一種增強型鋁銅基復合摩擦材料的制作方法
【專利摘要】一種增強型鋁銅基復合摩擦材料，由原料經混料、熱壓成型和固化工序加工制成，原料包括15-20重量份的鑄造鋁合金ZAlSi8MgBe粉末、8-10重量份的銅合金Cu30Ni15Mn粉末、8-10重量份的碳化硅、6-8重量份的鈦酸鉀纖維、5-6重量份的芳綸纖維、5-6重量份的氧化鋯、3-4重量份的四針狀氧化鋅晶須、1-2重量份二硫化鉬,1-2重量份硫酸鋇，1-2重量份碳化鎢，1.5-2重量份的丁腈橡膠，1-2重量份的納米二氧化鈦。本發明的基體材料用鋁合金和銅合金來代替鋼，由于鋁合金和銅合金的散熱性遠遠高于普通的鋼，剎車摩擦時產生的熱量能夠及時散失，降低剎車片表面的溫度，從而減輕了高溫熱衰退性，且磨損率很小；同時經過實驗驗證，使用時噪音頻率在450Hz以下，在車內基本聽不見明顯的噪音。
【專利說明】一種增強型鋁銅基復合摩擦材料
【技術領域】
[0001] 本發明涉及新材料領域，具體是一種增強型鋁銅基復合摩擦材料。
【背景技術】
[0002] 目前制作剎車片的摩擦材料主要分為傳統石棉型剎車片、金屬混合型剎車片和陶 瓷基摩擦材料剎車片。其中石棉型剎車片突出問題是強度低、熱穩定性差、易磨損，已逐漸 被淘汰；金屬混合型剎車片目前仍然是剎車片的主要類型，主要材料鋼纖維作為增強纖維， 由于金屬含量較高，其導熱性和強度有了一定提高，但是由于現在城市以及高速公路道路 路況較好，同時家用轎車的普及，良好的路況導致汽車車速較快，當剎車時剎車片承受的應 力更大，鋼制剎車片其一噪音大，其二由于散熱性一般，表面溫度過高導致熱衰退明顯并且 磨損嚴重，使用壽命大大縮短并且容易出現安全事故。隨著汽車技術的高速發展，其對制動 安全性有了更高的要求，現有的摩擦材料剎車片由于材料搭配缺乏科學的設計，仍然存在 高速衰退、高溫衰退、穩定性、噪音和振動以及使用壽命的低等問題。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的就是針對現有技術存在的缺陷，提供一種摩擦性能好、低噪音、且減 輕了高溫熱衰退性并提高使用壽命的增強型鋁銅基復合摩擦材料。
[0004] 為了實現上述目的，本發明提出如下技術方案：由原料經混料、熱壓成型和固化工 序加工制成，原料包括15-20重量份的鑄造鋁合金ZAlSi8MgBe粉末、8-10重量份的銅合 金Cu30Nil5Mn粉末、8-10重量份的碳化硅、6-8重量份的鈦酸鉀纖維、5-6重量份的芳綸 纖維、5-6重量份的氧化鋯、3-4重量份的四針狀氧化鋅晶須、1-2重量份二硫化鑰，1-2重 量份硫酸鋇，1-2重量份碳化鎢，1. 5-2重量份的丁腈橡膠，1-2重量份的納米二氧化鈦；所 述的碳化硅的粒徑10-12 μ m，所述的鈦酸鉀纖維長度為16-18 μ m，所述的芳綸纖維長度為 2-2. 5mm、單絲直徑為8-10 μ m，所述的四針狀氧化鋅晶須的長度為10-12 μ m、根部直徑為 1-1. 5 μ m，所述的氧化鋯粒徑為3-5 μ m，所述二硫化鑰粒徑為20-30nm，所述的碳化鎢的粒 徑為2〇-3(^111，所述的納米二氧化鈦粒徑為15-3〇11111。
[0005] 上述方案進一步優化為：原料包括20重量份的鑄造鋁合金ZAlSi8MgBe粉末、8重 量份的銅合金Cu30Nil5Mn粉末、9重量份的碳化硅、7重量份的鈦酸鉀纖維、5重量份的芳 綸纖維、6重量份的氧化鋯、4重量份的四針狀氧化鋅晶須、1重量份二硫化鑰、2重量份硫酸 鋇、2重量份碳化鎢、1. 5重量份的丁腈橡膠、1重量份的納米二氧化鈦。
[0006] 本發明的基體材料用鋁合金和銅合金來代替鋼，由于鋁合金和銅合金的散熱性遠 遠高于普通的鋼，剎車摩擦時產生的熱量能夠及時散失，降低剎車片表面的溫度，從而減輕 了高溫熱衰退性，并且在溫度高達到600度時，其摩擦系數仍能穩定在0. 45左右；通過在復 合材料加入SiC，不僅可以改善復合材料熱穩定性、機械性能以及耐磨性，而且還可以提高 復合材料的耐熱性和抗蠕變性能，并能夠降低熱膨脹系數；由于纖維的高強度和剛度以及 良好的導熱性，利用這些優點，將芳綸纖維復合到合金基體中，提高材料的的摩擦性能和機 械性能。研究表明，由于基體與其它材料接觸發生摩擦而產生磨損時,纖維能起到很好的承 載作用，會在對偶件表面形成均勻連續的轉移膜，從而復合材料的耐磨性得到了顯著提高； 納米二氧化鈦（Ti〇2)具有特有的納米尺寸效應、大的比表面積、有著較強的界面相互作用， 其能夠與芳綸纖維、玻璃纖維相結合填充，起到協同作用，Ti〇 2能夠提高復合材料的承載能 力，彌補纖維組分填充不到的貧瘠纖維區，從而提高復合材料的耐磨性能。增強粒子四針狀 氧化鋅晶須的立體的晶型結構分散在基體中能起骨架作用，獨特的三維空間結構使其與基 體的抓著力更大，增強效果更顯著，使抗拉強度明顯增加，而且橫向和縱向抗拉強度數值基 本相同，各向同性地加強基體材料的機械性能，顯著地改善基體強度和加工性能。總之由于 在合金基體材料中增加了各種增強離子以及纖維，提高了剎車片的強度使磨損率大幅度較 少；同時經過試驗驗證，使用時噪音頻率在450Hz以下，在車內基本聽不見明顯的噪音。本 地發明具有配料成分少，生產工藝簡單的優點，其制備的剎車片解決了現有剎車片存在的 問題，能夠較好的防止高速衰退、高溫衰退，且具有較好穩定性和使用壽命長的優點。
【具體實施方式】 [0007] 實施例1 一種增強型鋁銅基復合摩擦材料，由原料經混料、熱壓成型（200-250Mpa，8-10分鐘） 和固化工序（350-380攝氏度固溶3-4小時，水冷，220-240攝氏度固溶-時效處理7-8小 時）加工制成，原料包括15重量份的鑄造鋁合金ZAlSi8MgBe粉末、10重量份的銅合金 Cu30Nil5Mn粉末、10重量份的碳化硅、6重量份的鈦酸鉀纖維、6重量份的芳綸纖維、6重量 份的氧化鋯、3重量份的四針狀氧化鋅晶須、2重量份二硫化鑰、2重量份硫酸鋇、2重量份碳 化鎢、1. 5重量份的丁腈橡膠、1重量份的納米二氧化鈦；碳化硅的粒徑10 μ m，鈦酸鉀纖維 長度為18 μ m,芳給纖維長度為2mm、單絲直徑為10 μ m,四針狀氧化鋅晶須的長度為12 μ m、 根部直徑為1 μ m，氧化锫粒徑為5 μ m，二硫化鑰粒徑為20nm，碳化鶴的粒徑為30 μ m，納米 二氧化鈦粒徑為30nm。
[0008] 實施例2 一種增強型鋁銅基復合摩擦材料，由原料經混料、熱壓成型和固化工序加工制成，原料 包括20重量份的鑄造鋁合金ZAlSi8MgBe粉末、10重量份的銅合金Cu30Nil5Mn粉末、8重 量份的碳化硅、8重量份的鈦酸鉀纖維、5重量份的芳綸纖維、5重量份的氧化鋯、4重量份的 四針狀氧化鋅晶須、1重量份二硫化鑰、2重量份硫酸鋇、1重量份碳化鎢、2重量份的丁腈橡 膠、2重量份的納米二氧化鈦；碳化硅的粒徑12 μ m，鈦酸鉀纖維長度為16 μ m，芳綸纖維長 度為2. 5mm、單絲直徑為8 μ m,四針狀氧化鋅晶須的長度為10 μ m、根部直徑為1. 5 μ m,氧化 锫粒徑為3 μ m，二硫化鑰粒徑為30nm，碳化鶴的粒徑為20 μ m，納米二氧化鈦粒徑為15nm。
[0009] 實施例3， 一種增強型鋁銅基復合摩擦材料，由原料經混料、熱壓成型和固化工序加工制成，原料 包括25重量份的鑄造鋁合金ZAlSi8MgBe粉末、8重量份的銅合金Cu30Nil5Mn粉末、9重量 份的碳化硅、7重量份的鈦酸鉀纖維、5重量份的芳綸纖維、6重量份的氧化鋯、4重量份的四 針狀氧化鋅晶須、1重量份二硫化鑰、2重量份硫酸鋇、2重量份碳化鎢、1. 5重量份的丁腈橡 膠、1重量份的納米二氧化鈦。碳化硅的粒徑12 μ m，鈦酸鉀纖維長度為16 μ m，芳綸纖維長 度為2. 5mm、單絲直徑為8 μ m,四針狀氧化鋅晶須的長度為10 μ m、根部直徑為1. 5 μ m,氧化 锫粒徑為3 μ m，二硫化鑰粒徑為30nm，碳化鶴的粒徑為20 μ m，納米二氧化鈦粒徑為25nm。 [0010] 按照國家標準GB5763-2008,將實施例1-3的剎車片（實施例）以及國內現有的其 他廠家生產的鋼制半金屬剎車片(對照例）分別在定速摩擦機上進行試驗，試驗結果如下 表：
【權利要求】
1. 一種增強型鋁銅基復合摩擦材料，由原料經混料、熱壓成型和固化工序加工制成， 其特征是：原料包括15-20重量份的鑄造鋁合金ZAlSi8MgBe粉末、8-10重量份的銅合金 Cu30Nil5Mn粉末、8-10重量份的碳化硅、6-8重量份的鈦酸鉀纖維、5-6重量份的芳綸纖 維、5-6重量份的氧化鋯、3-4重量份的四針狀氧化鋅晶須、1-2重量份二硫化鑰，1-2重量 份硫酸鋇，1-2重量份碳化鎢，1. 5-2重量份的丁腈橡膠，1-2重量份的納米二氧化鈦；所述 的碳化硅的粒徑10-12 μ m，所述的鈦酸鉀纖維長度為16-18 μ m，所述的芳綸纖維長度為 2-2. 5mm、單絲直徑為8-10 μ m，所述的四針狀氧化鋅晶須的長度為10-12 μ m、根部直徑為 1-1. 5 μ m，所述的氧化鋯粒徑為3-5 μ m，所述二硫化鑰粒徑為20-30nm，所述的碳化鎢的粒 徑為2〇-3(^111，所述的納米二氧化鈦粒徑為15-3〇11111。
2. 根據權利要求1所述的增強型鋁銅基復合摩擦材料，其特征是：原料包括20重量份 的鑄造鋁合金ZAlSi8MgBe粉末、8重量份的銅合金Cu30Nil5Mn粉末、9重量份的碳化硅、7 重量份的鈦酸鉀纖維、5重量份的芳綸纖維、6重量份的氧化鋯、4重量份的四針狀氧化鋅晶 須、1重量份二硫化鑰、2重量份硫酸鋇、2重量份碳化鎢、1. 5重量份的丁腈橡膠、1重量份的 納米二氧化鈦。
【文檔編號】C22C49/14GK104195478SQ201410402577
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月16日 優先權日:2014年8月16日
【發明者】孟紅琳 申請人:孟紅琳