用于制备陶瓷摩擦材料的复合纤维和制备方法及陶瓷摩擦材料和制备方法及陶瓷制动盘技术

本发明专利技术提供了一种用于制备陶瓷摩擦材料的复合纤维，包括，纤维和包覆在纤维外部的陶瓷材料；陶瓷材料包括氧化铝、氧化镁、二氧化硅、胶黏剂和成核剂。上述复合纤维中，采用成核剂，不仅可以调节陶瓷材料的晶体的种类和大小，从而有效的提高了陶瓷材料了硬度和断裂韧性，而且能有效的增加陶瓷材料与纤维的粘合性。

Composite fiber for preparing ceramic friction material, preparation method, ceramic friction material, preparation method and ceramic brake disc

The invention provides a composite fiber for the preparation of ceramic friction materials, including fibers and ceramic materials coated on the outside of the fiber. The ceramic materials include alumina, Magnesium Oxide, silica, adhesives and nucleating agents. In the composite fibers, the use of nucleating agent can not only regulate the type and size of the ceramic material, thus effectively improve the hardness and fracture toughness of the ceramic material, but also effectively increase the adhesion of the ceramic material to the fiber.

【技术实现步骤摘要】
用于制备陶瓷摩擦材料的复合纤维和制备方法及陶瓷摩擦材料和制备方法及陶瓷制动盘
本专利技术涉及摩擦材料领域，具体涉及一种在高温下硬度高的陶瓷摩擦复合材料和其制备方法以及含有该陶瓷摩擦复合材料的制动盘及其制备方法。
技术介绍
制动盘又名刹车盘，是汽车制动系统的重要组成部件。制动盘在汽车运动时与车轮一起转动，刹车时制动卡钳夹住制动盘，与制动盘的摩擦面产生摩擦，进而起到减速的作用。所以制动盘的制动性能优良直接关系到行车的安全性。铁铸制动盘由于其价格低廉、原料来源广泛而被普遍应用。但是随着对汽车速度以及安全性能的要求不断提升，对制动盘的要求也不断提高。而铁铸制动盘由于其易热裂、耐磨性差已经渐渐不能满足高性能汽车的要求。为了弥补铁铸制动盘的缺陷，市场上出现许多新型材料制得的制动盘，其中，以陶瓷摩擦材料为原料制成的陶瓷制动盘由于摩擦性能优良、质量轻而得到了广泛应用。这里所述的陶瓷材料制动盘中所用的陶瓷材料并非普通的陶瓷材料，其是以碳化硅和碳纤维为原料，在1700℃下焙烧得到的。虽然高温焙烧可以使碳化硅和碳纤维很好的粘合，但是在焙烧过程中，碳化硅的晶型不可控，导致陶瓷摩擦材料的结构不可控，进而导致其陶瓷摩擦材料硬度低，容易断裂。为此，中国专利CN105041921A公开了一种基于编织纤维的陶瓷摩擦复合材料及其制备方法，其公开了基于编织纤维的陶瓷摩擦复合材料包括有机弹性体、编织纤维、增强填料、摩擦调节剂和偶联剂。其中增强填料包括氧化铜、氧化铝、碳化硅、氮化硅、碳纳米管、氧化铬、氧化钛、氧化硅、铜金粉、钛酸钾、氧化锌和氮化硼中的一种或几种。有机弹性体为橡胶类。该陶瓷摩擦复合材料以编织纤维作为骨架，增强了陶瓷摩擦复合材料的断裂韧性；并且加入了橡胶类材料作为有机弹性体调节陶瓷摩擦复合材料的硬度，避免材料硬度过高对对偶的损伤过大。并且上述陶瓷摩擦材料在制备工艺中，采用偶联剂和聚氨酯，在低温下固化制成陶瓷摩擦材料，避免了高温焙烧对结构的不可控性。但是，由于上述陶瓷摩擦材料中使用了大量的有机物质，并且是通过低温固化得到的，所以该陶瓷摩擦材料的热稳定性存在着较大的隐患。由于制动盘在制动的过程中，盘面的温度经常会达到300℃左右，这样就会导致上述陶瓷摩擦材料中橡胶等有机物质软化或挥发，出现结构失稳，导致该陶瓷摩擦复合材料的硬度以及摩擦性能下降。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的陶瓷摩擦复合材料的热稳定差，导致其硬度以及摩擦性能下降的缺陷。一种用于制备陶瓷摩擦材料的复合纤维，包括：纤维和包覆在所述纤维外部的陶瓷材料；所述陶瓷材料包括氧化镁、二氧化硅、氧化铝、胶黏剂和成核剂。优选的是，所述的复合纤维中，所述成核剂为五氧化二磷、氧化锌、氧化锂、氧化铈、三氧化二硼、氧化钙、二氧化钛、五氧化二钒、氧化铬、氧化锰、三氧化二铁、氧化钴、氧化镍、氧化锆和氧化锶中的一种或几种。优选的是，所述的复合纤维中，所述氧化镁、所述二氧化硅、所述氧化铝和所述成核剂的质量比为(13-32):(40-70):(9-25):(0.5-15)。优选的是，所述的复合纤维中，所述胶黏剂为二氧化硅、氧化铝、二氧化钛和磷酸二氢铝中一种或几种。优选的是，所述的复合纤维中，所述纤维为碳纤维线。优选的是，所述的复合纤维中，所述陶瓷材料与所述纤维的质量比为(50-75)：(25-50)。优选的是，所述的复合纤维中，所述胶黏剂的量为所述陶瓷材料的总质量的0.5％-8％。一种制备所述用于制备陶瓷摩擦材料的复合纤维的方法，包括如下步骤：(1)将氧化铝、氧化镁、二氧化硅、成核剂、胶黏剂和溶剂混合，得到陶瓷浆液；(2)将纤维浸泡在陶瓷浆液中，取出包覆有所述陶瓷浆液的纤维，干燥，得到所述复合纤维。优选的是，所述的制备方法中，所述陶瓷浆液中，所述陶瓷浆液的固含量为20％-40％；所述溶剂为水或无水乙醇。优选的是，所述的制备方法中，在温度为50-90℃下，所述纤维在所述陶瓷浆液中的浸渍0.5-2h。一种本专利技术所述的复合纤维制成的陶瓷摩擦材料。一种所述的陶瓷摩擦材料的制备方法，包括如下步骤：S1.所述的复合纤维编织成纤维布；S2.堆垛或层叠所述纤维布，形成陶瓷摩擦材料预制体；S3.所述陶瓷摩擦材料预制体在温度为1400-1600℃、压力为20MPa-200MPa热压处理，得到所述陶瓷摩擦材料。优选的是，所述的制备方法中，所述S2中还包括将所述陶瓷摩擦材料预制体在温度为200-600℃下热处理的步骤。14.一种陶瓷制动盘，包括环状的第一盘体、第二盘体以及设置在所述第一盘体和所述第二盘体之间的若干加强筋，若干所述加强筋与所述第一盘体和所述第二盘体的相对两侧面形成若干冷却气体通道；沿所述第一盘体圆周均匀设置有若干第一排屑槽；所述陶瓷制动盘由权利要求1-7任一所述的复合纤维或权利要求8-10任一所述制备方法制备得到的复合纤维或权利要求11所述的陶瓷复合材料材制成。优选的是，所述的陶瓷制动盘中，沿所述第二盘体圆周均匀设置有若干第二排屑槽。优选的是，所述的陶瓷制动盘中，所述第一盘体和所述第二盘体上均开设有若干消音孔；所述加强筋中设置有两条消音通道，每一所述消音通道与所述第一盘体和所述第二盘体上的一所述消音孔连接。优选的是，所述的陶瓷制动盘中，所述消音通道纵剖面为齿状。优选的是，所述的陶瓷制动盘中，所述消音孔的孔径为3-5mm；位于同一所述加强筋中的消音通道之间相距1-2cm；所述消音通道的宽度为3-5mm。优选的是，所述的陶瓷制动盘中，所述第一盘体上设置有若干第一通气孔。优选的是，所述的陶瓷制动盘中，所述第二盘体上设置有若干第二通气孔。优选的是，所述的陶瓷制动盘中，所述加强筋与所述第一盘体和所述第二盘体垂直设置。优选的是，所述的陶瓷制动盘中，所述第一盘体的中心开口处连接有法兰。本专利技术技术方案，具有如下优点：1.本专利技术提供了一种用于制备陶瓷摩擦材料的复合纤维，包括，纤维和包覆在所述纤维外部的陶瓷材料；所述陶瓷材料包括氧化铝、氧化镁、二氧化硅、胶黏剂和成核剂。上述复合纤维中，采用成核剂，不仅可以调节陶瓷材料的晶体的种类和大小，从而有效的提高了陶瓷材料了硬度和断裂韧性，而且能有效的增加陶瓷材料与纤维的粘合性。2.本专利技术提供了一种陶瓷摩擦材料，采包覆有陶瓷材料的复合纤维制成的陶瓷摩擦材料，摒弃了有机物质，通过氧化铝、氧化镁、二氧化硅、胶黏剂和成核剂复配使用，提高了陶瓷摩擦材料的热稳定性；经过检测，在20℃布氏硬度可达到62，在400℃布氏硬度可以达到59，在1000℃下的热失重＜5wt％。3.本专利技术提供了一种陶瓷制动盘，通过在第一盘体上设置第一排屑槽，使陶瓷制动盘表面的产生的碎屑及时的落入到排屑槽中，有效防止碎屑对陶瓷制动盘盘面的磨损。4.本专利技术提供了一种陶瓷制动盘，通过在加强筋中设置消音通道，并将消音通道的纵截面设置为齿状，延长了噪音、声波传播的路径，从而使噪音减弱或消失；本申请中每个加强筋中设置两条消音通道，并且设置位于同一加强筋中的消音通道之间相距1-2cm，以及所述消音通道的宽度为3-5mm；这样设置既保证消音的效果，又不会降低陶瓷制动盘的结构稳定性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备陶瓷摩擦材料的复合纤维，其特征在于，包括：纤维和包覆在所述纤维外部的陶瓷材料；所述陶瓷材料包括氧化镁、二氧化硅、氧化铝、胶黏剂和成核剂。

【技术特征摘要】
1.一种用于制备陶瓷摩擦材料的复合纤维，其特征在于，包括：纤维和包覆在所述纤维外部的陶瓷材料；所述陶瓷材料包括氧化镁、二氧化硅、氧化铝、胶黏剂和成核剂。2.根据权利要求1所述的复合纤维，其特征在于，所述成核剂为五氧化二磷、氧化锌、氧化锂、氧化铈、三氧化二硼、氧化钙、二氧化钛、五氧化二钒、氧化铬、氧化锰、三氧化二铁、氧化钴、氧化镍、氧化锆和氧化锶中的一种或几种。3.根据权利要求1或2所述的复合纤维，其特征在于，所述氧化镁、所述二氧化硅、所述氧化铝和所述成核剂的质量比为(13-32):(40-70):(9-25):(0.5-15)。4.根据权利要求1-3任一所述的复合纤维，其特征在于，所述胶黏剂为二氧化硅、氧化铝、二氧化钛和磷酸二氢铝中一种或几种。5.根据权利要求1-4任一所述的复合纤维，其特征在于，所述纤维为碳纤维线。6.根据权利要求1-5任一所述的复合纤维，其特征在于，所述陶瓷材料与所述纤维的质量比为(50-75)：(25-50)。7.根据权利要求1-6任一所述的复合纤维，其特征在于，所述胶黏剂的量为所述陶瓷材料的总质量的0.5％-8％。8.一种制备权利要求1-7任一所述用于制备陶瓷摩擦材料的复合纤维的方法，包括如下步骤：(1)将氧化铝、氧化镁、二氧化硅、成核剂、胶黏剂和溶剂混合，得到陶瓷浆液；(2)将纤维浸泡在陶瓷浆液中，取出包覆有所述陶瓷浆液的纤维，干燥，得到所述复合纤维。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷浆液中，所述陶瓷浆液的固含量为20％-40％；所述溶剂为水或无水乙醇。10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于，在温度为50-90℃下，所述纤维在所述陶瓷浆液中的浸渍0.5-2h。11.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴佩芳，释加才让，范叶明，党一纵，王灿，解小花，
申请(专利权)人：北京天仁道和新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11