[发明专利]一种无铜无金属的环保型陶瓷基摩擦材料及其制备方法

说明书

技术领域：

    本发明涉及一种无铜无金属的环保型陶瓷基摩擦材料及其制备方法，属于摩擦材料技术领域。 

背景技术：

当今世界随着科技进步，更多的新技术应用于汽车制造领域，也使得汽车朝着高速高载方向发展；同时人们也对舒适性提出了特别高的要求。对制动技术要求的提高，也不仅仅是表现在保证安全方面。摩擦材料产品应在满足制动要求的基础上还应满足低噪音，高寿命，低粉尘，不攻击对偶等要求。

随着各个国家环境保护意识的增强，对环境保护的力度越来越大，纷纷推出各自的法规要求，对摩擦材料的组成提出限制。如欧洲REACH法规对铅及其化合物，六价铬及其化合物，镉及其化合物，汞及其化合物等重金属以及提出了限制要求；鉴于摩擦材料中的铜为环境中铜污染的重要来源，美国加利福尼亚州通过法规对铜提出了限用要求，2021年摩擦材料中铜含量需要低于5%，2025年摩擦材料中铜含量低于0.5%。摩擦材料在满足性能和舒适性的基础上，同时也要满足各个国家提出的越来越严力的环境法规要求。

这就对制动材料提出更加苛刻的要求，在某些工况下，盘式制动器制动时瞬时温度可达到200?400摄氏度，在高速运动模式下频繁制动，温度高达600摄氏度以上，如何能够使在停刹间隙把积聚的热量快速散发出去，这就需要摩擦材料具有较高的导热系数，与此同时材料还需有良好的摩擦磨损性能， 这样才能提高制动材料的使用寿命。

铜及其合金材料黄铜和青铜制作而成的粉或者纤维成为一种常规的摩擦材料的添加剂。主要是利用铜质材料质软，具有自润滑特性，同时还具有良好的导热性，导热系数高，利于摩擦产生的热量快速地散去，且有利于形成摩擦转移膜面，同时铜纤维具有增强效果。但其同石棉一样，作为摩擦材料添加组分，尽管有优异的性能，也因为新的环保法规的要求，将要退出历史舞台。

纵观摩擦材料使用历程，乘用车制动材料材料发展经历了半金属，低金属，陶瓷基摩擦材料的历程。半金属配方具有良好的导热性和耐高负荷性，强度高，成本低，技术成熟等特点被广泛应用。但也存在硬度高，易攻击对偶，容易产生噪音，容易锈蚀，速度敏感性差等问题。低金属配方摩擦性能高，制动反应灵敏，具有较好的压缩性，因金属含量较半金属低，硬度较低，不易攻击对偶。但也存在磨损大，落粉严重以及噪音等缺陷。陶瓷基摩擦材料耐高温、热衰退好、耐磨性能优异、具有较好噪音和振动性能，非常适合高性能乘用车的制动要求。但现有陶瓷基刹车片性能不够稳定，很多刹车片在高温时，其摩擦性能易衰退、容易出现抱死或拖磨现象。同时由于组分搭配不合理，出现金属镶嵌现象。有时甚至出现摩擦材料膨胀，摩擦表面裂纹等严重质量问题；同时由于对铜使用的限制，传统的含铜摩擦材料竟不能够满足新的环保要求。

因此急需开发一种无铜、无金属环保、具备多孔性结构原料，在各种极端工况条件下仍然具有稳定的摩擦性能，驾驶舒适性好、制动噪音小、耐磨性能好、对摩擦对偶磨损小的陶瓷基摩擦材料。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种导热性能优异，抗热衰退性能好，低磨损，摩擦系数稳定，低噪音或无噪音，具备较长使用寿命和舒适性的无铜无金属的高性能环保型陶瓷基摩擦材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过如下措施来达到：一种无铜无金属的环保型陶瓷基摩擦材料，其特征在于以重量计其包括以下组分：酚醛树脂6-12%，陶瓷纤维2-10%，有机纤维2-8%，橡胶2-10%，石墨4-12%，钛酸钾片晶10-25%，矿物纤维3-15%，金属硫化物复合物4-20%，増磨剂：6-20%，填料：5-20%。

为了进一步实现本发明的目的，所述的酚醛树脂为纯酚醛树脂、有机硅改性酚醛树脂，硼改性树脂或者丁腈橡胶中的至少一种。

为了进一步实现本发明的目的，所述的有机纤维为纤维素纤维、芳伦浆粕、PAN浆粕，碳纤维中的至少一种。

为了进一步实现本发明的目的，所述的橡胶为丁腈胶粉，丁苯胶粉，回收橡胶粉与摩擦粉中的至少一种。

为了进一步实现本发明的目的，所述的矿物纤维为荷兰Lapinus公司生产的RB系列矿物纤维。

为了进一步实现本发明的目的，所述的金属硫化物复合物为硫化铜、硫化铁、硫化锰、硫化锌，硫化锡，二硫化钼中的至少两种。

为了进一步实现本发明的目的，所述的増磨剂为氧化铁，氧化镁，氧化锌，氧化铝，氧化锆，硅酸锆，碳化硅，氮化硅中的至少一种。

为了进一步实现本发明的目的，所述的填料为硫酸钡，碳酸钙，萤石，氢氧化钙中的的至少一种。