[发明专利]一种摩擦制动材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种摩擦制动材料及其制备方法。

背景技术

随着汽车、火车、飞机等运输工具向大功率、高速、重载方向发展，对 其舒适度和安全性能要求不断提高，相应对摩擦制动材料的性能也提出了更 加苛刻的要求。

传统的摩擦制动材料以半金属摩擦材料、粉末冶金摩擦材料及少量石棉 摩擦材料为主，但均存在不同程度的不足，如半金属、粉末冶金摩擦材料密 度大(＞3.0g/cm³)，易锈蚀，制动时噪声大；石棉属于致癌物质，禁止使用。 这些已经不能满足工业发展的需求，必须寻找新型制动材料以取代传统的摩 擦材料。

C/C-SiC陶瓷基摩擦材料具有低密度(2.0-2.2g/cm³)、低磨损(v＜0.35)、 高摩擦系数(μ＞0.5)、抗衰退、制动平稳、抗腐蚀、环境适应性强等优点， 是一种新型高端摩擦制动材料。

目前C/C-SiC陶瓷基摩擦材料的制备方法主要集中在采用长纤维(整体 毡、编织纤维)通过化学气相沉积或熔融渗硅或液态聚合物的浸渍等方法来 进行。例如，CN1687291A公开了一种高性能炭/炭摩阻材料的制造方法， 其特征在于：(1)采用耐高温酚醛树脂浸渍的预浸炭布进行迭层铺放后，形 成炭布迭层增强体；(2)将炭布迭层增强体在150-300℃进行热压固化，固 化压力2-8MPa，固化时间1-6小时，形成树脂基炭布增强体，再经机加后 形成净尺寸毛坯件；(3)将树脂基炭布增强体置于高温处理炉中进行N₂保 护下的高温炭化处理，将树脂炭转化为耐高温的裂解炭，使树脂基增强体转 变成炭/炭骨架；(4)将低密度炭/炭骨架置于限域均热沉炭炉中，采用等温 CVD致密工艺，工艺温度为700-1300℃，以丙烯气体做沉积致密前驱体， 经300-600小时，形成热解炭基体，同时以氢气做填充载气，填充致密炭/ 炭骨架，提高其密度；(5)将填充致密后的炭/炭制品置于石墨化炉中，采用 高温反应渗硅法，将占整个材料重量的5-20％的硅基体引入炭/炭制品，高 温下反应形成碳化硅，工艺温度为1300-2000℃，形成树脂裂解炭、CVD热 解炭、碳化硅多元基体结构的炭/炭复合材料；(6)炭布迭层增强多元基体炭 /炭复合炭/炭材料经铣削、磨削、抛光、精密机加等工序，制成符合使用要 求的炭/炭材料刹车制动部件。

上述现有C/C-SiC陶瓷基摩擦材料的制备方法需要高温炭化处理、等温 CVD致密工艺和高温反应渗硅处理等一些处理，仅等温CVD致密工艺就需 要300-600小时，因此整个方法所需要的制备时间长，而且高温炭化处理、 等温CVD致密工艺和高温反应渗硅处理都属于比较复杂的工艺并且需要相 应的设备，因此工艺复杂。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的摩擦制动材料的制备方法的制备时间 长和工艺复杂的缺点，提供一种制备时间短、工艺简单的摩擦制动材料及其 制备方法。

本发明提供了一种摩擦制动材料，其中，该材料含有树脂炭、石墨炭、 硅、碳化硅和短炭纤维。

本发明还提供了该摩擦制动材料的制备方法，其中，该方法包括将短炭 纤维、粘结剂、硅粉和石墨粉混合，得到混合物；将该混合物成型，得到成 型坯；在惰性气氛中，将该成型坯烧结。

本发明提供的摩擦制动材料只需将短炭纤维、粘结剂、硅粉和碳粉混合 并成型为成型坯，然后在惰性气氛中将该成型坯烧结即可得到，与现有的需 要高温炭化处理、等温CVD致密工艺和高温反应渗硅处理的方法相比，极 大地缩短了制备时间并且简化了工艺。并且该材料含有均匀分散的短炭纤 维，与现有的采用整体毡或编织体的摩擦制动材料相比，大大降低了成本。

具体实施方式

本发明提供的摩擦制动材料含有树脂炭、石墨炭、硅、碳化硅和短炭纤 维。

以100重量份的短炭纤维为基准，树脂炭的含量可以为15-290重量份， 优选为35-240重量份；硅的含量可以2-25重量份，优选为3-18重量份；石 墨炭的含量可以为15-200重量份，优选为30-130重量份；碳化硅的含量可 以为60-800重量份，优选为100-620重量份。