CN114008347B - 用于铝制动盘的摩擦衬 - Google Patents
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Abstract
含有多于5重量百分比％的呈铝金属(粉末)或者铝合金形式的铝的摩擦衬面适合于，与含铝的制动盘或者转子组合地确保在低的磨损的情况下足够高的摩擦系数。
Description
技术领域
本发明涉及摩擦衬和相应的摩擦衬混合物，所述摩擦衬和相应的摩擦衬混合物特别适合在具有铝制动盘或者铝转子的盘式制动器中使用。尤其是，本发明涉及含铝的摩擦衬与含铝的制动盘或者转子组合地应用。
背景技术
在汽车工业中，在明显增加地采用具有利废(Rekuperation)的车辆、尤其轿车的过程中，铝作为用于制动盘的材料或者作为制动盘的组成部分的应用的构想又有突出前景。由于在所提到的车辆中的制动盘的热负荷不再达到在常规的驱动装置的情况下的值，铝在制动盘中的应用不止可以产生重量优点。
在现有技术中说明了不同的摩擦衬配方，所述摩擦衬配方被看作为适合用于与铝制动盘结合地使用。
DE 694 03 791 T2说明了一种用于转子的、由铝金属复合基材制成的摩擦衬组合物，所述铝金属复合基材应防止转子在制动过程中分解。在此，还应调设到0.38-0.42的平均摩擦系数。这种摩擦衬混合物包含2-12重量百分比％的多孔的铜粉末，以减少在铝转子和摩擦衬之间的磨损。
DE 695 13 634 T2说明了一种用于相同的使用领域的摩擦衬混合物，所述摩擦衬混合物必须包含5-80体积百分比％的特定颗粒尺寸的细分散的氧化铝。
WO 94/15112涉及一种用于具有铝制动盘的盘式制动器的制动衬片，所述制动衬片的成分应确定为使得摩擦系数在400℃的温度之内保持是高的并且在直到450℃为止的范围内明显地下降。
在现有技术中也已知含铝的摩擦衬。
WO 2015/193361 A1公开了一种无铜的摩擦材料，所述摩擦材料包括5-9.75重量百分比％的例如AlMg5这样的铝镁合金的纤维。
DE 198 28 301A1涉及一种摩擦衬，所述摩擦衬包含0.5至15重量百分比％的例如AlZn5这样的铝锌合金、并且因此具有防腐蚀特性。
在KR10 2001 009 1694中说明了下述摩擦衬：所述摩擦衬能够包含超过90重量百分比％的铝金属(粉末)和/或铝合金。
最后，CN 104265816公开了一种摩擦衬，所述摩擦衬具有20-30重量百分比％的铝合金和碳化硅(SiC)。在此，铝合金作为对钢纤维的替代物使用在摩擦衬混合物中并且引起改进的摩擦特性、磨损特性和温度特性。
总的来说能够确定：在现有技术中通常建议含铜的摩擦衬用于与铝制动盘或者铝转子结合地使用。然而，铜已被不同的环保局分级为重金属，并且因此不被分级为与环境和谐的，由此能够确定无铜的制动或者摩擦衬的趋势。然而，在铝盘上的无铜的摩擦衬通常表现出大约0.3的非常低的摩擦系数。
所说明的含铝的摩擦衬被说明用于与常规的制动盘(铸铁、钢)结合地使用，其中，铝或者铝合金的使用应实现例如在这样的衬中的钢纤维的替代或者这些衬的防腐蚀特性的改进。
最后，在现有技术中普遍地已知，与铸铁转子一起使用的摩擦衬不能使用在基于铝的转子中，因为这样的摩擦衬的磨损材料会刮伤基于铝的转子并且最终无法实现稳定的摩擦系数。
发明内容
因此，本发明所基于的任务是：提供摩擦衬或者摩擦衬配方，所述摩擦衬或者摩擦衬配方与含铝的制动盘或者转子相结合地确保足够高的摩擦系数并且同时在磨损特性、磨蚀特性和温度特性方面不具有或者仅在明显降低的程度上具有现有技术中的摩擦衬的缺点。
在本发明的意义下，术语“含铝的制动盘或者转子”普遍地理解为下述制动盘或者转子：所述制动盘或者转子包含呈金属形式或者呈铝合金形式的铝或者由其制成。作为用于制动盘和转子的新的材料适用所谓的铝金属复合基材(Al-MMC＝aluminum metalmatrix composites)，所述铝金属复合基材是一种具有颗粒状或者纤维式强化的铝合金的类型。由这些强化物/组分明显地提高铝基合金的强度和硬度。在此，使用优选SiC(10至90体积百分比％)作为强化材料，但也可以使用氧化铝和其他的陶瓷的材料。
在现有技术的制动盘中的铝的浓度(如该浓度也能够使用在本发明中)通常是20-60体积％(Al作为金属)、尤其大约40体积％。
根据本发明的任务通过在摩擦衬的制造中使用铝和/或其所谓的化合物来解决，其中尤其涉及铝合金。在此，优选地，作为摩擦衬组分，使用铝作为金属(例如作为非合金的金属粉末)。在铝合金的情况下，低合金的铝合金是优选的。在此，耐磨的铝合金能够对这样装配的摩擦衬的摩擦性能具有有利的作用。这尤其对于具有提高的耐温度性的合金适用。
在此，至少5重量百分比％直至30重量百分比％的浓度是优选的，其中，更高的铝浓度也是可行的。在此，以重量百分比计的数据涉及制成的摩擦衬混合物中的铝的份额(表示为金属，铝合金相应地换算为铝含量)，然后，由制成的摩擦衬混合物根据常见的、在现有技术中已知的方法制造摩擦衬。在摩擦衬中的铝的优选的浓度为5-25重量百分比％、尤其是10-20重量百分比％。
根据本发明优选的摩擦衬包含呈金属的铝(非合金)形式、尤其呈粉末形式和/或呈铝合金形式的铝。
具有镁(Mg)或者钛(Ti)的铝合金被证明特别适用于解决当前的任务。例如硅(Si)这样的其他的合金伴侣原则上也是适合的。这能够涉及二元、三元或者四元的合金系统，在所述二元、三元或者四元的合金系统中，二元的铝合金是特别优选的。这些AlxZy型式的二元系统(其中，Z优选等于镁或者钛并且x＝10-90重量百分比％并且y＝10-90重量百分比％)被证明是特别合适的。这里，尤其要提到如AlTi10和AlMg50这样的合金。
根据本发明的合金包含以下的金属中的一种或者多种：Mg，Ti，Si，Ba，Sr，Ca，Be，Zr，Cr，Fe，Sn，Bi并且总是包含铝。根据本发明的摩擦衬混合物也可以包含由所提到的组分组成的金属混合物的粉末。合金的制造通过将组分熔化和均质化成为细分散的系统来进行。大量这样的合金可在商业中获得。
根据本发明的合金在摩擦衬混合物或者制成的摩擦衬中的份额能够为优选5-30重量百分比％、尤其10-20重量百分比％。这些合金能够用在所有常见的摩擦衬中。因此，不要求摩擦衬的其余组分与在这里所说明的合金的匹配。在现有技术的混合物中，例如优选仅锌组分或者锌合金组分被根据本发明的合金替代。在考虑可能附加地存在的铝金属(粉末)的情况下，在摩擦衬混合物中的铝合金的重量份额取决于所需的铝含量。
优选地，根据本发明的合金被以粉末形式或者颗粒形式引入摩擦衬混合物中。能够包含具有在大约0.5至10重量百分比％、优选大约2至8重量百分比％的重量份额的硫化锡作为润滑剂。
为了制造摩擦衬设置：首先使优选以束形式或者块形式存在的铝合金液化并且接着使其喷雾化，以便制造基本上球形的颗粒。然后将这些颗粒与常见的摩擦材料混合物或者与常见的摩擦衬混合物的组分混合并且在已知的温度和压力下将它们压缩成为摩擦衬。
但是，粉末状的颗粒也能够直接由合金的熔液构成，例如通过喷雾化或者通过在旋转的盘的边缘上离心分离构成。根据本发明的合金的颗粒尺寸优选位于100μm和700μm的范围内。具有另外的金属的铝合金(例如铝/镁合金)也可以颗粒形式在商业中获得。
作为用于根据本发明的摩擦衬的填料，可单独地包含或者与其他的填料组合地包含金属氧化物、金属硅酸盐和/或金属硫酸盐。纤维物质优选由芳香尼龙纤维和/或其他的有机的或者无机的纤维组成。除了铝合金之外能够包含例如钢丝绒和/或铜绒作为金属。
优选使用具有0.5至10重量百分比％、优选2至8重量百分比％的重量份额的硫化锡作为润滑剂。例如，硫化锡能够作为粉末添加到摩擦衬混合物中。
根据本发明的合金原则上能够用在各种任意的摩擦衬混合物中。根据本发明的摩擦衬的制造能够根据常规的和从现有技术已知的方法进行，即通过混合所有的初始组分并且在提高的压力和提高的温度下压缩这样获得的摩擦衬混合物。在此，在典型的应用中，将铝合金作为粉末与其余的混合物组成部分一起放入混合器中，由此，在混合过程中，合金颗粒均匀地分布在摩擦材料中。这还意味着，在使用相应的制动衬片时通过摩擦过程总是有新的含铝的材料到达摩擦衬表面上。由此，在摩擦衬的使用周期期间，在其表面上总是存在着统一的或者恒定的条件。
通过根据本发明的摩擦衬能够与含铝的制动盘或者转子相组合地、同时在制动盘/转子上的磨损低的情况下实现足够高(例如0.35-0.4)的摩擦系数。
具体实施方式
根据本发明的摩擦材料混合物例如能够如下地组成：
原料 重量百分比％
铝-镁/钛合金 10-20(>5重量百分比％的铝)
氧化铝 0.5-2
云母粉 5-8
重晶石 5-30
氧化铁 5-15
硫化锡 2-8
石墨 2-6
焦粉 10-20
芳纶纤维 1-25
树脂填料粉 2-6
粘合树脂 3-7
此外，除了铝(作为金属或者呈合金形式)之外，根据本发明的混合物例如也可以包含钢/钢丝绒、铜和/或铜合金。
因此，本发明涉及应用根据本发明的铝合金和铝金属用于摩擦衬，用于与含铝的制动盘和转子组合地使用。此外，本发明涉及相应的制动衬片用于所提到的目的的应用和一种制动系统，所述制动系统包括根据本发明的摩擦或者制动衬片和所提到的制动盘或者转子。
Claims (12)
1.一种具有摩擦衬的制动衬片的应用，所述摩擦衬与含铝的制动盘或者转子组合地应用，所述摩擦衬包含多于5重量百分比％的呈铝合金形式的铝,其中，所述摩擦衬包含5-30重量百分比％的铝，其中，应用分子式AlxZy的铝合金作为摩擦衬中的组成部分，所述摩擦衬用于含铝的制动盘或者转子，其中，Z代表Mg和/或Ti和/或Si，并且x和y分别表示10至包括90重量百分比％在内的范围。
2.根据权利要求1的应用，其特征在于，所述摩擦衬包含5-25重量百分比％的铝。
3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述铝合金除了铝之外还具有以下元素中的一种或者多种：Mg，Ti，Si，Ba，Sr，Ca，Be，Zr，Cr，Fe，Sn，Bi。
4.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述铝合金涉及二元的铝镁合金或者铝钛合金。
5.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述铝合金涉及三元或者四元的合金，所述三元或者四元的合金包含Mg和/或Ti和/或Si，并且在所述三元或者四元合金中，y代表组分Z的份额的和。
6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，二元的铝合金涉及AlTi10或者涉及AlMg50。
7.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述铝合金以颗粒形式存在和使用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述颗粒具有100–700μm的尺寸。
9.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述制动盘或者转子包含20-60体积百分比％的铝。
10.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述摩擦衬包含10-20重量百分比％的铝。
11.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述制动盘或者转子包含大约40体积百分比％的铝。
12.一种制动系统，其包括根据权利要求1至11中任一项所述的摩擦衬和制动盘。
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