[发明专利]一种陶瓷摩擦材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种陶瓷摩擦材料，涉及制动盘领域，本发明提供的陶瓷摩擦材料包括，纤维预制体骨架与包覆在所述纤维预制体骨架上的陶瓷材料，以及成核剂；所述陶瓷材料包括氧化铝、氧化锂、二氧化硅、三氧化钼、硅酸锆。本发明陶瓷摩擦材料采用成核剂，通过调节陶瓷材料中晶体种类和大小，有效提高了陶瓷材料的强度、硬度和断裂韧性，同时增加陶瓷材料与纤维之间的界面结合强度。

技术领域

本发明涉及制动盘领域，具体涉及一种在高温下硬度高的陶瓷摩擦材料。

背景技术

制动盘又名刹车盘，是汽车制动系统的重要组成部件。制动盘在汽车运动时与车轮一起转动，刹车时制动卡钳夹住制动盘，与制动盘的摩擦面产生摩擦，进而起到减速的作用。所以制动盘的制动性能优良直接关系到行车的安全性。铁铸制动盘由于其价格低廉、原料来源广泛而被普遍应用。但是随着对汽车速度以及安全性能的要求不断提升，对制动盘的要求也不断提高。而铁铸制动盘由于其易热裂、耐磨性差已经渐渐不能满足高性能汽车的要求。将铝合金作为基体材料在其工作的表面上嵌入性能良好的摩擦材料作为工作面，这样在不降低制动盘制动性能的同时，极大的降低了制动盘的质量，但是铝合金材料热稳定性不佳，其在温度大于350℃后机械强度会急剧下降，出现盘体失稳等缺陷。这就要求嵌入在铝合金上的摩擦材料在具有良好的摩擦性能、高断裂韧性的同时，还要具有良好的隔热性。

中国专利CN105041921A一种基于编织纤维的摩擦材料及其制备方法，其公开了基于编织纤维的摩擦材料包括有机弹性体、编织纤维、增强填料、摩擦调节剂和偶联剂。其中增强填料包括氧化铜、氧化铝、碳化硅、氮化硅、碳纳米管、氧化铬、氧化钛、氧化硅、铜金粉、钛酸钾、氧化锌和氮化硼中的一种或几种。有机弹性体为橡胶类。该摩擦材料以编织纤维作为骨架，不仅增强了摩擦材料的断裂韧性，而且也提高了摩擦材料的隔热性能；并且其加入了橡胶类材料作为有机弹性体调节摩擦材料的硬度，避免材料硬度过高对对偶的损伤过大。但是该种材料的热稳定性同样不佳，在在300-400℃时，该摩擦材料中的橡胶成分会发生软化，出现结构失稳的情况，导致该摩擦材料的硬度以及摩擦性能下降。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的摩擦材料的热稳定差，导致其硬度以及摩擦性能下降的缺陷。从而提供一种陶瓷么擦材料。

为此，本发明提供如下技术方案：

一种陶瓷摩擦材料，包括，纤维预制体骨架与包覆在其上的陶瓷材料，以及成核剂；所述陶瓷材料包括氧化锂、二氧化硅、氧化铝、三氧化钼和硅酸锆。

所述陶瓷材料与所述碳纤维预制体骨架的质量比为50-75：25-50。

所述纤维预制体骨架选自碳纤维、玄武岩纤维、碳化硅纤维中的一种。

所述纤维预制体骨架结构为针刺编织的2.5维预制体或三维编织预制体。

所述的成核剂选自二氧化钛、二氧化锆、五氧化二磷与三氧化二硼中一种或几种。

所述陶瓷材料制备时需要相应的粘结剂。

所述粘结剂由溶质和溶剂两部分组成，其中溶质选自硅溶胶、正硅酸乙酯、硅烷偶联剂、铝溶胶、钛酸四丁酯和磷酸二氢铝中一种或几种，其中溶剂选自去离子水和/或无水乙醇。

所述氧化锂、所述二氧化硅、所述氧化铝、所述三氧化钼、所述硅酸锆的质量比为：1-5：55-70：2-30：0-10：0-5。

所述陶瓷材料、所述碳纤维预制体骨架、所述成核剂、所述粘结剂的质量比为50-75：25-50：0.5-10：0.5-10：17-35。

一种制备所述陶瓷摩擦材料的方法，包括如下步骤：

(1)将氧化锂、二氧化硅、氧化铝、三氧化钼、硅酸锆、成核剂与粘结剂混合，得到陶瓷浆液；