具有隔热性能的陶瓷材料及用其制备的陶瓷‑铝合金制动盘和制备方法技术

本发明专利技术提供了一种具有隔热性能的陶瓷材料及用其制备的陶瓷‑铝合金制动盘和制备方法，本发明专利技术提供的具有隔热性能的陶瓷材料为致密陶瓷，其致密度为达到98％；同时该陶瓷材料具有良好的摩擦性能，摩擦系数可以达到0.4，并且具有良好的隔热性能，导热系数仅为4W/(M·K)；并且机械强度好，抗拉强度达到了13MPa。本发明专利技术提供了一种陶瓷‑铝合金制动盘的制备工艺，通过高压和重力浇铸的方式使复合陶瓷材料复合在铝合金的摩擦面上，形成复合陶瓷‑铝合金制动盘，铝合金和陶瓷材料之间结合牢固牢固性，铝合金和陶瓷的结合强度达到了10MPa。

【技术实现步骤摘要】
具有隔热性能的陶瓷材料及用其制备的陶瓷-铝合金制动盘和制备方法
本专利技术涉及制动盘领域，具体涉及一种高摩擦系数、隔热性能好、以及强度高的复合陶瓷材料及用其制备的复合陶瓷-铝合金制动盘和该制动盘的制备方法。
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。而铁铸制动盘存由于其易热裂、耐磨性差已经渐渐不能满足高性能汽车的要求，同时铁铸制动盘的质量大，使得汽车的油耗也增加，经过研究，人们通过对簧下部件的减重后的节油效果是相当于簧上部件减重节油效果的8-11倍。所以研究一种摩擦性好、耐热性优良以及强度高且质量轻的制动盘具有巨大的商业前景。为此，中国专利CN105041921A一种汽车制动盘及其制备方法，其公开了以铝合金材料作为制动盘本体，在制动盘本体的两个工作面上通过挤压铸造工艺复合一层陶瓷增强材料；该陶瓷增强材料选用氧化铝短纤维和/或碳酸铝短纤维、粉煤灰和/或碳化硅颗粒。上述陶瓷-铝合金制动盘质量轻，仅为同等体积的铁铸质量盘的质量的一半，有效的降低汽车的油耗，且通过局部强化的形式，使其摩擦性能为铁铸制动盘的4倍。但是上述陶瓷-铝合金制动盘的陶瓷材料为多孔陶瓷，隔热性能差，这样就导致制动过程中产生的热量很快的传递到铝合金材料上，容易出现铝合金材料高温软化的风险，不仅极大的缩短了制动盘的使用寿命，更严重影响了行车制动过程的安全性；此外，由于陶瓷增强材料是通过挤压铸造工艺复合于制动盘本体上的，从而使两者结合的牢固性存在考验。
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-铝合金制制动盘中陶瓷材料隔热性差，以及陶瓷材料与铝合金材料结合不牢固的缺陷，从而提供一种具有隔热性能的复合陶瓷材料及用其制备的复合陶瓷-铝合金制动盘和该制动盘的制备方法。一种具有隔热性能的陶瓷材料，包括如下重量份的组分：氧化锆57-60份、氧化钇2-3份、碳化硅20-25份、二氧化硅10-15份、Na3AlF65-15份和粘结剂21-33份。优选的是，所述的陶瓷材料中，所述粘结剂包括1-3份羧甲基纤维素钠和20-30份磷酸二氢铝凝胶。优选的是，所述的陶瓷材料中，所述氧化锆为粒径0.3-5μm的粉末；所述氧化钇为粒径2-10μm的粉末；所述碳化硅为直径0.1-1μm，长度50-200μm的晶须；所述二氧化硅的粒径为5-20μm。一种陶瓷-铝合金制动盘的制备工艺，包括如下步骤：(1)模压权利要求1-3任一所述陶瓷材料后，煅烧，得到陶瓷摩擦体；(2)将所述陶瓷摩擦体置于模具中，向模具中加入铝合金熔融溶液，通过金属重力浇铸成型，然后经过热处理，得到陶瓷-铝合金制动盘。优选的是，所述的制备工艺中，所述步骤(1)中，所述模压的压力为50-60Mpa；所述煅烧温度为1850-1900℃。优选的是，所述的制备工艺中，所述步骤(2)，所述模具升温至200-230℃后，向模具的型腔内喷涂脱模剂，然后将所述陶瓷摩擦体和砂芯放入到预设定位置，而后升温至350-400℃，加入所述铝合金熔融溶液，冷却至室温。优选的是，所述的制备工艺中，所述步骤(2)中的热处理为：金属重力浇铸成型后冷却至室温，取出样件，然后将样件升温至480-490℃，保温5-6h，而后降温到＜150℃，然后再升温至165-175℃，保温10-12h，冷却，得到所述陶瓷-铝合金制动盘。优选的是，所述的制备工艺中，所述铝合金熔融溶液为美国牌号为A390或A393的铝合金在700-750℃熔融得到。一种陶瓷-铝合金制动盘，包括铝合金制动盘基体和设置于所述铝合金制动盘基体工作面上的陶瓷摩擦体，所述陶瓷摩擦体由本专利技术所述的陶瓷材料制成。优选的是，所述的陶瓷-铝合金制动盘中，所述铝合金制动盘基体包括摩擦环和设置在两所述摩擦环之间的、垂直所述摩擦环的若干筋条，若干所述筋条的侧壁之间形成冷却空气通道；两所述陶瓷摩擦体分别嵌入在所述摩擦环的工作面中；两所述陶瓷摩擦体嵌入在所述摩擦环内的面上设置有若干圆台状凸起，若干所述圆台状凸起位于所述摩擦环内。优选的是，所述的陶瓷-铝合金制动盘中，所述陶瓷摩擦体的外圆周延伸至摩擦环内部形成连接部。优选的是，所述的陶瓷-铝合金制动盘中，若干所述圆台状凸起的小头端与所述陶瓷摩擦体连接。优选的是，所述的陶瓷-铝合金制动盘中，若干所述圆台状凸起均匀设置在所述陶瓷摩擦体上。优选的是，所述的陶瓷-铝合金制动盘中，所述陶瓷摩擦体上还开设有若干安装孔。优选的是，所述的陶瓷-铝合金制动盘中，所述陶瓷摩擦体的厚度为4-6mm。优选的是，所述的陶瓷-铝合金制动盘中，所述圆台状凸起的个数为8-16个。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陶瓷材料，包括氧化锆粉末、氧化钇粉末、碳化硅晶须、二氧化硅、Na3AlF6和粘结剂。该陶瓷材料为致密陶瓷，其致密度为达到98％；同时该陶瓷材料不仅具有良好的摩擦性能，其摩擦系数可以达到0.4，并且具有良好的隔热性能，其导热系数仅为4W/(M·K)；并且其机械强度好，抗拉强度达到了13MPa。2.本专利技术提供了一种陶瓷-铝合金制动盘的制备工艺，通过高压和重力浇铸的方式使复合陶瓷材料复合在铝合金的摩擦面上，形成复合陶瓷-铝合金制动盘，在高温的工程中，Na3AlF6中的铝元素在颗粒外部形成一层铝膜，有效的促进铝合金和陶瓷材料之间牢固性，经验证，铝合金和陶瓷的剪切强度达到了11MPa。3.本专利技术提供了一种陶瓷-铝合金制动盘，在所述陶瓷摩擦体镶嵌在所述摩擦环中的面上设置有若干圆台状凸起，有效的增强了陶瓷摩擦体与摩擦环的结合力；在两摩擦环之间设置若干筋条，增加了制动盘的散热能力。4.本专利技术提供了一种陶瓷-铝合金制动盘，所述陶瓷摩擦体的外圆周延伸至其镶嵌的摩擦体中形成连接部；连接部的设置进一步的增强了陶瓷摩擦体与摩擦环之间的结合力。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，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术所述的陶瓷-铝合金制动盘的结构示意图；图2是本专利技术所述的陶瓷摩擦体的俯视图；图3是本专利技术所述的陶瓷摩擦体的侧视图。附图标记：1-铝合金制动盘基体；2-陶瓷摩擦体；11、12-摩擦环；13-筋条；21-圆台状凸起；22-连接部；23-安装孔。具体实施方式下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。实施例1-5以及对比例1-2中使用的脱模剂为锻造脱模剂，购买自上海金兆节能科技有限公司，产品型号为水溶性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有隔热性能的陶瓷材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：氧化锆57‑60份、氧化钇2‑3份、碳化硅20‑25份、二氧化硅10‑15份、Na3AlF6 5‑15份和粘结剂21‑33份。

【技术特征摘要】
1.一种具有隔热性能的陶瓷材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：氧化锆57-60份、氧化钇2-3份、碳化硅20-25份、二氧化硅10-15份、Na3AlF65-15份和粘结剂21-33份。2.根据权利要求1所述的陶瓷材料，其特征在于，所述粘结剂包括1-3份羧甲基纤维素钠和20-30份磷酸二氢铝凝胶。3.根据权利要求2所述的所述的陶瓷材料，其特征在于，所述氧化锆为粒径0.3-5μm的粉末；所述氧化钇为粒径2-10μm的粉末；所述碳化硅为直径0.1-1μm，长度50-200μm的晶须；所述二氧化硅的粒径为5-20μm。4.一种陶瓷-铝合金制动盘的制备工艺，包括如下步骤：(1)模压权利要求1-3任一所述陶瓷材料后，煅烧，得到陶瓷摩擦体；(2)将所述陶瓷摩擦体置于模具中，向模具中加入铝合金熔融溶液，通过金属重力浇铸成型，然后经过热处理，得到陶瓷-铝合金制动盘。5.根据权利要求4所述的制备工艺，其特征在于，所述步骤(1)中，所述模压的压力为50-60Mpa；所述煅烧温度为1850-1900℃。6.根据权利要求4或5所述的制备工艺，其特征在于，所述步骤(2)，所述模具升温至200-230℃后，向模具的型腔内喷涂脱模剂，然后将所述陶瓷摩擦体和砂芯放入到预设定位置，而后升温至350-400℃，加...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴佩芳，释加才让，崔新亮，党一纵，范叶明，王灿，王亚军，解小花，
申请(专利权)人：天宜上佳天津新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12