CN116218250A - 一种耐高温汽车摩擦衬片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽车刹车片加工技术领域，具体为一种耐高温汽车摩擦衬片，包含以下质量百分比的组分：耐高温树脂10％～20％、丁腈橡胶5％～15％、泡沫铁粉5％～10％、增强复合纤维5％～15％、玻璃纤维1％～8％、不锈钢纤维2％～10％、碳纤维3％～8％、六钛酸钾晶须5％～15％、硫酸钙晶须3％～8％、蓝晶石粉3％～8％、硫化锑2％～6％、二硫化钼1％～5％、石油焦炭3％～8％、鳞片石墨6％～16％、颗粒石墨3％～8％、硅藻土3％～8％、沉淀硫酸钡5％～10％、三氧化二铝颗粒1％～3％。本发明所提供的摩擦衬片摩擦系数更稳定，能有效避免高温衰退，具有更好的耐热性和耐磨性。
Description
技术领域
本发明涉及汽车刹车片加工技术领域，具体为一种耐高温汽车摩擦衬片及其制备方法。
背景技术
随着汽车工业的不断发展，车辆的安全、舒适、可靠性被更多的强调。汽车刹车系统是通过压力作用于刹车衬片上，使之与刹车盘之间进行摩擦，将车辆动能转化为热能，从而到达车辆制动的效果。在车辆制动过程中，磨损、震动等都会影响摩擦系数的稳定性，制动带来的高温会使其摩擦性能衰退，这些因素一方面影响着驾驶者的驾乘体验，一方面也会带来安全隐患。
而摩擦衬片作为汽车刹车系统中的关键零部件，在很大程度上影响着车辆的安全、舒适和可靠性。因此，需要一种高性能的汽车摩擦衬片，使其具备更加稳定的摩擦系数，高耐磨，同时还要能耐高温，避免发生热衰退。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐热性和耐磨性更好的耐高温汽车摩擦衬片，及其制备该摩擦衬片的方法，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：一种耐高温汽车摩擦衬片，包含以下质量百分比的组分：
耐高温树脂10％～20％、丁腈橡胶5％～15％、泡沫铁粉5％～10％、增强复合纤维5％～15％、玻璃纤维1％～8％、不锈钢纤维2％～10％、碳纤维3％～8％、六钛酸钾晶须5％～15％、硫酸钙晶须3％～8％、蓝晶石粉3％～8％、硫化锑2％～6％、二硫化钼1％～5％、石油焦炭3％～8％、鳞片石墨6％～16％、颗粒石墨3％～8％、硅藻土3％～8％、沉淀硫酸钡5％～10％、三氧化二铝颗粒1％～3％。
进一步的，所述鳞片石墨与所述颗粒石墨含量比为2：1。
进一步的，所述鳞片石墨的尺寸范围为100um～300um，所述颗粒石墨的尺寸范围为50um～200um，所述鳞片石墨和所述颗粒石墨的碳含量≥95％。
进一步的，所述三氧化二铝颗粒的尺寸范围为50um～100um。
进一步的，所述增强复合纤维由矿物纤维和棉花提取纤维复合组成。
本发明还提供一种耐高温汽车摩擦衬片的制备方法，用于制备上述耐高温汽车摩擦衬片，包括以下步骤：
S1，混合配料：将所有组分按质量比分配完成后，按照次序分成多次放入高速混料机中进行搅拌，得到混合物A；
S2，热压成型：将所述混合物A放入模具中进行热压，热压的温度范围为160℃～200℃，压力范围为30Mpa～60Mpa，保压时间为2mi n～5mi n；
S3，固化：将热压成型后的摩擦衬片放入固化炉中，在80℃～200℃的温度范围内进行梯度保温4h～6h。
进一步的，在步骤S1中，所述按照次序分成多次放入高速混料机中进行搅拌为，将配比后的各组分分为三组，依次放入所述高速混料机中进行混合，具体包括以下步骤：
S101，将第一组组分放入所述高速混料机中进行搅拌获得混合物A1，所述第一组组分包括增强复合纤维、玻璃纤维、不锈钢纤维、碳纤维、六钛酸钾晶须、硫酸钙晶须、鳞片石墨、颗粒石墨、石油焦炭和沉淀硫酸钡；
S102，将第二组组分放入所述高速混料机中与所述混合物A1进行搅拌获得混合物A2，所述第二组组分包括耐高温树脂和丁腈橡胶；
S103，将第三组组分放入所述高速混料机中与所述混合物A2进行搅拌获得所述混合物A，所述第三组组分包括泡沫铁粉、蓝晶石粉、硫化锑、二硫化钼、硅藻土和三氧化二铝颗粒。
进一步的，所述高速混料机内的单次混合时长为20mi n～40mi n。
进一步的，还包括步骤S4，后处理：对固化后的摩擦衬片进行整形处理，得到摩擦衬片成品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供一种汽车摩擦衬片，通过控制鳞片石墨与颗粒石墨的含量与比例有效提高了摩擦系数稳定性，降低磨耗。多种纤维搭配混合使用，进一步完善摩擦材料的网络结构，起到协同增强的作用，在提高材料强度的同时抗震减磨。硫化锑、二硫化钼能在高温下分解，并在摩擦表面形成氧化膜，进一步改善高温下的摩擦系数稳定性，降低磨耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例的组分质量百分比配比表格；
图2为本发明所述耐高温汽车摩擦衬片的制备方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明公开了一种耐高温汽车摩擦衬片，包含以下质量百分比的组分：耐高温树脂10％～20％、丁腈橡胶5％～15％、泡沫铁粉5％～10％、增强复合纤维5％～15％、玻璃纤维1％～8％、不锈钢纤维2％～10％、碳纤维3％～8％、六钛酸钾晶须5％～15％、硫酸钙晶须3％～8％、蓝晶石粉3％～8％、硫化锑2％～6％、二硫化钼1％～5％、石油焦炭3％～8％、鳞片石墨6％～16％、颗粒石墨3％～8％、硅藻土3％～8％、沉淀硫酸钡5％～10％、三氧化二铝颗粒1％～3％。
其中，所述鳞片石墨与所述颗粒石墨含量比为2：1。所述鳞片石墨的尺寸范围为100um～300um，所述颗粒石墨的尺寸范围为50um～200um，所述鳞片石墨和所述颗粒石墨的碳含量≥95％。所述三氧化二铝颗粒的尺寸范围为50um～100um。所述增强复合纤维由矿物纤维和棉花提取纤维复合组成。
请参考图2，一种耐高温汽车摩擦衬片的制备方法，包括以下步骤：
S1，混合配料：将所有组分按质量比分配完成后，按照次序分成多次放入高速混料机中进行搅拌，得到混合物A；
S2，热压成型：将所述混合物A放入模具中进行热压，热压的温度范围为160℃～200℃，压力范围为30Mpa～60Mpa，保压时间为2mi n～5mi n；
S3，固化：将热压成型后的摩擦衬片放入固化炉中，在80℃～200℃的温度范围内进行梯度保温4h～6h。
具体的，在步骤S1中，所述按照次序分成多次放入高速混料机中进行搅拌为，将配比后的各组分分为三组，依次放入所述高速混料机中进行混合。由于组分较多，且各组分之间材料特性各不相同，需要根据其不同的材料特性进行分类分次混合，避免在混料过程中组分黏连，搅拌不均匀。具体包括以下步骤：
S101，将第一组组分放入所述高速混料机中进行搅拌获得混合物A1，所述第一组组分包括增强复合纤维、玻璃纤维、不锈钢纤维、碳纤维、六钛酸钾晶须、硫酸钙晶须、鳞片石墨、颗粒石墨、石油焦炭和沉淀硫酸钡；
S102，将第二组组分放入所述高速混料机中与所述混合物A1进行搅拌获得混合物A2，所述第二组组分包括耐高温树脂和丁腈橡胶；
S103，将第三组组分放入所述高速混料机中与所述混合物A2进行搅拌获得所述混合物A，所述第三组组分包括泡沫铁粉、蓝晶石粉、硫化锑、二硫化钼、硅藻土和三氧化二铝颗粒。
其中，所述高速混料机内的单次混合时长为20mi n～40mi n。
进一步的，本制备方法还包括步骤S4，后处理：对固化后的摩擦衬片进行整形处理，以提高摩擦衬片的尺寸精度，得到符合标准的摩擦衬片成品。
实施例1：
耐高温树脂16％、丁腈橡胶5％、泡沫铁粉6％、增强复合纤维10％、玻璃纤维2％、不锈钢纤维4％、碳纤维3％、六钛酸钾晶须6％、硫酸钙晶须4％、蓝晶石粉5％、硫化锑3％、二硫化钼3％、石油焦炭5％、鳞片石墨10％、颗粒石墨5％、硅藻土5％、沉淀硫酸钡6％、三氧化二铝颗粒2％。
实施例2：
耐高温树脂16％、丁腈橡胶8％、泡沫铁粉5％、增强复合纤维8％、玻璃纤维2％、不锈钢纤维4％、碳纤维4％、六钛酸钾晶须8％、硫酸钙晶须6％、蓝晶石粉3％、硫化锑3％、二硫化钼5％、石油焦炭2％、鳞片石墨12％、颗粒石墨6％、硅藻土4％、沉淀硫酸钡2％、三氧化二铝颗粒2％。
实施例3：
耐高温树脂17％、丁腈橡胶5％、泡沫铁粉5％、增强复合纤维6％、玻璃纤维2％、不锈钢纤维3％、碳纤维3％、六钛酸钾晶须10％、硫酸钙晶须5％、蓝晶石粉6％、硫化锑2％、二硫化钼5％、石油焦炭8％、鳞片石墨8％、颗粒石墨4％、硅藻土5％、沉淀硫酸钡3％、三氧化二铝颗粒3％。
实施例4：
耐高温树脂17％、丁腈橡胶5％、泡沫铁粉4％、增强复合纤维10％、玻璃纤维2％、不锈钢纤维4％、碳纤维3％、六钛酸钾晶须8％、硫酸钙晶须5％、蓝晶石粉6％、硫化锑2％、二硫化钼2％、石油焦炭3％、鳞片石墨14％、颗粒石墨7％、硅藻土5％、沉淀硫酸钡2％、三氧化二铝颗粒1％。
实施例5：
耐高温树脂14％、丁腈橡胶8％、泡沫铁粉4％、增强复合纤维10％、玻璃纤维2％、不锈钢纤维3％、碳纤维4％、六钛酸钾晶须8％、硫酸钙晶须6％、蓝晶石粉4％、硫化锑3％、二硫化钼3％、石油焦炭2％、鳞片石墨14％、颗粒石墨7％、硅藻土2％、沉淀硫酸钡4％、三氧化二铝颗粒2％。
按照以上五种实施例的组分配比进行以下操作：
S1，混合配料：将所有组分按质量比分配完成后，分成三组，其中，第一组组分包括增强复合纤维、玻璃纤维、不锈钢纤维、碳纤维、六钛酸钾晶须、硫酸钙晶须、鳞片石墨、颗粒石墨、石油焦炭和沉淀硫酸钡；第二组组分包括耐高温树脂和丁腈橡胶；第三组组分包括泡沫铁粉、蓝晶石粉、硫化锑、二硫化钼、硅藻土和三氧化二铝颗粒。
S101，将第一组组分放入所述高速混料机中进行搅拌获得混合物A1，混合时长为20mi n～40mi n；
S102，将第二组组分放入所述高速混料机中与所述混合物A1进行搅拌获得混合物A2，混合时长为20mi n～40mi n；
S103，将第三组组分放入所述高速混料机中与所述混合物A2进行搅拌获得所述混合物A，混合时长为20mi n～40mi n。
S2，热压成型：将所述混合物A放入模具中进行热压，热压的温度范围为160℃～200℃，压力范围为30Mpa～60Mpa，保压时间为2mi n～5mi n。
S3，固化：将热压成型后的摩擦衬片放入固化炉中，在80℃～200℃的温度范围内进行梯度保温4h～6h。
S4，后处理：对固化后的摩擦衬片进行整形处理，以提高摩擦衬片的尺寸精度，得到符合标准的摩擦衬片成品。
将获得的五个实施例的摩擦衬片样品依照GB/T34007-2017《道路车辆制动衬片摩擦材料摩擦性能拖拽试验方法》内规定的相关测试标准进行性能测试，分别在室温、100℃、200℃、300℃的制动温度下，测试所述摩擦衬片的样品摩擦系数，磨损率及剪切强度。表1为五个实施例在不同制动温度下的摩擦系数；表2为五个实施例在不同制动温度下的磨损率及剪切强度。
表1
| 平均摩擦系数 | 室温 | 100℃ | 200℃ | 300℃ |
| 实施例1 | 0.44 | 0.43 | 0.40 | 0.35 |
| 实施例2 | 0.43 | 0.43 | 0.41 | 0.38 |
| 实施例3 | 0.46 | 0.44 | 0.41 | 0.35 |
| 实施例4 | 0.41 | 0.40 | 0.36 | 0.31 |
| 实施例5 | 0.43 | 0.42 | 0.39 | 0.34 |
表2
由上述试验结果可知，各实施例在不同温度条件下的平均摩擦系数虽然有不同程度变化，但平均摩擦系数均处于相关标准GB/5763-2018规定的0.25-0.70的范围内，且随着温度升高没有出现大幅降低，整体变化趋势平稳。并且，通过表2可知各实施例的磨损率及剪切强度相较于相关标准规定的0-2和2.5Mpa均有较大程度提升。
本发明通过控制所述鳞片石墨与颗粒石墨的含量和比例能有效提高摩擦系数稳定性，并降低磨耗。在所述鳞片石墨与所述颗粒石墨含量比为2：1的情况下，石墨材料能起到较好的润滑性能和较高的耐磨性。而所述石油焦炭主要用于依靠其疏松多孔的材料性质以起到降低噪音、调节材料密度、增强粘接强度等作用。其次，通过多种纤维之间的搭配使用，进一步完善了摩擦材料的网络结构，起到协同增强的作用，提高材料强度的同时强化抗震减磨性格能。其中，所述硫化锑和二硫化钼能在高温下分解，并在摩擦表面形成氧化膜，有助于改善高温下的摩擦系数稳定性和降低磨耗。由于所述三氧化二铝颗粒含量过高容易导致磨损率增加，而其含量过低时则会导致摩擦系数降低；同时，所述三氧化二铝颗粒的颗粒尺寸过大时，摩擦系数波动大且易划伤对偶盘，尺寸过小则对提升摩擦系数效果不显著。因此通过控制三氧化二铝颗粒的含量及尺寸，进一步提高摩擦系数，同时不使磨损加剧。
综上所述，本发明所制备的摩擦衬片具有以下效果：
其一、充分发挥不同纤维材料的性能特性，搭建起材料的纤维构架，使不同纤维材料之间起到协同增强的效果，提高了材料的强度和耐磨性；
其二、添加多种摩擦性能调节材料，使摩擦材料在制动过程中具有更稳定的摩擦系数；
其三、控制不同材料组分的质量比及尺寸大小，充分发挥材料特性；
其四、调整润滑材料和填料的组成结构，使制备所得摩擦衬片成品具有更好的耐高温特性，避免高温衰退。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种耐高温汽车摩擦衬片，其特征在于，包含以下质量百分比的组分：
耐高温树脂10％～20％、丁腈橡胶5％～15％、泡沫铁粉5％～10％、增强复合纤维5％～15％、玻璃纤维1％～8％、不锈钢纤维2％～10％、碳纤维3％～8％、六钛酸钾晶须5％～15％、硫酸钙晶须3％～8％、蓝晶石粉3％～8％、硫化锑2％～6％、二硫化钼1％～5％、石油焦炭3％～8％、鳞片石墨6％～16％、颗粒石墨3％～8％、硅藻土3％～8％、沉淀硫酸钡5％～10％、三氧化二铝颗粒1％～3％。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温汽车摩擦衬片，其特征在于，所述鳞片石墨与所述颗粒石墨含量比为2：1。
3.根据权利要求2所述的一种耐高温汽车摩擦衬片，其特征在于，所述鳞片石墨的尺寸范围为100um～300um，所述颗粒石墨的尺寸范围为50um～200um，所述鳞片石墨和所述颗粒石墨的碳含量≥95％。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温汽车摩擦衬片，其特征在于，所述三氧化二铝颗粒的尺寸范围为50um～100um。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温汽车摩擦衬片，其特征在于，所述增强复合纤维由矿物纤维和棉花提取纤维复合组成。
6.一种耐高温汽车摩擦衬片的制备方法，其特征在于，应用于如权利要求1-5所述的任一种耐高温汽车摩擦衬片，包括以下步骤：
S1，混合配料：将所有组分按质量比分配完成后，按照次序分成多次放入高速混料机中进行搅拌，得到混合物A；
S2，热压成型：将所述混合物A放入模具中进行热压，热压的温度范围为160℃～200℃，压力范围为30Mpa～60Mpa，保压时间为2min～5min；
S3，固化：将热压成型后的摩擦衬片放入固化炉中，在80℃～200℃的温度范围内进行梯度保温4h～6h。
7.根据权利要求6所述的耐高温汽车摩擦衬片的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述按照次序分成多次放入高速混料机中进行搅拌为，将配比后的各组分分为三组，依次放入所述高速混料机中进行混合，具体包括以下步骤：
S101，将第一组组分放入所述高速混料机中进行搅拌获得混合物A1，所述第一组组分包括增强复合纤维、玻璃纤维、不锈钢纤维、碳纤维、六钛酸钾晶须、硫酸钙晶须、鳞片石墨、颗粒石墨、石油焦炭和沉淀硫酸钡；
S102，将第二组组分放入所述高速混料机中与所述混合物A1进行搅拌获得混合物A2，所述第二组组分包括耐高温树脂和丁腈橡胶；
S103，将第三组组分放入所述高速混料机中与所述混合物A2进行搅拌获得所述混合物A，所述第三组组分包括泡沫铁粉、蓝晶石粉、硫化锑、二硫化钼、硅藻土和三氧化二铝颗粒。
8.根据权利要求7所述的耐高温汽车摩擦衬片的制备方法，其特征在于，所述高速混料机内的单次混合时长为20min～40min。
9.根据权利要求6所述的耐高温汽车摩擦衬片的制备方法，其特征在于，还包括步骤S4，后处理：对固化后的摩擦衬片进行整形处理，得到摩擦衬片成品。
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