一種剎車片及其製備方法
2023-11-04 22:17:32 1
專利名稱：：一種剎車片及其製備方法
技術領域：
：本發明涉及一種剎車片，具體地說，涉及一種適合於轎車的剎車片及其製備方法，屬於汽車摩擦材料
技術領域：
。
背景技術：
：用於轎車制動剎車片的基本質量要求是耐磨損，摩擦係數大，優良的隔熱性能。按製造材料不同，剎車片主要有1、石棉型由於石棉纖維具有高強度和耐高溫的特性，因此可以滿足剎車片及離合器盤和襯墊的要求。這種纖維具有較強的抗張能力，甚至可以同高級鋼材相匹配，並且可以承受316°c的高溫。更重要的是石棉相對廉價，被廣泛應用。但石棉材料已被醫學界證實是致癌物質，現在已經禁止使用。2、半金屬型「半金屬」混合物型剎車片(Semi-met)主要是採用粗糙的鋼絲絨作為加固纖維和重要的混合物。「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、NAO(無石棉有機物)型無石棉有機物型剎車材料主要使用玻璃纖維、芳香族聚酷纖維酷或其它纖維(碳、陶瓷等)作為加固材料，其性能主要取決於纖維的類型及其它添加混合物。主要是作為石棉的替代材料而被研製開發。它具有無落灰汙染、磨損小、噪音小的優點，使用壽命也明顯延長。與石棉剎車片比起來比它的性能更好，尤其是無汙染性，代表目前摩擦材料的發展方向。4、目前，現在轎車剎車片的製造工藝主要是用幹法混料為主，其成型工藝主要按照二步法板式模生產，即經冷壓成型和高溫硫化兩個步驟，這種製造工藝的缺點是剎車片的成品率低、生產周期長、生產效率低、產品的質量不穩定，機械化程度不高，能源消耗大。
發明內容本發明要解決的問題是為了針對上述問題，提供一種摩擦性能好、耐磨性強、熱衰退穩定性高的一種剎車片及其製備方法，尤其適合於小型汽車制動，制動效果好、不損傷對偶元件。為解決上述問題，本發明採用如下的技術方案一種剎車片，包括金屬骨架和粘接在金屬骨架上的摩擦材料，其特徵在於所述摩擦材料包括以下重量份的原材料酚醛樹脂8-12份、鈦酸鉀晶須20-30份、纖維素3_7份、摩擦粉5_9份、礦物纖維10-15份、芳綸2-5份、鋼棉纖維3-8份和硫酸鋇25-35份。作為上述技術方案的進一步改進所述摩擦材料包括以下重量份的原材料酚醛樹脂9-11份、鈦酸鉀晶須23-27份、纖維素4-6份、摩擦粉6-8份、礦物纖維11-14份、芳綸3-4份、鋼棉纖維4_7份和硫酸鋇26-33份。所述摩擦材料包括以下重量份的原材料酚醛樹脂10份、鈦酸鉀晶須25份、纖維素5份、摩擦粉7份、礦物纖維13份、芳綸3份、鋼棉纖維7份和硫酸鋇30份。一種剎車片的製備方法，包括配料步驟、混料步驟、熱壓成型步驟、熱處理步驟、磨削步驟和噴塗步驟；其中，配料步驟按照所述重量份取各原材料。所述混料步驟中，先將硫酸鋇、摩擦粉和酚醛樹脂放置於犁耙式混料機內預混2-4分鐘，再加入鈦酸鉀晶須、纖維素、礦物纖維、芳綸和鋼棉纖維，混合8-10分鐘。所述熱壓成型步驟中，將膠粘劑均勻塗在金屬骨架表面，再將摩擦材料壓制在金屬骨架上，得到剎車片毛坯，溫度控制在150-180°C，壓力300-350Kg/mm2，壓制時間為5_7分鐘。所述熱處理步驟中，將熱壓成型的剎車片毛坯置於熱處理箱內，在2小時內，將溫度升至200°C，恆溫2小時，自然降溫至100°C後取出。所述磨削步驟中，磨削設備採用圓盤磨，將金屬骨架定位在磨床吸盤上，對剎車片工作面進行磨削，轉速控制在20-30轉/分，成品的平行度0-0.1mm。所述噴塗步驟中，採用靜電噴塗，對剎車片側面及金屬表面進行噴塗，設備轉速380-400轉/分，溫度165-175°C。本發明採用上述方案，具有以下優點以上原材料中，酚醛樹脂起粘接劑作用；鈦酸鉀晶須與纖維素相互作用，起到增強基體、穩定摩擦係數的作用，可以減小高溫下的制動噪音，摩擦性能好；礦物纖維和摩擦粉相互作用，一方面提高摩擦係數，另一方面穩定摩擦係數，摩擦係數比較高，提高了摩擦性能，熱衰退穩定性高，並能夠調節剎車片的硬度；芳綸和鋼棉纖維能夠增加產品強度，並改善產品的熱傳導性能；硫酸鋇為填充材料，提高了剎車片的熱性能及耐磨性。本發明各原材料中金屬材料含量少、硬度適中，因此，耐水性能好、比重輕、噪音小、剎車時對對偶元件的損傷小，尤其適合於小型汽車制動，制動效果好、不損傷對偶元件，使用壽命長。剎車片經高溫一次熱壓成型，機械化程度高，簡化了生產工藝，成品率高。下面結合實施例對本發明作進一步說明。具體實施例方式實施例1一種剎車片，包括金屬骨架和粘接在金屬骨架上的摩擦材料，摩擦材料包括以下重量份的原材料酚醛樹脂8份、鈦酸鉀晶須20份、纖維素3份、摩擦粉5份、礦物纖維10份、芳綸2份、鋼棉纖維3份和硫酸鋇25份。剎車片的製備方法包括配料步驟按照以上重量份分別取各原材料；混料步驟先將硫酸鋇、摩擦粉和酚醛樹脂放置於犁耙式混料機內預混2-4分鐘，再加入鈦酸鉀晶須、纖維素、礦物纖維、芳綸和鋼棉纖維，混合8-10分鐘；熱壓成型步驟將膠粘劑均勻塗在金屬骨架表面，再將摩擦材料壓制在金屬骨架上，得到剎車片毛坯，溫度控制在150°C，壓力300Kg/mm2，壓制時間為5分鐘；熱處理步驟將熱壓成型的剎車片毛坯置於熱處理箱內，在2小時內，將溫度升至200°C，恆溫2小時，自然降溫至100°C後取出；磨削步驟磨削設備採用圓盤磨，將金屬骨架定位在磨床吸盤上，對剎車片工作面進行磨削，轉速控制在20轉/分，成品的平行度0-0.Imm；噴塗步驟採用靜電噴塗，對剎車片側面及金屬表面進行噴塗，設備轉速380轉/分，溫度1650Cο實施例2—種剎車片，包括金屬骨架和粘接在金屬骨架上的摩擦材料，摩擦材料包括以下重量份的原材料酚醛樹脂9份、鈦酸鉀晶須23份、纖維素4份、摩擦粉6份、礦物纖維11份、芳綸3份、鋼棉纖維4份和硫酸鋇26份。剎車片的製備方法包括配料步驟按照以上重量份分別取各原材料；混料步驟先將硫酸鋇、摩擦粉和酚醛樹脂放置於犁耙式混料機內預混3分鐘，再加入鈦酸鉀晶須、纖維素、礦物纖維、芳綸和鋼棉纖維，混合9分鐘；熱壓成型步驟將膠粘劑均勻塗在金屬骨架表面，再將摩擦材料壓制在金屬骨架上，得到剎車片毛坯，溫度控制在160°C，壓力310Kg/mm2，壓制時間為6分鐘；熱處理步驟將熱壓成型的剎車片毛坯置於熱處理箱內，在2小時內，將溫度升至200°C，恆溫2小時，自然降溫至100°C後取出；磨削步驟磨削設備採用圓盤磨，將金屬骨架定位在磨床吸盤上，對剎車片工作面進行磨削，轉速控制在22轉/分，成品的平行度0-0.Imm；噴塗步驟採用靜電噴塗，對剎車片側面及金屬表面進行噴塗，設備轉速385轉/分，溫度170°C。實施例3—種剎車片，包括金屬骨架和粘接在金屬骨架上的摩擦材料，摩擦材料包括以下重量份的原材料酚醛樹脂10份、鈦酸鉀晶須25份、纖維素5份、摩擦粉7份、礦物纖維13份、芳綸3份、鋼棉纖維7份和硫酸鋇30份。剎車片的製備方法包括配料步驟按照以上重量份分別取各原材料；混料步驟先將硫酸鋇、摩擦粉和酚醛樹脂放置於犁耙式混料機內預混4分鐘，再加入鈦酸鉀晶須、纖維素、礦物纖維、芳綸和鋼棉纖維，混合10分鐘；熱壓成型步驟將膠粘劑均勻塗在金屬骨架表面，再將摩擦材料壓制在金屬骨架上，得到剎車片毛坯，溫度控制在170°C，壓力320Kg/mm2，壓制時間為7分鐘；熱處理步驟將熱壓成型的剎車片毛坯置於熱處理箱內，在2小時內，將溫度升至200°C，恆溫2小時，自然降溫至100°C後取出；磨削步驟磨削設備採用圓盤磨，將金屬骨架定位在磨床吸盤上，對剎車片工作面進行磨削，轉速控制在24轉/分，成品的平行度0-0.Imm；噴塗步驟採用靜電噴塗，對剎車片側面及金屬表面進行噴塗，設備轉速390轉/分，溫度175°C。實施例4一種剎車片，包括金屬骨架和粘接在金屬骨架上的摩擦材料，摩擦材料包括以下重量份的原材料酚醛樹脂11份、鈦酸鉀晶須27份、纖維素6份、摩擦粉8份、礦物纖維14份、芳綸4份、鋼棉纖維7份和硫酸鋇33份。剎車片的製備方法包括配料步驟按照以上重量份分別取各原材料；混料步驟先將硫酸鋇、摩擦粉和酚醛樹脂放置於犁耙式混料機內預混3分鐘，再加入鈦酸鉀晶須、纖維素、礦物纖維、芳綸和鋼棉纖維，混合9分鐘；熱壓成型步驟將膠粘劑均勻塗在金屬骨架表面，再將摩擦材料壓制在金屬骨架上，得到剎車片毛坯，溫度控制在175°C，壓力335Kg/mm2，壓制時間為6分鐘；熱處理步驟將熱壓成型的剎車片毛坯置於熱處理箱內，在2小時內，將溫度升至200°C，恆溫2小時，自然降溫至100°C後取出；磨削步驟磨削設備採用圓盤磨，將金屬骨架定位在磨床吸盤上，對剎車片工作面進行磨削，轉速控制在27轉/分，成品的平行度0-0.Imm；噴塗步驟採用靜電噴塗，對剎車片側面及金屬表面進行噴塗，設備轉速400轉/分，溫度170°C。實施例5—種剎車片，包括金屬骨架和粘接在金屬骨架上的摩擦材料，摩擦材料包括以下重量份的原材料酚醛樹脂12份、鈦酸鉀晶須30份、纖維素7份、摩擦粉9份、礦物纖維15份、芳綸5份、鋼棉纖維8份和硫酸鋇35份。剎車片的製備方法包括配料步驟按照以上重量份分別取各原材料；混料步驟先將硫酸鋇、摩擦粉和酚醛樹脂放置於犁耙式混料機內預混2分鐘，再加入鈦酸鉀晶須、纖維素、礦物纖維、芳綸和鋼棉纖維，混合9分鐘；熱壓成型步驟將膠粘劑均勻塗在金屬骨架表面，再將摩擦材料壓制在金屬骨架上，得到剎車片毛坯，溫度控制在180°C，壓力350Kg/mm2，壓制時間為6分鐘；熱處理步驟將熱壓成型的剎車片毛坯置於熱處理箱內，在2小時內，將溫度升至200°C，恆溫2小時，自然降溫至100°C後取出；磨削步驟磨削設備採用圓盤磨，將金屬骨架定位在磨床吸盤上，對剎車片工作面進行磨削，轉速控制在30轉/分，成品的平行度0-0.Imm；噴塗步驟採用靜電噴塗，對剎車片側面及金屬表面進行噴塗，設備轉速390轉/分，溫度170°C。以上五個實施例中，酚醛樹脂為桓臺縣金波酚醛樹脂廠生產的型號2141酚醛樹月旨，鈦酸鉀晶須為上海鈦酸鉀晶須複合材料製造有限公司生產的鈦酸鉀晶須，纖維素為天津五洋社會服務實業公司工貿商行生產的灰份小於5%的纖維素，摩擦粉為萊蕪市信眾工貿有限公司生產的型號FB-40摩擦粉，礦物纖維為青島中孚行貿易有限公司生產的礦物纖維，芳綸為上海紐時工貿有限公司生產的型號KEVLAR979芳綸，鋼棉纖維為上海奧迪卡金屬纖維有限公司生產的鋼棉纖維，硫酸鋇為青州市振華化工有限公司生產的沉澱硫酸鋇。將本發明五個實施例製備的剎車片進行試驗1、摩擦係數及磨損率檢測試驗按照標準GB5763，對本發明五個實施例所製備的剎車片進行摩擦係數及磨損率檢測試驗，試驗在相同條件下的定速試驗機上進行，試驗中採用的壓緊力為0.98MPa，根據五個實施例的製備方法分別製備100個剎車片，每個剎車片重複試驗10次，記錄每次試驗的摩擦係數及磨損率數據，每個實施例所製備100個剎車片的平均摩擦係數如下表tableseeoriginaldocumentpage7tableseeoriginaldocumentpage7根據以上數據可以看出，本發明五個實施例所製備剎車片的摩擦係數均符合現行標準的要求。在300°C-100°C的降溫過程中，五個實施例所製備剎車片摩擦係數的變化率為11%-19%，摩擦係數比較穩定。由於本發明中原材料之間的相互作用，提高並穩定了摩擦係數，改善了熱傳導性能和熱衰退穩定性，所以，制動效果好；金屬材料含量少，硬度適中，所以，耐水性能好、比重輕、噪音小、剎車時對對偶元件的損傷小。本發明五個實施例所製備的剎車片，在300°C-100°C的降溫過程中，摩擦係數變化最大的是實施例1所製備的剎車片，從0.47減至0.38，變化率為19%；摩擦係數變化最小的是實施例3所製備的剎車片，從0.46減至0.41，變化率為11%;所以，實施例3為最優化方案。每個實施例所製備100個剎車片的平均磨損率如下表tableseeoriginaldocumentpage8根據以上數據可以看出，本發明五個實施例所製備剎車片的磨損率均符合現行標準的要求。由於本發明中原材料之間的相互作用，能夠增強基體、增加產品強度並能夠調節剎車片的硬度，提高了耐磨性。本發明五個實施例所製備的剎車片，磨損率最高的是實施例5所製備的剎車片；磨損率最低的是實施例3所製備的剎車片，實施例3為最優化方案。2、布氏硬度檢測試驗按照標準GB5766，對本發明五個實施例所製備的剎車片進行布氏硬度檢測試驗，根據五個實施例的製備方法分別製備100個剎車片，記錄每次試驗的布氏硬度數據，每個實施例所製備100個剎車片的平均布氏硬度如下表tableseeoriginaldocumentpage8根據以上數據可以看出，本發明五個實施例所製備剎車片的布氏硬度均符合現行標準的要求。由於本發明中原材料之間的相互作用，能夠增強基體並能夠調節剎車片的硬度，金屬材料含量少，硬度適中。本發明五個實施例所製備的剎車片，布氏硬度最高的是實施例3所製備的剎車片；布氏硬度最低的是實施例1所製備的剎車片，實施例3為最優化方案。3、內剪切強度檢測試驗按照標準IS06312，對本發明五個實施例所製備的剎車片進行內剪切強度檢測試驗，根據五個實施例的製備方法分別製備100個剎車片，記錄每次試驗的內剪切強度數據，每個實施例所製備100個剎車片的平均內剪切強度如下表tableseeoriginaldocumentpage9根據以上數據可以看出，本發明五個實施例所製備剎車片的內剪切強度均符合現行標準的要求。由於本發明中原材料之間的相互作用，能夠增強基體並增加產品強度。本發明五個實施例所製備的剎車片，內剪切強度最高的是實施例3所製備的剎車片；內剪切強度最低的是實施例1所製備的剎車片，實施例3為最優化方案。從以上檢測試驗結果來看，本發明製備的剎車片具有優良的摩擦性、耐磨性、熱衰退穩定性，用其製作小型汽車剎車片制動性好，制動效果好，不損傷對偶元件。權利要求一種剎車片，包括金屬骨架和粘接在金屬骨架上的摩擦材料，其特徵在於所述摩擦材料包括以下重量份的原材料酚醛樹脂8-12份、鈦酸鉀晶須20-30份、纖維素3-7份、摩擦粉5-9份、礦物纖維10-15份、芳綸2-5份、鋼棉纖維3-8份和硫酸鋇25-35份。2.如權利要求1所述的一種剎車片，其特徵在於所述摩擦材料包括以下重量份的原材料酚醛樹脂9-11份、鈦酸鉀晶須23-27份、纖維素4-6份、摩擦粉6_8份、礦物纖維11-14份、芳綸3-4份、鋼棉纖維4-7份和硫酸鋇26-33份。3.如權利要求1所述的一種剎車片，其特徵在於所述摩擦材料包括以下重量份的原材料酚醛樹脂10份、鈦酸鉀晶須25份、纖維素5份、摩擦粉7份、礦物纖維13份、芳綸3份、鋼棉纖維7份和硫酸鋇30份。4.一種剎車片的製備方法，其特徵在於所述製備方法包括配料步驟、混料步驟、熱壓成型步驟、熱處理步驟、磨削步驟和噴塗步驟；其中，配料步驟按照所述重量份取各原材料。5.如權利要求4所述的一種剎車片的製備方法，其特徵在於所述混料步驟中，先將硫酸鋇、摩擦粉和酚醛樹脂放置於犁耙式混料機內預混2-4分鐘，再加入鈦酸鉀晶須、纖維素、礦物纖維、芳綸和鋼棉纖維，混合8-10分鐘。6.如權利要求5所述的一種剎車片的製備方法，其特徵在於所述熱壓成型步驟中，將膠粘劑均勻塗在金屬骨架表面，再將摩擦材料壓制在金屬骨架上，得到剎車片毛坯，溫度控制在150-180°C，壓力300-350Kg/mm2，壓制時間為5_7分鐘。7.如權利要求6所述的一種剎車片的製備方法，其特徵在於所述熱處理步驟中，將熱壓成型的剎車片毛坯置於熱處理箱內，在2小時內，將溫度升至200°C，恆溫2小時，自然降溫至100°C後取出。8.如權利要求7所述的一種剎車片的製備方法，其特徵在於所述磨削步驟中，磨削設備採用圓盤磨，將金屬骨架定位在磨床吸盤上，對剎車片工作面進行磨削，轉速控制在20-30轉/分，成品的平行度0-0.1mm。9.如權利要求8所述的一種剎車片的製備方法，其特徵在於所述噴塗步驟中，採用靜電噴塗，對剎車片側面及金屬表面進行噴塗，設備轉速380-400轉/分，溫度165-175°C。全文摘要本發明涉及一種剎車片，包括金屬骨架和粘接在金屬骨架上的摩擦材料，摩擦材料包括酚醛樹脂8-12份、鈦酸鉀晶須20-30份、纖維素3-7份、摩擦粉5-9份、礦物纖維10-15份、芳綸2-5份、鋼棉纖維3-8份和硫酸鋇25-35份，製備方法包括配料、混料、熱壓成型、熱處理、磨削和噴塗，酚醛樹脂起粘接劑作用，鈦酸鉀晶須與纖維素起到增強基體、穩定摩擦係數的作用，摩擦性能好；礦物纖維和摩擦粉相互作用，提高摩擦係數、穩定摩擦係數，熱衰退穩定性高，芳綸和鋼棉纖維能夠增加產品強度，並改善產品的熱傳導性能，硫酸鋇提高了熱性能及耐磨性。金屬材料含量少、硬度適中，耐水性能好、剎車時對對偶元件的損傷小，壽命長。文檔編號F16D69/02GK101813147SQ20101013109公開日2010年8月25日申請日期2010年3月24日優先權日2010年3月24日發明者周元學,徐尚華,徐玉紅,李寶勝,燕磊,白彬業,聶玉敏申請人:濰坊金力機電有限公司