三
本实施例提出了刹车片，不添加钛酸钾片晶、钢棉，增加鳞片状钛酸钾锂的比例，其他原料及配比不变，其包括以下重量份的原料：鳞片状钛酸钾锂30％、氧化锆10％、树脂8％、铜纤维5％、矿物纤维4％、摩擦粉4％、橡胶粉3％、芳纶5％、硫化锡5％、石墨3％、焦炭4％、氢氧化钙5％、云母粉3％，余量为硫酸钡，合计100％；
其制备方法包括以下步骤：
S1、原料混合：准备上述重量份的鳞片状钛酸钾锂、树脂、铜纤维、矿物纤维、芳纶、硫酸钡倒入混料机中进行混合均匀，在2000r/min的速度下，混合15min，再将剩余原料倒入混料机中进行混合均匀，混合15min，得到混料A；
S2、压制：将混料A投入热压机中，配合清洁后的钢背进行压制，压力为330kgf/cm2，温度为165℃，压制固化时间为360s，得到半成品B；
S3、热处理：将半成品B放入烘箱进行热处理，热处理时间为6h，温度为180℃，得到半成品C；
S4、机加工：将半成品C根据需求磨削成不同规格的刹车片，对刹车片的表面进行均匀喷漆/粉，待刹车片自然干燥后，进行外观移印、包装、入库，即得到耐高温、耐磨型刹车片。
实施例四
本实施例提出了刹车片，不添加钛酸钾片晶、钢棉，降低鳞片状钛酸钾锂的比例，其他原料及配比不变，包括以下重量份的原料：鳞片状钛酸钾锂5％、氧化锆10％、树脂8％、铜纤维5％、矿物纤维4％、摩擦粉4％、橡胶粉3％、芳纶5％、硫化锡5％、石墨3％、焦炭4％、氢氧化钙5％、云母粉3％，余量为硫酸钡，合计100％；
其制备方法包括以下步骤：
S1、原料混合：准备上述重量份的鳞片状钛酸钾锂、树脂、铜纤维、矿物纤维、芳纶、硫酸钡倒入混料机中进行混合均匀，在2000r/min的速度下，混合15min，再将剩余原料倒入混料机中进行混合均匀，混合15min，得到混料A；
S2、压制：将混料A投入热压机中，配合清洁后的钢背进行压制，压力为330kgf/cm2，温度为165℃，压制固化时间为360s，得到半成品B；
S3、热处理：将半成品B放入烘箱进行热处理，热处理时间为6h，温度为180℃，得到半成品C；
S4、机加工：将半成品C根据需求磨削成不同规格的刹车片，对刹车片的表面进行均匀喷漆/粉，待刹车片自然干燥后，进行外观移印、包装、入库，即得到耐高温、耐磨型刹车片。
实施例五
本实施例提出了刹车片，不添加钛酸钾片晶，添加微量钢棉，包括以下重量份的原料：鳞片状钛酸钾锂15％、氧化锆10％、树脂8％、铜纤维5％、矿物纤维4％、摩擦粉4％、橡胶粉3％、芳纶5％、硫化锡5％、石墨3％、焦炭4％、氢氧化钙5％、云母粉3％、钢棉1％，余量为硫酸钡，合计100％；
其制备方法包括以下步骤：
S1、原料混合：准备上述重量份的鳞片状钛酸钾锂、树脂、铜纤维、矿物纤维、芳纶、硫酸钡倒入混料机中进行混合均匀，在2000r/min的速度下，混合15min，再将剩余原料倒入混料机中进行混合均匀，混合15min，得到混料A；
S2、压制：将混料A投入热压机中，配合清洁后的钢背进行压制，压力为330kgf/cm2，温度为165℃，压制固化时间为360s，得到半成品B；
S3、热处理：将半成品B放入烘箱进行热处理，热处理时间为6h，温度为180℃，得到半成品C；
S4、机加工：将半成品C根据需求磨削成不同规格的刹车片，对刹车片的表面进行均匀喷漆/粉，待刹车片自然干燥后，进行外观移印、包装、入库，即得到耐高温、耐磨型刹车片。
对以上实施例一-实施例五制作得到的刹车片进行类比测试，具体测试方案如下：
步骤一：初始磨合以制动初速度60km/h，终速度0km/h，减速度0.3G，制动初温100℃进行磨合制动，次数200次。
步骤二：以制动初速度60km/h，终速度0km/h，减速度0.3G，制动初温500℃，次数1000次。
步骤三：以制动初速度50km/h，终速度0km/h，减速度0.3G，制动初温100℃进行恢复性制动，次数200次。
步骤四：记录每段试验的数据：压力、温度、速度、摩擦系数、扭矩、盘/片磨损量等数据。
各实施例测试比对数据记录如下：
Figure BDA0002462902740000091
通过上表得到：
①实施例一、三、四在都不添加钛酸钾片晶与钢棉的情况下，鳞片状钛酸钾锂的含量适中，即15％的含量下所制得的刹车片磨损度最低；
②实施例二与其他四个实施例，在不添加鳞片状钛酸钾锂的情况下，添加钛酸钾片晶也相比实施例三、实施例四、实施例五所制得的刹车片在耐磨损和降噪方面性能更佳，但是耐磨损效果较添加鳞片状钛酸钾锂所制得的刹车片相比较差。
因此，实施例一为最佳实施例，成本低，且磨损量最低，耐摩擦，能够解决刹车片在高速行驶时制动安全隐患高、磨耗大、寿命短的问题。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高温500度耐磨型刹车片，其特征在于，包括以下重量份的原料：鳞片状钛酸钾锂10-20％、氧化锆5-15％、树脂7-10％、铜纤维3-5％、矿物纤维4-6％、摩擦粉2-5％、橡胶粉1-3％、芳纶2-5％、硫化锡3-5％、碳物组合物3-8％、氢氧化钙3-7％、云母粉2-4％，余量为硫酸钡。
2.根据权利要求1所述的一种高温500度耐磨型刹车片，其特征在于，所述氧化锆的粒径为1.5-2.5μm。
3.根据权利要求1所述的一种高温500度耐磨型刹车片，其特征在于，所述碳物组合物包括石墨和焦炭，其中石墨和焦炭的重量比为2-6：1-3。
4.根据权利要求1所述的一种高温500度耐磨型刹车片，其特征在于，所述树脂为酚醛树脂、环氧树脂、硅酮树脂或聚乙烯树脂中的一种或多种。
5.一种根据权利要求1-4任一项所述的高温500度耐磨型刹车片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、原料混合：准备上述重量份的鳞片状钛酸钾锂、树脂、铜纤维、矿物纤维、芳纶、硫酸钡倒入混料机中进行混合均匀，混合10-15min，再将剩余原料倒入混料机中进行混合均匀，混合10-15min，得到混料A；
S2、压制：将混料A投入热压机中，配合清洁后的钢背进行压制，压力为300-350kgf/cm2，温度为155-175℃，压制固化时间为320-400s，得到半成品B；
S3、热处理：将半成品B放入烘箱进行热处理，热处理时间为4-8h，温度为150-200℃，得到半成品C；
S4、机加工：将半成品C根据需求磨削成不同规格的刹车片，对刹车片的表面进行均匀喷漆/粉，待刹车片自然干燥后，进行外观移印、包装、入库，即得到耐高温、耐磨型刹车片。
6.根据权利要求5所述的一种高温500度耐磨型刹车片的制备方法，其特征在于，所述S1中，混料机的混合速度为2000-2200r/min。
7.根据权利要求5所述的一种高温500度耐磨型刹车片的制备方法，其特征在于，所述S2中，混料A投入热压机前，先进行称料，且混料A的重量误差为±0.5g。
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