CN116804107A - 汽车刹车盘及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽车刹车盘制备技术领域，具体为汽车刹车盘及其制备方法，该汽车刹车盘及其制备方法，通过组分配方制备得到的汽车刹车盘材料属于混合料摩擦材料，通过设有的强筋纤维和填充料能够配合改性树脂提供更加坚固的骨架，使其具有较好的材料硬度，同时填充料和强筋纤维在刹车盘中能够作为导热介质，提高导热性能，继而提高散热性能；通过增磨材料能够提供更加突出的耐摩性能，延长使用寿命；改性树脂作为基体通过改性避免了本身质地较脆的特征，改性后提高了耐热性能，并基于树脂材料的多孔结构能够吸收部分噪音，有利于提高刹车盘的制动稳定性和降噪效果；除此之外，制备方法简易，易于控制，不易造成原料浪费，有利于稳定控制生产。
Description
技术领域
本发明涉及汽车刹车盘制备技术领域，具体为汽车刹车盘及其制备方法。
背景技术
在汽车制动领域中，汽车刹车盘是不可或缺的功能器件之一，是车辆制动系统必备的零部件，它固定在车轴上与车轮一起转动，刹车时，制动块在钳夹活塞的推动下挤压到制动盘上，通过制动块与刹车盘间的摩擦力来降低车轮转速，达到车辆减速制动的目的。其刹车原理主要是基于与汽车刹车盘之间制动时的摩擦力，因此刹车盘最主要的问题是刹车盘的耐摩擦性能。
并且在使用过程中，摩擦产生的高热状态的汽车摩擦盘会影响自身的物理性质，使其盘体质地变脆，继而容易在刹车制动的过程中发生崩裂的情况，因此在保证刹车盘具有较好的耐摩擦性能的同时还需要尽可能的提高刹车盘的散热性能，使其能够快速导出热量；现有汽车刹车盘大多采用可锻铸铁、灰铸铁、球墨铸铁等单一材质；但是该类刹车盘散热性不佳，向空气中导热速率较差，长期制动后高温会诱发安全隐患；为此市场上逐渐出现新型复合陶瓷材料或碳/碳复合材料制成的刹车盘，但是其工艺成本高，高温时摩擦性能会衰退；因此我们需要得到一种具有高温耐摩擦性能优异、导热散热性能好，且制造成本较低的汽车刹车片。鉴于此，我们提出汽车刹车盘及其制备方法。
发明内容
为了弥补以上不足，本发明提供了汽车刹车盘及其制备方法。
本发明的技术方案是：
汽车刹车盘，所述刹车盘具体包括组分有：
优选的，所述改性树脂的原料组分包括：
具体的，改性树脂主要通过热塑性树脂提供粘结力，作为粘胶高强度粘结各组分，能够在烧结碳化后保持结构稳定和性能稳定，是一种粘结能力较好的粘结剂。
优选的，所述刹车盘组分还可添加有占总质量分数40-50％的耐候稳定材料，所述耐候稳定材料采用325-600目粒径的橡胶粉、石墨粉、石油焦炭粉中的任意一种或多种。主要能够用于稳定摩擦系数，确保刹车盘能够在高温、低温、酸性等使用环境中的稳定性，使其仍然保持良好的稳定的摩擦性能，并且橡胶粉以及碳化后均为多孔结构有利于吸收噪音。
优选的，所述改性油采用间十五烷基酚、硅油或亚麻油中的任意一种或多种。
优选的，所述填充料采用蛭石粉、氢氧化钙、硫酸钡、铜质或铁质金属粉中的任意一种或多种。
优选的，所述强筋纤维采用矿物纤维、陶瓷纤维、硅酸铝纤维、碳纤维、钢纤维、铜纤维、苯二甲酰苯二胺纤维中的任意一种或多种。
优选的，所述增磨材料采用颗粒粒径为20-100目的氧化铝、氧化铁、氧化钛、氧化锆、碳化硅、氮化硅、二氧化硅中的任意一种或多种。
优选的，所述滑润材料采用粒径为400-800目的石墨、氟化石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯、氮化硼、氟化锂、氟化钙、聚酰亚胺中的任意一种或多种。主要是提高各组分的分散度。
一种汽车刹车盘的制备方法，用于制备上述的汽车刹车盘，所述改性树脂的制备工艺步骤为：
步骤一：首先选取热塑性树脂和丁腈橡胶，加热熔融并搅拌均匀；
步骤二：充分熔融后，保温并施加搅拌，向熔料中同步加入烷基类甲苯化合物和改性油，滴加完毕后控制搅拌速率至400-600r/min；
步骤三：搅拌20-40min后分批添加滑润材料，并增加搅拌速度至650-800r/min；
步骤四：搅拌至润滑材料混匀后，停止搅拌，水浴冷却固化；
步骤五：将固化的改性树脂粉碎造粒或切丝，得到质地均匀的固体粉末或细丝。
具体的，能够通过改性树脂对热塑性树脂改性，使其具备较好的抗热衰退的性能，避免在高热摩擦的时候导致性能衰退的情况，即主要通过改性提高耐热性、热衰退和恢复性能均较好。
优选的，所述刹车盘的制备方法具体步骤为：
步骤一：首先按比例称取各组分原料，将原料各组分倒入混料机中均匀搅拌，混匀后得到混合料备用；
步骤二：将混合料通过填料机计重倒入刹车盘模具中，在设有刹车盘散热孔位置的刹车盘模具处插接安装对应的插块，随后继续倒入混合料填充模具至填满；
步骤三：填满后滚筒将混合料滚平，随后将刹车盘模具密封；
步骤四：接着使用45-80Mpa冲床冲压多次初步成型；
步骤五：随后通过热压机施加压力至300-800Mpa，压制多次，并且每次压制后释放压力排出气体，压制时间为10-30s，控制最后压制的保压时间为120-130s，并施加280-320℃高温加热模具，使其通过高温加热使改性树脂转化成塑胶；
步骤六：将模具冷却至室温，取出插接的多个插块，通过电控镭射检查插块是否完全取出，避免因为未完全取出导致拆模时损坏定型；
步骤七：开启模具，取出成型的刹车盘，通过研磨机将四周边角料打磨，并根据所需加工散热孔等结构；
步骤八：最后将刹车盘放入烧结炉中，控制温度梯度为：升温至400-450℃预热20-40min，继续升温至800-1050℃烧结1-1.5h，在炉中自然冷却至室温取出即可。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该汽车刹车盘及其制备方法，通过组分配方制备得到的汽车刹车盘材料属于混合料摩擦材料，通过设有的强筋纤维和填充料能够配合改性树脂提供更加坚固的骨架，使其具有较好的材料硬度，同时填充料和强筋纤维在刹车盘中能够作为导热介质，提高导热性能，继而提高散热性能；通过增磨材料能够提供更加突出的耐摩性能，延长使用寿命；改性树脂作为基体通过改性避免了本身质地较脆的特征，改性后提高了耐热性能，并基于树脂材料的多孔结构能够吸收部分噪音，有利于提高刹车盘的制动稳定性和降噪效果；除此之外，制备方法简易，易于控制，不易造成原料浪费，有利于稳定控制生产。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明通过以下实施例来详述上述技术方案：
实施例1
汽车刹车盘，刹车盘具体包括组分有：
刹车盘组分还添加有占总质量分数40％的325目粒径的橡胶粉和石油焦炭粉等比混合物作为耐候稳定材料。
其中改性酚醛树脂的制备步骤为：
步骤一：按以下原料组分称取备用：
步骤二：将热塑性树脂和丁腈橡胶，加热熔融并搅拌均匀；充分熔融后，保温并施加搅拌，向熔料中同步加入十二烷基苯和间十五烷基酚，滴加完毕后控制搅拌速率至400r/min；
步骤三：搅拌30min后分四批添加425目二硫化钼作为滑润材料，并增加搅拌速度至650r/min；
步骤四：搅拌至润滑材料混匀后，停止搅拌，水浴冰水冷却固化；
步骤五：将固化的改性树脂粉碎破碎造粒，得到质地均匀的固体粉料备用。
最后刹车盘的制备方法具体步骤为：
步骤一：首先按比例称取各组分原料，将原料各组分倒入混料机中均匀搅拌，混匀后得到混合料备用；
步骤二：将混合料通过填料机计重倒入刹车盘模具中，在设有刹车盘散热孔位置的刹车盘模具处插接安装对应的插块，随后继续倒入混合料填充模具至填满；
步骤三：填满后滚筒将混合料滚平，随后将刹车盘模具密封；
步骤四：接着使用45Mpa冲床冲压多次初步成型；
步骤五：随后通过热压机施加压力至300Mpa，压制多次，并且每次压制后释放压力排出气体，压制时间为15s，控制最后压制的保压时间为120s，并施加280℃高温加热模具，将改性树脂转化成塑胶；
步骤六：将模具冷却至室温，取出插接的多个插块，通过电控镭射检查插块是否完全取出；
步骤七：开启模具，取出成型的刹车盘，通过研磨机将四周边角料打磨，并加工散热孔结构；
步骤八：最后将刹车盘放入烧结炉中，控制温度梯度为：升温至450℃预热20min，继续升温至800℃烧结1.5h，在炉中自然冷却至室温取出即可。
实施例2
汽车刹车盘，刹车盘具体包括组分有：
刹车盘组分还添加有占总质量分数40％的325目粒径的橡胶粉和石油焦炭粉等比混合物作为耐候稳定材料。
其中改性酚醛树脂的制备步骤为：
步骤一：按以下原料组分称取备用：
步骤二：将热塑性树脂和丁腈橡胶，加热熔融并搅拌均匀；充分熔融后，保温并施加搅拌，向熔料中同步加入十二烷基苯和间十五烷基酚，滴加完毕后控制搅拌速率至400r/min；
步骤三：搅拌30min后分四批添加425目二硫化钼作为滑润材料，并增加搅拌速度至650r/min；
步骤四：搅拌至润滑材料混匀后，停止搅拌，水浴冰水冷却固化；
步骤五：将固化的改性树脂粉碎破碎造粒，得到质地均匀的固体粉料备用。
最后刹车盘的制备方法具体步骤为：
步骤一：首先按比例称取各组分原料，将原料各组分倒入混料机中均匀搅拌，混匀后得到混合料备用；
步骤二：将混合料通过填料机计重倒入刹车盘模具中，在设有刹车盘散热孔位置的刹车盘模具处插接安装对应的插块，随后继续倒入混合料填充模具至填满；
步骤三：填满后滚筒将混合料滚平，随后将刹车盘模具密封；
步骤四：接着使用45Mpa冲床冲压多次初步成型；
步骤五：随后通过热压机施加压力至300Mpa，压制多次，并且每次压制后释放压力排出气体，压制时间为15s，控制最后压制的保压时间为120s，并施加280℃高温加热模具，将改性树脂转化成塑胶；
步骤六：将模具冷却至室温，取出插接的多个插块，通过电控镭射检查插块是否完全取出；
步骤七：开启模具，取出成型的刹车盘，通过研磨机将四周边角料打磨，并加工散热孔结构；
步骤八：最后将刹车盘放入烧结炉中，控制温度梯度为：升温至450℃预热20min，继续升温至800℃烧结1.5h，在炉中自然冷却至室温取出即可。
实施例3
汽车刹车盘，刹车盘具体包括组分有：
刹车盘组分还添加有占总质量分数40％的325目粒径的橡胶粉和石油焦炭粉等比混合物作为耐候稳定材料。
其中改性酚醛树脂的制备步骤为：
步骤一：按以下原料组分称取备用：
步骤二：将热塑性树脂和丁腈橡胶，加热熔融并搅拌均匀；充分熔融后，保温并施加搅拌，向熔料中同步加入十二烷基苯和间十五烷基酚，滴加完毕后控制搅拌速率至400r/min；
步骤三：搅拌30min后分四批添加425目二硫化钼作为滑润材料，并增加搅拌速度至650r/min；
步骤四：搅拌至润滑材料混匀后，停止搅拌，水浴冰水冷却固化；
步骤五：将固化的改性树脂粉碎破碎造粒，得到质地均匀的固体粉料备用。
最后刹车盘的制备方法具体步骤为：
步骤一：首先按比例称取各组分原料，将原料各组分倒入混料机中均匀搅拌，混匀后得到混合料备用；
步骤二：将混合料通过填料机计重倒入刹车盘模具中，在设有刹车盘散热孔位置的刹车盘模具处插接安装对应的插块，随后继续倒入混合料填充模具至填满；
步骤三：填满后滚筒将混合料滚平，随后将刹车盘模具密封；
步骤四：接着使用45Mpa冲床冲压多次初步成型；
步骤五：随后通过热压机施加压力至300Mpa，压制多次，并且每次压制后释放压力排出气体，压制时间为15s，控制最后压制的保压时间为120s，并施加280℃高温加热模具，将改性树脂转化成塑胶；
步骤六：将模具冷却至室温，取出插接的多个插块，通过电控镭射检查插块是否完全取出；
步骤七：开启模具，取出成型的刹车盘，通过研磨机将四周边角料打磨，并加工散热孔结构；
步骤八：最后将刹车盘放入烧结炉中，控制温度梯度为：升温至450℃预热20min，继续升温至800℃烧结1.5h，在炉中自然冷却至室温取出即可。
实施例4
汽车刹车盘，刹车盘具体包括组分有：
刹车盘组分还添加有占总质量分数40％的325目粒径的橡胶粉和石油焦炭粉等比混合物作为耐候稳定材料。
其中改性酚醛树脂的制备步骤为：
步骤一：按以下原料组分称取备用：
步骤二：将热塑性树脂和丁腈橡胶，加热熔融并搅拌均匀；充分熔融后，保温并施加搅拌，向熔料中同步加入十二烷基苯和间十五烷基酚，滴加完毕后控制搅拌速率至400r/min；
步骤三：搅拌30min后分四批添加425目二硫化钼作为滑润材料，并增加搅拌速度至650r/min；
步骤四：搅拌至润滑材料混匀后，停止搅拌，水浴冰水冷却固化；
步骤五：将固化的改性树脂粉碎破碎造粒，得到质地均匀的固体粉料备用。
最后刹车盘的制备方法具体步骤为：
步骤一：首先按比例称取各组分原料，将原料各组分倒入混料机中均匀搅拌，混匀后得到混合料备用；
步骤二：将混合料通过填料机计重倒入刹车盘模具中，在设有刹车盘散热孔位置的刹车盘模具处插接安装对应的插块，随后继续倒入混合料填充模具至填满；
步骤三：填满后滚筒将混合料滚平，随后将刹车盘模具密封；
步骤四：接着使用45Mpa冲床冲压多次初步成型；
步骤五：随后通过热压机施加压力至300Mpa，压制多次，并且每次压制后释放压力排出气体，压制时间为15s，控制最后压制的保压时间为120s，并施加280℃高温加热模具，将改性树脂转化成塑胶；
步骤六：将模具冷却至室温，取出插接的多个插块，通过电控镭射检查插块是否完全取出；
步骤七：开启模具，取出成型的刹车盘，通过研磨机将四周边角料打磨，并加工散热孔结构；
步骤八：最后将刹车盘放入烧结炉中，控制温度梯度为：升温至450℃预热20min，继续升温至800℃烧结1.5h，在炉中自然冷却至室温取出即可。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于：对比例1中不添加占总质量分数40％的325目粒径的橡胶粉和石油焦炭粉等比混合物，其他条件均一致。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于：对比例2中直接使用酚醛树脂，不进行改性处理，其他条件均一致。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于：对比例3中不添加碳纤维、钢纤维等比混合物，完全被100目铁粉、铜粉等比混合物替代，其他条件均一致。
对比例4
本对比例与实施例1的区别在于：对比例4中不添加20目氧化铝、碳化硅等比混合物，其他条件均一致。
根据实施例1-4以及对比例1-4的制备方法分别制备得到刹车盘作为测试样本，分别对于各样本的耐磨性能和摩擦性能进行测试，将各样本分别安装到制动系统台架上运行，测试其同等制动情况下的磨损率(％)和摩擦系数，具体数据如下：
| 磨损率(％) | 摩擦系数 | |
| 实施例1 | 6.5 | 0.44 |
| 实施例2 | 7.4 | 0.35 |
| 实施例3 | 8.9 | 0.38 |
| 实施例4 | 8.4 | 0.41 |
| 对比例1 | 7.6 | 0.49 |
| 对比例2 | 19.2 | 0.18 |
| 对比例3 | 15.7 | 0.22 |
| 对比例4 | 12.9 | 0.28 |
由上表数据可知：碳纤维和钢纤维含量以及铁粉和铜粉能够含量增加能够降低磨损率，能够提高刹车盘的耐磨性能，有利于提高汽车刹车盘的使用寿命，一方面是因为该填充料和强筋纤维质地较硬，能够起到骨架支撑作用，另一方面是因为能够作为导热介质，吸收并导出热量，有利于保持刹车盘的物理性能稳定，继而减缓磨损程度；而氧化铝、碳化硅能够增大摩擦盘的摩擦系数，使其摩擦性能更好，制动效果更佳；若不添加橡胶粉和石油焦炭粉能够增大摩擦系数，但是同样导致润滑性降低，容易加快磨损；改性树脂能够较之热塑性树脂改变其热衰变性，未改性的酚醛树脂高温后磨损率变化较大，且高热后质地较软，摩擦性能不佳；因此由上表数据可知，该刹车盘具有较好的耐磨性能和摩擦性能。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.汽车刹车盘，其特征在于：所述刹车盘具体包括组分有：
2.如权利要求1所述的汽车刹车盘，其特征在于：所述改性树脂的原料组分包括：
3.如权利要求1所述的汽车刹车盘，其特征在于：所述刹车盘组分还可添加有占总质量分数40-50％的耐候稳定材料，所述耐候稳定材料采用325-600目粒径的橡胶粉、石墨粉、石油焦炭粉中的任意一种或多种。
4.如权利要求2所述的汽车刹车盘，其特征在于：所述改性油采用间十五烷基酚、硅油或亚麻油中的任意一种或多种。
5.如权利要求1所述的汽车刹车盘，其特征在于：所述填充料采用蛭石粉、氢氧化钙、硫酸钡、铜质或铁质金属粉中的任意一种或多种。
6.如权利要求1所述的汽车刹车盘，其特征在于：所述强筋纤维采用矿物纤维、陶瓷纤维、硅酸铝纤维、碳纤维、钢纤维、铜纤维、苯二甲酰苯二胺纤维中的任意一种或多种。
7.如权利要求1所述的汽车刹车盘，其特征在于：所述增磨材料采用颗粒粒径为20-100目的氧化铝、氧化铁、氧化钛、氧化锆、碳化硅、氮化硅、二氧化硅中的任意一种或多种。
8.如权利要求2所述的汽车刹车盘，其特征在于：所述滑润材料采用粒径为400-800目的石墨、氟化石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯、氮化硼、氟化锂、氟化钙、聚酰亚胺中的任意一种或多种。
9.一种汽车刹车盘的制备方法，用于制备权利要求1-8中任意一项所述的汽车刹车盘，其特征在于：所述改性树脂的制备工艺步骤为：
步骤一：首先选取热塑性树脂和丁腈橡胶，加热熔融并搅拌均匀；
步骤二：充分熔融后，保温并施加搅拌，向熔料中同步加入烷基类甲苯化合物和改性油，滴加完毕后控制搅拌速率至400-600r/min；
步骤三：搅拌20-40min后分批添加滑润材料，并增加搅拌速度至650-800r/min；
步骤四：搅拌至润滑材料混匀后，停止搅拌，水浴冷却固化；
步骤五：将固化的改性树脂粉碎造粒或切丝，得到质地均匀的固体粉末或细丝。
10.如权利要求9所述的汽车刹车盘的制备方法，其特征在于：所述刹车盘的制备方法具体步骤为：
步骤一：首先按比例称取各组分原料，将原料各组分倒入混料机中均匀搅拌，混匀后得到混合料备用；
步骤二：将混合料通过填料机计重倒入刹车盘模具中，在设有刹车盘散热孔位置的刹车盘模具处插接安装对应的插块，随后继续倒入混合料填充模具至填满；
步骤三：填满后滚筒将混合料滚平，随后将刹车盘模具密封；
步骤四：接着使用45-80Mpa冲床冲压多次初步成型；
步骤五：随后通过热压机施加压力至300-800Mpa，压制多次，并且每次压制后释放压力排出气体，压制时间为10-30s，控制最后压制的保压时间为120-130s，并施加280-320℃高温加热模具；
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步骤八：最后将刹车盘放入烧结炉中，控制温度梯度为：升温至400-450℃预热20-40min，继续升温至800-1050℃烧结1-1.5h，在炉中自然冷却至室温取出即可。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117659589A (zh) * | 2023-12-08 | 2024-03-08 | 广州市晶邦密封技术有限公司 | 一种石油焦粉填充聚四氟乙烯复合材料及其制备方法 |
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2023
- 2023-06-25 CN CN202310749205.9A patent/CN116804107A/zh active Pending
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