[发明专利]碳纤维陶瓷纳米硅酸盐高强度汽车制动摩擦片及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制动摩擦材料，特别是一种碳纤维陶瓷纳米硅酸盐高强度汽车制动摩擦片及其生产方法。

背景技术

随着汽车工业的飞速发展，汽车用户对制动安全性能的要求越来越高，原来的石棉材料摩擦片由于存在有毒、制动性能差、耐热性能差及强度弱等问题，在很多发达国家早已禁止使用，我国在2003年已开始禁止使用，取而代之的使新型的非石棉金属或半金属摩擦材料，如改用有机纤维、金属纤维、硅纤维等。如中国专利公报公开了一些无石棉摩擦材料的发明专利，其中99100005号专利申请的无石棉刹车摩擦材料组成为：木浆、超细玻璃棉、坡缕石、白炭黑等；88106269号专利申请的无石棉刹车摩擦材料组成为：锰铁矿、石墨、辉钼矿、铁、氧化铝、氧化铅等；申请号91104081号专利申请的无石棉刹车摩擦材料组成为：(1)精铁粉，10-20wt％(2)氧化锌，1-5wt％(3)水溶性酚醛树脂，11-18wt％(4)丁晴胶乳，1-7wt％(5)石墨，1-5wt％(6)钢纤维，1-6wt％(7)重晶石，1-5wt％(8)硬质酸钡，1-5wt％(9)铜纤维，1-5wt％(10)复合纤维材料，40-60wt％；97112643号专利的无石棉刹车摩擦材料组成为：毛发和钢纤维，其比例为1∶1-10∶1；93110100号专利的无石棉刹车摩擦材料组成为：长石粉、重晶石、铬矿粉、硬脂酸、碳化硅、陶土、铜纤维、植物纤维、酚醛树脂等；200410030836.2专利号的组成为：改性酚醛树脂、金属纤维、有机纤维、矿物质纤维、硫酸钡、石墨、氧化铝、填料等。上述公开文献报道的无石棉刹车摩擦材料与石棉材料相比尽管环保，但也还存在很多不足之处，如有的强度不够高，有的耐高温性能有所欠缺，有的容易龟裂，有的易损伤对偶件、噪音大等等，特别重要的是使用寿命短、工艺复杂、生产效率低下。

发明内容

针对现有技术存在的问题，我发明人经过分析、对比我国、日本、美国汽车制动材料的生产工艺和配方，研制了一种机械性能好、耐热性能好、使用寿命长、成本低，并且生产效率高的碳纤维陶瓷纳米硅酸盐汽车制动摩擦材料。

本发明的技术方案如下：

碳纤维陶瓷纳米硅酸盐高强度汽车制动摩擦片及其生产方法，其材料的配方如下：

采用碳纤维做摩擦片骨架增强材料，加入纳米硅酸盐、陶土、石墨、二硫化钼、摩擦粉、树脂、金属粉、丁腈橡胶、无机粘合剂等，它们具体成分和重量百分含量如下：

原料名称      重量百分比％

碳纤维        20～30

纳米硅酸盐    5～15

陶土          10～20

石墨          5～20

二硫化钼      5-10

摩擦粉        5～10

树脂          1～5

金属粉        1～5

丁腈橡胶      1～5

无机粘合剂    10～25

以上所述碳纤维为日本东丽公司生产的高性能聚丙烯腈基碳纤维，强度大于4000MPa，模量大于350GPa；

以上所述的纳米硅酸盐为：粒度≥300目，相对密度1～2.5g/cm³；

以上所述陶土颗粒直径小于0.05mm，为市场公知产品；

以上所述石墨为胶体石墨，粒子大小在0.1～0.01微米之间；

以上所述摩擦粉可以是腰果油摩擦粉、腰果壳油摩擦粉；

以上所述金属粉是指铜粉、铝粉、锌粉、锡粉任何两种的1∶1的混合物；

以上所述的其他材料均为市场公知的材料。

碳纤维陶瓷纳米硅酸盐高强度汽车制动摩擦片及其生产方法，其材料加工方法按上述重量百分比如下：

步骤一、将称取的丁腈橡胶、树脂和陶土进行热处理，至温度在160～170℃时保温10～20分钟，然后再加热至170～180℃保温10～20分钟，至冷却40～50℃；

步骤二：将称取的纳米硅酸盐、石墨、二硫化钼、摩擦粉、金属粉充分搅拌、混合；

步骤三：将碳纤维和步骤一、步骤二的原材料加入带绞刀的犁耙式高速(3000rpm)混料机中，混料10～15分钟，然后加入无机粘合剂再混合20～30分钟；

步骤四：将步骤三的原材料实行一步成型，即采用400吨单层热压机经过合模加压，使其在压模中成型并固化，投入热压模中进行热压，在温度110～130℃、单位压力为30～35MPa条件下进行压制。其压制工序的操作步骤为：涂刷脱模剂-加料-闭模加压-排气-保压-脱模-压模清理。