[发明专利]石墨化纤维、碳纤维、陶瓷纤维刹车盘及制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种刹车盘，尤其涉及一种适用于汽车、高速列车、飞机的制动系统使用的磨擦材料刹车盘。

背景技术

以汽车刹车盘为例，目前除了德国部分豪华车型赛车的刹车盘采用非金属材料外，其余国家的汽车刹车盘仍然采用合金铸铁材质，其是由灰口生铁、磷铁、锰铁、铬铁、锑、铜、石墨、轴承钢等经过合体熔化，采用离心浇铸而成。从原料组成可以看出其工艺配方复杂，浇铸时易产生气泡和夹渣，废品率较高。并且采用合金铸铁材质刹车盘会增加车身自重，浪费资源和能源；刹车时噪音大，振颤性强，尤其在山路滑坡行驶刹车时易产生火花，造成安全隐患。例如重庆开往泸州路段，由于山路崎岖、坡长、坡度大，公交车行驶途中刹车滑行造成合金铸铁摩擦系数降低，刹车不急时、不灵敏，致使交通事故频繁发生。

发明内容

本发明提供了一种石墨化纤维、碳纤维、陶瓷纤维刹车盘及制造工艺，采用非金属材料制成的新型刹车盘，具有比重轻、热容量大、粘着力强、耐高温、摩擦系数稳定、耐磨性能好、机械性能强等优点，使用时刹车性能优异、不易变形磨损、无噪音。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

石墨化纤维、碳纤维、陶瓷纤维刹车盘，以聚丙烯腈石墨化纤维、聚丙烯腈碳纤维、陶瓷纤维为骨架材料，丁腈橡胶粉和硫酸钡为填充料，改性酚醛树脂为粘结剂经混料制成刹车盘原料，再经热压、热处理、表面抛磨、钻孔工序制成刹车盘；刹车盘原料中各组分的重量百分比含量为：

聚丙烯腈石墨化纤维 0.5％～5％：

聚丙烯腈碳纤维 45％～65％：

陶瓷纤维 10％～25％；

改性酚醛树脂,粒径为1000目以上 15％～25％；

丁腈橡胶粉 0.5％～2％；

硫酸钡 0.5％～2％；

石墨化纤维、碳纤维、陶瓷纤维刹车盘的制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)按重量百分比称量刹车盘原料各组分，分别放置，备用；

2)将称量好的聚丙烯腈石墨化纤维、聚丙烯腈碳纤维浸泡于浓度为10％的磷酸溶液中，4个小时之后取出，剪成0.4～1毫米长的短纤维；

3)将称量好的陶瓷纤维弹成棉絮状，与步骤2)中制得的短纤维一同放入陶瓷罐内用研磨瓷球干混1个小时以上，研磨瓷球的直径规格为5～10mm和15～30mm两种，且加入的比例为1:3～5；

4)干混后的混合料倒入高速混料机里，再加入称量好的1000目以上的超细改性酚醛树脂粉，进行二次混料，高速搅拌15分钟后制成刹车盘原料；

5)采用步骤4)制成的刹车盘原料，经常规的热压、热处理、表面抛磨、钻孔工序制成刹车盘，再经检验合格后包装入库；产品性能指标为：

密度：2.6～2.8g/cm³；

冲击强度：≥3.5J/m²；

摩擦系数：0.3～0.5；

磨损率：0.04～0.15×10^-7cm³/Nm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)采用新材料、新配方、新工艺制作非金属刹车盘，与常规合金材料制成的刹车盘相比，最大的优越之处在于其本身密度小、摩擦性能好、磨损率低，并且可以承受瞬间产生的高温，代表了未来自动摩擦材料的研发方向；

2)所制成的刹车盘重量轻，有利于减轻设备整体重量，节能降耗；

3)刹车性能优异、耐高温、耐腐蚀，不易变形磨损，安全性高；

4)无噪音污染，提升驾驶舒适度。

具体实施方式

本发明所述石墨化纤维、碳纤维、陶瓷纤维刹车盘，以聚丙烯腈石墨化纤维、聚丙烯腈碳纤维、陶瓷纤维为骨架材料，丁腈橡胶粉和硫酸钡为填充料，改性酚醛树脂为粘结剂经混料制成刹车盘原料，再经热压、热处理、表面抛磨、钻孔工序制成刹车盘；刹车盘原料中各组分的重量百分比含量为：

聚丙烯腈石墨化纤维 0.5％～5％：

聚丙烯腈碳纤维 45％～65％：

陶瓷纤维 10％～25％；

改性酚醛树脂，粒径为1000目以上 15％～25％；

丁腈橡胶粉 0.5％～2％；

硫酸钡 0.5％～2％；

石墨化纤维、碳纤维、陶瓷纤维刹车盘的制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)按重量百分比称量刹车盘原料各组分，分别放置，备用；