一种高金属汽车摩擦片及其制备方法技术

本发明专利技术属于车用摩擦片技术领域，具体涉及一种高金属汽车摩擦片及其制备方法，所述高金属汽车摩擦片的原料包括按重量百分比计算的如下组分：FeCoCrNi高熵合金粉5～20％，海绵铁粉5～15％，金属纤维7～30％，非金属纤维7～21％，人造石墨5～15％，树脂5～8％，橡胶2～5％，碳酸钙余量。FeCoCrNi高熵合金粉参与合金化的三种成分都具有防锈防腐蚀的作用，合金化后材料的防锈作用显著，FeCoCrNi高熵合金经检测具有非常高的抗拉强度和好的延展性，高的结构强度有利于提高的摩擦材料的摩擦系数，而良好的延展性可以提高摩擦材料的耐磨性。本发明专利技术加入非规则形状的FeCoCrNi高熵合金粉，使得摩擦片具有优异的耐候性和耐腐蚀性，同时提高材料的高金属性以及结构强度，从而获得高而稳定的摩擦系数。

High metal automobile friction sheet and preparation method thereof

The invention belongs to the technical field of automotive friction sheet, in particular relates to a high-metal automotive friction sheet and a preparation method thereof. The raw material of the high-metal automotive friction sheet comprises the following components calculated by weight percentage: FeCoCrNi high-entropy alloy powder 5-20%, sponge iron powder 5-15%, metal fiber 7-30%, non-metallic fiber 7-21. %, artificial graphite 5 to 15%, resin 5 to 8%, rubber 2 to 5%, calcium carbonate allowance. FeCoCrNi high entropy alloy powders participate in the alloying of three components have the role of anti-rust and anti-corrosion, the anti-rust effect of alloyed materials is remarkable, FeCoCrNi high entropy alloy after testing has very high tensile strength and good ductility, high structural strength is conducive to improving the friction coefficient of friction materials, and good ductility. The wear resistance of friction materials can be improved. By adding irregular shape FeCoCrNi high entropy alloy powder, the friction sheet has excellent weatherability and corrosion resistance, and at the same time improves the high metallicity and structural strength of the material, thereby obtaining high and stable friction coefficient.

【技术实现步骤摘要】
一种高金属汽车摩擦片及其制备方法
本专利技术属于车用摩擦片
，具体涉及一种高金属汽车摩擦片及其制备方法。
技术介绍
军车具有车身自重大，载重大，使用于严寒酷暑各种气候条件，使用于沙地、沼泽、雨林等各种恶劣自然环境下，其对制动材料的要求远远高于普通车辆。要求用于制动的摩擦材料具有高的摩擦系数，从而在恶劣环境下快速高效刹车。以目前的摩擦片研发及制备技术，要获得高而稳定的摩擦系数，需要采用高强度的金属成分，如钢或铜的纤维和粉末，在保证结构强度和增摩效果的同时，也保证了材料在动能转化为热能的高温耗散过程中的热传导性。而金属含量过高的摩擦片具有很多缺点，如在潮湿环境里锈蚀，导致制动器抱死，不能正常工作；在盐碱性环境里锈蚀严重，不能使用；摩擦片过于致密，密度过大，容易在低温环境下产生制动啸叫，影响军用车辆使用安全性。现有技术中，虽然已有的方法中有用石灰或锌粉防锈，但是其只对城市路况使用的家庭轿车刹车片有防锈改善效果，对于常处于野外作业或特殊工况的军用车辆作用微弱。综上所述，亟需提供一种高金属、具有优异的耐候性和耐腐蚀性的摩擦片及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高金属、具有优异的耐候性和耐腐蚀性的摩擦片及其制备方法。上述目的是通过如下技术方案实现：一种高金属汽车摩擦片，其原料包括按重量百分比计算的如下组分：FeCoCrNi高熵合金粉5～20％，海绵铁粉5～15％，金属纤维7～30％，非金属纤维7～21％，人造石墨5～15％，树脂5～8％，橡胶2～5％,碳酸钙余量。上文所述的树脂优选为酚醛树脂，本专利技术采用上述组分配比制备的刹车材料是一种树脂基复合材料，树脂为连续相，金属材料包括含FeCoCrNi高熵合金粉、海绵铁粉、金属纤维，都是主要增强相。其中海绵铁粉、钢纤维和铜纤维在潮湿环境和酸碱环境等特殊气候及地理条件下均会生锈腐蚀，严重的情况会发生制动失。FeCoCrNi高熵合金粉作为一种新型材料，参与合金化的三种成分都具有防锈防腐蚀的作用，合金化后材料的防锈作用显著。FeCoCrNi高熵合金经检测具有非常高的抗拉强度和好的延展性，高的结构强度有利于提高的摩擦材料的摩擦系数，而良好的延展性可以提高摩擦材料的耐磨性。本专利技术加入非规则形状的FeCoCrNi高熵合金粉，使得摩擦片具有优异的耐候性和耐腐蚀性，同时提高材料的高金属性以及结构强度，从而获得高而稳定的摩擦系数。作为优选，进一步的技术方案是：所述FeCoCrNi高熵合金粉的颗粒为非规则形状。作为优选，进一步的技术方案是：所述FeCoCrNi高熵合金粉的制备方法为：将Fe、Co、Cr、Ni四种金属粉末等原子比加入真空熔炼炉，熔液通过陶瓷管滴落，被高纯氩气雾化得到FeCoCrNi高熵合金粉。作为优选，进一步的技术方案是：所述FeCoCrNi高熵合金粉的制备方法中雾化压力为4MPa。作为优选，进一步的技术方案是：所述金属纤维包括钢纤维和铜纤维，所述高金属汽车摩擦片的原料中钢纤维和铜纤维的质量百分含量分别为5～20％和2～10％。作为优选，进一步的技术方案是：所述非金属纤维包括矿物纤维和纤维素纤维，所述高金属汽车摩擦片的原料中矿物纤维和纤维素纤维的质量百分含量分别为5～15％和2～6％。作为优选，进一步的技术方案是：所述高金属汽车摩擦片的原料包括按重量百分比计算的如下组分：FeCoCrNi高熵合金粉15％，海绵铁粉15％，钢纤维10％，铜纤维8％，矿物纤维10％，人造石墨10％，纤维素纤维4％，树脂7％，橡胶3％,碳酸钙18％。经试验验证，此配方下本专利技术性能佳，具体见实施例说明。作为优选，进一步的技术方案是：所述高金属汽车摩擦片的原料还包括按重量百分比计算的含碳纳米管Ni3Al粉末5％～20％。优选为10％。作为优选，进一步的技术方案是：所述高金属汽车摩擦片的原料包括按重量百分比计算的如下组分：FeCoCrNi高熵合金粉10％，含碳纳米管Ni3Al粉末10％，海绵铁粉12％，钢纤维10％，铜纤维8％，矿物纤维10％，人造石墨10％，纤维素纤维4％，树脂7％，橡胶3％,碳酸钙16％。含碳纳米管Ni3Al粉末的加入，Ni3Al中的镍具有良好的防锈作用，铝不生锈，因此这种金属是本身不生锈且防锈的，同时碳纳米管具有优异的强度和韧性，可改变摩擦块整体的振动频率，且管状结构可以提供吸附消除噪音的渠道，再次由于Ni3Al本身具有自润滑特性，所以制备的摩擦材料摩擦系数基本保持在中等而稳定，磨损较小。本专利技术在保证高金属摩擦片的密度没有大幅度降低的前提下，大幅度降低其制动噪音发生率，使其在特殊军用车辆上使用时，同时本专利技术保护的高金属含量摩擦片具有优异的耐候性和耐腐蚀性，解决现用军车摩擦片使用的技术瓶颈。作为优选，进一步的技术方案是：所述含碳纳米管的Ni3Al粉末中，碳纳米管含量占二者混合物重量分数的4～8％。实验表明，在此范围内，可充分发挥碳纳米管与Ni3Al粉末的协同作用，优选为5％。作为优选，进一步的技术方案是：所述含碳纳米管的Ni3Al粉末的制备方法为：催化温度下，甲醇蒸汽在氮气的运载下通入多孔Ni3Al合金中得到的混合物粉末。甲醇在Ni3Al合金孔隙里面及表面进行催化、分解，得到碳纳米管粉末与Ni3Al合金粉末的混合物，二者的比例可根据控制催化反应时间控制，如此，碳纳米管生长在Ni3Al粉末中间，二者混合均匀，有效改变摩擦块整体的振动频率，且碳纳米管的管状本征结构以及Ni3Al的多孔结果可以提供吸附消除噪音的渠道，而且这种复合粉末的密度远小于海绵铁粉、钢纤维、铜纤维等，且其目数较小，粒度较细，比表面积大，均匀分布在所有材料中间，有利于其充分发挥上述功能。具体的制备过程为，在管式炉中，450℃～650℃的催化温度下，以1L/min的速度将甲醇蒸汽加入以2～8L/min速率运行的载体气体N2气中，穿过多孔Ni3Al合金催化剂的孔隙，甲醇在催化剂孔隙里面及表面进行催化、分解，得到含碳纳米管的Ni3Al粉末。作为优选，进一步的技术方案是：所述多孔Ni3Al合金的孔隙率为40％～90％，孔径为80～100um。本专利技术还提供一种上述任一所述的高金属汽车摩擦片的制备方法，包括如下步骤：(1)FeCoCrNi高熵合金粉的制备；(2)混料：先将非金属纤维及人造石墨进行预混合，保证其处于均匀分散状态，然后依次加入金属纤维、树脂、橡胶、碳酸钙，高速搅拌预定时间，最后加入含FeCoCrNi高熵合金粉和海绵铁粉，再次高速搅拌预定时间；(3)热压；(4)热固化：将经步骤(3)处理后的摩擦片在预定时间内从室温升温到热固化温度，保温预定时间，然后随加热容器冷却至室温；(5)后处理：至少包括表面机械加工、喷涂和检验的处理工序。本专利技术生产工艺简单、环保。作为优选，进一步的技术方案是：所述步骤(3)中压制参数为：压制压力400～600kgf/cm2，热压温度150～160℃，排气5～8次，保压时间为55～65s/mm。作为优选，进一步的技术方案是：所述步骤(4)中：将热压处理后的摩擦片在4小时从室温升温到200℃，保温4～8小时。作为优选，进一步的技术方案是：所述步骤(2)中最后将含碳纳米管Ni3Al粉末、FeCoCrNi高熵合金粉和海绵铁粉一同加入后进行高速搅拌。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高金属汽车摩擦片，其特征在于，其原料包括按重量百分比计算的如下组分：FeCoCrNi高熵合金粉5～20％，海绵铁粉5～15％，金属纤维7～30％，非金属纤维7～21％，人造石墨5～15％，树脂5～8％，橡胶2～5％，碳酸钙余量。

【技术特征摘要】
1.一种高金属汽车摩擦片，其特征在于，其原料包括按重量百分比计算的如下组分：FeCoCrNi高熵合金粉5～20％，海绵铁粉5～15％，金属纤维7～30％，非金属纤维7～21％，人造石墨5～15％，树脂5～8％，橡胶2～5％，碳酸钙余量。2.根据权利要求1所述的高金属汽车摩擦片，其特征在于，所述FeCoCrNi高熵合金粉的颗粒为非规则形状。3.根据权利要求2所述的高金属汽车摩擦片，其特征在于，所述FeCoCrNi高熵合金粉的制备方法为：将Fe、Co、Cr、Ni四种金属粉末等原子比加入真空熔炼炉，熔液通过陶瓷管滴落，被高纯氩气雾化得到FeCoCrNi高熵合金粉。4.根据权利要求3所述的高金属汽车摩擦片，其特征在于，所述FeCoCrNi高熵合金粉的制备方法中雾化压力为4MPa。5.根据权利要求1～4任意一项所述的高金属汽车摩擦片，其特征在于，所述金属纤维包括钢纤维和铜纤维，所述高金属汽车摩擦片的原料中钢纤维和铜纤维的质量百分含量分别为5～20％和2～10％。6.根据权利要求5所述的高金属汽车摩擦片，其特征在于，所述非金属纤维包括矿物纤维和纤维素纤维，所述高金属汽车摩擦片的原料中矿物纤维和纤维素纤维的质量百分含量分别为5～15％和2～6％。7.根据权利要求6所述的高金属汽车...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘咏，刘伯威，刘美玲，刘彬，张小英，唐兵，
申请(专利权)人：中南大学，湖南博云汽车制动材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43