石墨化纖維、碳纖維、陶瓷纖維剎車盤及制造工藝的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種石墨化纖維、碳纖維、陶瓷纖維剎車盤及其制造工藝，以聚丙烯腈石墨化纖維、聚丙烯腈碳纖維、陶瓷纖維為骨架材料，丁腈橡膠粉和硫酸鋇為填充料，改性酚醛樹脂為粘結劑經混料制成剎車盤原料，再經熱壓、熱處理、表面拋磨、鉆孔工序制成剎車盤；剎車盤原料各組分的重量百分比含量為：聚丙烯腈石墨化纖維0.5％～5％；聚丙烯腈碳纖維45％～65％；陶瓷纖維10％～25％；改性酚醛樹脂15％～25％；丁腈橡膠粉0.5％～2％；硫酸鋇0.5％～2％；本發明采用非金屬材料制成的新型剎車盤，具有比重輕、熱容量大、粘著力強、耐高溫、摩擦系數穩定、耐磨性能好、機械性能強等優點，使用時剎車性能優異、不易變形磨損、無噪音。
【專利說明】
石墨化纖維、碳纖維、陶瓷纖維剎車盤及制造工藝
技術領域
[0001] 本發明設及一種剎車盤，尤其設及一種適用于汽車、高速列車、飛機的制動系統使 用的磨擦材料剎車盤。
【背景技術】
[0002] W汽車剎車盤為例，目前除了德國部分豪華車型賽車的剎車盤采用非金屬材料 夕h其余國家的汽車剎車盤仍然采用合金鑄鐵材質，其是由灰口生鐵、憐鐵、儘鐵、銘鐵、錬、 銅、石墨、軸承鋼等經過合體烙化，采用離屯、誘鑄而成。從原料組成可W看出其工藝配方復 雜，誘鑄時易產生氣泡和夾渣，廢品率較高。并且采用合金鑄鐵材質剎車盤會增加車身自 重，浪費資源和能源;剎車時噪音大，振顫性強，尤其在山路滑坡行駛剎車時易產生火花，造 成安全隱患。例如重慶開往滬州路段，由于山路崎帳、坡長、坡度大，公交車行駛途中剎車滑 行造成合金鑄鐵摩擦系數降低，剎車不急時、不靈敏，致使交通事故頻繁發生。
【發明內容】
[0003] 本發明提供了一種石墨化纖維、碳纖維、陶瓷纖維剎車盤及制造工藝，采用非金屬 材料制成的新型剎車盤，具有比重輕、熱容量大、粘著力強、耐高溫、摩擦系數穩定、耐磨性 能好、機械性能強等優點，使用時剎車性能優異、不易變形磨損、無噪音。
[0004] 為了達到上述目的，本發明采用W下技術方案實現：
[0005] 石墨化纖維、碳纖維、陶瓷纖維剎車盤，W聚丙締臘石墨化纖維、聚丙締臘碳纖維、 陶瓷纖維為骨架材料，下臘橡膠粉和硫酸領為填充料，改性酪醒樹脂為粘結劑經混料制成 剎車盤原料，再經熱壓、熱處理、表面拋磨、鉆孔工序制成剎車盤;剎車盤原料中各組分的重 量百分比含量為：
[0006] 聚丙締臘石墨化纖維0.5%~5%:
[0007] 聚丙締臘碳纖維45%~65%:
[000引陶瓷纖維10%~25%;
[0009] 改性酪醒樹脂，粒徑為1000目W上15%~25%;
[0010] 下臘橡膠粉0.5%~2%;
[001" 硫酸領0.5%~2%;
[0012] 石墨化纖維、碳纖維、陶瓷纖維剎車盤的制造工藝，其特征在于，包括如下步驟：
[0013] 1)按重量百分比稱量剎車盤原料各組分，分別放置，備用；
[0014] 2)將稱量好的聚丙締臘石墨化纖維、聚丙締臘碳纖維浸泡于濃度為10%的憐酸溶 液中，4個小時之后取出，剪成0.4~1毫米長的短纖維；
[0015] 3)將稱量好的陶瓷纖維彈成棉絮狀，與步驟2)中制得的短纖維一同放入陶瓷罐內 用研磨瓷球干混1個小時W上，研磨瓷球的直徑規格為5~10mm和15~30mm兩種，且加入的 比例為1:3~5;
[0016] 4)干混后的混合料倒入高速混料機里，再加入稱量好的1000目W上的超細改性酪 醒樹脂粉，進行二次混料，高速攬拌15分鐘后制成剎車盤原料；
[0017] 5)采用步驟4)制成的剎車盤原料，經常規的熱壓、熱處理、表面拋磨、鉆孔工序制 成剎車盤，再經檢驗合格后包裝入庫;產品性能指標為：
[001 引 密度：2.6 ~2.8g/cm3;
[0019] 沖擊強度：>3.5J/m2;
[0020] 摩擦系數:0.3~0.5;
[0021] 磨損率:0.04~0.15 X l〇-7cm3/Nm。
[0022] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：
[0023] 1)采用新材料、新配方、新工藝制作非金屬剎車盤，與常規合金材料制成的剎車盤 相比，最大的優越之處在于其本身密度小、摩擦性能好、磨損率低，并且可W承受瞬間產生 的高溫，代表了未來自動摩擦材料的研發方向；
[0024] 2)所制成的剎車盤重量輕，有利于減輕設備整體重量，節能降耗；
[0025] 3)剎車性能優異、耐高溫、耐腐蝕，不易變形磨損，安全性高；
[00%] 4)無噪音污染，提升駕駛舒適度。
【具體實施方式】
[0027]本發明所述石墨化纖維、碳纖維、陶瓷纖維剎車盤，W聚丙締臘石墨化纖維、聚丙 締臘碳纖維、陶瓷纖維為骨架材料，下臘橡膠粉和硫酸領為填充料，改性酪醒樹脂為粘結劑 經混料制成剎車盤原料，再經熱壓、熱處理、表面拋磨、鉆孔工序制成剎車盤;剎車盤原料中 各組分的重量百分比含量為：
[002引聚丙締臘石墨化纖維0.5%~5%:
[0029] 聚丙締臘碳纖維45%~65%:
[0030] 陶瓷纖維10 %~25 %;
[0031] 改性酪醒樹脂，粒徑為1000目W上15%~25%;
[0032] 下臘橡膠粉0.5%~2%;
[0033] 硫酸領 0.5%~2%;
[0034] 石墨化纖維、碳纖維、陶瓷纖維剎車盤的制造工藝，其特征在于，包括如下步驟：
[0035] 1)按重量百分比稱量剎車盤原料各組分，分別放置，備用；
[0036] 2)將稱量好的聚丙締臘石墨化纖維、聚丙締臘碳纖維浸泡于濃度為10%的憐酸溶 液中，4個小時之后取出，剪成0.4~1毫米長的短纖維；
[0037] 3)將稱量好的陶瓷纖維彈成棉絮狀，與步驟2)中制得的短纖維一同放入陶瓷罐內 用研磨瓷球干混1個小時W上，研磨瓷球的直徑規格為5~10mm和15~30mm兩種，且加入的 比例為1:3~5;
[0038] 4)干混后的混合料倒入高速混料機里，再加入稱量好的1000目W上的超細改性酪 醒樹脂粉，進行二次混料，高速攬拌15分鐘后制成剎車盤原料；
[0039] 5)采用步驟4)制成的剎車盤原料，經常規的熱壓、熱處理、表面拋磨、鉆孔工序制 成剎車盤，再經檢驗合格后包裝入庫;產品性能指標為：
[0040] 密度：2.6 ~2.8g/cm3;
[0041] 沖擊強度：>3.5J/m2;
[0042] 摩擦系數:0.3~0.5;
[0043] 磨損率:0.04~0.15 X l〇-7cm3/Nm。
[0044] 本發明所述剎車盤原料中各組分的性能及主要作用如下：
[0045] 聚丙締臘石墨化纖維、聚丙締臘碳纖維具有高比強度，高比模量，耐高溫，耐腐蝕， 耐疲勞，抗蠕變，熱膨脹系數小等特性。真空狀態下，材料在367(TC升華。
[0046] 陶瓷纖維的導熱率低，絕緣性能效果最好，重量輕，耐高溫，體積密度76~128Kg/ m3，隔音性能強(降低噪音污染），化學穩定性高。
[0047] 改性酪醒樹脂是利用下晴橡膠粉和硫酸領對酪醒樹脂粉進行改性，提高其熱分解 溫度，增強制品初性，從而改善純酪醒樹脂制品硬度較高，脆性較大，且熱衰退較嚴重的缺 陷。
[0048] 采用聚丙締臘石墨化纖維、聚丙締臘碳纖維和陶瓷纖維是為了保證制品的穩定的 摩擦系數、超高的強度及耐磨性，改性酪醒樹脂則有較好的耐熱性及潤滑性。由于在苯環上 有-CH、-C出、-C出0H等基團，當剎車片與剎車盤摩擦產生高溫時材料也不發生分解。
[0049] W下實施例在W本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具 體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。下述實施例中所用方法如無特 別說明均為常規方法。
[0050] 【實施例】
[0051 ]剎車盤原料各組成構成如表1所示：
[0化2] 表1
[0化3]
[0054] 將聚丙締臘石墨化纖維、聚丙締臘碳纖維浸泡于濃度為10%的憐酸溶液中，4個小 時之后剪成0.4~1毫米長;將陶瓷纖維彈成棉絮狀，Ξ者一同放入容積為15升的陶瓷罐里 用研磨瓷球干混1個小時，所用研磨瓷球的直徑規格為5~10mm和15~30mm，投放比例為1: 3。
[0055] 把混合料倒入高速混料機里，再加入超細改性酪醒樹脂粉，進行二次混料，嚴控混 煉時間，使其均勻分布，充分混合。本實施中，高速攬拌15分鐘后，制得剎車盤原料。
[0056] 采用常規工藝(熱壓、熱處理、表面拋磨、鉆孔)制造剎車盤。
[0057] 經檢驗，剎車盤主要性能指標如表2所示：
[0化引 表2
[0化9]
[0060] W上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明掲露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其 發明構思加 W等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 石墨化纖維、碳纖維、陶瓷纖維剎車盤，其特征在于，以聚丙烯腈石墨化纖維、聚丙烯 腈碳纖維、陶瓷纖維為骨架材料，丁腈橡膠粉和硫酸鋇為填充料，改性酚醛樹脂為粘結劑經 混料制成剎車盤原料，再經熱壓、熱處理、表面拋磨、鉆孔工序制成剎車盤;剎車盤原料中各 組分的重量百分比含量為： 聚丙稀腈石墨化纖維0.5%~5%; 聚丙稀腈碳纖維45%~65%; 陶瓷纖維10 %~25 %; 改性酚醛樹脂，粒徑為1000目以上15%~25% ; 丁腈橡膠粉0.5%~2%; 硫酸鋇0.5%~2%。2. 根據權利要求1所述的石墨化纖維、碳纖維、陶瓷纖維剎車盤的制造工藝，其特征在 于，包括如下步驟： 1) 按重量百分比稱量剎車盤原料各組分，分別放置，備用； 2) 將稱量好的聚丙烯腈石墨化纖維、聚丙烯腈碳纖維浸泡于濃度為10%的磷酸溶液 中，4個小時之后取出，剪成0.4~1毫米長的短纖維； 3) 將稱量好的陶瓷纖維彈成棉絮狀，與步驟2)中制得的短纖維一同放入陶瓷罐內用研 磨瓷球干混1個小時以上，研磨瓷球的直徑規格為5~I Omm和15~30mm兩種，且加入的比例 為1:3~5; 4) 干混后的混合料倒入高速混料機里，再加入稱量好的1000目以上的超細改性酚醛樹 脂粉，進行二次混料，高速攪拌15分鐘后制成剎車盤原料； 5) 采用步驟4)制成的剎車盤原料，經常規的熱壓、熱處理、表面拋磨、鉆孔工序制成剎 車盤，再經檢驗合格后包裝入庫;產品性能指標為： 密度:2 · 6~2 · 8g/cm3; 沖擊強度:彡3.5 J/m2; 摩擦系數:0.3~0.5; 磨損率:0 · 04~0 · 15 X 10-7cm3/Nm。
【文檔編號】F16D69/02GK105927688SQ201610529444
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年7月6日
【發明人】陳星星, 黃新寧
【申請人】遼寧科技大學