一種陶瓷基/nao複合摩擦材料及製備方法
2023-12-09 05:59:21 2
專利名稱：：一種陶瓷基/nao複合摩擦材料及製備方法
技術領域：
：本發明涉及一種新型低噪音綠色環保型複合摩擦材料，特別是涉及一種更適合應用在中高檔轎車制動器的氧化物陶瓷基/NAO複合摩擦材料及製備方法。
背景技術：
：目前，摩擦材料有以下幾類1.汽車摩擦材料汽車摩擦材料主要是以一種有機或無機材料為基體(如樹脂、陶瓷、金屬等)，以增強纖維、晶須、合成顆粒和摩擦調節劑、減摩劑等使用現代技術複合成的一種整體結構物的複合材料，這種結構物以微觀或宏觀的形式構成的不同化學性質和物理特性滿足不同摩擦性能的要求。汽車制動摩擦產品是汽車制動系統中的前輪和後輪制動器的重要組成部件，它的主要功能是用於汽車行駛過程中的制動減速和停止，因此是汽車零部件中的重要安全件，也屬關鍵易損件。這一類摩擦材料始終是複合材料分支在高新技術材料科學領域、工業制動和汽車及零部件工業發展的關鍵基礎材料之一。2.半金屬"混合物型剎車片半金屬"混合物型剎車片(Semi-met)主要是採用粗糙的鋼纖維作為增強纖維和重要的混合物。從外觀上(細的纖維和微粒)可以很方便地將石棉型和無石棉有機物型剎車片(NA0)區分開來，另外它們還具有一定的磁性。特別是在低溫環境中高金屬含量同樣也就意味著剎車片會引起制動盤或制動鼓的表面較大的磨損，同時會產生更大的噪音。鋼纖維具有較高的強度和導熱性，這使得"半金屬"混合物型剎車片同傳統的石棉型剎車片有著不同的制動特性。例如"半金屬"剎車片內部金屬含量較高而強度大，高金屬含量同時也改變了剎車片的摩擦特性，通常是指"半金屬"剎車片需要更高的制動壓力來完成同樣的制動效果。半金屬"混合物型剎車片(Semi-met)的主要優點在於它的溫控能力及較高的制動溫度，同石棉型的傳熱性能差與制動盤、制動鼓的冷卻能力差相比它們在剎車時幫助制動盤和制動鼓將熱量從其表面上散發出去，熱量被傳遞到制動鉗及其組件上。當然如果這些熱量處理不當也會產生問題，剎車液受熱後溫度會上升如果溫度達到一定水平，將導致制動萎縮和剎車液沸騰。這種熱量同時對制動鉗、活塞密封圈及回位彈簧也有一定的影響，會加快這些組件老化，這也是在制動維修時要重新裝配製動鉗及更換金屬件的原因。3.低金屬摩擦材料——盤式制動片技術特性低金屬摩擦材料是在普通半金屬摩擦材料基礎上改進、創新、發展起來的。這種高性能的摩擦材料體系在歐洲北美主要裝備在大眾、奔馳、寶馬、寶來、標緻雪鐵龍、菲亞特、依維柯以及福特、通用、克萊斯勒等一系列中高檔制動器上，配套於世界著名的Bosch、TRW、TEVES制動器公司。國內產品技術目前基於在半金屬摩擦材料和混合纖維基摩擦材料基礎上，大部分進入在維修市場上。在主機市場，能夠進入0E市場的都是較低檔車型，一些企業也在開發用於0E高性能的摩擦材料，但都因為缺乏材料核心設計技術和一體化先進工藝，產品性能和質量不能滿足主機的要求，主要差距是在高速衰退、高溫衰退、安全穩定性、噪音和振動、粘附性和鏽蝕和壽命等方面與先進國家和外企的產品差異很大，特別在產品質量穩定性和一致性差異更大。使得國內自主品牌的中高檔制動器在產品性能和質量上難以提高水平，在汽車零部件工業供應鏈趨於全球化採購的趨勢中缺乏競爭力。少金屬摩擦材料與半金屬摩擦材料比較，改進了半金屬剎車材料存在的生鏽，刮傷對偶，優化了冷態初始制動力低，低頻噪音和振動和高熱傳導對制動液的影響等不足.它的突出特性具有優異地抗衰退能力.4.NA0及NAO陶瓷基摩擦材料的技術特徵陶瓷基/NAO有機摩擦材料主要是作為石棉的替代品而研製產生的，其結構使用以芳香族芳綸纖維或其它有機纖維、礦物纖維、玻璃纖維、(碳、陶瓷纖維等)複合纖維來作為增強材料，以有機粘結劑為基體，保持了石棉摩擦材料獨特的性能，突出了解決降低噪音，減少粉塵汙染，延長使用壽命獨特的優異性能。符合歐洲標準規範和R90規範。這些規範中包括摩擦性能、抗疲勞能力、溫度及壓力和速度下敏感性、抗磨損能力以及噪音等。這些新材料的定型都經過了整車效能試驗和道路試驗.全部優異的制動性能，特別是高速制動和緊急制動條件下，能夠保持足夠的制動距離.穩定性和安全性。如今的NAO剎車片比石棉剎車片的使用壽命明顯延長，同時還有利於延長制動鼓與制動盤的使用壽命。陶瓷基/NA0材料更適合應用在中高檔轎車制動器。
發明內容陶瓷基/NA0摩擦材料產品配方研製要點陶瓷基/NAO摩擦材料配方是由芳綸纖維、無鋁的矽氧陶瓷纖維、鈦酸鉀纖維、銅和氧化物陶瓷組份優化組成的氧化物陶瓷基/NA0摩擦材料混合物。組成的品質能給摩擦材料例如盤式剎車片一個優良的摩擦性能穩定的熱性能、對偶摩擦係數、良好的制動慣量、極低的磨耗和對偶磨損等。氧化物陶瓷基/NA0摩擦材料是超出現有摩擦材料結構和性能的新型摩擦材料，其結構在採用複合纖維體系中主要以無鋁的矽氧陶瓷纖維增強和採用人工合成的高純度陶瓷材料、功能陶瓷材料及無機化合物為原料，在嚴格控制的條件下經模壓固化成型，它具有一系列良好的物理、化學性能和摩擦性能。本發明陶瓷基/NA0摩擦材料技術創新點是其不同之處在於由下列重量份的組分組成由芳綸纖維0.5-2.5份、鈦酸鉀纖維5-15份和矽鎂鈣氧化物陶瓷纖維3_8份組成混合纖維，矽灰石纖維或礦物纖維2-6份和銅纖維8-15份做增強和導熱纖維，酚醛樹脂4-9份做有機黏合劑，純氧化物陶瓷如A1203、Zr02、MgO、CaO等5-20份做研磨劑，固體潤滑劑、硫化物、石墨焦炭等8-18份抗磨潤滑材料，微鹼性的碳酸輕鈉0.8-1.5份做均勻發孔劑和對偶防氧化劑，硫酸鋇18-28份無機填料及10-30份功能和增韌填料組成100份。摩擦組分和製造方法摩擦材料組分範圍比％RawMaterialWeightWeight原材茅鬥PercentPercent重量比％優化重jWeightPercent:比％更優化重j骨架材料PhenolicResin酚醛樹脂4--114--95.4-8Kevlar芳倫纖維0.5-80.5-50.5-2.CeramicFiber矽氧陶瓷纖維2--152-103-8PotassiumTitanate鈦酸鉀纖維3--255--245-18Zirconia氧化鋯5--205-168-16Copper銅3--205--188-15BariumSulfate硫酸鋇3--3015「3015-25上述混合物為骨架材料輔助材料Wollastonite矽灰石纖維0-150--152--8MineralFiber礦物纖維1-152--122--6可選上述增強纖維材料AntimonyTrisulfid硫化銻2-102-102--6AntimonyM硫化鉬2-102-102--6固體潤滑劑1-102-102--6SynGr即hite合成石墨2.5-155--155--8Gr即hite天然石墨1-81--61.5--6Coke焦炭2-202-162.5--13.5可選上述一種或幾種抗磨材料Vermiculite蛭石1--152--122.5--8Mica雲母2--152--152-15Zircon矽酸鋯3--103--105-8AluminumOxide氧化鋁0.5-50.9-50.9--4MagnesiumOxide氧化鎂2--102--102-8CalciumOxide氧化鈣1--101--101-2Ca6Si6017卿2水合矽酸鈣0.5-90.5-91-2Calciumcarbonate碳酸牽丐0.5-80.5-80.5--8Sodiumcarbonatelight碳酸輕鈉0.5-30.5_1.50.6--1可選上述一種或幾種功能.填材料CashewParticles腰果油摩擦粉2-102.-82-5Rubber橡膠0.5-80.5-50.5--3可選上述一種或幾種增韌填料製備方法取上述幾種或幾十種混合物，經攪拌混合，配製成配方料；取合適重量的混制料加入150。C左右的模腔，在適合的壓力下經模壓多次排氣，保壓0-8分鐘，一次性熱壓固化成型在鋼背上的盤式剎車片；經180-260。C高溫固化製成產品。具體實施例方式EXAMPLE實例典型的配方實例RawMaterial原材料實例1實例2實例31PhenolicResin酚醛樹脂4682Kevlar芳倫纖維32.50.53CeramicFiber陶瓷纖維47104PotassiumTitanate鈦酸鉀纖維12855Zirconia氧化鋯15.81156Copper銅或銅纖維15.28167Sodiumcarbonatelight碳酸輕鈉0.80.80.88BariumSulfate硫酸鋇2128169增強纖維50910抗磨材料111216.211功能填材料9.514.210.512增韌填料3.552.613餘量0.20.50.4100100100按國標GB5763-98試驗測試結果實例1:tableseeoriginaldocumentpage7降溫全程0.10實例2tableseeoriginaldocumentpage8從上表可見材料在300-35(TC高溫階段磨損上升不大，而通常摩擦材料在300-35(TC高溫階段磨損急劇上升。舉例實例2的KRAUSS檢測報告詳見說明書附圖1從附圖1可見材料在40(TC以上摩擦係數上升，表現出色的耐熱穩定性能貫徹始終，波動極小，恢復性能極佳；而通常摩擦材料在35(TC時摩擦係數是下降的。本發明特點是該陶瓷基/NAO摩擦材料具備了穩定的摩擦副對偶摩擦係數、出色的耐熱穩定性能，良好的制動慣量和較高的壓縮比、極低的磨損(可做總重量損失低於O.38-0.85g，通常轎車主機裝車配套要求總重量損失低於3-5g;磨損率低於0.12X10—7cm3/Nm)和低噪音，是一種新型綠色低噪音環保型摩擦材料。陶瓷基/NA0摩擦材料生產的產品具有以下特性1、摩擦副優化的摩擦值、降低磨損和良好的耐熱穩定性能；2、保持了石棉摩擦材料獨特的性能，突出了解決降低噪音，減少粉塵汙染，延長使用壽命獨特的優異性能。3、優異的制動性能，特別是高速制動和緊急制動條件下，能夠保持足夠的制動距離、穩定性和安全性。4、剎車片的使用壽命明顯延長，同時還有利於延長制動鼓與制動盤的使用壽命。權利要求一種陶瓷基/NAO複合摩擦材料是由骨架材料和輔助材料組成，其特徵在於骨架材料由芳綸纖維、無鋁的矽氧陶瓷纖維、鈦酸鉀纖維、銅和氧化物陶瓷組成的氧化物陶瓷基/NAO摩擦材料混合而成，輔助材料由增強纖維材料、固體潤滑劑、抗磨材料、功能填料和增韌填料混合而成。2.根據權利要求1所述的一種陶瓷基/NA0摩擦材料，其特徵在於摩擦材料的各原材料重量組分範圍WeightPercentRawMaterial原材料重量比l骨架材料PhenolicResin酚醛樹脂4--11Kevlar芳倫纖維0.5-8CeramicFiber矽氧陶瓷纖維2--15PotassiumTitanate鈦酸鉀纖維3--25Zirconia氧化鋯5--20Copper銅3--20BariumSulfate硫酸鋇3--30上述混合物為骨架材料輔助材料Wollastonite矽灰石纖維0--15MineralFiber礦物纖維1--15可選上述增強纖維材料AntimonyTrisulfid硫化銻2--10AntimonyM硫化鉬2--10固體潤滑劑1--10SynGraphite合成石墨2.5-15Graphite天然石墨1--8Coke焦炭2--20可選上述一種或幾種抗磨材料Vermiculite蛭石1--15Mica雲母2--15Zircon矽酸鋯3-10AluminumOxide氧化鋁0.5-5MagnesiumOxide氧化鎂2-10CalciumOxide氧化鈣1-10Ca6Si6017卿2水合矽酸鈣0.5-9Calciumcarbonate碳酸牽丐0.5-8Sodiumcarbonatelight碳酸輕鈉0.5-3可選上述一種或幾種功能填料CashewParticles腰果油摩擦粉2-10Rubber橡膠0.5-8可選上述一種或幾種增韌填料3.—種陶瓷基/NAO複合摩擦材料製備方法首先取芳綸纖維0.5-2.5份、鈦酸鉀纖維5-18份和矽鎂鈣氧化物陶瓷纖維3-8份組成混合纖維，矽灰石纖維或礦物纖維2-6份和銅纖維8-15份做增強和導熱纖維，酚醛樹脂4-9份做有機黏合劑，純氧化物陶瓷如A1203、Zr02、Mg0、Ca0等5-20份做研磨劑，固體潤滑劑、硫化物、石墨焦炭等8-18份抗磨潤滑材料，微鹼性的碳酸輕鈉0.8-1.5份做均勻發孔劑和對偶防氧化劑，硫酸鋇18-28份無機填料及10-30份功能和增韌填料按重量比組成100份，經攪拌混合，配製成配方料；取適量的配方料加入15(TC左右的模腔，在適合的壓力下經模壓多次排氣，保壓0-8分鐘，一次性熱壓固化成型在鋼背上的盤式剎車片，經180-26(TC高溫固化而成。全文摘要本發明是涉及一種適用在中高檔轎車制動器的氧化物陶瓷基/NAO複合摩擦材料及製備方法。由芳綸纖維、鈦酸鉀纖維和矽鎂鈣氧化物陶瓷纖維組成混合纖維，矽灰石或礦物纖維和銅纖維做增強和導熱纖維，酚醛樹脂做有機黏合劑，純氧化物陶瓷如Al203、ZrO2、MgO、CaO等研磨劑，固體潤滑劑、硫化物、石墨焦炭等抗磨潤滑材料，碳酸輕鈉做發孔劑和對偶防氧化劑，硫酸鋇無機填料及功能和增韌填料組成。本發明陶瓷基/NAO有機摩擦材料主要是保持了石棉摩擦材料獨特的性能，突出了解決降低噪音，極低的磨損同時還有利於延長制動盤的使用壽命，是一種新型綠色(低粉塵)低噪音環保型摩擦材料。文檔編號F16D69/02GK101792654SQ20091006333公開日2010年8月4日申請日期2009年7月27日優先權日2009年7月27日發明者李春龍,甘迪光,董鑫,郭東輝申請人:湖北赤壁賽飛摩擦材料有限公司