專利名稱：用于剎車片的無(wú)銅摩擦材料組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車剎車片的摩擦材料組合物，尤其是涉及一種用于剎車片的無(wú)銅摩擦材料組合物。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在我們使用的汽車剎車片所使用的摩擦材料中含有很多重金屬物質(zhì)，包括銅、 鉻、鎘、鉛金屬等。汽車在每次剎車過(guò)程中，就有少量的重金屬粉塵釋放并積累在環(huán)境中造成危害。如鎘化合物經(jīng)呼吸被體內(nèi)吸收積存于肝或腎臟中，對(duì)人體腎臟、肝臟造成危害。含銅粉塵進(jìn)入環(huán)境后可以對(duì)大馬哈魚等的魚類造成生物毒害，據(jù)有關(guān)資料顯示，環(huán)境中30% 的銅污染是由汽車剎車片造成的。因此汽車剎車片對(duì)環(huán)境造成的影響，我們必須加以重視。 目前，世界各國(guó)正研究如何克服此類現(xiàn)象蔓延。比如美國(guó)華盛頓州州長(zhǎng)克里斯格力高爾在該州2010年第61屆立法會(huì)上簽署并通過(guò)了 SB6557號(hào)法案，該法案旨在逐漸在汽車剎車片中禁止使用銅，并對(duì)違反者給予嚴(yán)厲懲罰。其規(guī)定是自2014年1月1日起，汽車摩擦材料的制造商，批發(fā)商，零售商，經(jīng)銷商在華盛頓州內(nèi)銷售或者銷往華盛頓的摩擦材料含有的以下物質(zhì)不得超過(guò)限量1、石棉纖維，不得超過(guò)總重量的1% ；2、鎘及其化合物不得超過(guò)總重量的0. 01% ；3、鉻鹽不得超過(guò)總重量的0. 1% ；4、鉛及其化合物不得超過(guò)總重量的0. 1% ；5、 汞及其化合物不得超過(guò)總重量的0. 1%。自2021年1月1日起，汽車摩擦材料的制造商，批發(fā)商，零售商，經(jīng)銷商在華盛頓州內(nèi)銷售或者銷往華盛頓的摩擦材料含有的銅不得超過(guò)總重量的5%。同時(shí)，工業(yè)，安全，環(huán)境專家成立了咨詢委員會(huì)，研究和評(píng)估在未來(lái)將銅的含量限制在0. 5%的可行性。無(wú)獨(dú)有偶，同樣是在2010年，加州州長(zhǎng)斯瓦辛格(Sctwarzenegge)簽署并通過(guò)了 SB346號(hào)法案，要求所有的汽車剎車片制造商減少所有在加州出售的剎車片摩擦材料中銅的用量，到2021年不能超過(guò)5%，到2025年不能超過(guò)0. 5%。上述兩個(gè)美國(guó)法案預(yù)示著人類對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求日益嚴(yán)格和細(xì)致。因此不能不引起汽車零部件制造商的重視，我們必須找到更加安全，有效和環(huán)保的摩擦材料來(lái)替代銅等重金屬，以順應(yīng)人類對(duì)環(huán)境保護(hù)日益嚴(yán)格的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種不含金屬銅的摩擦材料組合物，以解決現(xiàn)有汽車剎車片中的銅、 鎘等重金屬物質(zhì)含量超標(biāo)，剎車時(shí)噪音較高，對(duì)環(huán)境危害較大等技術(shù)問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種用于剎車片的無(wú)銅摩擦材料組合物，由下列重量份的組分配比制成芳侖纖維0. 4 0. 6份、輪胎粉1. 8 2. 2份、重質(zhì)氧化鎂5. 5 7份、煅燒石油焦碳2. 5 3份、陶瓷纖維7 10份、酚醛樹脂5 7份、硅酸鋁纖維10 20份、六鈦酸鉀晶須18 25份、重晶石20 30份、顆粒石墨4. 5 6份、硫化銻1. 8 2. 5份、腰果油摩擦粉2. 5 3份、氮化硼0. 8 1. 2份、鱗片鋁粉3 5份、碳化鉭0. 4 0. 6份。
作為優(yōu)選，所述摩擦材料組合物由下列重量份的組分配比制成芳侖纖維0. 5份、 輪胎粉2. 2份、重質(zhì)氧化鎂7份、煅燒石油焦碳3份、陶瓷纖維10份、酚醛樹脂7份、硅酸鋁纖維20份、六鈦酸鉀晶須25份、重晶石粉末30份、顆粒石墨6份、硫化銻2. 5份、腰果油摩擦粉3份、氮化硼1份、鱗片鋁粉4份、碳化鉭0. 5份。作為優(yōu)選，所述摩擦材料組合物由下列重量份的組分配比制成芳侖纖維0.43 份、輪胎粉1. 9份、重質(zhì)氧化鎂6份、煅燒石油焦碳2. 55份、陶瓷纖維8份、酚醛樹脂6. 5份、 硅酸鋁纖維14份、六鈦酸鉀晶須22份、重晶石粉末25份、顆粒石墨5份、硫化銻2份、腰果油摩擦粉2. 8份、氮化硼0. 9份、鱗片鋁粉5份、碳化鉭0. 6份。以下是采用上述摩擦材料組合物制作剎車片的方法按重量比將芳侖纖維0. 4 0. 6份、輪胎粉1. 8 2. 2份、重質(zhì)氧化鎂5. 5 7份、煅燒石油焦碳2. 5 3份、陶瓷纖維 7 10份、酚醛樹脂5 7份、硅酸鋁纖維10 20份、六鈦酸鉀晶須18 25份、重晶石 20 30份、顆粒石墨4. 5 6份、硫化銻1. 8 2. 5份、腰果油摩擦粉2. 5 3份、氮化硼 0. 8 1. 2份、鱗片鋁粉3 5份、碳化鉭0. 4 0. 6份倒入高速分散機(jī)內(nèi)，攪拌成均勻分散的粉末狀摩擦材料組合物，然后取出該摩擦材料組合物放入成形模具內(nèi)壓制成形，再與鋼背復(fù)合后放入平板硫化機(jī)于高溫270°C，壓力為ISMPa的條件下保持15分鐘，最后取出剎車片，除去毛刺即成為成品。本發(fā)明通過(guò)對(duì)多種成分進(jìn)行合理的搭配，確保各材料的優(yōu)點(diǎn)在摩擦材料中得到充分的發(fā)揮。如多種新纖維材料的復(fù)合，不僅能相互彌補(bǔ)其各自性能的不足，還會(huì)因相互牽扯作用而產(chǎn)生高性能。由于本發(fā)明所使用的摩擦材料是安全環(huán)保材料，重金屬物質(zhì)含量很少，因而對(duì)環(huán)境非常友好。同時(shí)試驗(yàn)表明，本發(fā)明抗高溫?zé)崴ネ诵阅芎?，使用壽命長(zhǎng)，并且耐磨性能良好，摩擦系數(shù)穩(wěn)定。應(yīng)用本發(fā)明后，小汽車剎車靈敏，制動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)制動(dòng)尖叫聲，舒適性能較好，并且對(duì)偶盤無(wú)損傷。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。實(shí)施例1 按重量比將芳侖纖維0. 4份、輪胎粉1. 8份、重質(zhì)氧化鎂5. 5份、煅燒石油焦碳2. 5份、陶瓷纖維7份、酚醛樹脂5份、硅酸鋁纖維10份、六鈦酸鉀晶須18份、重晶石粉末20份、顆粒石墨4. 5份、硫化銻1. 8份、腰果油摩擦粉2. 5份、氮化硼0. 8份、鱗片鋁粉5份、碳化鉭0. 4份倒入高速分散機(jī)內(nèi)，攪拌成均勻分散的粉末狀摩擦材料組合物，然后取出該摩擦材料組合物放入成形模具內(nèi)壓制成形，再與鋼背復(fù)合后放入平板硫化機(jī)于高溫 270°C，壓力為ISMI^a的條件下保持15分鐘，最后取出剎車片，除去毛刺即成為成品。實(shí)施例2 按重量比將芳侖纖維0. 5份、輪胎粉2. 2份、重質(zhì)氧化鎂7份、煅燒石油焦碳3份、陶瓷纖維10份、酚醛樹脂7份、硅酸鋁纖維20份、六鈦酸鉀晶須25份、重晶石粉末30份、顆粒石墨6份、硫化銻2. 5份、腰果油摩擦粉3份、氮化硼1份、鱗片鋁粉4份、碳化鉭0.5份倒入高速分散機(jī)內(nèi)，攪拌成均勻分散的粉末狀摩擦材料組合物，然后取出該摩擦材料組合物放入成形模具內(nèi)壓制成形，再與鋼背復(fù)合后放入平板硫化機(jī)于高溫270°C，壓力為ISMPa的條件下保持15分鐘，最后取出剎車片，除去毛刺即成為成品。實(shí)施例3 按重量比將芳侖纖維0. 43份、輪胎粉1. 9份、重質(zhì)氧化鎂6份、煅燒石油焦碳2. 55份、陶瓷纖維8份、酚醛樹脂6. 5份、硅酸鋁纖維14份、六鈦酸鉀晶須22份、重晶石粉末25份、顆粒石墨5份、硫化銻2份、腰果油摩擦粉2. 8份、氮化硼0. 9份、鱗片鋁粉5份、碳化鉭0. 6份倒入高速分散機(jī)內(nèi)，攪拌成均勻分散的粉末狀摩擦材料組合物，然后取出該摩擦材料組合物放入成形模具內(nèi)壓制成形，再與鋼背復(fù)合后放入平板硫化機(jī)于高溫 270°C，壓力為ISMPa的條件下保持15分鐘，最后取出剎車片，除去毛刺即成為成品。實(shí)施例4 按重量比將芳侖纖維0. 48份、輪胎粉2份、重質(zhì)氧化鎂6. 5份、煅燒石油焦碳2. 57份、陶瓷纖維9份、酚醛樹脂6份、硅酸鋁纖維15份、六鈦酸鉀晶須20份、重晶石粉末27份、顆粒石墨5. 5份、硫化銻2. 3份、腰果油摩擦粉2. 7份、氮化硼1. 2份、鱗片鋁粉3份、碳化鉭0. 4份倒入高速分散機(jī)內(nèi)，攪拌成均勻分散的粉末狀摩擦材料組合物，然后取出該摩擦材料組合物放入成形模具內(nèi)壓制成形，再與鋼背復(fù)合后放入平板硫化機(jī)于高溫 270°C，壓力為ISMPa的條件下保持15分鐘，最后取出剎車片，除去毛刺即成為成品。實(shí)施例5 按重量比將芳侖纖維0. 43份、輪胎粉2. 17份、重質(zhì)氧化鎂6. 6份、煅燒石油焦碳2. 8份、陶瓷纖維8. 8份、酚醛樹脂6. 3份、硅酸鋁纖維15. 5份、六鈦酸鉀晶須 21. 8份、重晶石粉末22. 5份、顆粒石墨5. 06份、硫化銻2. 2份、腰果油摩擦粉2. 9份、氮化硼1. 1份、鱗片鋁粉3. 5份、碳化鉭0. 46份倒入高速分散機(jī)內(nèi)，攪拌成均勻分散的粉末狀摩擦材料組合物，然后取出該摩擦材料組合物放入成形模具內(nèi)壓制成形，再與鋼背復(fù)合后放入平板硫化機(jī)于高溫270°C，壓力為ISMPa的條件下保持15分鐘，最后取出剎車片，除去毛刺即成為成品。上述各實(shí)施例所選用材料說(shuō)明
芳侖纖維具有高強(qiáng)度、高模量和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕等優(yōu)良性能。其強(qiáng)度是鋼絲的5 6倍，模量為鋼絲或玻璃纖維的2 3倍，韌性是鋼絲的2倍，而重量?jī)H為鋼絲的1/5 左右，在560°C的溫度下，不分解、不融化。采用芳侖纖維制成的剎車片具有良好的耐熱性和抗剪、抗彎強(qiáng)度，制動(dòng)效果好等特點(diǎn)。輪胎粉(60 80目)作為彈性填料用于摩擦材料中，起著增磨減噪的效果。重晶石可以穩(wěn)定摩擦材料的摩擦強(qiáng)度及耐久性。顆粒石墨用于摩擦材料能減小摩擦材料的熱衰退，穩(wěn)定摩擦材料的摩擦系數(shù)。煅燒石油焦碳(20 30目)是由硬度低氣孔率高的優(yōu)質(zhì)石油焦經(jīng)過(guò)高溫焙燒制成的顆粒，可用各種摩擦材料。摩擦材料中加入按一定比例混合而成的煅燒焦炭與石墨能使摩擦材料具有完美的綜合性能，有利于防止金屬粘著，提高摩擦性能，減輕了高溫時(shí)摩擦材料的熱衰退。陶瓷纖維采用優(yōu)質(zhì)硅酸鋁纖維經(jīng)過(guò)短切加工而成的人造礦物纖維。具有重量輕、 環(huán)保、耐高溫、熱穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱率低、比熱小及耐機(jī)械震動(dòng)、抗拉抗折強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，可以大大提高摩擦材料在制造和使用過(guò)程中的穩(wěn)定性。以上實(shí)施例中的陶瓷纖維可以選用中國(guó)江蘇省常州豐潤(rùn)特種纖維有限公司提供的高鋁型(氧化鋁> 65%)陶瓷纖維。硅酸鋁纖維能很好的吸收摩擦材料因制動(dòng)而發(fā)出的噪音，并且具有良好的耐高溫性能，它附于摩擦材料表面能有效的降低材料中其他低溫材料的熱衰退性和膨脹性，提高了摩擦材料在制造和使用過(guò)程中的穩(wěn)定性。以上實(shí)施例中的硅酸鋁纖維可以選用中國(guó)江蘇省常州豐潤(rùn)特種纖維有限公司生產(chǎn)的硅酸鋁纖維。鈦酸鉀晶須通常用K20. ηΤ 02表示其組成，n=l, 2，4，6，8，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)和性能上差異顯著，其中以六鈦酸鉀晶須的使用價(jià)值最大。以上實(shí)施例選用的六鈦酸鉀晶須對(duì)摩擦過(guò)程中能量的反射和能量的緩慢傳遞，致使剎車片的溫度升高緩慢，保持了摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性，也減小了磨損量，從而提高了剎車片的使用壽命。六鈦酸鉀晶須的剎車片，在機(jī)動(dòng)車剎車過(guò)程中，能夠使剎車片的摩擦系數(shù)不發(fā)生大的變化，尤其是長(zhǎng)時(shí)間剎車過(guò)程中，不會(huì)因?yàn)閯x車時(shí)導(dǎo)致剎車片溫度的升高引起剎車片的失效或“抱死”，從而提高了剎車片使用過(guò)程中的安全性能。以上實(shí)施例中的硫酸鈣晶須可以選用中國(guó)上海晶須復(fù)合材料制造有限公司提供的六鈦酸鉀晶須。重晶石選用500 600目的重晶石粉末。顆粒石墨具有完整的晶體結(jié)構(gòu)和高氣孔率，其導(dǎo)熱性能穩(wěn)定，能減少磨損和摩擦噪音，與其它摩擦材料具有良好的結(jié)合力。以上實(shí)施例選用20 40目、含碳量98%、氣孔率 18%的顆粒石墨。硫化銻熔點(diǎn)比較低，高溫分解后生成的氧化銻，以及在還原劑存在時(shí)生成的金屬銻，能防止高溫時(shí)材料的氧化燃燒，保持摩擦材料的摩擦穩(wěn)定性，提高材料的抗燒性能；還能降低有機(jī)粘合劑在高溫時(shí)分解速度，提高材料的使用壽命，起到了高溫?zé)o機(jī)粘合劑和潤(rùn)滑摩擦調(diào)整劑的作用。腰果油摩擦粉即腰果殼油摩擦粉，由腰果殼油加工而成?？筛纳苿x車片中無(wú)機(jī)纖維、顆粒的界面結(jié)合狀況，同時(shí)能控制磨損，提供保護(hù)，防止溫度進(jìn)一步升高。在300°C以上高溫運(yùn)行時(shí)，剎車片摩擦系數(shù)穩(wěn)定，熱脹極小，剎車時(shí)不會(huì)產(chǎn)生“抱死”現(xiàn)象。六方相的氮化硼Q50 300目)具有潤(rùn)滑性好、熱膨脹系數(shù)小，化學(xué)穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，尤其是它的熱導(dǎo)率與不銹鋼相當(dāng)。鱗片鋁粉(40 80目)比較柔軟、比重輕。在摩擦材料中起到穩(wěn)定摩擦系數(shù)和降低磨損的作用。在摩擦過(guò)程中金屬鋁的熔化吸收了大量的熱能，起到了散熱的作用；并且不傷盤，可延長(zhǎng)剎車系統(tǒng)的使用壽命。以上實(shí)施例中的鱗片鋁粉可以選用中國(guó)江蘇省常州豐潤(rùn)特種纖維有限公司提供的鱗片鋁粉。碳化鉭為淺棕色金屬狀立方結(jié)晶粉末，用于摩擦材料，可以降低剎車片的擴(kuò)散磨損，進(jìn)一步提高剎車片的使用性能。以上實(shí)施例選用立方相碳化鉭。對(duì)比例1 有機(jī)纖維剎車片。按重量百分比將腰果油摩擦粉9%、輪胎粉(60 80 目)5%、鉻鐵礦粉4%、煅燒石油焦碳4%、鱗片石墨3%、鱗片鋁粉5%、硅酸鹽纖維4%、硫化銻 7%、黃銅纖維7%、噴膠硅酸鋁纖維3%、蛭石粉(20 40目)9%、酚醛樹脂15%、重晶石粉末 (600目)10%、聚丙烯腈纖維1%、木漿纖維3%、粘膠纖維4%、竹碳纖維4%放入高速分散機(jī)內(nèi)， 攪拌成粉末狀后取出，放入成形模具內(nèi)壓制成形，然后與鋼背復(fù)合后放入平板硫化機(jī)于高溫270°C，壓力為ISMPa的條件下，保持15分鐘，然后取出剎車片，除去毛刺即成為成品。對(duì)比例2 半金屬剎車片。按重量比將丁晴橡膠粉5%、輪胎粉(60 80目)2%、 鱗片石墨5%、泡沫鐵粉8%、硼酚醛樹脂12%、粉碎型鋼纖維10%、氧化鋁纖維3. 5%、紫銅纖維 9%、腰果油摩擦粉5%、石墨顆粒2%、煅燒石油焦碳2%、重晶石粉末(600目)9. 3%、鉻鐵礦粉 3%、磁鐵礦粉2. 5%、硅藻土 4%、噴膠硅酸鋁纖維9%、鱗片鋁粉3. 4%、二硫化鉬3%、硬脂酸鋅 0. 4%、硫化銻1%、硫化銅0. 9%放入高速分散機(jī)內(nèi)，攪拌成粉末狀后取出，再放入成形模具內(nèi)壓制成形，然后與鋼背復(fù)合后放入平板硫化機(jī)于高溫270°C，壓力為ISMPa的條件下，保持 15分鐘，然后取出剎車片，除去毛刺即成為成品。為了驗(yàn)證本發(fā)明的效果，按中國(guó)GB5763-1998國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)實(shí)施例1 5和對(duì)比例1、2制備的剎車片分別進(jìn)行檢測(cè)，其結(jié)果如下表所示
權(quán)利要求
1.一種用于剎車片的無(wú)銅摩擦材料組合物，其特征是該摩擦材料組合物由下列重量份的組分配比制成芳侖纖維0. 4 0. 6份、輪胎粉1. 8 2. 2份、重質(zhì)氧化鎂5. 5 7份、煅燒石油焦碳 2. 5 3份、陶瓷纖維7 10份、酚醛樹脂5 7份、硅酸鋁纖維10 20份、六鈦酸鉀晶須 18 25份、重晶石20 30份、顆粒石墨4. 5 6份、硫化銻1. 8 2. 5份、腰果油摩擦粉 2. 5 3份、氮化硼0. 8 1. 2份、鱗片鋁粉3 5份、碳化鉭0. 4 0. 6份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于剎車片的無(wú)銅摩擦材料組合物，其特征是所述摩擦材料組合物由下列重量份的組分配比制成芳侖纖維0. 5份、輪胎粉2. 2份、重質(zhì)氧化鎂7份、煅燒石油焦碳3份、陶瓷纖維10份、酚醛樹脂7份、硅酸鋁纖維20份、六鈦酸鉀晶須25份、重晶石粉末30份、顆粒石墨6份、硫化銻2. 5份、腰果油摩擦粉3份、氮化硼1份、鱗片鋁粉4 份、碳化鉭0.5份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于剎車片的無(wú)銅摩擦材料組合物，其特征是所述摩擦材料組合物由下列重量份的組分配比制成芳侖纖維0. 43份、輪胎粉1. 9份、重質(zhì)氧化鎂6份、 煅燒石油焦碳2. 55份、陶瓷纖維8份、酚醛樹脂6. 5份、硅酸鋁纖維14份、六鈦酸鉀晶須22 份、重晶石粉末25份、顆粒石墨5份、硫化銻2份、腰果油摩擦粉2. 8份、氮化硼0. 9份、鱗片鋁粉5份、碳化鉭0.6份。
全文摘要
一種用于剎車片的無(wú)銅摩擦材料組合物，由下列重量份的組分配比制成芳侖纖維0.43份、輪胎粉1.9份、重質(zhì)氧化鎂6份、煅燒石油焦碳2.55份、陶瓷纖維8份、酚醛樹脂6.5份、硅酸鋁纖維14份、六鈦酸鉀晶須22份、重晶石粉末25份、顆粒石墨5份、硫化銻2份、腰果油摩擦粉2.8份、氮化硼0.9份、鱗片鋁粉5份、碳化鉭0.6份。本發(fā)明所使用的摩擦材料是環(huán)保材料，重金屬物質(zhì)含量很少，因而對(duì)環(huán)境非常友好。同時(shí)試驗(yàn)表明，本發(fā)明抗高溫?zé)崴ネ诵阅芎?，使用壽命長(zhǎng)，并且耐磨性能良好，摩擦系數(shù)穩(wěn)定。應(yīng)用本發(fā)明后，小汽車剎車靈敏，制動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)制動(dòng)尖叫聲，舒適性能較好，并且對(duì)偶盤無(wú)損傷。
文檔編號(hào)C09K3/14GK102191016SQ20111013215
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月21日
發(fā)明者張澤偉 申請(qǐng)人:瑞陽(yáng)汽車零部件(仙桃)有限公司