[发明专利]以“人造骨骼”为骨架的重型卡车刹车片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及重型卡车刹车片的制作工艺和方法，尤其是一种以“人造骨骼”为骨架的重型卡车刹车片及其制备方法。

背景技术

重型载重卡车的特点是高负荷、大运量、起步频繁、低速行驶、紧急刹车频繁，属刹车系统中的“高技术含量”产品。传统的刹车片都是采用的摩擦材料的组成称为“三元结构”，即树脂、增强材料和摩擦性能调节剂，当今摩擦材料的实际组成显然已经突破了原来的概念，且不说石棉正在逐步被新型纤维材料所替代，而且除了用以调节摩擦系数及降低磨损率的矿物增摩材料和润滑材料以外，还出现了不胜枚举的功能填料，如偶联剂、改性剂、搞磨剂、阴尼材料等。载重卡车运输工作条件苛刻，一般刹车片强度低、不耐热、寿命短，急需高质量摩擦片，以满足这类进口重型汽车配件的需要。

相对新型多孔骨架重型载重卡车刹车片来说，传统的纤维增强刹车片的制动效能和散热性都很差，导致制动器的制动力稳定性差，在不同路面上制动力变化很大，不容易控制；由于散热性不好，特别是下坡时的连续制动存在刹车片热衰退现象，也存在着刹车制动失灵情况。

普通的多孔金属骨架重型载重卡车刹车片的制作工艺是在真空环境中，以网状金属材料作为刹车片摩擦材料的主构架，将摩擦材料充填到网状金属材料中，制成高性能的特种刹车片摩擦材料，使其适应特种工作环境。多孔金属骨架重型载重卡车刹车片使用铜粉和铝粉的混合物制备的多孔金属骨架，但是其中金属质量占整个摩擦材料比重的60％以上，制动时需要更高的制动压力来完成同样的制动效果，而且在低温环境中高金属含量同样也就意味着刹车片会引起较大的制动盘或制动鼓的表面磨损，同时会产生更大的噪音。

此外，传统的刹车片生产的工艺主要是热压法。热压法是指将混合均匀的原料放入成形模具当中，经过加热加压，使原料与树脂粘结成具有一定密度和强度的毛坯件。但是对于要求具有高耐磨性、高防震性、耐高温、低噪声的特种刹车片来说，这种生产工艺无法满足上述高标准的要求。

本发明中的“人造骨骼”是以碳纤维/碳化硅陶瓷基复合材料制备的具有微孔网络结构有机骨架材料。其优点是同时具备开放式的骨架结构、较大的比表面积和规则的孔道结构，这些特点使得其在作为摩擦材料的载体方面拥有独特的优越性。将树脂、摩擦性能调节剂、填料等充填到多孔骨架材料中，制成高性能的特种刹车片摩擦材料，使其适应特种工作环境，具有强度高、弹性模量适中、耐热性好、重量轻、膨胀系数小、耐磨损等优点，而所有这些都是重型载重卡车制动所必需的性能要求，不仅具有重要的现实意义，而且具有巨大的推广应用价值。

发明内容

本发明的目的是针对重型载重卡车高负荷、大运量、起步频繁、低速行驶、紧急刹车频繁等特点而开发的一种高强度、高耐磨性、高防震性、耐高温、低噪声的特种刹车片。采用多种特殊的耐磨、耐高温材料，并运用高新科技工艺研制的新型刹车皮配方，满足载重汽车制动系统的特定动力、负荷和刹车的需要。同时，本发明提供一种“人造骨骼”为骨架的重型卡车刹车片的制备方法。

本发明的实现方法如下：

为实现本发明的第一个目的，“人造骨骼”为骨架的重型卡车刹车片的骨架材料采用碳纤维/碳化硅陶瓷基复合材料。采用碳纤维增韧SiC陶瓷，从而改善陶瓷的脆性，增强“人造骨骼”骨架材料的力学性能，实现高温结构材料所必需的性能，如抗氧化、耐高温、耐腐蚀等，与普通的金属骨架刹车材料相比，具有密度低、强度高、耐高温、制动比大和使用寿命长等突出优点，尤其是摩擦系数高且稳定，对环境的影响不敏感。

所述的多孔“人造骨骼”骨架制备方法热压-烧结制得。以石灰石作为致孔剂，将碳纤维通过一个含有超细基体陶瓷粉末的料浆容器使之浸渍，然后将浸挂料浆的纤维缠绕在卷筒上，烘干、切断，得到纤维无纬布，将无纬布按所需规格剪裁，层叠在一起，最后热模压成型和热压烧结后制得复合材料。

致孔剂在高温下燃尽在陶瓷骨架中留下孔隙，孔洞在多孔骨架材料内部随机分布，最大孔洞的直径为2mm，最小的为0.5mm，最终“人造骨骼”骨架的孔隙率为50％左右。

其中的烧结方法采用无压烧结，烧结温度为1850℃～2000℃。由于烧结温度低而且不加压，因而陶瓷骨架具有明显多孔结构，其强度和韧性大大改善。

为实现本发明的第二个目的，本发明提供的“人造骨骼”为骨架的重型卡车刹车片的填料的主要组分如下：空心微球粉，芳纶原纤，联苯型聚酰亚胺粉末，粉末状改性环氧树脂，超细全硫化粉末橡胶，锆铝酸盐偶联剂，超细紫铜纤维，人工石墨，石油焦炭粉，电熔氧化镁，超细硅石粉，钛酸钾片晶。