一种三方氮化硼汽车制动器摩擦材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种三方氮化硼汽车制动器摩擦材料，包括混合纤维骨架和设置在混合纤维骨架上的摩擦层。本发明的摩擦材料不添加石棉，且所用成本低廉，基体材料整体结合性更好，金属丝分布均匀，摩擦材料导热、散热更快、更优。利用本发明的摩擦材料所制成的摩擦原件尺寸较现有摩擦材料精度更高。完全避免了层压产品的生产过程出现的气泡肿胀、分层以及翘曲等问题。本发明的摩擦材料具有耐高低温、耐磨损、低噪音、以及摩擦制动力矩稳定、环保等特点。
【专利说明】
-种H方氮化棚汽车制动器摩擦材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明设及摩擦材料领域，尤其是设及一种=方氮化棚汽车制动器摩擦材料及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 摩擦材料是用于诸多运动机械和装备中起传动、制动、减速、转向、驻车等作用的 功能配件，可W说从有机械运动开始，人类就有了刹车制动的要求，木块、牛皮、橡胶等都曾 经被用来作为制动材料。在上世纪屯、八十年代W前石棉摩擦材料作为传统产品一直被人 类大量使用，在此之后，由于盛传石棉会引起肺部病变及问皮瘤并与肺癌的发生有关。1972 年国际肿瘤医学讨论会确认石棉纤维含有致癌物质，此后，摩擦制品的无石棉化和无污染 化逐渐成为世界性发展的共识。联合国欧洲经济委员会化CE)第13号法规及国际标准委员 会(ISO)有关标准中，明文规定禁止生产、销售和使用石棉产品。国际海事组织1974S0LAS公 约2000修正案明确规定"对于所有船舶，含有石棉材料的新颖安装应禁止，除非有特殊要 求。"国家技术监督局在强制性国家标准GB12676-1999中规定，"从2003年10月1日起，制动 衬片应不含有石棉"。
[0003] 在现有的无石棉摩擦材料技术中，作为石棉纤维增强材料的替代材料很多，金属 纤维、碳纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维和芳绝纤维都是制造各类制动器、离合器衬片等摩擦元 件的原材料中的较为理想的增强材料，其特性和价格W及相互之间的配比很大程度上决定 着摩擦元件的性能和应用前景。摩擦材料主要由=部分组成：1、粘合剂;2、增强纤维;3、摩 擦性能调节剂。必须根据所要达到的预期目标来进行各种配方和组成材料的选择，并选择 合适的制造方法和生产工艺。
[0004] 目前，汽车制动器摩擦片大量使用二硫化二錬，用于摩擦材料在高溫摩擦时的润 滑，确保高溫摩擦系数的稳定。硫化錬是由辉锦矿经过精选和化学提纯而得，为黑色固体粉 末。它的烙点比较低，为548 0C，高溫分解后生成的氧化錬，W及在还原剂存在时生成的金 属錬，能防止高溫时材料的氧化燃烧，保持材料的摩擦系数稳定性，提高材料的抗烧性能， 还能降低有机粘合剂在高溫时分解速度，提高材料的使用寿命，起到了高溫无机粘合剂和 润滑摩擦调整剂的作用。但是，錬为重金属元素，随摩擦粉尘进入空气、雨水和±壤中后不 易降解，直接或间接进入人体，会对人们健康造成重金属中毒，破坏人体的内循环呼吸道和 消化道口因此，欧盟法规要求要逐步减少在摩擦材料中=硫化二錬的用量，最迟在2020年 彻底禁止在摩擦材料中的加入。显然，现有技术汽车制动器摩擦片存在着含有重金属錬，对 环境造成污染，对人体造成伤害，即将被禁用在汽车制动器摩擦片中使用等问题。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的问题是，针对上述现有技术中的缺点，提出创新方案，尤其是一 种能够降低生产成本，提高摩擦材料的导热、散热性能、降低噪音、提高摩擦系数的稳定性 的摩擦材料。
[0006] 为解决上述问题，本发明采用的方案如下:一种=方氮化棚汽车制动器摩擦材料， 其特征在于，包括1-3份低碳钢纤维、2-5份铁酸钟纤维、4-6份=方氮化棚粉、3-6份石墨粉、 2-3份娃儀巧化物陶瓷纤维和3-5份聚四氣乙締组成的混合纤维骨架;所述混合纤维骨架上 通过粘合剂粘连设置摩擦层;所述摩擦层包括斜纹编织布;所述斜纹编织布由摩擦纺纱、铜 丝、玄武岩纤维、芳绝纤维和碳纤维W-定比例抢成合股线编织而成;所述摩擦纺纱由粘胶 纤维、芳绝纤维和晴绝纤维混纺而成;所述粘合剂由酪醒树脂和下晴橡胶混合制得。
[0007] 其中，=方氮化棚粉、石墨粉的粒度为20-30目。
[000引进一步，根据上述设计方案所述=方氮化棚汽车制动器摩擦材料，所述混合纤维 骨架包括3份低碳钢纤维、5份铁酸钟纤维、6份=方氮化棚粉、3份石墨粉、3份娃儀巧化物陶 瓷纤维和3份聚四氣乙締。
[0009] 进一步，根据上述设计方案所述=方氮化棚汽车制动器摩擦材料，所述混合纤维 骨架包括1份低碳钢纤维、2份铁酸钟纤维、4份=方氮化棚粉、3份石墨粉、2份娃儀巧化物陶 瓷纤维和3份聚四氣乙締。
[0010] 进一步，根据上述设计方案所述=方氮化棚汽车制动器摩擦材料，所述摩擦纺纱、 铜丝、玄武岩纤维、芳绝纤维和碳纤维按照S抢、抢度为80~100抢制备合股线。
[0011] 进一步，根据上述设计方案所述=方氮化棚汽车制动器摩擦材料的制备方法，包 括如下步骤： (1) 配料、混料:取1-3份低碳钢纤维、2-5份铁酸钟纤维、4-6份=方氮化棚粉、3-6份石 墨粉和2-3份娃儀巧化物陶瓷纤维加入高速揽拌机中揽拌1-3分钟充分混料均匀，再加入3- 5份聚四氣乙締粉末揽拌6-7分钟，得到均匀混料，高速揽拌机的转速为3200-3500转/min; (2) 制备摩擦纺纱:取粘胶纤维、芳绝纤维和晴绝纤维按照重量比1:1:1混纺获得摩擦 纺纱； (3) 制备合股线:将摩擦纺纱、铜丝、玄武岩纤维、芳绝纤维和碳纤维W-定比例进行合 股，制得合股线； (4) 制备斜纹编织布:将步骤(3)制得的合股线用斜纹编织机编织成斜纹编织布； (5) 压制成型:将步骤(4)制得的斜纹编织布铺设在塑料液压成型机模具腔底部，然后 将步骤（1)制备的均匀混料铺设在斜纹编织布上，最后在均匀混料上再覆盖一层斜纹编织 布，在室溫条件下，W3MPa/min的速率单向加压至SO-ISOMPa时，保持压力30-70分钟后，脱 模得到预成型样品； (6) 制备粘合剂:取酪醒树脂和下晴橡胶按照重量比3:1配比，然后加入揽拌机揽拌5分 钟，转速300转/min，制得粘合剂； (7) 浸润:将步骤(5)制得的预成型样品浸入步骤(6)制得的粘合剂中40-70分钟，粘合 剂用量为预成型样品体积的1.5倍，然后拱出滴干； (8) 烧结固化:将经过步骤(7)浸润的预成型样品放入电炉中W80摄氏度/小时的升溫 速率，从室溫升至400-420摄氏度，烧结5-8小时使其固化，然后降溫，控制降溫速率为40摄 氏度/小时，降至150摄氏度W下再随电炉自然冷却至室溫，制得汽车用摩擦材料。
[0012] 进一步，根据上述设计方案所述=方氮化棚汽车制动器摩擦材料的制备方法，所 述步骤(1)中高速揽拌机的转速为3300转/min。
[0013] 进一步，根据上述设计方案所述=方氮化棚汽车制动器摩擦材料的制备方法，所 述步骤(5)中加压至170MPa，保持压力时间为60分钟。
[0014] 进一步，根据上述设计方案所述=方氮化棚汽车制动器摩擦材料的制备方法，所 述步骤(7)中浸润时间为60分钟。
[0015] 进一步，根据上述设计方案所述=方氮化棚汽车制动器摩擦材料的制备方法，所 述步骤(8)中溫度升至400摄氏度，烧结时间为5个小时。
[0016] 进一步，根据上述设计方案所述=方氮化棚汽车制动器摩擦材料的制备方法，所 述方法还包括将步骤(8)制得汽车用摩擦材料修磨加工、表面处理的步骤。
[0017] 本发明的技术效果如下：本发明的=方氮化棚汽车制动器摩擦材料，包括混合纤 维骨架和设置在混合纤维骨架上的摩擦层。本发明的摩擦材料不添加石棉，且所用成本低 廉，基体材料整体结合性更好，金属丝分布均匀，摩擦材料导热、散热更快、更优。利用本发 明的摩擦材料所制成的摩擦原件尺寸较现有摩擦材料精度更高。完全避免了层压产品的生 产过程出现的气泡肿胀、分层W及翅曲等问题。本发明的摩擦材料具有耐高低溫、耐磨损、 低噪音、W及摩擦制动力矩稳定、环保等特点。
【附图说明】
[0018] 图1为=方氮化棚汽车制动器摩擦材料的截面示意图。
【具体实施方式】
[0019] 下面通过实施例对本发明做进一步详细说明。
[0020] 实施例:一种=方氮化棚汽车制动器摩擦材料的制备方法，包括如下步骤： (1) 配料、混料:取3份低碳钢纤维、2份铁酸钟纤维、4份=方氮化棚粉、3份石墨粉和2份 娃儀巧化物陶瓷纤维加入高速揽拌机中揽拌3分钟充分混料均匀，再加入3份聚四氣乙締粉 末揽拌6分钟，得到均匀混料，高速揽拌机的转速为3300转/min; (2) 制备摩擦纺纱:取粘胶纤维、芳绝纤维和晴绝纤维按照重量比1:1:1混纺获得摩擦 纺纱； (3) 制备合股线:将摩擦纺纱、铜丝、玄武岩纤维、芳绝纤维和碳纤维W-定比例进行合 股，制得合股线； (4) 制备斜纹编织布:将步骤(3)制得的合股线用斜纹编织机编织成斜纹编织布； (5) 压制成型:将步骤(4)制得的斜纹编织布铺设在塑料液压成型机模具腔底部，然后 将步骤（1)制备的均匀混料铺设在斜纹编织布上，最后在均匀混料上再覆盖一层斜纹编织 布，在室溫条件下，W3M化/min的速率单向加压至120M化时，保持压力50分钟后，脱模得到 预成型样品； (6) 制备粘合剂:取酪醒树脂和下晴橡胶按照重量比3:1配比，然后加入揽拌机揽拌5分 钟，转速300转/min，制得粘合剂； (7) 浸润:将步骤(5)制得的预成型样品浸入步骤(6)制得的粘合剂中40-70分钟，粘合 剂用量为预成型样品体积的1.5倍，然后拱出滴干； (8) 烧结固化:将经过步骤(7)浸润的预成型样品放入电炉中W80摄氏度/小时的升溫 速率，从室溫升至410摄氏度，烧结5小时使其固化，然后降溫，控制降溫速率为40摄氏度/小 时，降至150摄氏度W下再随电炉自然冷却至室溫，制得汽车用摩擦材料。
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[0〇22」本发明的=方氮化棚汽车制动器摩擦材料还按做了噪音测试。在15000次制动噪 音测试中，噪音大于70化的发生率为0.27%，噪音大于80化的发生率为0,远高于国际标准 噪音大于70化的发生率小于10%，噪音大于105db的发生率为0的要求。
【主权项】
1. 一种三方氮化硼汽车制动器摩擦材料，其特征在于，包括1-3份低碳钢纤维、2-5份钛 酸钾纤维、4-6份三方氮化硼粉、3-6份石墨粉、2-3份硅镁钙化物陶瓷纤维和3-5份聚四氟乙 烯组成的混合纤维骨架;所述混合纤维骨架上通过粘合剂粘连设置摩擦层;所述摩擦层包 括斜纹编织布;所述斜纹编织布由摩擦纺纱、铜丝、玄武岩纤维、芳纶纤维和碳纤维以一定 比例捻成合股线编织而成;所述摩擦纺纱由粘胶纤维、芳纶纤维和晴纶纤维混纺而成;所述 粘合剂由酚醛树脂和丁晴橡胶混合制得。2. 根据权利要求1所述三方氮化硼汽车制动器摩擦材料，其特征在于，所述混合纤维骨 架包括3份低碳钢纤维、5份钛酸钾纤维、6份三方氮化硼粉、3份石墨粉、3份硅镁钙化物陶瓷 纤维和3份聚四氟乙烯。3. 根据权利要求1所述三方氮化硼汽车制动器摩擦材料，其特征在于，所述混合纤维骨 架包括1份低碳钢纤维、2份钛酸钾纤维、4份三方氮化硼粉、3份石墨粉、2份硅镁钙化物陶瓷 纤维和3份聚四氟乙烯。4. 根据权利要求1所述三方氮化硼汽车制动器摩擦材料，其特征在于，所述摩擦纺纱、 铜丝、玄武岩纤维、芳纶纤维和碳纤维按照S捻、捻度为80~100捻制备合股线。5. 根据权利要求1所述三方氮化硼汽车制动器摩擦材料的制备方法，其特征在于，包括 如下步骤： (1) 配料、混料:取1-3份低碳钢纤维、2-5份钛酸钾纤维、4-6份三方氮化硼粉、3-6份石 墨粉和2-3份硅镁钙化物陶瓷纤维加入高速搅拌机中搅拌1-3分钟充分混料均匀，再加入3-5份聚四氟乙烯粉末搅拌6-7分钟，得到均匀混料，高速搅拌机的转速为3200-3500转/min; (2) 制备摩擦纺纱:取粘胶纤维、芳纶纤维和晴纶纤维按照重量比1: 1:1混纺获得摩擦 纺纱； (3) 制备合股线:将摩擦纺纱、铜丝、玄武岩纤维、芳纶纤维和碳纤维以一定比例进行合 股，制得合股线； (4) 制备斜纹编织布:将步骤(3)制得的合股线用斜纹编织机编织成斜纹编织布； (5) 压制成型：将步骤(4)制得的斜纹编织布铺设在塑料液压成型机模具腔底部，然后 将步骤（1)制备的均匀混料铺设在斜纹编织布上，最后在均匀混料上再覆盖一层斜纹编织 布，在室温条件下，以3MPa/min的速率单向加压至80-180MPa时，保持压力30-70分钟后，脱 模得到预成型样品； (6) 制备粘合剂:取酚醛树脂和丁晴橡胶按照重量比3:1配比，然后加入搅拌机搅拌5分 钟，转速300转/min，制得粘合剂； (7) 浸润:将步骤(5)制得的预成型样品浸入步骤(6)制得的粘合剂中40-70分钟，粘合 剂用量为预成型样品体积的1.5倍，然后捞出滴干； (8) 烧结固化:将经过步骤(7)浸润的预成型样品放入电炉中以80摄氏度/小时的升温 速率，从室温升至400-420摄氏度，烧结5-8小时使其固化，然后降温，控制降温速率为40摄 氏度/小时，降至150摄氏度以下再随电炉自然冷却至室温，制得汽车用摩擦材料。6. 根据权利要求5所述三方氮化硼汽车制动器摩擦材料的制备方法，其特征在于，所述 步骤(1)中高速搅拌机的转速为3300转/min。7. 根据权利要求5所述三方氮化硼汽车制动器摩擦材料的制备方法，其特征在于，所述 步骤(5 )中加压至170MPa，保持压力时间为60分钟。8. 根据权利要求5所述三方氮化硼汽车制动器摩擦材料的制备方法，其特征在于，所述 步骤(7 )中浸润时间为60分钟。9. 根据权利要求5所述三方氮化硼汽车制动器摩擦材料的制备方法，其特征在于，所述 步骤(8)中温度升至400摄氏度，烧结时间为5个小时。10. 根据权利要求5所述三方氮化硼汽车制动器摩擦材料的制备方法，其特征在于，所 述方法还包括将步骤(8)制得汽车用摩擦材料修磨加工、表面处理的步骤。
【文档编号】F16D69/02GK105909710SQ201610489576
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】钱华, 钱忠标, 史玉庆, 余淑莉, 钱家蓉, 史睿阳
【申请人】东台市华阳玻纤有限责任公司