[发明专利]无铜少落灰陶瓷摩擦材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种摩擦材料，特别是涉及一种用于车辆或工程机械制动系统的无铜少落灰陶瓷摩擦材料，在高温时有优异的摩擦性能和机械强度。

背景技术

非石棉基摩擦材料已成为主流，多种替代纤维被广泛采用，如为了提高强度，保证摩擦系数并提高质量，大量采用了金属纤维，如钢纤维，铜纤维等。现今的非石棉基摩擦材料一般含有0～20％的铜纤维或铜粉。铜用于增加强度，提高摩擦系数，并进一步保持400℃时的摩擦系数，提高热传导系数。和钢纤维不同的是，铜更不容易伤对偶，即不增加对偶件制动盘的磨损量，并导致生锈。另外，除了纤维组分，也用到了摩擦性能调节组分和粘接组分，如含有重金属锑的硫化锑通常被用作摩擦性能调节组分。在非石棉基摩擦材料中，锑的化合物，如硫化锑或氧化锑，在高温时增加润滑性和阻燃性。然而，近几年由于环保性要求，欧美国家要求使用的摩擦材料不含有重金属。不含有重金属如铜或锑的摩擦材料和现有摩擦材料达到同样的性能要求在未来是必须的，但是对于铜基摩擦材料，现在还没有找到替代材料。为了代替铜基摩擦材料，传统的作法是使用钢纤维增强的半金属摩擦材料，却始终存在伤对偶及生锈问题。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种能够满足车辆制动系统的高温摩擦性能及机械强度要求且轮毂落灰少、环保的无铜少落灰陶瓷摩擦材料。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供该无铜少落灰陶瓷摩擦材料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的无铜少落灰陶瓷摩擦材料，其组分的重量百分比是：粘结剂5～14，采用丁腈改性酚醛树脂和丁腈橡胶粉；增强材料20～45，采用芳纶纤维、碳纤维、钢纤维、泡沫铁粉和氧化铝纤维的一种或几种的混合；陶瓷类材料10～40，采用二硫化钼、氧化镁和二硫化亚铁一种或几种的组合；润滑剂10～18，采用石墨、云母的混合物；填料余量，包括复合填料、重晶石、摩擦粉和铝粉的混合物。

其中使用了一定量和一定比例的氧化镁和石墨，其比例为1∶1到3∶1。氧化镁是相对较为软质的陶瓷颗粒，对盘没有攻击性，具有高的热传导性。可以使用活性氧化镁和电熔氧化镁，建议选用平均粒径为10～400μm，最佳范围为50～200μm。石墨可以维持400℃时的摩擦系数，对保证润滑性和热传导性有一定的作用，粒径范围为50～150μm。

其材料配方按重量百分比计算为：

丁腈改性酚醛树脂    3～8，     丁腈橡胶粉    2～6，

芳纶纤维            1～5，     钢纤维        5～20，

碳纤维              3～5，     泡沫铁粉      3～10，

云母                3～8，     氧化铝纤维    3～5，

氧化镁              5～30，    二硫化钼      4～10，

重晶石              5～15，    人造石墨      7～10，

铝粉                3～8，     二硫化亚铁    2～4，

复合填料            2～8，     有机摩擦粉    2～8，

本发明提供的制备无铜少落灰陶瓷汽车摩擦材料的方法，包括如下步骤：

(1)配料：按上述配比称量各个组分物料；

(2)混料：将称量好的各物料投入高速混料机中，混料时间2～3分钟，得粉状混合物；

(3)成型：按刹车片型号称取混合料，倒入热压模中，压制压力180～300kgf/cm2，热压温度160～190℃，排气3～8次，保压时间根据刹车片的厚度而定，一般是55～65s/mm；

(4)热处理：将刹车片在2小时从室温升温到160℃，保温4小时，再在1小时升温到200℃，保温4小时，然后随炉冷却至室温；

(5)将上述制得的产品按技术要求进行平磨、倒角、开槽，然后在500～550℃的温度下进行2分钟的表面处理，再经喷涂、印标，加工成为汽车刹车片。

采用上述技术方案的无铜少落灰陶瓷摩擦材料及其制备方法，不含有石棉、重金属铜及锑，相对于传统的含铜及锑等重金属的摩擦材料有如下优点：

1、更符合环保型要求，避免了重金属在随摩擦粉尘进入环境后造成的二次污染；

2、经LINK实验室的3000型性能台架试验系统和NVH3900型噪音试验台架系统的检测，具有良好的摩擦性能，抗热衰退性能好，制动噪音低，特别是在耐磨损、长寿命及对轮毂落灰大量减少方面表现出了优越的性能。