盘式刹车片摩擦材料、盘式刹车片及盘式刹车片制备工艺

摘要

本发明公开了一种盘式刹车片摩擦材料，包括以下重量份的原料：腰果壳油改性酚醛树脂13~18%、丁腈橡胶粉9~16%、钢棉纤维3~7%、硫酸钙晶须6~11%、钾长石粉2~5%、石墨3~6%、棕刚玉2~6%、硫化锑3~5%、重晶石粉11~16%、铬铁矿粉5~9%、重质碳酸钙6~11%、锆英砂2~4%、黄铜粉3~6％。可见，此制备原料中，采用了腰果壳油改性酚醛树脂，用其代替普通酚醛树脂作为刹车片材料的有机载体，消除了普通酚醛树脂存在的耐热烧蚀性差、磨耗高、抗冲击强度低等缺点，可以避免普通酚醛树脂对盘式刹车片摩擦材料带来的性能缺陷，以提高盘式刹车片摩擦材料的整体性能。

说明书

技术领域

本发明涉及汽车领域，特别涉及一种盘式刹车片摩擦材料和一种盘式刹 车片，以及盘式刹车片制备工艺。

背景技术

随着现代生活节奏的加快和生活水平的提高，家庭轿车已经越来越普遍， 随着长距离汽车旅行等汽车运用的流行，人们对汽车的制动效果也越来越看 重。汽车在多种路况下的安全性直接考验汽车制动性能，这就要求汽车的刹 车片在高速高温制动条件下保证性能稳定，因此，如何保证刹车片衰退性能 稳定成为研究重点，而刹车片衰退性能的直接影响因素就是生产刹车片摩擦 材料的各种原材料的配比和压制工艺。

刹车片也叫制动片或刹车皮，在汽车的刹车系统中，刹车片是最关键的 安全零件，对刹车效果的好坏起决定性作用。刹车片一般由钢板、粘接隔热 层和摩擦块构成。摩擦块由摩擦材料和粘合剂组成，刹车时摩擦块被挤压在 刹车盘或刹车鼓上与其产生摩擦，从而达到令车辆减速刹车的目的。可见， 摩擦块决定刹车片在高速高温制动条件下的性能，摩擦材料是刹车片在制造 过程和使用过程中很重要的组成部分。

摩擦材料可以采用合成材料普通热压法制得，热压温度在200℃以下。 其中，摩擦材料的原材料一般分为粘结剂、增强纤维、摩擦性能调节剂和填 料四大部分：

粘结剂是摩擦材料中的重要组元，他可以影响材料的热衰退性能、恢复 性能、磨损性能和机械性能，汽车摩擦材料中一般采用的是酚醛树脂；

增强纤维是摩擦材料中起增强剂的作用，传统材料用的是石棉等矿物纤 维，半金属汽车摩擦材料中使用的是钢纤维，同时加入少量铜纤维及其少量 矿物纤维；

摩擦性能调节剂可以分为两类，一类是莫氏硬度一般小于2的减摩材料， 它的加入可提高材料的耐磨性，减小噪音及降低摩擦系数。这类材料主要有： 石墨、二硫化钼、铅和铜等；另一类摩擦性能调节剂为莫氏硬度一般大于4的 摩阻材料，它的加入可以增加材料的摩擦系数；

填料主要以粉末的形式加入。

但是，普通的酚醛树脂存在热烧蚀性差、磨耗高和抗冲击强度低等缺点， 不利于提高刹车片摩擦材料的整体性能。

因此，如何避免普通酚醛树脂对刹车片摩擦材料带来的性能缺陷，是本 领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种盘式刹车片摩擦材料和用此摩擦材料制作 的刹车片，以及此盘式刹车片的制备工艺，本发明公开的此种摩擦材料可以 避免普通酚醛树脂对盘式刹车片摩擦材料带来的性能缺陷，以提高盘式刹车 片摩擦材料的整体性能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种盘式刹车片摩擦材料，包括以下重量份的原料：腰果壳油改性酚醛 树脂13~18%、丁腈橡胶粉9~16%、钢棉纤维3~7%、硫酸钙晶须6~11%、钾 长石粉2~5%、石墨3~6%、棕刚玉2~6%、硫化锑3~5%、重晶石粉11~16%、 铬铁矿粉5~9%、重质碳酸钙6~11%、锆英砂2~4%以及黄铜粉3~6％。

优选地，在上述盘式刹车片摩擦材料中，包括以下重量份的原料：腰果 壳油改性酚醛树脂14~17%、丁腈橡胶粉10~14%、钢棉纤维4~7%、硫酸钙晶 须7~9%、钾长石粉3~5%、石墨4~6%、棕刚玉2~6%、硫化锑3~5%、重晶 石粉12~14%、铬铁矿粉7~9%、重质碳酸钙6~9%、锆英砂2~4%以及黄铜粉 3~5%。

一种盘式刹车片，包括刹车片背板和压制在所述刹车片背板上的摩擦材 料，所述摩擦材料为上述的盘式刹车片摩擦材料。

一种盘式刹车片的制备工艺，包括以下步骤：

步骤A：原料混配，准备以下重量份的原料：腰果壳油改性酚醛树脂 13~18%、丁腈橡胶粉9~16%、钢棉纤维3~7%、硫酸钙晶须6~11%、钾长石 粉2~5%、石墨3~6%、棕刚玉2~6%、硫化锑3~5%、重晶石粉11~16%、铬 铁矿粉5~9%、重质碳酸钙6~11%、锆英砂2~4%以及黄铜粉3~6%；

步骤B：热压成型，将混配好的所述摩擦材料及涂完胶的刹车片背板送 入模压工序，加工出盘式刹车片的半成品；

步骤C：固化处理，在烤箱内对所述半成品进行热处理烘烤。

优选地，在上述盘式刹车片的制备工艺中，所述步骤A中在原料混配时 所准备的重量份的原料进一步为：腰果壳油改性酚醛树脂14~17%、丁腈橡胶 粉10~14%、钢棉纤维4~7%、硫酸钙晶须7~9%、钾长石粉3~5%、石墨4~6%、 棕刚玉2~6%、硫化锑3~5%、重晶石粉12~14%、铬铁矿粉7~9%、重质碳酸 钙6~9%、锆英砂2~4%以及黄铜粉3~5%。

优选地，在上述盘式刹车片的制备工艺中，所述步骤B中热压成型时的 工艺参数为：

热压温度为140℃~170℃，系统压力为7~14Mpa，保温时间为2~4min。

优选地，在上述盘式刹车片的制备工艺中，所述步骤C中对所述盘式刹 车片进行固化处理时的烘烤温度和保温时间分别为：

烧结半成品先在100~150℃时保温4.5~5.5h，再在120~180℃时保温 4.5~5.5h，最后在150~200℃时保温4.5~5.5h。

从上述的技术方案可以看出，本发明实施例提供的盘式刹车片摩擦材料 的制备原料中，采用了腰果壳油改性酚醛树脂，用其代替普通酚醛树脂作为 刹车片材料的有机载体，消除了普通酚醛树脂存在的耐热烧蚀性差、磨耗高、 抗冲击强度低等缺点，可以避免普通酚醛树脂对盘式刹车片摩擦材料带来的 性能缺陷，以提高盘式刹车片摩擦材料的整体性能。本发明实施例提供的盘 式刹车片在高温条件下，能够保持良好的制动性能，台架实验得出，其衰退 率在20%以内。

具体实施方式

本发明提供了一种盘式刹车片摩擦材料和用此摩擦材料制作的刹车片， 以及此盘式刹车片的制备工艺，本发明公开的此种摩擦材料可以避免普通酚 醛树脂对盘式刹车片摩擦材料带来的性能缺陷，以提高盘式刹车片摩擦材料 的整体性能。

本发明实施例提供的盘式刹车片摩擦材料，包括以下重量份的原料：腰 果壳油改性酚醛树脂13~18%、丁腈橡胶粉9~16%、钢棉纤维3~7%、硫酸钙 晶须6~11%、钾长石粉2~5%、石墨3~6%、棕刚玉2~6%、硫化锑3~5%、重 晶石粉11~16%、铬铁矿粉5~9%、重质碳酸钙6~11%、锆英砂2~4%以及黄 铜粉3~6%。

为了进一步优化产品的性能，本发明还提供了一个更为优选的摩擦材料 的原料配比，包括以下重量份的原料：腰果壳油改性酚醛树脂14~17%、丁腈 橡胶粉10~14%、钢棉纤维4~7%、硫酸钙晶须7~9%、钾长石粉3~5%、石墨 4~6%、棕刚玉2~6%、硫化锑3~5%、重晶石粉12~14%、铬铁矿粉7~9%、重 质碳酸钙6~9%、锆英砂2~4%以及黄铜粉3~5%。

从上述的技术方案可以看出，本发明实施例提供的盘式刹车片摩擦材料 的制备原料中，采用了腰果壳油改性酚醛树脂，用其代替普通酚醛树脂作为 刹车片材料的有机载体，消除了普通酚醛树脂存在的耐热烧蚀性差、磨耗高、 抗冲击强度低等缺点，可以避免普通酚醛树脂对盘式刹车片摩擦材料带来的 性能缺陷，以提高盘式刹车片摩擦材料的整体性能。并且，制备原料中还加 入了黄铜粉，以提高摩擦材料的导热性，即令汽车在制动过程中的动能转化 为摩擦的热能，以及时将热能散失，提高刹车片摩擦材料的整体性能，使摩 擦材料在制动过程中的热分解、热衰退、热龟裂现象减少。本发明实施例提 供的盘式刹车片在高温条件下，能够保持良好的制动性能，台架实验得出， 其衰退率在20%以内。

本发明实施例还提供了一种盘式刹车片，该盘式刹车片包括刹车片背板 和压制在刹车片背板上的摩擦材料，并且，摩擦材料为上文中所述的盘式刹 车片摩擦材料。

其中，上述盘式刹车片的制备工艺包括以下步骤：

步骤A：原料混配，准备以下重量份的原料：腰果壳油改性酚醛树脂 13~18%、丁腈橡胶粉9~16%、钢棉纤维3~7%、硫酸钙晶须6~11%、钾长石 粉2~5%、石墨3~6%、棕刚玉2~6%、硫化锑3~5%、重晶石粉11~16%、铬 铁矿粉5~9%、重质碳酸钙6~11%、锆英砂2~4%以及黄铜粉3~6%；

步骤B：热压成型，将混配好的摩擦材料及涂完胶的刹车片背板送入模 压工序，加工出盘式刹车片的半成品；

步骤C：固化处理，在烤箱内对半成品进行热处理烘烤。

为了进一步优化上述技术方案，制备工艺中的步骤A中在原料混配时所 准备的重量份的原料进一步优化为：腰果壳油改性酚醛树脂14~17%、丁腈橡 胶粉10~14%、钢棉纤维4~7%、硫酸钙晶须7~9%、钾长石粉3~5%、石墨4~6%、 棕刚玉2~6%、硫化锑3~5%、重晶石粉12~14%、铬铁矿粉7~9%、重质碳酸 钙6~9%、锆英砂2~4%以及黄铜粉3~5%。

为了进一步优化上述技术方案，制备工艺中的步骤B中热压成型时的工 艺参数为：热压温度为140℃~170℃，系统压力为7~14Mpa，保温时间为 2~4min；步骤C中对盘式刹车片进行固化处理时的烘烤温度和保温时间分别 为，烧结半成品先在100~150℃时保温4.5~5.5h，再在120~180℃时保温 4.5~5.5h，最后在150~200℃时保温4.5~5.5h。其中，在一优选方案中，上述 步骤C中，烧结半成品先在120℃时保温5h，再在150℃时保温5h，最后在 180℃时保温5h。但是，上文中提供的制备工艺中的步骤B中热压成型时的 工艺参数，以及步骤C中对盘式刹车片进行固化处理时的烘烤温度和保温时 间，对于本领域技术人员来说均是容易获知的，且可以有多种可选方案的， 因此，本发明对此不作限定。

为了更具体地说明上述技术方案，在实际生产中，本发明实施例中公开 的盘式刹车片的生产主要经过如下工序：

剪板：将卷板开卷校平，裁成板材或一定宽度的卷条，依据相应的车型， 例如重型车规定的刹车片的板条尺寸，选择合适厚度的板材，使用剪板机剪 成一定宽度的板条；

冲压：根据图纸要求，冲出盘式刹车片钢板的基本外形，并使之达到一 定的装车尺寸和平面度要求；

除油：水基除油剂和水通过一定的比例配比，达到一定的pH值（例如 11～14），在除油机除油槽内加热到一定的温度（例如45～55℃）后，进行 除油操作，从而将钢背在上序加工过程中造成的油污除去；

抛丸：使用履带式抛丸机，通过钢丸将盘式刹车片钢背上面及侧面的锈 斑、锈点、毛刺等除掉；

涂胶：将钢背粘接胶和溶剂通过一定的比例配合后，使用喷胶机将配好 的液体均匀喷涂在盘式刹车片钢背反面，风干后使用，使盘式刹车片钢背和 摩擦材料在后序压制后达到一定的剪切强度要求；

混料：通过自动配料系统或手工操作，将制备盘式刹车片摩擦材料所需 的原料各成分按照配方配比，倒入搅拌机破碎，并搅拌均匀，搅拌好的摩擦 材料混合料和涂完胶的钢背，一起送模压工序，加工出刹车片半成品；

热压：模压分称料和压制两步进行，首先称料，即依据压制产品需要的 原料及其重量，在电子台秤上称量摩擦材料原料，称量完的摩擦材料原料放 到检重秤上检重，保证使用的摩擦材料原料在“标准值±1g”的重量范围内； 之后进入压制工序，即安装固定好模具后，依据规定的压制工艺调整系统压 力为7-14Mpa，保温时间为2~4min，温度为140℃-170℃，等模具升温到规定 范围后开始生产，操作过程中操作者注意将摩擦材料原料全部倒入模腔，进 行合模压制，到达工艺规定的时间后，压机自动开模，操作者将产品转移到 周转盘内；

烘烤：依据固化处理工艺，即将烧结半成品先在100~150℃时保温 4.5~5.5h，再在120~180℃时保温4.5~5.5h，最后在150~200℃时保温4.5~5.5h （其中，在一优选方案中，烧结半成品先在120℃时保温5h，再在150℃时保 温5h，最后在180℃时保温5h），在烤箱内对所加工的盘式刹车片进行热处 理烘烤，将摩擦材料更加稳定的固定在刹车片刚背上，进一步提高摩擦材料 的摩擦性能。

磨削：使用组合磨床加工摩擦材料表面，使摩擦材料表面达到一定的厚 度、平行度、平面度要求，如有要求，则需根据图纸要求，使用开槽、磨斜 机，通过开槽砂轮锯片或杯形砂轮，加工摩擦材料的表面，加工出槽或斜面；

表面清理：分抛光和喷砂两步进行，先在抛光机上通过钢丝轮，清理盘 式刹车片钢背周边的毛刺、溢料和飞边等，再在喷砂机上通过棕刚玉磨料， 清理刹车片钢背上面的污垢和锈蚀等，以保证后序加工的质量要求；

喷涂：表面清理完的产品，根据客户的要求，将不同颜色、不同亮度的 粉末覆盖在刹车片钢背上面、侧面和摩擦材料侧面，产品通过烘干炉，经过 熔融、溜平、固化等状态，达到一定的附着力要求；

打码：使用喷码机和专用油墨，在钢背表面、减震片表面，或摩擦材料 侧面，喷印不同客户的不同信息，及产品的加工批号，以便于产品售出后的 追溯；

安装附件：根据图纸要求，在刹车片钢背上安装固定消音、报警装置；

包装：根据客户要求，将成品盘式刹车片，使用封口机、热收缩机，通 过吸塑膜真空收缩后装盒，或使用贴体包装机，通过贴体膜将产品和纸板真 空贴牢。

经过以上工艺加工后，一套完整的盘式刹车片生产结束，可以进入市场 使用。

以下结合具体实施例对本发明工艺作进一步详细说明。

具体实施例一：

准备以下原料：腰果壳油改性酚醛树脂15kg，丁腈橡胶粉16kg，钢棉纤 维6kg，硫酸钙晶须10kg，钾长石粉3kg，石墨4kg，棕刚玉5kg，硫化锑4kg， 重晶石粉12kg，铬铁矿粉8kg，重质碳酸钙10kg，锆英砂3kg，以及黄铜粉 4kg。

按上述配比称取盘式刹车片摩擦材料的原料，并将其放入混料机中混配 均匀后，装入模压机热压成型，其中，系统压力为10MPa，背压压力8MPa， 保温时间为2min；模压机上模170℃，中下模165℃。固化处理时，烧结半成 品先在120℃时保温5h，再在150℃时保温5h，最后在180℃时保温5h，之 后得到一种衰退性能优良的盘式刹车片，其在台架试验机下实验测定50℃、 100℃、150℃、200℃、250℃、300℃以及350℃时，摩擦系数稳定在0.38-0.41 之间，衰退率为3.7％，具有优秀的衰退性能。

具体实施例二：

准备以下原料：腰果壳油改性酚醛树脂18kg，丁腈橡胶粉14kg，钢棉纤 维6kg，硫酸钙晶须7kg，钾长石粉4kg，石墨6kg，棕刚玉4kg，硫化锑4kg， 重晶石粉15kg，铬铁矿粉5kg，重质碳酸钙10kg，锆英砂3kg，以及黄铜粉 4kg。

按上述配比称取盘式刹车片摩擦材料的原料，并将其放入混料机中混配 均匀后，装入模压机热压成型，其中，系统压力为13MPa，背压压力10MPa， 保温时间为3min；模压机上模150℃，中下模145℃。固化处理时，现在130℃ 时保温6h，再在150℃是保温3h，最后在170℃保温5h，之后得到一种盘式 刹车片，其在台架试验机下实验测定50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、 300℃以及350℃时，摩擦系数稳定在0.39-0.43之间，衰退率为4.3％，具有 优秀的衰退性能。

具体实施例三：

准备以下原料：腰果壳油改性酚醛树脂18kg，丁腈橡胶粉9kg，钢棉纤 维4kg，硫酸钙晶须9kg，钾长石粉4kg，石墨6kg，棕刚玉6kg，硫化锑3kg， 重晶石粉13kg，铬铁矿粉8kg，重质碳酸钙11kg，锆英砂4kg，以及黄铜粉 3kg。

按上述配比称取盘式刹车片摩擦材料的原料，放入混料机中混配均匀后， 装入模压机热压成型，其中，系统压力为10MPa，背压压力8MPa，保温时间 为4min；模压机上模140℃，中下模140℃。固化处理时，在120℃时保温6h， 再在150℃时保温3h，最后在180℃时保温5h，之后得到一种盘式刹车片， 其在台架试验机下实验测定50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃以及 350℃时，摩擦系数稳定在0.39-0.41之间，衰退率为3.3%，具有优秀的衰退 性能。

具体实施例四：

准备以下原料：腰果壳油改性酚醛树脂17kg，丁腈橡胶粉12kg，钢棉纤 维5kg，硫酸钙晶须10kg，钾长石粉4kg，石墨6kg，棕刚玉4kg，硫化锑4kg， 重晶石粉16kg，铬铁矿粉7kg，重质碳酸钙8kg，锆英砂3kg，以及黄铜粉4kg。

按上述配比称取取盘式刹车片摩擦材料的原料，并将其放入混料机中混 配均匀后，装入模压机热压成型，其中，系统压力为11MPa，背压压力7MPa， 保温时间为2min；模压机上模165℃，中下模155℃。固化处理时，烧结半成 品先在120℃时保温6h，再在150℃时保温3h，最后在180℃时保温5h，之 后得到一种盘式刹车片，其在台架试验机下实验测定50℃、100℃、150℃、 200℃、250℃、300℃以及350℃时，摩擦系数稳定在0.38-0.42之间，衰退率 为4.9%，具有优秀的衰退性能。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用 本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易 见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。