[发明专利]一种镧系元素改性的矿用汽车刹车片的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于摩擦材料的制备技术领域，具体涉及一种利用镧系元素改性的矿用汽车刹车片的制备方法。

背景技术

汽车刹车片最初是用棉花及皮革作为基材加热制成的，但由于耐热性差，制动效果不好，而被石棉摩擦材料刹车片所取代。20世纪60年代人们发现石棉材料是一种强致癌的工业原料，人们也逐渐认识到石棉对人类健康的危害性，随之石棉材料刹车片也就被迫退出了历史舞台。相继国内国外研制出半金属、粉末冶金、碳纤维、陶瓷纤维等多种摩擦材料刹车片，由于其良好的性能，而得到公路汽车大量使用，为汽车事业的发展做出了一定的贡献。

摩擦材料按产品材质可以分为：

（1）半金属摩擦材料，主要应用于轿车和重型汽车的盘式刹车片，它是最早为取代石棉而发展起来的一种非石棉摩擦材料，其特点是耐热性较好、单位面积吸收功率高、导热系数大，基本上能适用于汽车在高速、重负荷运行时的制动工况要求，但其存在制动噪音大、边角脆裂、制动效果不佳等缺点。

（2）粉末冶金摩擦材料，又称烧结摩擦材料，系将铁基、铜基粉状物料、经混合、压制，并在高温下烧结而成，适用于较高温度下的制动与传动工况条件，例如飞机、重载汽车、重型工程机械的制动与传动等。

（3）碳纤维摩擦材料，系用碳纤维为增强材料制成的一类摩擦材料，碳纤维具有高摩量、导热好、耐热等特点。碳纤维摩擦材料是各种类型摩擦材料中性能较好的一种，碳纤维摩擦片的单位面积吸收功率高且比重轻，因此特别适合生产飞机刹车片。

（4）陶瓷纤维摩擦材料，系用陶瓷纤维为增强材料制成的一类摩擦材料，具有良好的抗老化、低磨损和高温稳定的摩擦性能等特点。

（5）复合纤维型摩擦材料是用二种或二种以上纤维做基材，经过特定的工艺将其进行混合。主要以无机纤维为主，有时也加入少量的有机纤维。通常刹车片为短切纤维型摩擦片，离合器片为连续纤维型摩擦片。

矿用汽车，由于其载重量大、工况条件恶劣、制动次数频繁、发热量大的特定条件，短时工作温度达500℃以上，长时工作温度为200℃～300℃，工作压力为2MPa ~ 3MPa。针对矿用汽车运行的特定工况条件，传统的非石棉刹车片的不足之处如下所示：

热衰退

传统的非石棉摩擦材料的基体(即粘结剂)是热固性酚醛树脂和橡胶，当矿用汽车运行的过程时，摩擦材料在制动与传动过程中，它与金属对偶的摩擦表面会产生很高的温度，达到200~400℃，甚至更高，此温度已达到树脂和橡胶的热分解温度。树脂和橡胶中的大分子由于热降解产生液态或气态的低分子物质，在摩擦表面上形成一层很薄的液态或气态介质层，使原本为纯净摩擦或干摩擦的工况条件变为混合摩擦的情况，在宏观上反映为摩擦系数的下降或急剧下降，这称为热衰退。

热磨损和热龟裂

摩擦材料长时间处于高温工况条件时，导致树脂和橡胶大分子热分解的加剧，聚合物的分子主链和交联链断裂，网状结构被破坏，低分子物质产生和逸出。热分解的结果使树脂和橡胶碳化并失去重量。碳化使树脂失去粘结作用，由于失去重量使粘结剂数量减少，导致摩擦片表面渐渐形成龟裂，磨损加剧，有时甚至会造成材料从摩擦材料表面脱落，丧失工作功能。

对比2002年7月17日公开的专利申请（申请号：00134952.X），尽管其性能在一定程度上要优于传统的非石棉刹车片，但所含稀土种类繁杂，包含稀土矿物、混合稀土化合物及单一稀土化合物，元素种类更是千差万别，包含镧至钇等18中稀土元素。大多数稀土属于共生矿，通常伴生有铀、钍等天然放射性元素，对工作场所及周围环境造成污染。同时，并非所有的稀土元素在改善刹车片性能方面起到作用，因此有必要对稀土刹车片中所需稀土元素及种类进行甄别和研究。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种镧系元素改性的矿用汽车刹车片的制备方法，本发明是在综合分析现有刹车片的摩擦材料技术特点应用效果后，寻找出了一种有效配方及刹车片的制备方法，采用本方法能稳定刹车片摩擦系数，降低磨损率，降低刹车时的噪音，延长刹车片的使用寿命，减少片层脱落、破碎和制动盘拉伤的现象。