[發明專利]一種納米晶增強的耐磨鎂合金剎車盤的制備方法

在審

• 申請號: 201710508293.8
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107385253A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 宋立偉;李小崗
• 申請（專利權）人: 山東正凱機械科技有限公司
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C23/00;C22C23/02;C22C32/00;B22F1/02;F16D65/12
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司37107
• 代理人: 侯玉山

技術領域

本發明涉及一種納米晶增強的耐磨鎂合金剎車盤的制備方法，屬于剎車盤技術領域。

背景技術

剎車盤固定在車輪上，隨車輪轉動，以端平面為摩擦工作面，通過摩擦將動能轉化為熱能的圓盤形運動部件。

由于全球節能環保意識的覺醒，汽車的輕量化已經成為世界汽車發展的潮流。實驗證明，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6～8%。為了減輕汽車重量，越來越多的鋼鐵零部件改用輕質材料制造，例如鎂、鋁、工程塑料、陶瓷和各種復合材料。乘用車的制動系統通常采用前輪剎車盤，后輪剎車鼓。由于剎車盤的制動效果更好，前后輪都采用剎車盤已漸成趨勢。目前剎車盤和與其配套的卡鉗基本上都是由鑄鐵制造，汽車行業一直希望能減輕制動系統的重量。到目前為止，三種剎車盤輕量化技術已經開始了有限的商業化應用：例如：碳/碳剎車盤、陶瓷剎車盤、鋁基復合材料剎車盤。由于多種原因，這三種技術并不適合乘用車廣泛使用，因此有必要研發能被多數乘用車采用的輕質剎車盤。

金屬鎂具有價格相對低廉、資源豐富的輕質材料，又適合用鑄造、鍛造、焊接和機械加工的方法制造零部件，生產成本低。與鑄鐵相比，鎂基材料具有重量輕、耐腐蝕、韌性好、相同或更高的強度、高導熱率、高比熱，是制造輕質剎車盤的優選材料。

但是鎂合金不耐磨、不能承受高溫。為了解決這些缺陷，陶瓷顆粒增強的鋁基復合材料剎車盤曾經經歷過大量的研究。使用過的陶瓷顆粒有SiC、Al₂O₃等。在鎂合金剎車盤當中加入耐磨陶瓷作為耐磨增強劑時，由于在原料的混合不均勻和相容性差的現象和由于金屬凝固收縮率的不同，會導致燒結過程中氣孔和凝固時形成縮孔，使剎車盤出現開裂、成品率低、抗磨性能不好的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于：在鎂合金剎車盤當中加入耐磨陶瓷作為耐磨增強劑時，由于在原料的混合不均勻和相容性差的現象和由于金屬凝固收縮率的不同，會導致燒結過程中氣孔和凝固時形成縮孔，使剎車盤出現開裂、成品率低、抗磨性能不好的問題。

本發明采用的關鍵技術是：通過加入納米晶作為耐磨增強劑，通過對納米晶的表面進行離子液體的接枝，使其與表面碳化后的鎂粉之間通過靜電自組裝技術進行包覆，提高了原料的相容性，使成品的耐磨性和成品率得到提高。

為解決上述問題，采用了如下技術手段：

一種納米晶增強的耐磨鎂合金剎車盤的制備方法，包括如下步驟：

第1步，鎂粉的粉碎：通過高能球磨的方式對鎂粉進行球磨處理；

第2步，鎂粉的表面碳沉積：第1步得到的鎂粉裝載在真空碳管爐中，進行沉積增密；本步驟重復多次，并且每次之間需要將鎂粉翻動；

第3步，鎂粉表面的陰離子化處理：按重量份計，將40～50份第2步得到的鎂粉置于甲醛水溶液中，再加入0.05～0.1份的NaOH，攪拌均勻，進行第一次反應，反應結束后水洗、烘干，得到表面羥甲基化的碳包覆鎂粉；再將表面羥甲基化的碳包覆鎂粉、4～8份對苯酚磺酸、400～600份的甲醇水溶液、0.2～0.4份NaOH混合，進行第二次反應，反應結束后水洗、烘干，得到表面陰離子化的鎂粉；

第4步，制備Ce_0.3Y_0.4Pd_0.3O_2-δ納米晶：按照摩爾份數比，將0.3份的Ce(NO₃)_3·6H₂O、0.4份的YCl₃、0.3份的Pd(NO₃)₃溶解于80～120摩爾份的水中，再加入1～3份的檸檬酸，加熱反應，再進行陳化，得到凝膠，再將凝膠減壓蒸干后，將粉末進行煅燒，得到納米晶；

第5步，硅烷偶聯劑接枝的離子液體的制備：在醇類溶劑中，加入1～5wt%的硅烷偶聯劑和5～10%的咪唑類離子液體，在80～100℃下反應10～20h后，得到硅烷偶聯劑接枝的離子液體的溶液；

第6步，納米晶的表面陽離子化：將納米晶浸泡在硅烷偶聯劑接枝的離子液體的溶液中進行處理，濾出后洗滌、烘干，得到表面陽離子化的納米晶；

第7步，鎂粉的表面包覆：將第3步中得到的表面陰離子化的鎂粉配制成10～20wt%水懸浮液，邊攪拌邊向其中緩慢加入第6步得到的納米晶，納米晶的加入量是鎂粉重量的3～6%，攪拌均勻后，將固體濾出，烘干后得到表面包覆納米晶的鎂粉；