[发明专利]一种无铜摩擦材料组合物以及由其制备的摩擦材料

说明书

技术领域

本发明属于汽车生产制造技术领域，涉及一种摩擦材料组合物以及由其制备的摩擦材料。具体地讲，本发明涉及一种无铜摩擦材料组合物以及由其制备的摩擦材料。

背景技术

目前汽车上的制动系统主要采用盘式或鼓式制动器，通过摩擦材料与制动盘或鼓之间的摩擦作用，将车辆行驶产生的动能转化为制动器的热能，最终实现车辆的减速和停止。

在汽车发明的这一百多年中，摩擦材料发展经历了几个阶段，由最初采用布料纤维和橡胶的混合物，发展到风靡几十年的以石棉为基材的油浸摩擦材料。

直到上个世纪七八十年代，由于石棉在摩擦材料生产过程中，其产生的针尖状纤维被人体吸入后，附着在肺或支气管中，不易清除，最终导致癌变等后果，因此石棉基材的使用逐渐被废弃，欧美等国率先开发了无石棉半金属摩擦材料，其主要特征为含50%以上的钢棉或铁末。此类摩擦片具备比较中庸的性能，以及一般的噪音和抖动表现，成本较低，其最致命的缺点就是热衰退下摩擦材料的磨损非常高，热衰退性能较差，且由于过高的铁含量，易与制动盘上的铸铁材料发生转移，导致摩擦系数不稳定，最终可致制动盘的损坏，甚至出现抖动问题。

低金属摩擦材料的发明有效弥补了上述缺陷，通过加入5%~20%含量的铜，做到散热的同时也起到润滑作用，稳定了摩擦系数，并将钢棉和铁末的比率下降至20%以下或者为0，降低了制动盘材料转移的可能，最后通过添加氧化铝、氧化锆或氟化钙等研磨剂，提高制动时摩擦材料在高温下对制动盘的抓盘能力，提高了高温抗热衰退性能，因此低金属材料目前一直普遍被欧美和国内汽车厂家所采用，但由于其固有的高摩擦系数和对制动盘较高的攻击性，导致其噪音和轮辋粉尘的表现不尽人意。

由于目前的汽车用户对噪音、抖动等涉及汽车舒适性方面的要求日趋提高，日本率先开发了无石棉有机摩擦材料，即NAO，此材料保留了低金属中的铜含量，彻底放弃了铁材料的添加，通过添加碳酸钾和芳纶等材料，稳定摩擦系数，同时也放弃添加研磨剂，将制动噪音降低到非常优异的水平，也正是如此，摩擦系数和热衰退性能也相应降低了一个级别，因此，无石棉有机材料NAO是牺牲性能下向舒适性妥协的产物。

总而言之，目前市面上这三种材料都有其侧重的优点，但缺点也非常明显。现在随着环境保护意识的增强，很多国家发现摩擦材料中的铜通过摩擦粉尘散落到周边环境中，导致周边土壤和水域铜含量超标，严重威胁生态环境，美国等国家已经率先开始考虑禁止铜在摩擦材料中的使用。因此开发无铜摩擦材料成为摩擦行业的一种新需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供新的摩擦材料，以实现环保、摩擦系数稳定且噪音低之间的性能平衡。

本发明所要解决的技术技术问题可以通过以下技术方案得到解决：

根据本发明的一个方面，提供一种无铜摩擦材料组合物，其包含以下组分：

酚醛树脂、橡胶、石墨、钛酸钾、银合金、润滑剂、芳纶、研磨剂和填充剂。

根据本发明的另一方面，提供一种制备无铜摩擦材料的方法，其包括将本发明的无铜摩擦材料组合物热压成型，然后热处理。

根据本发明的另一方面，提供一种无铜摩擦材料，其包含本发明的无铜摩擦材料组合物。

根据本发明的另一方面，提供包含本发明的无铜摩擦材料的制动系统。

在本发明无铜摩擦材料组合物中，将研磨剂引入配方，同时使用银合金替代铜的使用，达到稳定摩擦系数及散热效果。这种新型摩擦材料不仅继承了NAO摩擦材料低噪音的优点，也比低金属材料具备更优异的轮辋粉尘效果，同时也具备了高温抗热衰退的能力，可以说很好兼顾了NAO和低金属摩擦材料各自的优点，银合金对铜的替代也很好地保护了环境。

具体实施方式

本发明是发明人基于以下考虑而实施的：酚醛树脂能起粘合作用，提高摩擦材料的剪切强度；橡胶能吸震和其粘合作用，同时提高低温摩擦系数；石墨稳定摩擦系数，降低磨损和噪音；碳酸钾的使用可以使摩擦材料的静态摩擦系数和动态系数之间的差值非常接近，起调整和稳定摩擦系数的作用；银合金用于替代铜的使用，仍然具备铜所具有的导热和抗磨损的作用，同时对环境无不利影响；润滑剂的使用可以降低磨损和稳定摩擦系数；芳纶可以在高温下保持较好的摩擦系数同时不伤害制动盘，并提高了摩擦材料强度；研磨剂的使用可以使制动盘在产生厚薄差之后进行有效修复，也可以提高该摩擦材料在高温下抓盘能力，同时通过控制其细度，提升或降低摩擦系数；填充剂用于成本考虑。

根据本发明的一个方面，提供一种无铜摩擦材料组合物，其包含以下组分：