[發明專利]復合摩擦材料、剎車片及剎車片制作方法

在審

• 申請號: 201510831024.6
• 申請日: 2015-11-25
• 公開（公告）號: CN105295840A
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發明（設計）人: 林榮會;孫夕香;劉尊民;王國元;牟瑞濤
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: C09K3/14
• 分類號: C09K3/14;F16D69/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 龔燮英

技術領域

本發明涉及一種摩擦材料及其剎車片制作方法，特別涉及一種可用于重型汽車和公交車盤式制動器的復合摩擦材料以及利用這種材料制作剎車片的方法。

背景技術

摩擦材料的性能要求：具有良好的摩擦系數和耐磨損性能，同時具有一定的耐熱性和機械強度，能滿足車輛或機械的傳動與制動的性能要求。它們被廣泛應用在汽車、火車、飛機、石油鉆機等各類工程機械設備上。目前常用的摩擦材料主要有機摩擦材料和粉末冶金摩擦材料。

有機摩擦材料是一類三元復合材料，它是由高分子粘結劑(樹脂與橡膠)、纖維增強劑和摩擦助劑構成，經高溫高壓成型，再進行機械加工而制成。20世紀70年代中期前，汽車上使用的有機摩擦材料主要是石棉摩擦材料。這種摩擦材料在使用過程中，發現熱衰退性大，并且石棉是一種強致癌物質，為此，人們開始尋求能取代石棉的其它纖維材料來制造摩擦材料，即無石棉摩擦材料或非石棉摩擦材料。20世紀70年代，以鋼纖維為主要代替材料的半金屬材料在國外被首先采用。80年代－90年代初，半金屬摩擦材料已占據了整個汽車用盤式剎車片領域。20世紀90年代后期以來，NAO(少金屬)摩擦材料在歐洲的出現是一個發展的趨勢，這種摩擦材料不含石棉，采用兩種或兩種以上纖維(以無機纖維為主，并有少量有機纖維)，只含少量鋼纖維、鐵粉。NAO(少金屬)型摩擦材料有助于克服半金屬型摩擦材料固有的高比重、易生銹、易產生制動噪音、傷對偶(盤、鼓)及導熱系數過大等缺陷。目前，NAO(少金屬)型摩擦材料已得到廣泛應用，取代半金屬型摩擦材料。2004年開始，隨汽車工業飛速發展，人們對制動性能要求越來越高，開始研發陶瓷型摩擦材料。陶瓷型摩擦材料主要以無機纖維和幾種有機纖維混雜組成，無石棉，無金屬，其特點為：1.無石棉符合環保要求；2.無金屬和多孔性材料的使用可降低制品密度，有利于減少損傷制動盤(鼓)和降低制動噪音；3.摩擦材料不生銹，不腐蝕；4.磨耗低，粉塵少(輪轂)。有機摩擦材料經過多年的發展，在性能上有了很大的提高，但是，受高分子粘結劑熱性能的限制，這類摩擦材料的耐熱性一直難以有較大突破，因而限制了它們在高溫場合的應用。與粉末冶金摩擦材料相比，這類材料的成本低廉。

粉末冶金摩擦材料是一類由基體金屬、潤滑組元和摩擦組元三部分組成的金屬和非金屬復合材料，采用粉末冶金方法制成。這類材料的組織特點是：具有特殊性能的各種質點均勻地分布在連續的金屬基體中，金屬基體發揮良好的導熱性并承受機械應力，均勻分布的質點保證所需的摩擦性能。在20世紀50年代前，開發應用的粉末冶金摩擦材料主要是采用錫青銅作為基體的銅基粉末冶金摩擦材料。在20世紀50-60年代又開發了鐵及其合金為基體的鐵基粉末冶金摩擦材料。從70年代中期，各國的研究主要是對銅基和鐵基粉末冶金摩擦材料的成分進行一些調整和改變。例如：采用纖維狀粉末；或用制造材料時析出的彌散金屬碳化物或金屬間化合物強化金屬基體；用一些組分代替另外一些組分，如用氮化硅作摩擦添加劑，在材料中加放滑石、硅石和氮化鈦。1977年日本、瑞典又開發出鋁基粉末冶金摩擦材料。與有機摩擦材料相比，粉末冶金摩擦材料的優點是耐溫性好、摩擦磨損性能優異等；但是，其密度大、生產成本高以及與對偶的兼容性不理想，因而在汽車領域未能獲得大規模應用。

重型汽車和公交車的的盤式剎車片由兩部分組成，即鋼背板和摩擦材料，其摩擦材料部分的厚度較大，一般可達20～30mm，當達到使用壽命時，它被磨去的量占整個厚度的75～80％左右，余下的部分成為垃圾。如果整塊摩擦材料采用相同材料，會造成大量優質原料的浪費，增加材料成本。另外，隨著人們環保意識增強，對汽車尾氣、噪聲的要求越來越高。汽車尤其公交車的制動噪聲已成為人們關注的焦點，為此，迫切開發具有降低制動噪聲功能的摩擦材料。

發明內容

基于重型汽車和公交車的盤式剎車片存在的問題，結合有機摩擦材料和粉末冶金摩擦材料的優點，發明了一種新型復合摩擦材料。這種摩擦材料沿厚度方向分兩層，一層采用粉末冶金摩擦材料；另一層采用有機摩擦材料，其中，粉末冶金摩擦材料層占整個厚度的75～80％。粉末冶金摩擦材料層起與對偶相摩擦的作用，而有機摩擦材料層主要起支撐作用，同時兼起緩沖振動、吸音的作用。由于承擔與對偶相摩擦作用的主要是粉末冶金摩擦材料層，因而，新發明材料保持了粉末冶金摩擦材料優異的耐高溫性能和摩擦磨損性能；同時，其所用粉末冶金摩擦材料原材料可節省20％以上，密度顯著降低。有機摩擦材料層主要要求韌性好(韌性越好，減振、降噪的效果越好)，而對其它性能，如摩擦磨損性能等要求低，所以，可省去昂貴的優質原材料，降低材料成本；配方簡化，設計目標容易實現。