[发明专利]一种汽车用聚丙烯腈炭纤维增强沥青基体刹车盘的制备方法

说明书

本发明公开了一种汽车用聚丙烯腈炭纤维增强沥青基体刹车盘的制备方法，该方法为：一、采用短切聚丙烯腈炭纤维、碳化硅粉、铜粉、氮化硼、氧化铝粉、炭粉、石墨粉和沥青作为主要原材料；二、按一定比例配置聚丙烯腈炭纤维混合物；三、压制固化成型；四、炭化处理；五、高温处理；六、机械加工后，制得汽车用聚丙烯腈炭纤维增强沥青基体刹车盘。本发明采用短切聚丙烯腈炭纤维作为增强体，沥青作为粘接剂，铜粉作为导热填充材料，石墨粉作为润滑剂，碳化硅粉、氮化硼、氧化铝粉的耐磨性等特点制备的汽车用聚丙烯腈炭纤维增强沥青基体刹车盘，具有力学性能优异，机械强度高、抗冲击韧性好、耐磨性好、使用寿命长等优点。

技术领域

本发明公开一种汽车刹车盘材料的制备方法，属于刹车盘材料技术领域。

背景技术

近年来，随着汽车工业的飞速发展，汽车需求量也不断提高。汽车工业现已发展成为国民支柱产业。刹车盘作为汽车制动系统中主要磨损部件，需求量也非常大。刹车盘作为汽车盘刹的一个制动元件，决定了汽车刹车效果的好坏。刹车盘在汽车行驶过程中也是转动的，刹车时，制动卡钳夹住刹车盘而产生制动力。使相对旋转的刹车盘固定从而起到减速或者停车作用。近十多年来，用金属基复合材料制造汽车刹车盘的报道很多。在材料方面，从1986年开始用真空搅拌混合专利技术生产可重熔的颗粒增强铝基复合材料铸锭，铸锭重熔后，采用砂型、金属型、熔模、消失模、压铸、挤压铸造等工艺生产形状复杂、表面光洁、尺寸精确的高质量铸件。比如，用10%-20%Al₂O₃颗粒增强的复合材料刹车盘，与铸铁刹车盘相比，重量减轻40%-60%，散热迅速且噪音小。

汽车最重要的安全系统就是制动系统，所有的制动部件都有很高的安全要求。刹车盘是整个制动系统中重要的部分，它的性能会直接影响到整个制动系统的可靠性。刹车盘将汽车的动能转化成热能，制动时刹车盘和刹车盘的温度会上升到400℃或者更高。因此，车辆中承受压力最大的元件，它们易受到高温，机械和化学的极度重负。此外，刹车盘长时间都暴露于外界环境的影响之下，比如潮湿、灰尘和污渍等，这些都会对其性能和寿命产生影。

正是因为汽车常常要再多种路况下形式，因此安全性直接考验汽车制动性能，这就要求汽车的刹车盘在高速高温制动条件下保证性能稳定，因此，如何保证刹车盘衰退性能稳定成为研究重点，而刹车盘衰退性能的直接影响因素就是生产刹车盘摩擦材料的各种原材料的配比和压制工艺。

汽车刹车盘包括钢基背和粘结在钢背上的摩擦层。汽车在刹车时产生高温等严酷环境，因此摩擦层的性能直接决定了刹车盘的性能。但是SiC 颗粒增强的铝基刹车盘材料存在着导热性能不好的问题。

聚丙烯腈炭纤维增强复合材料具有密度低、高的机械强度、高的抗冲击韧性、耐磨以及耐腐蚀性能，可以应用于汽车摩擦材料，并可大大提高汽车的使用寿命和安全性能。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，以解决现有汽车刹车盘热传递和耐热性差，材料不稳定导致刹车盘摩擦系数不稳定的技术问题，而提供一种工艺简单、致密效果好、机械强度高、耐磨性和耐热性优异的汽车刹车盘的制备方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种汽车用聚丙烯腈炭纤维增强沥青基体刹车盘的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一：采用短切聚丙烯腈炭纤维、碳化硅粉、铜粉、氮化硼、氧化铝粉、碳粉、石墨粉和沥青作为主要原材料。

步骤二：将步骤一中材料按比例称取好后在搅拌罐中进行搅拌，搅拌罐加热温度40℃-70℃，搅拌时间为3h-8h。

步骤三：将步骤二中搅拌好的混合料置于设计好的模具中，在多层压机上压制成型，压力为10Mpa-40 Mpa。

步骤四：将步骤三中压制成型的半成品置于炭化炉内进行炭化处理，炭化温度为760℃-960℃。