CN112855815B - 一种低噪音低金属新能源车用盘式刹车片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于车用刹车片技术领域,具体涉及一种低噪音低金属新能源车用盘式刹车片及其制备方法,刹车片的原料包括按重量百分比计算的如下组分:芳纶1~2%,铜锡合金粉6~9%,矿物纤维5~10%,氢氧化钙2~6%,硫化锑4~7%,树脂6~8%,钢纤维6~10%,还原铁粉5~8%,氧化铝2~5%,锆英石4~6%,石墨7~13%,石油焦4~8%,萤石4~8%,蛭石2~6%,摩擦粉3~6%,轮胎粉1~3%,重晶石余量。本发明按设计的各组分配比称量及混合,经过热压成型,热处理,机加工,得到刹车片,制备的刹车片在保证低金属刹车片的摩擦系数稳定和耐磨损性的前提下,其制动噪音发生率大幅度下降,同时具有优异的耐腐蚀性,解决现有新能源车用盘式刹车片使用的技术瓶颈。
Description
技术领域
本发明属于车用刹车片技术领域,具体涉及一种低噪音低金属新能源车用盘式刹车片及其制备方法。
背景技术
新能源车运行平稳,行驶时电机运行基本无噪音,目前主要使用于城市内的短途通勤,其对制动材料的摩擦性能要求相对低于传统燃油车,但是对噪音和耐腐蚀的要求更高,从而在城市中相对稳定的环境下实现低噪音高效能刹车。以目前的刹车片研发及制备技术,要获得低噪音耐腐蚀的刹车片,需要尽量减少钢纤维等易锈蚀的金属材料的使用。但是刹车片金属含量降低,刹车片的高温摩擦性能也会降低。噪音方面,为了降低制动时产生的噪音,一般需在配方中加入质地疏松的吸音材料,如蛭石、轮胎粉等。但是上述材料的添加降低了摩擦材料的摩擦系数和耐高温耐磨损性能,难以满足城市内通勤用新能源车辆的使用。
综上所述,亟需提供一种制动噪音发生率低、耐腐蚀性好、适应高低温使用工况、具备摩擦系数稳定性好和耐磨损等特点的新能源车用盘式刹车片及其制备方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种制动噪音发生率低、耐腐蚀性好、适应高低温使用工况、具备摩擦系数稳定性好和耐磨损等特点的新能源车用盘式刹车片及其制备方法。
上述目的通过如下技术方案实现:一种低噪音低金属新能源车用盘式刹车片,其原料包括按重量百分比计算的如下组分:芳纶1~2%,铜锡合金粉6~9%,矿物纤维5~10%,氢氧化钙2~6%,硫化锑4~7%,树脂6~8%,钢纤维6~10%,还原铁粉5~8%,氧化铝2~5%,锆英石4~6%,石墨7~13%,石油焦4~8%,萤石4~8%,蛭石2~6%,摩擦粉3~6%,轮胎粉1~3%,重晶石余量。
本发明采用上述组分配比制备的刹车片是一种树脂基复合材料,树脂为粘接剂,芳纶、矿物纤维、钢纤维为增强相,铜锡合金粉、氢氧化钙、鳞片石墨、硫化锑、还原铁粉、氧化铝、锆英石、人造石墨、石油焦、萤石、蛭石、摩擦粉、轮胎粉为摩擦性能调节剂,重晶石为填料。为保证刹车片耐腐蚀性,配方中钢纤维重量分数控制在6~10%,金属含量低,并加入铜锡合金粉和还原铁粉增加刹车片导热性及成膜性,提高摩擦系数稳定性和耐磨性。另外,为保证较低的制动噪音,配方中加入了适量的轮胎粉及蛭石,为了克服蛭石、轮胎粉添加后导致摩擦材料的摩擦系数和耐高温耐磨损性能的降低,本发明同时加入硫化锑、氧化铝、锆英石粉末,经试验研究,三者的搭配不仅能增加摩擦系数,提高制动安全性,三者的配合还能够使刹车片在高温摩擦过程中逐渐在刹车片表面形成一层润滑层,从而提高刹车片的高温摩擦系数,降低磨损,所以按本发明制备的摩擦材料摩擦系数基本保持在中等且稳定,磨损和噪音也较小。
本发明在保证刹车片具有优异的耐腐蚀性的前提下,其制动噪音发生率大幅度降低,同时本发明保护的低金属含量刹车片具有优异的耐高温耐磨损和耐腐蚀性,解决现有新能源车刹车片使用的技术瓶颈。
进一步的技术方案是,所述铜锡合金粉中按质量分数计算铜含量占89~91%,锡含量占9~11%。
进一步的技术方案是,所述石墨包括天然鳞片石墨和人造石墨,其中,天然鳞片石墨占原料的3~5%,人造石墨占原料的4~8%。
进一步的技术方案是,所述树脂为酚醛树脂。
进一步的技术方案是,所述低噪音低金属新能源车用盘式刹车片的原料包括按重量百分比计算的如下组分:芳纶1.5%,铜锡合金粉7.5%,矿物纤维8%,氢氧化钙4%,鳞片石墨4%,硫化锑5%,树脂6.5%,钢纤维8%,还原铁粉6%,氧化铝4%,锆英石5%,人造石墨6%,石油焦6%,萤石6%,蛭石4%,摩擦粉4%,轮胎粉2%,重晶石余量。经试验验证,此配方下本发明性能佳。
为达到上述目的,本发明还提供一种低噪音低金属新能源车用盘式刹车片的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)配料和混料:依次称量指定重量分数的芳纶,铜锡合金粉,矿物纤维,氢氧化钙,鳞片石墨,硫化锑,树脂,钢纤维,还原铁粉,氧化铝,锆英石,人造石墨,石油焦,萤石,蛭石,摩擦粉,轮胎粉,重晶石,高速搅拌预定时间;
(2)热压成型;
(3)热处理:将经步骤(2)处理后的刹车片在预定时间内从室温升温到热固化温度,保温预定时间,然后随加热容器冷却至室温;
(4)后处理。
本发明生产工艺简单、环保。
进一步的技术方案是,所述步骤(2)中压制参数为:压制压力300~700kgf/cm2,热压温度140~170℃,排气4~9次,每次7~10s,硫化保压时间为50~70s/mm。
进一步的技术方案是,所述步骤(3)中:将热压处理后的刹车片在1小时从室温升温到180℃,保温2~4小时,1小时从180℃升温到200℃,保温2~4小时,然后随炉冷却。
进一步的技术方案是,所述后处理过程包括:表面机械加工,包括平磨、开槽、倒角,然后进行喷涂、印标、检验、包装。
综上所述,本发明与现有技术相比,其显著优点为:为保证刹车片耐腐蚀性,配方中钢纤维重量分数控制在6~10%,金属含量低,并加入铜锡合金粉和还原铁粉增加刹车片导热性及成膜性,提高摩擦系数稳定性和耐磨性。另外,为保证较低的制动噪音,配方中加入了适量的轮胎粉及蛭石,为了克服蛭石、轮胎粉添加后导致摩擦材料的摩擦系数和耐高温耐磨损性能的降低,本发明同时加入硫化锑、氧化铝、锆英石粉末,经试验研究,三者的搭配不仅能增加摩擦系数,提高制动安全性,三者的配合还能够使刹车片在高温摩擦过程中逐渐在刹车片表面形成一层润滑层,从而提高刹车片的高温摩擦系数,降低磨损,所以按本发明制备的摩擦材料摩擦系数基本保持在中等且稳定,磨损和噪音也较小。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。
图1为低噪音低金属新能源车用盘式刹车片的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述,本部分的描述仅是示范性和解释性,不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外,本领域技术人员根据本文件的描述,可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。
本发明实施例1~7如下,其中,实施例1~7中低噪音低金属新能源车用盘式刹车片的原料组成见表1:
表1实施例1~7中低噪音低金属新能源车用盘式刹车片的原料组成
其中,实施例1中所述铜锡合金粉中按质量分数计算铜含量占90%,锡含量占10%;实施例2中所述铜锡合金粉中按质量分数计算铜含量占89%,锡含量占11%;实施例3中所述铜锡合金粉中按质量分数计算铜含量占91%,锡含量占9%;实施例4~7中铜锡合金粉的组分同实施例1。
本发明实施例1~7低噪音低金属汽车刹车片的制备工艺为:
(1)配料和混料:依次称量指定重量分数的芳纶,铜锡合金粉,矿物纤维,氢氧化钙,鳞片石墨,硫化锑,树脂,钢纤维,还原铁粉,氧化铝,锆英石,人造石墨,石油焦,萤石,蛭石,摩擦粉,轮胎粉,重晶石,高速搅拌3~6min;
(2)热压成型:压制压力500kgf/cm2,热压温度155℃,排气5次,每次10s,硫化保压时间为60s/mm。
(3)热处理:将热压处理后的刹车片在1小时从室温升温到180℃,保温2~4小时,1小时从180℃升温到200℃,保温2~4小时,然后随炉冷却;
(4)后处理:将热处理后的刹车片按技术要求进行表面机械加工,包括平磨、开槽、倒角,然后进行喷涂、印标、检验、包装。
实施例1~7中的刹车片制备完成后按照刹车片测试国际标准SAE J2522效能试验标准和SAE J2521噪音试验标准进行测试,主要测试结果见表2.
表2实施例1~7的测试结果
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | |
基准 | 0.49 | 0.49 | 0.46 | 0.47 | 0.39 | 0.42 | 0.50 |
一次衰退 | 0.29 | 0.29 | 0.25 | 0.26 | 0.25 | 0.28 | 0.27 |
恢复 | 0.45 | 0.42 | 0.45 | 0.35 | 0.40 | 0.43 | 0.42 |
高温试验 | 0.43 | 0.40 | 0.35 | 0.35 | 0.33 | 0.38 | 0.38 |
基准 | 0.49 | 0.44 | 0.48 | 0.31 | 0.43 | 0.45 | 0.36 |
二次衰退 | 0.47 | 0.46 | 0.32 | 0.30 | 0.33 | 0.38 | 0.34 |
恢复 | 0.46 | 0.42 | 0.41 | 0.31 | 0.38 | 0.43 | 0.37 |
名义摩擦系数 | 0.42 | 0.42 | 0.40 | 0.40 | 0.37 | 0.37 | 0.41 |
最低摩擦系数 | 0.29 | 0.29 | 0.25 | 0.26 | 0.25 | 0.28 | 0.27 |
内片磨损(mm) | 0.50 | 0.50 | 0.48 | 0.46 | 0.38 | 0.41 | 0.53 |
外片磨损(mm) | 0.57 | 0.49 | 0.46 | 0.38 | 0.40 | 0.46 | 0.48 |
噪音发生率(%) | 9.1 | 6.9 | 6.1 | 4.9 | 7.4 | 8.2 | 8.8 |
经试验验证,热压步骤中压制压力在400~600kgf/cm2,热压温度在150~160℃,排气5~8次,硫化保压时间在55~65s/mm,以及热成型中保温时间4~8小时制备的本产品均符合相关技术指标。
从表2结果可知,本发明实施例1~7中的刹车片的最低摩擦系数在0.25~0.29之间,磨损量最低0.38mm,最高0.57mm。按照汽车厂要求,摩擦系数和磨损率的表现评价优秀。制动噪音发生率最低5%,最高9.1%,低于本技术领域小于10%的使用要求。同时,参照汽车行业QC/484-TQ6 4.1.11-a标准,在盐雾试验箱进行150小时的盐雾腐蚀试验,本发明实施例1~7中的刹车片表面及侧面锈迹蔓延均不超过2mm,满足该标准试验要求。
由图1可知低噪音低金属新能源车用盘式刹车片的制备流程,按配方重量分数称量指定原材料并混合高速搅拌5min,热压温度为155℃排气5次,每次10s,硫化保压时间200s,随后热处理,1小时匀速升温到180℃保温2小时,1小时匀速升温到200℃,保温2小时,然后随炉冷却。热处理后进行机加工平磨,倒角,开槽,最后喷涂印标品质检验包装发货。
对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种低噪音低金属新能源车用盘式刹车片,其特征在于,其原料包括按重量百分比计算的如下组分:芳纶1~2%,铜锡合金粉6~9%,矿物纤维5~10%,氢氧化钙2~6%,硫化锑4~7%,树脂6~8%,钢纤维6~10%,还原铁粉5~8%,氧化铝2~5%,锆英石4~6%,石墨7~13%,石油焦4~8%,萤石4~8%,蛭石2~6%,摩擦粉3~6%,轮胎粉1~3%,重晶石余量。
2.根据权利要求1所述的低噪音低金属新能源车用盘式刹车片,其特征在于,所述铜锡合金粉中按质量分数计算铜含量占89~91%,锡含量占9~11%。
3.根据权利要求1所述的低噪音低金属新能源车用盘式刹车片,其特征在于,所述石墨包括天然鳞片石墨和人造石墨,其中,天然鳞片石墨占原料的3~5%,人造石墨占原料的4~8%。
4.根据权利要求1所述的低噪音低金属新能源车用盘式刹车片,其特征在于,所述树脂为酚醛树脂。
5.根据权利要求2~4任意一项所述的低噪音低金属新能源车用盘式刹车片,其特征在于,其原料包括按重量百分比计算的如下组分:芳纶1.5%,铜锡合金粉7.5%,矿物纤维8%,氢氧化钙4%,鳞片石墨4%,硫化锑5%,树脂6.5%,钢纤维8%,还原铁粉6%,氧化铝4%,锆英石5%,人造石墨6%,石油焦6%,萤石6%,蛭石4%,摩擦粉4%,轮胎粉2%,重晶石余量。
6.权利要求1~5任意一项所述的低噪音低金属新能源车用盘式刹车片的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)配料和混料:依次称量指定重量分数的芳纶,铜锡合金粉,矿物纤维,氢氧化钙,鳞片石墨,硫化锑,树脂,钢纤维,还原铁粉,氧化铝,锆英石,人造石墨,石油焦,萤石,蛭石,摩擦粉,轮胎粉,重晶石,高速搅拌预定时间;
(2)热压成型;
(3)热处理:将经步骤(2)处理后的刹车片在预定时间内从室温升温到热固化温度,保温预定时间,然后随加热容器冷却至室温;
(4)后处理。
7.根据权利要求6所述的低噪音低金属新能源车用盘式刹车片的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中压制参数为:压制压力300~700kgf/cm2,热压温度140~170℃,排气4~9次,每次7~10s,硫化保压时间为50~70s/mm。
8.根据权利要求6所述的低噪音低金属新能源车用盘式刹车片的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中:将热压处理后的刹车片在1小时从室温升温到180℃,保温2~4小时,1小时从180℃升温到200℃,保温2~4小时,然后随炉冷却。
9.根据权利要求6~8任意一项所述的低噪音低金属新能源车用盘式刹车片的制备方法,其特征在于,所述后处理过程包括:表面机械加工,包括平磨、开槽、倒角,然后进行喷涂、印标、检验、包装。
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