一种低噪音陶瓷刹车片及其制备方法技术

一种低噪音陶瓷刹车片的主要组分包括陶瓷纤维，剑麻纤维、聚丙烯腈纤维，FKF复合矿物纤维，硼酸改性酚醛树脂，钛酸盐偶联剂，氯化石蜡，超细全硫化粉末橡胶，棕刚玉增摩材料，鳞片铝粉，纳米二硫化钼，云母，硫酸钙晶须，二氧化钛晶须。本发明专利技术从降低陶瓷刹车片噪音的角度出发，通过严格控制增强纤维、粘合剂、填料、摩擦粉以及润滑材料的用量与搭配，并添加有机增强纤维，在满足陶瓷刹车片高摩擦性能的同时，大幅降低摩擦噪音。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及汽车制动用刹车片，具体涉及一种低噪音陶瓷刹车片及其制备方法。
技术介绍
提高安全性能、减少环境污染和噪音污染、延长使用寿命是摩擦材料发展的大趋势。我国汽车刹车片行业面临着环保化和高性能化两大转型，环保型高性能刹车片除要满足高温衰退小、磨损率低、摩擦系数稳定等要求外，还应具有振动小、噪声低等环保人性化的性能特点，这些都为摩擦材料配方技术、原材料处理技术、混料制备技术、热压成型技术、热处理技术及后续处理技术等提出了更高的要求。制动噪音关系到车辆行驶的舒适性，而且对周围环境特别是对城市环境造成噪音污染。对于轿车和城市公交车来说，制动噪音是一项重要的性能要求。就轿车盘式片而言，摩擦性能良好的无噪音或低噪音刹车片成为首先产品。随汽车工业的发展，现对制动噪音人们越来越重视，有关部门已经提出了标准规定。一般汽车制动时产生的噪音不应超过85dB。就摩擦材料而言，长期使用经验告诉我们，造成制动噪音的因素大致有：（1） 摩擦材料的摩擦系数越高，越易产生噪音，达到0.45～0.5或更高时，极易产生噪音。（2） 制品材质硬度高易产生噪音。（3） 高硬度填料用量多时易产生噪音。（4） 刹车片经高温制动作用后，工作表面形成光亮而硬的碳化膜，又称釉质层。在制动摩擦时会产生高频振动及相应的噪音。本专利技术从降低刹车片噪音的角度出发，通过严格控制增强纤维、粘合剂、填料、摩擦粉以及润滑材料的用量与搭配，并添加有机增强纤维，使摩擦材料在保证一定的机械强度的同时，拥有较低的硬度，从而改善摩擦材料与对偶之间的接触情况，在满足陶瓷刹车片高摩擦性能的同时，大幅改善其噪音性能。专利技术内容本专利技术的目的是针对现有陶瓷刹车片硬度高易产生噪音、刹车有“尖叫声”的缺点，提供的一种低噪音、摩擦性能稳定、刹车制动好、磨损小、无刹车“尖叫声”的环保型陶瓷刹车片。本专利技术的技术方案是：一种低噪音陶瓷刹车片的主要组分如下：陶瓷纤维，剑麻纤维、聚丙烯腈纤维，FKF复合矿物纤维，硼酸改性酚醛树脂，钛酸盐偶联剂，氯化石蜡，超细全硫化粉末橡胶，棕刚玉增摩材料，鳞片铝粉，纳米二硫化钼，云母，硫酸钙晶须，二氧化钛晶须。所述的陶瓷纤维为高铝型硅酸铝纤维，经过短切加工而成，其在刹车片中的作用如下：硬度低，能很好的吸收刹车片因制动而发出的噪音；具有良好的耐高温性能，极低的导热系数，它附于刹车片表面能有效的降低刹车片中其他低温材料的热衰退性和膨胀性，提高了刹车片在制造和使用过程中的稳定性；有效强的吸附性，可吸附各种粉状材料，使刹车片巩固性能强；易分散，不打球，生产过程中不会产生刺激皮肤粉尘，不危害人体健康。所述的天然增强纤维是剑麻纤维。剑麻纤维断裂强度较高，纤维较长，线密度远比剑麻纤维小，断裂伸长率较大，单根剑麻纤维中剑麻细胞紧密排列，杂细胞极少，纤维整体性强，不易分解或拉断；韧性良好，甚至弯曲180°也不会折断。剑麻纤维是绿色环保材料，它用于刹车片具有以下作用：能稳定并减少材料的收缩和膨胀改善制动性能；可以避免刹车片表面的腐蚀，特别是金属纤维等受环境影响而产生的电化锈蚀。制造出的刹车片容易产生较高的气孔率，能降低制动噪音。剑麻纤维比重轻，有利于降低刹车片的比重并可减少纤维的用量。所述的聚丙烯腈纤维又称腈纶纤维，和聚丙烯纤维比具有更高的弹性模量，聚丙烯腈纤维抗拉强度和耐高温能。聚丙烯腈纤维用于刹车片中，可明显提高刹车片的抗拉强度、抗疲劳强度、抗弯拉强度和抗裂性能。同时聚丙烯腈纤维可显著改善刹车片的粘结性、高温稳定性、疲劳耐久性，并且聚丙烯腈纤维具有低温防裂和防止反射裂缝的产生，有效提高抗拉、 抗剪、抗压和抗冲击强度。所述的FKF复合矿物纤维的主体纤维为耐高温非金属矿物经1000℃以上高温融熔、离心或喷丝而成，再辅以少量其他增强成份混合制成的新型纤维品种。其纤维长度约为20mm，主要的化学成分有：SiO2，40～43%；AL2 O3，16～18%；CaO，18～22%；MgO，5～7%；Fe2 O3，3～5% 。所述的硼酸改性酚醛树脂，是由甲醛、苯酚和硼酸合成的分子结构中含有大量B-O-C结构的热固性树脂,具有很好的热稳定性和较高的残碳率。以该树脂为黏结剂制成的刹车片具有高温摩擦性能好、噪音低、热衰退小等优点。利用硼酸改性酚醛树脂制备出的刹车片，400℃的时候，仍然保持较高的摩擦系数（在0.4 以上）。本专利技术专利中使用的偶联剂为钛酸盐偶联剂和氯化石蜡。钛酸盐偶联剂在混料的过程中加入，还可用其对填料进行预处理。将钛酸盐偶联剂喷洒在硅灰石上，改善其与树脂的结合界面。氯化石蜡为低价偶联剂，能很好地与硅灰石等填料偶联。本专利技术专利中使用的摩擦性能调节剂为超细全硫化粉末橡胶，棕刚玉增摩材料，鳞片铝粉，纳米二硫化钼。超细全硫化粉末橡胶是在橡胶乳液中加入辐照敏化剂，然后经过特殊匠光辐照作用制成的超细凝胶粒子产品。橡胶粒子外部高交联，有刚性；内部低交联，有弹性。既可以充分发挥橡胶的共性优势，又能回避分散方面的工艺难题。粒径：80～150nm，凝胶含量：80%以上。棕刚玉以优质耐磨材料高铝含量的钒土为原料，于电弧中经2000度以上高温熔炼而成，经自磨机粉碎整形，、筛分成多种粒度，其质地致密、硬度高，其突出的特点是晶体尺寸小耐冲击，表面干洁，易于与粘合剂结合，高温性能特别稳定，能有效的降低刹车片高温制动的衰退性。鳞片铝粉采用纯度高的熟铝为原料加工而成，用于各类刹车片中起到稳定摩擦系数和降低磨损的作用。在摩擦过程中金属铝的熔化吸收了大量的热能，起到了散热的作用。其粒度为40目-80目，纯度99-85%，松密度1.26g/cm3。所述的纳米二硫化钼用于摩擦材料主要功能是低温时减摩，高温时增摩，烧失量小，在摩擦材料中易挥发。此外，纳米二硫化钼可防止摩擦材料在高温下发生热衰退和开裂。本专利技术专利中使用填料为云母，硫酸钙晶须，二氧化钛晶须。云母具有平面网状结构，都能够抑制低频制动噪声。此外云母能够提高摩擦材料的热稳定性，同时也能改善材料的热衰退性能。硫酸钙晶须是纤维状单晶体，具有高强度、高模量、高韧性、高绝缘性、耐磨耗、耐高温、价廉等诸多优良的理化性能，作为增韧补强材料，是所有晶须产品中质量最好的新型晶须材料。与石英粉、玄武岩为混合填料，并加入少量硅烷偶联剂，与三聚氰胺改性酚醛树脂混合，其粘接强度、韧性、耐热性、阻燃 性、耐磨性能都有很大提高。本专利技术专利中使用硫酸钙晶须的指标：长度100-200um，长径比40：80，直径7-8um，熔点：1000以上。六钛酸钾晶须本身具有高温吸音性能，而且钛酸钾晶须的导热系数相对说来较小，机械性能亦良好。本专利技术提供的一种低噪音陶瓷刹车片的制备工艺，具体工艺设备及生产方案如下：工艺设备：立轴式高速混料机，转速800～1000转/分，南通奥普机械工程有限公司生产，每次可混料约1kg；刹车片配方研究专用热压机，型号JFY50，吉林大学机电设备研究所制造；恒温干燥箱，型号DHG一9070A，上海齐新科学有限公司生产。工艺流程：配料→计量→混料→涂胶→热压→热处理→磨平面→开槽→表面高温处理→喷漆→质检→印标→包装→入库。生产方案：用正交实验研究热压法制备低噪音陶瓷刹车片的最佳工艺参数，压制温度、压制时间和压制压力对刹车片性能影响最大。1.配料、混料，将根据所列配方称量原本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低噪音陶瓷刹车片，其特征在于：其配方中各组分的质量比例为陶瓷纤维12%，剑麻纤维6%、聚丙烯腈纤维3%，FKF复合矿物纤维5%，硼酸改性酚醛树脂11%，钛酸盐偶联剂1.5%，氯化石蜡1.5%，超细全硫化粉末橡胶3.5%，棕刚玉增摩材料2.5%，鳞片铝粉3.5%，纳米二硫化钼3.5%，云母14%，硫酸钙晶须18%，二氧化钛晶须15%。

【技术特征摘要】
1.一种低噪音陶瓷刹车片，其特征在于：其配方中各组分的质量比例为陶瓷纤维12%，剑麻纤维6%、聚丙烯腈纤维3%，FKF复合矿物纤维5%，硼酸改性酚醛树脂11%，钛酸盐偶联...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜宜宽，
申请(专利权)人：姜宜宽，
类型：发明
国别省市：山东;37