一种无铜摩擦材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种无铜摩擦材料及其制备方法，本方案主要通过粘接剂、增强纤维、摩擦填料、碳材料、导热金属粉末、高温润滑剂相互配合组成无铜摩擦材料。本发明专利技术提供的方案所形成摩擦材料中不含铜，使用过程非常环保；同时该无铜摩擦材料的摩擦系数稳定，能极大的提高刹车制动过程中的制动稳定性。

A copper-free friction material and its preparation method

The invention discloses a copper-free friction material and a preparation method. The copper-free friction material is mainly composed of adhesive, reinforcing fiber, friction filler, carbon material, thermal conductive metal powder and high temperature lubricant. The friction material formed by the scheme of the invention does not contain copper, and the use process is very environmentally friendly. At the same time, the friction coefficient of the copper-free friction material is stable, which can greatly improve the braking stability in the braking process.

【技术实现步骤摘要】
一种无铜摩擦材料及其制备方法
本专利技术涉及汽车刹车片，具体涉及汽车刹车片中的摩擦材料。
技术介绍
汽车刹车片的发展经历了石棉型刹车片、半金属刹车片、低金属刹车片、NAO无石棉型刹车片。这些类型的刹车片中都加入了铜纤维和或铜的金属粉末、颗粒等材料。其在刹车片中的作用是提高刹车片的导热能力、降低磨损以及稳定摩擦系数等。但是经研究发现刹车片中的铜质材料在刹车制动过程中会被磨削成微小的铜微粒散布于室外环境中。随后的降雨过程中铜微粒被带入自然环境中的河流以及地下水系。对河流中的动植物以及地下水系统造成重金属铜的污染。随着国家环保法律的不断严格，社会民众对环境保护意识的不断提升。汽车行业特别是主机厂家对刹车片材料的环保要求不断提高，对无铜摩擦材料刹车片的需求也在不断增长，因此开发一种无铜的汽车刹车片摩擦材料显得特为重要。
技术实现思路
针对现有刹车片材料中含铜存在不环保的问题，需要一种不含铜环保型的刹车片材料。为此，本专利技术的目的在于提供一种无铜摩擦材料，在此基础上进一步提供该无铜摩擦材料的一种制备方法。为了达到上述目的，本专利技术提供的无铜摩擦材料，包括如下重量份的组分：进一步的，所述的粘接剂由树脂粉、橡胶粉组成。进一步的，所述的增强纤维主要由有机芳纶纤维、无机矿物纤维和陶瓷纤维中的一种或多种组成。进一步的，所述碳材料主要由天然鳞片石墨，人造石墨、石油焦炭中的一种或多种组成。进一步的，所述导热金属粉末主要由低熔点的锡粉、锌粉以及锡锌合金粉末组成；所述导热金属粉末的尺寸在20-75um之间。进一步的，所述高温润滑剂主要由硫化铜、硫化亚铜、硫化锡、硫化亚锡、硫化锌、硫化铁中的一种或组合。进一步的，所述摩擦填料由5-15份的莫氏硬度大于4的高硬度增摩填料和10-50份的莫氏硬度小于4的低硬度填料组成。进一步的，所述高硬度增摩填料主要由金属氧化物和/或硅酸盐材料组成。进一步的，所述低硬度填料由硫酸钡、重晶石、氧化钙、氢氧化钙、云母粉、蛭石粉、滑石粉中的一种或多种组成。为了达到上述目的，本专利技术提供的无铜摩擦材料制备方法，包括：步骤(1)混料：按照上述无铜摩擦材料的原料配方，将各组分原材料在犁耙式混料机中进行混合得到各组分原材料均匀分布的混合料；步骤(2)毛坯压制：将步骤(1)得到的混合料送入自动热压机中进行热压成型；步骤(3)毛坯固化：将步骤(2)得到的汽车刹车片毛坯在可控温的烘箱中进行充分的树脂固化，并在固化达到要求后随炉降温至室温；步骤(4)尺寸加工：将步骤(3)得到的经充分固化刹车片毛坯进行外形尺寸加工；步骤(5)高温烧蚀：将步骤(4)经过尺寸加工后的刹车片半成品进行高温烧蚀，以在刹车片摩擦表面产生多孔酥松的摩擦层；步骤6：后处理：将步骤(5)后得到的刹车片进行后处理制备成刹车片成品。本专利技术提供的方案所形成的摩擦材料中不含铜，使用过程非常环保；同时该无铜摩擦材料的摩擦系数稳定，能极大的提高刹车制动过程中的制动稳定性。附图说明以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本专利技术。图1为本专利技术实例中摩擦性能的曲线图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。针对现有汽车刹车片中摩擦材料中需要加入了铜纤维和或铜的金属粉末、颗粒等材料，在使用过程中存在污染环境的问题。本方案提供一种环保型的无铜摩擦材料，其主要由粘接剂、增强纤维、摩擦填料、碳材料、导热金属粉末、高温润滑剂相互配合组成。本无铜摩擦材料中，粘接剂树脂在压制工艺的温度、压力、时间下会熔融流动并将其周围其它材料包裹粘接在一起，各均布的树脂粉之间通过链段的枝结、偶合形成一个稳定的三维立体网络结构给整个摩擦材料提供机械强度。增强纤维基于其长径比的特点，在摩擦材料中起到增强摩擦材料机械强度的作用，在摩擦过程中提供稳定具有一定强度的摩擦对偶面。摩擦填料主要由高硬度填料和低硬度填料组成，高硬度填料用于增加摩擦系数，作为摩擦对偶面上的硬质点或孤岛，通过与对偶面的切削、刮擦等摩擦提高摩擦系数，防止热衰退的形成。低硬度填料用于调节摩擦材料的酸碱值并降低摩擦材料组合的成本。碳材料作为不同温度下的减摩剂，在摩擦过程中在摩擦对偶面上形成一层碳的涂覆层来降低摩擦磨损。导热金属粉末用于传导摩擦制动产生的热量，同时通过自身的固-液变化吸收摩擦热量，并且液化后还能在微观区域形成一定的高温粘接效应。高温润滑剂主要由金属硫化物构成，能够在摩擦压力和速度下在金属制动盘上形成一层金属-硫的润滑膜，该润滑膜可以减少对偶面的摩擦磨损。基于上述机理，本方案给出无铜摩擦材料，以重量份计，其原料配方由如下组分构成：在此基础上，本方案进一步提供了具有协同作用的具体配方，具体如下。本材料中的粘接剂由树脂粉和橡胶粉组成。其中，树脂粉主要为酚醛树脂和/或改性酚醛树脂粉，其组成可以是一种树脂粉也可以是几种树脂粉的组合物。橡胶粉可采用丁腈橡胶粉和/或回收利用的橡胶轮胎粉。如此形成的粘接剂组合能够提供满足摩擦材料必须的机械强度，橡胶粉通过化学和物理的方法与酚醛树脂链段结合，提高树脂链段和整个摩擦材料的柔韧性。在具体实施时，该粘接剂优选为18-25份，能够保证摩擦材料的强度。若含量过高，由于树脂和橡胶属于有机物质，摩擦高温会导致树脂、橡胶的热分解，热分解产物如氨气、小分子油状物质会导致摩擦对偶面产生“气垫”、滑动摩擦等热衰退现象造成摩擦系数大幅降低；若含量过低，不能有效的将其它组分材料包裹粘接起来，摩擦材料整体强度降低。本材料中的增强纤维主要由有机芳纶纤维、无机矿物纤维和陶瓷纤维中的一种或多种组成。其中，有机芳纶纤维是芳纶长纤维通过机械研磨加工而成的芳纶浆粕。以此来构成增强纤维，利用其纤维的树枝状结构能将摩擦材料中其他粉末有效的抓附和包裹，提高整个混合料的均匀性。无机矿物纤维是由天然矿石如白云石、辉绿岩、玄武岩等通过熔融、喷丝、筛选、过滤等制备而成。其纤维长度为0-0.5mm，优选为：0-0.4mm。陶瓷纤维主要是钛酸钾片晶、硫酸钙晶须、碳酸钙晶须。利用无机矿物纤维和/或陶瓷纤维来构成增强纤维时，基于其大的长径比，能有效的提高摩擦材料的机械强度，在摩擦过程中提供稳定的摩擦对偶面，且主要成分为氧化物所以耐制动高温。在具体实施时，该增强纤维优选为10-22份，若纤维含量过高则易导致混料不均的结团问题，同时需要采用更多的树脂粘接剂，会导致高温衰退现象。若纤维含量过低，其对摩擦材料的增强效果过低，摩擦材料整体机械强度不足导致压制开裂，摩擦过程中磨损过快。本材料中的摩擦填料主要由莫氏硬度大于4的高硬度增摩填料和莫氏硬度小于4的低硬度填料组成。其中，莫氏硬度大于4的高硬度增摩填料主要由氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化镁等金属氧化物和或硅酸镁铝、硅酸锆等组成硅酸盐材料组成。如此形成的高硬度增摩填料组合，由于这些材料硬度高且材料结构完整，其均匀分布在摩擦面上形成硬质点或“孤岛”结构，通过与摩擦对偶面(铸铁盘)的切削或刮削摩擦作用提高摩擦系数。该高硬度增摩填料均为粉末颗粒，颗粒尺寸在5-45um之间，优选为5-30um。同时在组成摩擦填料时，该高硬度增摩填料采用5-15份。对于莫斯硬度小于4的低硬度填料由硫酸钡、重晶石、氧化钙、氢氧化钙、云母粉、蛭石粉、滑石粉等组成。如此形成的低硬度填本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无铜摩擦材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：

【技术特征摘要】
1.一种无铜摩擦材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：2.根据权利要求1所述的无铜摩擦材料，其特征在于，所述的粘接剂由树脂粉、橡胶粉组成。3.根据权利要求1所述的无铜摩擦材料，其特征在于，所述的增强纤维主要由有机芳纶纤维、无机矿物纤维和陶瓷纤维中的一种或多种组成。4.根据权利要求1所述的无铜摩擦材料，其特征在于，所述碳材料主要由天然鳞片石墨，人造石墨、石油焦炭中的一种或多种组成。5.根据权利要求1所述的无铜摩擦材料，其特征在于，所述导热金属粉末主要由低熔点的锡粉、锌粉以及锡锌合金粉末组成；所述导热金属粉末的尺寸在20-75um之间。6.根据权利要求1所述的无铜摩擦材料，其特征在于，所述高温润滑剂主要由硫化铜、硫化亚铜、硫化锡、硫化亚锡、硫化锌、硫化铁中的一种或组合。7.根据权利要求1所述的无铜摩擦材料，其特征在于，所述摩擦填料由5-15份的莫氏硬度大于4的高硬度增摩填料和10-50份的莫氏硬度小于4的低硬度填料组成。8.根据权利要求7所述的无铜摩擦材...

【专利技术属性】
技术研发人员：旷文敏，乔治希默，陈小刚，
申请(专利权)人：泰明顿摩擦材料技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31