專利名稱：一種陶瓷型汽車制動摩擦片及其生產方法
技術領域：
本發(fā)明涉及汽車盤式制動器中使用的摩擦材料配方及其生產工藝的改進技術，尤其是一種陶瓷型汽車制動摩擦片及其生產方法。背景技術：
隨著汽車技術的飛速發(fā)展，對汽車材料性能提出了更高的要求，材料 技術是汽車工業(yè)技術創(chuàng)新的重要內容和物質基礎。新材料的開發(fā)與應用不僅促進了汽車的 生產技術進步，同時將推動材料工業(yè)本身的發(fā)展與進步，對我國國民經濟的發(fā)展具有相當 重要意義。作為汽車摩擦材料的發(fā)展趨勢也必然朝著具有更高技術含量的高性能陶瓷型配 方摩擦材料的方向發(fā)展?，F(xiàn)在摩擦材料改進和研究的主要方向是提高其熱穩(wěn)定性、耐磨性、穩(wěn)定的摩擦系 數(shù)和低噪音。而高性能陶瓷型配方制動摩擦片的開發(fā)應用正是符合了摩擦材料的發(fā)展趨 勢，滿足了汽車摩擦材料日益發(fā)展的需要，可應用于高級轎車盤式制動器，同時也可以作為 其它尖端設備的制動材料予以推廣。然而，目前市場上常見的剎車摩擦片多為石棉配方型、 半金屬配方型產品，其性能越來越不能滿足市場需求，其工藝已相對落后。主要體現(xiàn)如下四 方面其一，壽命(包括對偶壽命)相對較短；其二，噪聲污染、粉塵(包括石棉微粒粉塵)污染 嚴重；其三、高溫制動可靠性較差；其四，生產設備落后，工藝簡單，產品質量一致性差，效 率低下，勞動強度大，環(huán)境污染嚴重。為此，需要開發(fā)研究高性能的摩擦材料才能更好的確 保汽車制動性能的穩(wěn)定，保證行車安全。在制造過程中，推出新工藝，減少污染，節(jié)約能源， 促進產業(yè)可持續(xù)發(fā)展。眾所周知，石棉摩擦材料目前在歐洲、北美、日本等地區(qū)與國家已限制使用。為了 與國際市場接軌，近年來國內一些摩擦材料生產企業(yè)正在積極開展無石棉摩擦材料配方的 研制，都在積極尋找石棉替代品，如改用無機纖維(礦物纖維)、玻璃纖維、鋼纖維、鋁纖維、 有機纖維(芳倫纖維、麻纖維、纖維素纖維)等，但在配方體系、生產設備、工藝方面仍然沒有 重大突破，在性能方面的突破也不明顯。另外由于摩擦材料生產配方屬于商業(yè)秘密，是企業(yè) 的立身之本，不存在各個企業(yè)之間的實質性交流與合作，每個企業(yè)的材料配方基本屬于專 用，因此要想提高行業(yè)整體水平將是一個漫長的過程。曰

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是要解決現(xiàn)有車用摩擦片壽命相對較短，噪聲、粉塵 污染嚴重，高溫制動可靠性較差，其生產工藝落后，效率低，勞動強度大，環(huán)境污染嚴重的問 題，提供一種陶瓷型汽車制動摩擦片及其生產方法。本發(fā)明的具體方案是本發(fā)明陶瓷型汽車制動摩擦片，其成份和重量百分比為 有機硅改性酚醛樹脂3-6%，超級棉陶瓷纖維2-10%，有機纖維1-6%，灰綠色硅酸鹽短纖維 2-10%,金屬銅、鋁中的一種或兩種2-6%，多孔焦炭2-15%，石墨4-12%，減噪劑2_10%，橡膠顆 粒料2-8%，金屬硫化物2-8%，余量為性能調節(jié)劑。本發(fā)明中所述有機纖維是選用炭纖維、木質纖維、纖維素纖維、芳倫纖維、PAN纖維 中的一種或幾種。本發(fā)明中所述金屬銅為銅粉、銅粒、銅纖維，金屬鋁為球形鋁粒、鋁纖維。本發(fā)明中所述減噪劑是選用合成氫化硅酸鈣和石墨形成的顆粒物，或選用合成氫 化硅酸鈣和焦炭形成的顆粒物，兩種顆粒物的平均顆粒直徑為1. 4mm。
本發(fā)明中所述橡膠顆粒料為丁腈橡膠、丁苯橡膠、硫磺、碳酸鈣、催化劑的混合物經造粒形成的顆粒料。
本發(fā)明中所述金屬硫化物為硫化銅、硫化鐵、硫化錳、硫化鋅中的一種或幾種。本發(fā)明中所述性能調節(jié)劑是由硫酸鋇和蛭石和冰晶石和摩擦粉和硅灰粉和輕質 碳酸鈣和磷酸鹽和鹵化物組成的混合料。本發(fā)明提出制造上述陶瓷型汽車制動摩擦片的生產方法，其特征是包括以下步 驟
⑴背板處理背板去油污一噴砂一涂膠；
⑵原材料處理采用造粒機進行橡膠預混造粒，減噪劑造粒；
⑶稱重配料；
⑷將配好的物料送至立式高速混料機完成混料；
(5)采用模具、壓機進行預成型毛坯；
(6)熱壓定型執(zhí)行以下流程在上、下模上涂刷脫模劑一將預成型毛坯放入上、下模的 模腔中一放背板一閉模壓制一排氣一保壓一脫模一模具清理，壓制、排氣、保壓具體程序參 數(shù)為下模溫度175°C、上模溫度165°C ；壓力為20-25Mpa ；壓制時間為加壓60秒一放氣10 秒一加壓50秒一放氣10秒一加壓50秒一放氣10秒一加壓40秒一放氣10秒一保壓250 秒；
⑵熱處理固化將熱壓成型的半成品放入烘箱中，由室溫開始升溫，升溫速度為每分鐘 1-20C，當烘箱溫度達到140°C，每分鐘升高1°C，最后在200-210°C保溫4小時，達到時間后， 關閉加熱器，降溫至100°C以下，打開烘箱門自然冷卻至室溫取出產品； ⑶去毛邊、噴涂；
⑶在組合磨床上進行磨平面加工和倒角加工；
(10)表面650°C高溫焦化；
(U)檢驗合格后噴碼標識、包裝、入庫。本發(fā)明在配方陶瓷型配方汽車制動摩擦片由多元體系共混、多種材料復合、特殊 工藝加工，最終在性能在表現(xiàn)出優(yōu)越的高溫性能、安全舒適的制動(無噪音、震顫)性能、使 用壽命長(包括制動對偶件)等特點，主要用于高級轎車的原裝配套，當然也可適用于其它 尖端設備的制動系統(tǒng)上。本發(fā)明名稱里的“陶瓷型”一詞是從配方的角度來說的，生產剎車 片的配方為陶瓷型配方。這里面的“陶瓷” 二字實際上并非真正的陶瓷，從某種意義來講， 它也像生產陶瓷一樣，講究配方，是多種材料的復合，在其特定溫度條件下模壓成型后加工 成供高級轎車使用的高性能剎車片，從廣義上講，屬于陶瓷的范疇。我們所說的陶瓷型配方 也是著重從性能方面來講的，該配方制品性能較常規(guī)配方制品性能具備下述特征
——使用壽命更長(包括對偶壽命) ——超低制動粉塵 ——制動過程平穩(wěn)，安靜 ——可配套車型廣泛
——環(huán)保(無石棉和其它有害物質的粉塵污染、噪音污染)
為了達到上述性能，本發(fā)明在材料配方上作了如下選擇并從性能上進行了相應的機理 分析1)陶瓷型配方制動摩擦片的高溫性能在很大程度上取決于樹脂的耐溫性、某些無機材 料在高溫條件下的粘結性能和自身因化學反應而產生的粘結能力。本發(fā)明中選用了有機 硅改性酚醛樹脂，本樹脂具有耐熱性高，熱失重小，韌性高等優(yōu)異性能，因此在一定程度上 提高了其自身的耐溫性，另外，在配方體系中加入了摩擦性能調節(jié)劑(其主要組分為活性石 墨、金屬硫化物、鹵化物、磷酸鹽等混合物組成的復合固體潤滑劑)，在很大程度上彌補了由 于有機粘結劑高溫炭化使摩擦性能衰退這一不足，摩擦性能調節(jié)劑中的金屬硫化物、氟化 物能在高溫時起到無機粘結作用，從而高溫摩擦、磨損性能得到了很大的改善。與此同時， 多元體系中加入適量的優(yōu)良導熱材料，使之形成一個連續(xù)的導熱網，在剎車制動的過程中， 因材料本身具有良好的導熱性從而保證摩擦過程散熱良好，使摩擦界面溫度不會急劇上 升，這實際上變相的提高和改善了材料的高溫性能。2)陶瓷型配方汽車制動摩擦片的使用壽命(包括對偶)很大程度上取決于多元體 系的合理配比，各種有機、無機材料的粒度分布以及潤滑組元的種類。在高溫制動過程中， 由于配方中復合材料之間發(fā)生化學反應，加之潤滑組元的作用，在摩擦材料表面和對偶表 面同時生成薄薄的轉移膜，隨著不斷地磨損，新的薄膜不斷形成，這樣就避免了兩接觸面的 直接摩擦即干摩擦，從而保證了摩擦材料及對偶磨損較小。通過大量試驗分析得出結論， 本發(fā)明陶瓷型配方制品在經過600°C的高溫制動后，表面發(fā)生了復雜的化學反應，形成的高 溫保護膜從根本上保證材料熱穩(wěn)定性。其次，配方中材料的粒度分布對摩擦磨損有很大影 響，材料的硬度、剛度、彈性等本性決定了摩擦材料與對偶之間是研磨磨損、嚙合磨損、表面 疲勞磨損還是擦傷磨損。本發(fā)明中盡量選用了一些硬度低而又有很好的摩擦系數(shù)的材料， 如冰晶石，特殊人工合成軟質磨料，另外有針對性選用了一些彈性材料，盡量避免選用像剛 玉、碳化硅等硬度高的材料，針對硬度稍高的材料粒度也基本上趨于微粉，比例上嚴格控 制，這些硬度稍高的材料能切削轉移到對偶面上的堆積物和氧化物，對對偶表面有拋光自 潔的功能，同時可以保證高溫摩擦系數(shù)，增強耐磨損性。摩擦劑的各種性能，如硬度、粒度、 密度、比表面積、化學組成、熱性能、導熱系數(shù)、熱物理和熱化學效應等與摩擦材料的性能具 有密切關系，有時也影響生產過程的工藝性能。3)陶瓷型配方汽車制動摩擦片的另一顯著特點就是制動的舒適性，安靜平穩(wěn)制 動、無噪音、震顫。基于這一點首先要保證模壓成型的制品有較高的顯氣孔率(15%左右)，較 低的硬度(HRM65左右)，否則在多方面因素共同作用下就容易產生高頻噪音即尖叫聲。另 外配方體系中，加入了減噪劑以及像蛭石、多孔焦炭材料、橡膠顆粒等材料，這些材料有一 定的吸音效果。其次，在配方中加入的有機材料在不同溫度下發(fā)生炭化形成微小孔洞，從根 本上改善了制動噪音問題，更進一步提高陶瓷型配方的綜合性能。本發(fā)明摩擦片具有高且穩(wěn)定的摩擦系數(shù)、低的磨損率、優(yōu)越的熱穩(wěn)定性、無噪音和 安全舒適的制動性能，是國內乃至國際摩擦材料行業(yè)的發(fā)展趨勢。陶瓷型配方生產技術可 以真正使剎車片達到無噪音、無粉塵、磨損性能佳、使用壽命更長，從根本上提升了傳統(tǒng)的 摩擦材料的性能。通過對原材料的精細選擇、各組元的合理配比加之特殊的工藝，從根本上賦予了 本發(fā)明的良好性能。本發(fā)明生產方法操作簡單，勞動強度減輕，能耗小，無粉塵污染，產品質量有保證， 生產效率高。
㈣
具體實施例方式
例1 生產一批車用摩擦片工藝步驟如下
⑴背板處理背板去油污一噴砂一涂膠；
⑵原材料處理采用造粒機進行橡膠預混造粒，減噪劑造粒；
⑶稱重配料；取有機硅改性酚醛樹脂3公斤，超級棉陶瓷纖維10公斤，炭纖維1公斤， 灰綠色硅酸鹽短纖維2公斤，銅粉2公斤，多孔焦炭2公斤，人造石墨4公斤，減噪劑(合成氫 化硅酸鈣和石墨形成的顆粒物)2公斤，橡膠顆粒料(該橡膠顆粒料為丁腈橡膠、丁苯橡膠、 硫磺、碳酸鈣、催化劑的混合物經造粒形成的顆粒料)8公斤，硫化銅2公斤，余量為性能調 節(jié)劑(是由硫酸鋇和蛭石和冰晶石和摩擦粉和硅灰粉和輕質碳酸鈣和磷酸鹽和商化物組成 的混合料，各原料重量可一致，也可根據(jù)性能需要向其中的一種或幾種傾斜)。
⑷將配好的物料送至立式高速混料機完成混料；
(5)采用模具、壓機進行預成型毛坯；
(6)熱壓定型執(zhí)行以下流程在上、下模上涂刷脫模劑一將預成型毛坯放入上、下模的 模腔中一放背板一閉模壓制一排氣一保壓一脫模一模具清理，壓制、排氣、保壓具體程序參 數(shù)為下模溫度175°C、上模溫度165°C ；壓力為20-25Mpa ；壓制時間為加壓60秒一放氣10 秒一加壓50秒一放氣10秒一加壓50秒一放氣10秒一加壓40秒一放氣10秒一保壓250 秒；
⑵熱處理固化將熱壓成型的半成品放入烘箱中，由室溫開始升溫，升溫速度每分鐘約 1-20C，當烘箱溫度達到140°C，每分鐘升高1°C，最后在200-210°C保溫4小時，達到時間后， 關閉加熱器，降溫至100°C以下，打開烘箱門冷卻至室溫取出產品； ⑶去毛邊、噴涂；
⑶在組合磨床上進行磨平面加工和倒角加工；
(10)表面650°C高溫焦化；
(U)檢驗合格后噴碼標識、包裝、入庫。例2 生產第二批車用摩擦片工藝步驟同例1，但其中原材料配比改為有機硅改 性酚醛樹脂4公斤，超級棉陶瓷纖維9公斤，木質纖維6公斤，灰綠色硅酸鹽短纖維8公斤， 球形鋁粒3公斤，多孔焦炭4公斤，磷片石墨5公斤，減噪劑(合成氫化硅酸鈣和焦炭形成的 顆粒物)6公斤，橡膠顆粒料2公斤，硫化鐵4公斤，余量為性能調節(jié)劑(是由硫酸鋇和蛭石 和冰晶石和摩擦粉和硅灰粉和輕質碳酸鈣和磷酸鹽和商化物組成的混合料，各原料重量可 一致，也可根據(jù)性能需要向其中的一種或幾種傾斜)。例3 生產第三批車用摩擦片工藝步驟同例1，但其中原材料配比改為有機硅改 性酚醛樹脂5公斤，超級棉陶瓷纖維6公斤，纖維素纖維2公斤，灰綠色硅酸鹽短纖維10公 斤，銅纖維4公斤，多孔焦炭8公斤，人造石墨7公斤，減噪劑8公斤，橡膠顆粒料4公斤，硫 化錳3公斤，余量為性能調節(jié)劑(是由硫酸鋇和蛭石和冰晶石和摩擦粉和硅灰粉和輕質碳 酸鈣和磷酸鹽和鹵化物組成的混合料，各原料重量可一致，也可根據(jù)性能需要向其中的一 種或幾種傾斜)。例4 生產第四批車用摩擦片工藝步驟同例1，但其中原材料配比改為有機硅改 性酚醛樹脂6公斤，超級棉陶瓷纖維2公斤，PAN纖維6公斤，灰綠色硅酸鹽短纖維3公斤， 鋁纖維6公斤，多孔焦炭10公斤，人造石墨5公斤，磷片石墨3公斤，減噪劑10公斤，橡膠顆粒料5公斤，硫化鋅5公斤，余量為性能調節(jié)劑(是由硫酸鋇和蛭石和冰晶石和摩擦粉和 硅灰粉和輕質碳酸鈣和磷酸鹽和商化物組成的混合料，各原料重量可一致，也可根據(jù)性能 需要向其中的一種或幾種傾斜)。例5 生產第五批車用摩擦片工藝步驟同例1，但其中原材料配比改為有機硅改 性酚醛樹脂5公斤，超級棉陶瓷纖維5公斤，木質纖維和芳倫纖維各1. 5公斤，灰綠色硅酸 鹽短纖維4公斤，銅粒5公斤，多孔焦炭6公斤，活性石墨10公斤，減噪劑6公斤，橡膠顆粒 料6公斤，硫化鋅8公斤，余量為性能調節(jié)劑(是由硫酸鋇和蛭石和冰晶石和摩擦粉和硅灰 粉和輕質碳酸鈣和磷酸鹽和鹵化物組成的混合料，各原料重量可一致，也可根據(jù)性能需要 向其中的一種或幾種傾斜)。例6 生產第六批車用摩擦片工藝步驟同例1，但其中原材料配比改為有機硅改 性酚醛樹脂3公斤，超級棉陶瓷纖維3公斤，芳倫纖維和木質纖維和PAN各2公斤，灰綠色硅 酸鹽短纖維10公斤，銅纖維6公斤，多孔焦炭12公斤，磷片石墨11公斤，減噪劑2公斤，橡 膠顆粒料7公斤，硫化鐵和硫化銅各3公斤，余量為性能調節(jié)劑(是由硫酸鋇和蛭石和冰晶 石和摩擦粉和硅灰粉和輕質碳酸鈣和磷酸鹽和商化物組成的混合料，各原料重量可一致， 也可根據(jù)性能需要向其中的一種或幾種傾斜)。例7 生產第七批車用摩擦片工藝步驟同例1，但其中原材料配比改為有機硅改 性酚醛樹脂4公斤，超級棉陶瓷纖維4公斤，炭纖維和木質纖維和纖維素纖維和芳倫各1公 斤，灰綠色硅酸鹽短纖維6公斤，銅粒和鋁粒各2公斤，多孔焦炭14公斤，人造石墨9公斤， 減噪劑4公斤，橡膠顆粒料8公斤，硫化錳和硫化鋅和硫化鐵各1公斤，余量為性能調節(jié)劑 (是由硫酸鋇和蛭石和冰晶石和摩擦粉和硅灰粉和輕質碳酸鈣和磷酸鹽和商化物組成的混 合料，各原料重量可一致，也可根據(jù)性能需要向其中的一種或幾種傾斜)。例8 生產第八批車用摩擦片工藝步驟同例1，但其中原材料配比改為有機硅改 性酚醛樹脂6公斤，超級棉陶瓷纖維8公斤，木質纖維和PAN各3公斤，灰綠色硅酸鹽短纖 維4公斤，銅纖維和鋁纖維各2. 5公斤，多孔焦炭15公斤，人造石墨12公斤，減噪劑5公斤， 橡膠顆粒料5公斤，硫化銅和硫化錳和硫化鋅和硫化鐵各2公斤，余量為性能調節(jié)劑(是由 硫酸鋇和蛭石和冰晶石和摩擦粉和硅灰粉和輕質碳酸鈣和磷酸鹽和商化物組成的混合料， 各原料重量可一致，也可根據(jù)性能需要向其中的一種或幾種傾斜)。
權利要求
1.一種陶瓷型汽車制動摩擦片，其成份和重量百分比為有機硅改性酚醛樹脂3-6%， 超級棉陶瓷纖維2-10%，有機纖維1-6%，灰綠色硅酸鹽短纖維2-10%，金屬銅、鋁中的一種或 兩種2-6%，多孔焦炭2-15%，石墨4-12%，減噪劑2_10%，橡膠顆粒料2_8%，金屬硫化物2_8%， 余量為性能調節(jié)劑。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種陶瓷型汽車制動摩擦片，其特征是所述有機纖維是選 用炭纖維、木質纖維、纖維素纖維、芳倫纖維、PAN纖維中的一種或幾種。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種陶瓷型汽車制動摩擦片，其特征是所述金屬銅為銅粉、 銅粒、銅纖維，金屬鋁為球形鋁粒、鋁纖維。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種陶瓷型汽車制動摩擦片，其特征是所述減噪劑是選用 合成氫化硅酸鈣和石墨形成的顆粒物，或選用合成氫化硅酸鈣和焦炭形成的顆粒物，兩種 顆粒物的平均顆粒直徑為1. 4mm。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種陶瓷型汽車制動摩擦片，其特征是所述橡膠顆粒料為 丁腈橡膠、丁苯橡膠、硫磺、碳酸鈣、催化劑的混合物經造粒形成的顆粒料。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種陶瓷型汽車制動摩擦片，其特征是所述金屬硫化物為 硫化銅、硫化鐵、硫化錳、硫化鋅中的一種或幾種。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種陶瓷型汽車制動摩擦片，其特征是所述性能調節(jié)劑是 由硫酸鋇和蛭石和冰晶石和摩擦粉和硅灰粉和輕質碳酸鈣和磷酸鹽和商化物組成的混合 料。
8.制造權利要求1所述的一種陶瓷型汽車制動摩擦片的生產方法，其特征是包括以 下步驟⑴背板處理背板去油污一噴砂一涂膠；⑵原材料處理采用造粒機進行橡膠預混造粒，減噪劑造粒；⑶稱重配料；⑷將配好的物料送至立式高速混料機完成混料； ω采用模具、壓機進行預成型毛坯；(6)熱壓定型執(zhí)行以下流程在上、下模上涂刷脫模劑一將預成型毛坯放入上、下模的 模腔中一放背板一閉模壓制一排氣一保壓一脫模一模具清理；壓制、排氣、保壓具體程序參 數(shù)為下模溫度175°c、上模溫度165°C ；壓力為20-25Mpa ；壓制時間為加壓60秒一放氣10 秒一加壓50秒一放氣10秒一加壓50秒一放氣10秒一加壓40秒一放氣10秒一保壓250 秒；⑵熱處理固化將熱壓成型的半成品放入烘箱中，由室溫開始升溫，升溫速度為每分鐘 1-20C，當烘箱溫度達到140°C，每分鐘升高1°C，最后在200-210°C保溫4小時，達到時間后， 關閉加熱器，降溫至100°C以下，打開烘箱門自然冷卻至室溫取出產品； ⑶去毛邊、噴涂；⑶在組合磨床上進行磨平面加工和倒角加工； (10)表面650°C高溫焦化；(U)檢驗合格后噴碼標識、包裝、入庫。
全文摘要
本發(fā)明涉及車輛制動摩擦材料及其生產方法的改進技術，是一種陶瓷型汽車制動摩擦片，其成份和重量百分比為有機硅改性酚醛樹脂3-6%，超級棉陶瓷纖維2-10%，有機纖維1-6%，灰綠色硅酸鹽短纖維2-10%，金屬銅、鋁中的一種或兩種2-6%，多孔焦炭2-15%，石墨4-12%，減噪劑2-10%，橡膠顆粒料2-8%，金屬硫化物2-8%，余量為性能調節(jié)劑；本發(fā)明生產方法包括背板準備、原材料處理、稱重配料、混料、預成型毛坯、熱壓定型、熱處理固化、去毛邊噴涂、平磨倒角、表面焦化、印標包裝入庫，本發(fā)明解決了現(xiàn)有石棉型、半金屬型摩擦片不能滿足高端市場要求、生產工藝相對落后的問題，主要用于汽車盤式制動器中。
文檔編號C09K3/14GK102062169SQ20101059574
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月20日 優(yōu)先權日2010年12月20日
發(fā)明者王三全, 胡海, 許波 申請人:黃石賽福摩擦材料有限公司