一种涂层制动盘用刹车片及其制备方法

专利类型 发明公开 法律事件 公开; 实质审查;
专利有效性 实质审查 当前状态 实质审查
申请号 CN202411190953.9 申请日 2024-08-28
公开(公告)号 CN119122954A 公开(公告)日 2024-12-13
申请人 天宜上佳(天津)新材料有限公司; 申请人类型 企业
发明人 吴佩芳; 曹静武; 李想; 解小花; 钱钰升; 石洪伟; 第一发明人 吴佩芳
权利人 天宜上佳(天津)新材料有限公司 权利人类型 企业
当前权利人 天宜上佳(天津)新材料有限公司 当前权利人类型 企业
省份 当前专利权人所在省份:天津市 城市 当前专利权人所在城市:天津市武清区
具体地址 当前专利权人所在详细地址:天津市武清区汽车产业园华宁道5号 邮编 当前专利权人邮编:301700
主IPC国际分类 F16D65/12 所有IPC国际分类 F16D65/12C08L79/08C08K3/08C08K3/22C08K7/00C08K3/24C08K7/06C08K7/10C08K3/34C08K3/14C08K3/30B22F3/02B22F3/10
专利引用数量 0 专利被引用数量 0
专利权利要求数量 10 专利文献类型 A
专利代理机构 北京维正专利代理有限公司 专利代理人 曹盼;
摘要 本 申请 涉及 摩擦材料 的技术领域,具体公开了一种涂层 碳 陶 制动 盘 用 刹车 片及其制备方法。本申请公开的涂层碳陶制动盘用 刹车片 包括以下重量份的组分:聚酰亚胺 树脂 5‑10份、紫 铜 屑10‑20份、白刚玉2‑5份、六 钛 酸 钾 片晶5‑10份、 铁 镍 合金 粉5‑10份、钛合金粉5‑9份、增强 纤维 13‑25份、 无机填料 30‑57份;增强纤维由 钢 纤维、 玄武岩 纤维组成;无机填料由重量比为5‑9:5‑9:2‑5:5‑10:5‑12:8‑12的氢 氧 化镁、碳化 硅 、碳化钨、三硫化二锑、纳米硅粉、 硫酸 钡组成。本申请制备得到的刹车片的剪切强度和材料 覆盖 率高, 热膨胀 和压缩应变性能优异,且刹车片材料具有优异的摩擦性能和NVH性能。
权利要求

1.一种涂层制动盘用刹车片,其特征在于,具体包括以下重量份的组分:聚酰亚胺树脂5‑10份、紫屑10‑20份、白刚玉2‑5份、六片晶5‑10份、合金粉5‑10份、钛合金粉5‑9份、增强纤维13‑25份、无机填料30‑57份;
所述增强纤维由重量比为10‑20:3‑5的纤维、玄武岩纤维组成;
所述无机填料由重量比为5‑9:5‑9:2‑5:5‑10:5‑12:8‑12的氢化镁、碳化、碳化钨、三硫化二锑、纳米硅粉、硫酸钡组成。
2.根据权利要求1所述的涂层碳陶制动盘用刹车片,其特征在于,所述增强纤维的用量为17‑21份。
3.根据权利要求1所述的涂层碳陶制动盘用刹车片,其特征在于,所述增强纤维由重量比为13‑17:3.5‑4.5的钢纤维、玄武岩纤维组成。
4.根据权利要求3所述的涂层碳陶制动盘用刹车片,其特征在于,所述增强纤维由重量比为15:4的钢纤维、玄武岩纤维组成。
5.根据权利要求1所述的涂层碳陶制动盘用刹车片,其特征在于,所述无机填料的用量为40‑48份。
6.根据权利要求1所述的涂层碳陶制动盘用刹车片,其特征在于,所述无机填料由重量比为6‑8:6‑8:3‑4:7‑9:7‑10:9‑11的氢氧化镁、碳化硅、碳化钨、三硫化二锑、纳米硅粉、硫酸钡组成。
7.根据权利要求6所述的涂层碳陶制动盘用刹车片,其特征在于,所述无机填料由重量比为7:8:3.5:8:8:10的氢氧化镁、碳化硅、碳化钨、三硫化二锑、纳米硅粉、硫酸钡组成。
8.如权利要求1‑7任一项所述的涂层碳陶制动盘用刹车片的制备方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
按照配比将各组分原料充分混合均匀,混合时间为30‑70min;
压制:将混合料置于模具中压制,压制压为20‑30Mpa,压制时间420‑720s;
固化:将压制后的毛坯加热至260‑300℃固化10‑15h,进行机加工处理至合适尺寸;
烧蚀:将样品在600‑650℃的烧蚀温度下进行表面烧蚀处理,即得。
9.根据权利要求1所述的涂层碳陶制动盘用刹车片的制备方法,其特征在于,所述压制的条件为:压制压力为23‑27Mpa,压制时间540‑600s。
10.根据权利要求1所述的涂层碳陶制动盘用刹车片的制备方法,其特征在于,所述固化的条件为:将压制后的毛坯加热至270‑290℃固化12‑13h。

说明书全文

一种涂层制动盘用刹车片及其制备方法

技术领域

[0001] 本申请涉及摩擦材料的技术领域,具体涉及一种涂层碳陶制动盘用刹车片及其制备方法。

背景技术

[0002] 近20年来,随着运输事业的蓬勃发展,摩擦材料发展尤为迅猛,出现了许多新型摩擦材料及制动盘,并广泛应用于各类工程机械和交通运输设备。21世纪科技发展的趋势是
高速、环保和节能,为适应这一新形势发展的需要,对摩擦副材料的综合性能提出更高的要
求。
[0003] 有机摩擦材料已经从摩擦材料发展到无石棉、无污染、高速化方向。随着社会的发展与进步,人类对车辆的要求越来越高,如高速、重载、安全可靠、乘坐舒适、操作方便、低能耗、无公害等,车辆工业也相应呈现出蓬勃的多元的发展态势。
[0004] 目前,现用的刹车片多匹配灰制动盘、铸制动盘,对于摩擦副的发展不利,需加快摩擦副的研究及运用进程。减轻1KG的簧下质量的效能可以等同于减轻约10‑15KG的
簧上质量。在簧上质量一定的情况下,需要尽可能地减小簧下质量,可以提升车辆的加速
稳定性以及操控性。合金轮圈以及铝合金悬架元件(拉杆、摇臂等)之所以得到广泛应用,
主要也是因为它们能有效减少簧下质量。
[0005] 涂层碳陶制动盘是在碳陶盘基体上增加涂层后高温渗制成。碳陶盘是在碳纤维预制体基础上,采用高温化学气相沉积(CVI)生产工艺制成。涂层碳陶制动盘重量仅为铸铁
制动盘的35%,从而提高启动加速,以及制动反应速度。
[0006] 综上,基于涂层碳陶制动盘的优良性能及轻质化特点,开发与其匹配的刹车片实现涂层碳陶制动摩擦副,具有重要意义。
发明内容
[0007] 为了解决上述技术问题,本申请提供一种涂层碳陶制动盘用刹车片及其制备方法。
[0008] 本申请提供了一种涂层碳陶制动盘用刹车片,具体包括以下重量份的组分:聚酰亚胺树脂5‑10份、紫屑10‑20份、白刚玉2‑5份、六片晶5‑10份、铁镍合金粉5‑10份、钛合金粉5‑9份、增强纤维13‑25份、无机填料30‑57份;
[0009] 所述增强纤维由重量比为10‑20:3‑5的钢纤维、玄武岩纤维组成;
[0010] 所述无机填料由重量比为5‑9:5‑9:2‑5:5‑10:5‑12:8‑12的氢化镁、碳化硅、碳化钨、三硫化二锑、纳米硅粉、硫酸钡组成。
[0011] 本申请提供的所示技术方案,利用特定重量比的钢纤维、玄武岩纤维组成增强纤维,由特定重量比的氢氧化镁、碳化硅、碳化钨、三硫化二锑、纳米硅粉、硫酸钡组成无机填
料,制备得到的涂层碳陶制动盘用刹车片相对密度为3.3±0.1g/cm3,剪切强度≥6.2MPa,
材料覆盖率≥95%,洛氏硬度89‑97HRR,热膨胀≤1.0%,常温压缩应变≤0.08%,高温压缩
应变≤1.5%,摩擦系数达到要求,NVH性能达到AA级。利用本申请提供的技术方案制备的涂
层碳陶制动盘用刹车片具有优异的性能。
[0012] 优选地,所述增强纤维的用量为17‑21份。
[0013] 优选地,所述增强纤维由重量比为13‑17:3.5‑4.5的钢纤维、玄武岩纤维组成。
[0014] 优选地,所述增强纤维由重量比为15:4的钢纤维、玄武岩纤维组成。
[0015] 在一些具体的实施方案中,所述增强纤维中,钢纤维、玄武岩纤维的重量比可以为10:3、10:3.5、10:4、10:4.5、10:5、13:3、13:3.5、13:4、13:4.5、13:5、15:3、15:3.5、15:4、
15:4.5、15:5、17:3、17:3.5、17:4、17:4.5、17:5、20:3、20:3.5、20:4、20:4.5、20:5。
[0016] 在一个具体的实施方案中,所述增强纤维中,钢纤维、玄武岩纤维的重量比还可以为10‑13:3、10‑13:3.5、10‑13:4、10‑13:4.5、10‑13:5、13:3‑4、13‑15:3.5、13‑15:4、13‑15:
4.5、13‑15:5、15:3‑4、15:3.5‑4.5、15:4‑5、15‑17:4.5、15‑17:5、17:3‑4、17:3.5‑4.5、17:
4‑5、17‑20:4.5、17‑20:5、20:3‑4、20:3.5‑4.5、20:4‑5、20:4.5‑5、15‑20:5。
[0017] 经过试验分析可知,本申请利用上述重量比的钢纤维、玄武岩纤维组成增强纤维,可以进一步提高增强纤维的性能。
[0018] 优选地,所述无机填料的用量为40‑48份。
[0019] 优选地,所述无机填料由重量比为6‑8:6‑8:3‑4:7‑9:7‑10:9‑11的氢氧化镁、碳化硅、碳化钨、三硫化二锑、纳米硅粉、硫酸钡组成。
[0020] 优选地,所述无机填料由重量比为7:8:3.5:8:8:10的氢氧化镁、碳化硅、碳化钨、三硫化二锑、纳米硅粉、硫酸钡组成。
[0021] 在一些具体的实施方案中,所述无机填料中,氢氧化镁、碳化硅、碳化钨、三硫化二锑、纳米硅粉、硫酸钡还可以为:5‑7:5:2:5:5:8、6:6‑8:3:7:7:9、6:8:4:7‑9:10:11、8:6:3:
7‑9:7:9、9:9:5:10:12:9‑12。
[0022] 在一个具体的实施方案中,所述无机填料中,氢氧化镁、碳化硅、碳化钨、三硫化二锑、纳米硅粉、硫酸钡可以为:5:5:2:5:5:8、6:6:3:7:7:9、6:8:4:9:10:11、8:6:3:7:7:9、9:
9:5:10:12:12。
[0023] 经过试验分析可知,本申请利用上述重量比的氢氧化镁、碳化硅、碳化钨、三硫化二锑、纳米硅粉、硫酸钡组成无机填料,可以进一步提高增强纤维的性能。
[0024] 第二方面,本申请提供饿了上述涂层碳陶制动盘用刹车片的制备方法,具体包括以下步骤:
[0025] 按照配比将各组分原料充分混合均匀,混合时间为30‑70min;
[0026] 压制:将混合料置于模具中压制,压制压为20‑30Mpa,压制时间420‑720s;
[0027] 固化:将压制后的毛坯加热至260‑300℃固化10‑15h,进行机加工处理至合适尺寸;
[0028] 烧蚀:将样品在600‑650℃的烧蚀温度下进行表面烧蚀处理,即得。
[0029] 优选地,所述压制的条件为:压制压力为23‑27Mpa,压制时间540‑600s。
[0030] 优选地,所述固化的条件为:将压制后的毛坯加热至270‑290℃固化12‑13h。
[0031] 综上所述,本申请的技术方案具有以下效果:
[0032] 本申请开发一种新的刹车片,与涂层碳陶制动盘更好匹配,实现涂层碳陶制动摩擦副,高速高温制动时摩擦性能衰减率更低,减轻簧下质量,解决铸铁或铸钢制动盘摩擦副
制动过程中制动盘锈蚀问题,完全避免刹车片在与普通铸铁或铸钢制动盘高温制动过程中
基体金属的转移、粘接问题,实现刹车片与涂层碳陶制动盘的匹配,并延长制动盘的使用寿
命,实现绿色环保目标。
附图说明
[0033] 图1为实施例1中涂层碳陶制动盘用刹车片的摩擦性能试验曲线图。
[0034] 图2为实施例1中涂层碳陶制动盘用刹车片的摩擦性能试验曲线图。
[0035] 图3为实施例1中涂层碳陶制动盘用刹车片的NVH性能试验结果图。
[0036] 图4为实施例1中涂层碳陶制动盘用刹车片的NVH性能试验数据整理曲线图。

具体实施方式

[0037] 以下结合实施例、对比例以及性能检测试验对本申请作进一步详细描述,这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
[0038] 实施例
[0039] 实施例1‑5
[0040] 实施例1‑5分别提供了一种涂层碳陶制动盘用刹车片。
[0041] 上述实施例的不同之处在于:涂层碳陶制动盘用刹车片中各组分的用量不同,具体如表1所示。
[0042] 上述实施例中涂层碳陶制动盘用刹车片的制备方法为:
[0043] 按照配比将各组分原料充分混合均匀,混合时间为50min;其中,增强纤维由重量比为15:4的钢纤维、玄武岩纤维组成;无机填料由重量比为7:8:3.5:8:8:10的氢氧化镁、碳化硅、碳化钨、三硫化二锑、纳米硅粉、硫酸钡组成;
[0044] 压制:将混合料置于模具*中压制,压制压力为25Mpa,压制时间580s;
[0045] 固化:将压制后的毛坯加热至280℃固化12.5h,进行机加工处理至合适尺寸;
[0046] 烧蚀:将样品在625℃的烧蚀温度下进行表面烧蚀处理,即得。
[0047] 表1实施例1‑5与对比例1‑2中涂层碳陶制动盘用刹车片中各组分的用量
[0048]
[0049] 实施例6‑9
[0050] 实施例6‑9分别提供了一种涂层碳陶制动盘用刹车片。
[0051] 上述实施例与实施例1的不同之处具体为:增强纤维的组成不同,具体如下所示。
[0052] 实施例6中:增强纤维由重量比为10:5(即为2:1)的钢纤维、玄武岩纤维组成。
[0053] 实施例7中:增强纤维由重量比为13:4.5的钢纤维、玄武岩纤维组成。
[0054] 实施例8中:增强纤维由重量比为17:3.5的钢纤维、玄武岩纤维组成。
[0055] 实施例9中:增强纤维由重量比为20:3的钢纤维、玄武岩纤维组成。
[0056] 上述实施例中其他原料及其用量与涂层碳陶制动盘用刹车片的制备方法均与实施例1相同。
[0057] 实施例10‑13
[0058] 实施例10‑13分别提供了一种涂层碳陶制动盘用刹车片。
[0059] 上述实施例与实施例1的不同之处具体为:无机填料的组成不同,具体如下所示。
[0060] 实施例10中:无机填料由重量比为5:9:2:10:5:8的氢氧化镁、碳化硅、碳化钨、三硫化二锑、纳米硅粉、硫酸钡组成。
[0061] 实施例11中:无机填料由重量比为9:5:5:5:12:12的氢氧化镁、碳化硅、碳化钨、三硫化二锑、纳米硅粉、硫酸钡组成。
[0062] 实施例12中:无机填料由重量比为6:8:3:9:7:9的氢氧化镁、碳化硅、碳化钨、三硫化二锑、纳米硅粉、硫酸钡组成。
[0063] 实施例13中:无机填料由重量比为8:6:4:7:10:11的氢氧化镁、碳化硅、碳化钨、三硫化二锑、纳米硅粉、硫酸钡组成。
[0064] 上述实施例中其他原料及其用量与涂层碳陶制动盘用刹车片的制备方法均与实施例1相同。
[0065] 对比例
[0066] 对比例1‑2
[0067] 对比例1‑2分别提供了一种涂层碳陶制动盘用刹车片。
[0068] 上述对比例与实施例1的不同之处在于:涂层碳陶制动盘用刹车片中各组分的用量不同,具体如表1所示。
[0069] 上述对比例中其他原料及其用量与涂层碳陶制动盘用刹车片的制备方法均与实施例1相同。
[0070] 对比例3‑6
[0071] 对比例3‑6分别提供了一种涂层碳陶制动盘用刹车片。
[0072] 上述对比例与实施例1的不同之处在于:涂层碳陶制动盘用刹车片中各组分的用量不同,具体如下所示。
[0073] 对比例3中:增强纤维由重量比为15:4的铝纤维、玄武岩纤维组成。
[0074] 对比例4中:增强纤维由重量比为25:3的钢纤维、玄武岩纤维组成。
[0075] 对比例5中:无机填料由重量比为7:8:3.5:8:8:10的碳酸、碳化硅、碳化钨、三硫化二锑、纳米硅粉、硫酸钡组成。
[0076] 对比例6中:无机填料由重量比为2:10:7:2:4:13的氢氧化镁、碳化硅、碳化钨、三硫化二锑、纳米硅粉、硫酸钡组成。
[0077] 上述对比例中其他原料及其用量与涂层碳陶制动盘用刹车片的制备方法均与实施例1相同。
[0078] 性能检测试验
[0079] 检测结果:如表2所示。
[0080] (1)材料性能
[0081] 相对密度检测方法:GB 1033.1;
[0082] 剪切强度检测方法:GB 22309;
[0083] 材料覆盖率检测方法:GB/T 31565‑2015;
[0084] 洛氏硬度检测方法:GB 5766‑2007‑T;
[0085] 热膨胀检测方法:GB 22310;
[0086] 压缩应变检测方法:GB/T 22311。
[0087] 表2实施例与对比例中涂层碳陶制动盘用刹车片的材料性能检测结果
[0088]
[0089]
[0090] 结合表2的检测结果,利用本申请提供的技术方案制备得到的涂层碳陶制动盘用3
刹车片相对密度为3.3±0.1g/cm ,剪切强度≥6.2MPa,材料覆盖率≥95%,洛氏硬度89‑
97HRR,热膨胀≤1.0%,常温压缩应变≤0.08%,高温压缩应变≤1.5%。上述检测结果表
明,利用本申请提供的技术方案制备的涂层碳陶制动盘用刹车片具有优异的性能。
[0091] (2)摩擦性能
[0092] 实施例1制备的涂层碳陶制动盘用刹车片的摩擦性能按照《SAE J2522》标准要求,进行台架试验,试验最高温度:560℃。试验结果如下:试验曲线如图1‑2所示,实验结果如表
3所示,名义摩擦系数0.44(除第一次衰退、高温、第二次衰退,其他工况摩擦系数平均值),
最小摩擦系数0.43(取自第一次衰退、高温、第二次衰退三个工况下摩擦系数最小值),高速
公路制动摩擦系数0.35。
[0093] 表3实施例1中涂层碳陶制动盘用刹车片的摩擦性能的实验结果
[0094]
[0095] (3)NVH性能试验结果
[0096] 实施例1制备的涂层碳陶制动盘用刹车片的NVH性能按照《SAE J2521》标准进行,结果如图3所示,数据整理曲线如图4所示,达到AA级;即各阶段分贝值满足如下要求:
Overall分贝值≥70db的绝对百分≤3%,Overall分贝值≥80db的绝对百分比≤1%。该结
果说明本申请制备的涂层碳陶制动盘用刹车片可以保障车辆在城市道路情况下,不产生制
动噪音。
[0097] 虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因
此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。
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