[发明专利]一种多层复合结构陶瓷刹车片材料及其制备方法

说明书

本发明公开了涉及一种多层复合结构陶瓷刹车片材料及其制备方法，以陶瓷刹车片材料粉末和增强性能材料石墨烯和多元复合晶体为原料，依次经过各层材料粉末计算配制，振动各层混料、多层结构预成型、热压固化工艺、热处理工艺和后续机加工工序制备多层复合结构陶瓷刹车片材料。该陶瓷多层梯度分布实现刹车片层厚的高利用率，并且相比于均匀分布的刹车片，既能节省增强性能材料的相对用量，又能够保证摩擦性能。同时，本发明没有使用大量重金属原材料，具有绿色环保，在高温下摩擦性能稳定，使用寿命长等特点。

技术领域

本发明涉及汽车零部件技术领域，具体涉及一种多层复合结构陶瓷刹车片材料及其制备方法，属于汽车工业领域。

背景技术

随着科技发展和汽车工业的快速发展，汽车制造开始朝着向环保、安全、高寿命的方向发展，同时对汽车制动系统和汽车的速度提出了越来越苛刻的要求。现在汽车上面使用的半金属基刹车片，少金属基刹车片等都含有很多的重金属物质，在制动过程中，刹车片就会释放大量的金属粉末对空气环境造成危害。刹车片在工作的时候通过承受外在压力，产生摩擦，使汽车达到减速的目的，而且作为汽车制动的主要零部件，刹车片材料的耐磨性和耐热性能十分关键，其性能的优异程度直接影响到汽车的安全性、稳定性。优良的刹车片应该具有较好的稳定性，较高的摩擦系数、较小的磨损率、较小的摩擦噪声和刹车振动等优点。陶瓷刹车片具有密度适中、耐高温、使用寿命与半金属基和少金属基刹车片相比，可以增加1.5倍以上，已经成为刹车片研究领域的主要方向。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种多层复合结构陶瓷刹车片材料及其制备方法，所述的陶瓷刹车片在满足环保要求下具有良好的物理机械性能，摩擦性能及热稳定性，用以解决现存产品的热衰退、磨损性高和污染大等问题。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种多层复合结构陶瓷刹车片材料，以陶瓷刹车片材料粉末和增强性能材料石墨烯和多元复合晶体为原料，设计各层厚度不同和增强性能材料含量不同的多层复合陶瓷刹车片材料。

按上述方案，陶瓷刹车片材料基体按质量百分比计包括以下重量份的组分：陶瓷纤维17-22％，芳纶纤维4-7％，玻璃纤维2-6％，SiC有机硅改性酚醛树脂13-19％，重晶石14-20％，丁晴橡胶粉末4-8％，石墨4-7％，氧化铝0.5-4％，钛酸钾晶须13-25％，白蛭石粉3-8％。

按上述方案，多层复合结构的各层厚度比按质量百分数计为：顶层的厚度为10-20％，中层的厚度为20-35％，底层的厚度为45-65％。

按上述方案，石墨烯和多元复合晶体在顶层的含量为基体质量的1-1.5％和2-2.5％，在中层的含量分别为基体质量的1.5-2％和3-3.5％，在底层的含量分别为基体质量的2-2.5％和3-4％。

上述方案中，所述多元复合晶体具有板簧特性，主要由摩尔比1:2:2的钼、硼、硅元素构成。多元复合晶体的制备方法如下：按质量百分比称取钼酸铵20-25％、硼粉35-45％、硅粉30-40％原料粉末，将钼酸铵粉、硼粉和硅粉原料粉末研磨混合，平均粒径为30-55μm；然后采用真空气氛炉烧结，烧结温度为550-650℃保温时间2.5-3.5h，保护气体为氩气，在烧结过程通入氧气增强反应，氧气通入量为55-145ml/min，得到所述的多元复合晶体。

上述一种多层复合结构陶瓷刹车片材料的制备方法，各层材料粉末依次经过分别振动混料、多层结构预成型、热压成型工艺、热处理工艺和后续机加工工序制备多层复合结构刹车片材料。具体的制备方法包括如下步骤：

1)将基体粉末配料陶瓷纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、SiC有机硅改性酚醛树脂、重晶石、丁晴橡胶粉末、石墨、氧化铝、钛酸钾晶须、白蛭石粉与石墨烯、多元复合晶体进行计算配料，对各层配制材料粉末分类保存；