[发明专利]一种陶瓷增强铝基复合材料制动盘的表面摩擦处理方法

说明书

本发明涉及一种陶瓷增强铝基复合材料制动盘的表面摩擦处理方法。采用表面摩擦处理的方式，在陶瓷增强铝基复合材料制动盘的摩擦面形成一层重组膜。表面摩擦会在摩擦面形成包含有铝合金磨粒和陶瓷磨粒的磨粒，摩擦时产生瞬间高温将部分铝合金磨粒熔融、部分陶瓷磨粒与铝合金磨粒表面氧化，同时在摩擦力和压力下将包含有熔融、软化的铝合金磨粒与陶瓷磨粒以及它们的表面氧化产物的磨粒破碎、混合、挤压、粘结形成一层重组膜。这层重组膜覆盖在整个制动盘表面，替代原来的陶瓷增强铝基复合材料制动盘表面。重组膜可以替代陶瓷增强铝基复合材料制动盘的摩擦面与刹车片进行摩擦，形成摩擦膜，从而获得更好、更稳定的摩擦性能。

技术领域

本发明涉及车辆制动盘技术领域，尤其是涉及一种陶瓷增强铝基复合材料制动盘的表面摩擦处理方法。

背景技术

轻量化是全球汽车行业的发展趋势，减轻车辆重量至关重要，制动盘作为车辆簧下质量的一部分，而且还是一个转动惯量，减少汽车制动盘的重量不仅能减少排放，降低污染，还能进一步减轻振动、降低噪声、提高汽车操控性和乘坐舒适度等。

目前，现有汽车刹车盘是铸铁盘，其质量较大。

而陶瓷增强铝基复合材料制动盘具有密度小、质量轻、散热快等优点，陶瓷增强铝基复合材料制动盘中的增强材料陶瓷属于陶瓷材料，莫氏硬度高，而断裂伸长率很低，熔点高；铝合金基体的熔点低(660℃)，可延展，莫氏硬度仅为2-2.9，两者性能差别很大，导致陶瓷增强铝基复合材料制动盘摩擦机理比铸铁盘更复杂，所以为陶瓷增强铝基复合材料制动盘研发匹配汽车刹车片或城轨闸片特别困难。

中国专利CN111074109A公开了双相陶瓷颗粒增强铝基复合材料和制动鼓及其制备方法。该种双相陶瓷颗粒增强铝基复合材料包括增强体，所述增强体为SiC颗粒和TiB₂颗粒构成的双相陶瓷颗粒，所述SiC颗粒占铝基复合材料总量的10-20wt％，所述TiB₂颗粒占铝基复合材料总量的5-10wt％，所述TiB₂颗粒的粒度为50-550nm，提供的双相陶瓷颗粒增强铝基复合材料中碳化硅和二硼化钛与铝合金润湿性好、结合强度高，碳化硅和二硼化钛在基体铝合金中的分布均匀，组织致密，具有高比强度、高比刚度、高硬度等优越性能，从而制得性能优良的双相陶瓷颗粒增强铝基复合材料制动鼓。但是该专利并没有涉及陶瓷颗粒增强铝基复合材料微观表面形貌，表面能问题。

中国专利CN100575520C公开了一种铝基复合材料，该复合材料含有铝、镁、铜合金和增强相硼化钛，其中，该复合材料还含有增强相碳化硅。提供的铝基复合材料中的增强相硼化钛和增强相碳化硅能够均匀的分布在铝基材料中并与铝基材料结合，使采用该铝基复合材料压铸成型得到的制品的抗拉强度、屈服强度和弹性模量得到大幅度提高，因而，显著提高了制品的力学性能。但是该专利并没有涉及陶瓷颗粒增强铝基复合材料微观表面形貌、表面能问题。

中国专利CN111250698B公布了一种轻质耐磨铝基粉末冶金复合材料轨道交通制动盘及其制备方法，包括以下步骤：1)将耐磨铝基复合材料混合粉体填充至环盘形模具中，在室温下冷压成形，脱模，得到轨道交通制动盘坯体；2)将轨道交通制动盘坯体进行烧结成型，得到轨道交通制动盘前体；3)将轨道交通制动盘前体置于热压整形模具中压制整形，得到轨道交通制动盘粗制体；4)将轨道交通制动盘粗制体经过机加工，即得，该专利中说明机加工包括去毛刺、飞边及表面氧化层。所述机加工工艺为粗车。粗车是车削中的粗加工工序，粗车后的表面相对粗糙，不能够形成重组膜。

中国专利CN107760894A公开了一种铝基复合材料汽车制动盘的制备方法，步骤包括：1)增强体颗粒预处理；2)复合熔铸；3)机加工与热处理。该专利中热处理后的汽车制动盘半成品机加工至成品尺寸，最终获得铝基复合材料汽车制动盘成品。该专利中机加工的目的是加工到成品尺寸，对尺寸方面的加工，不涉及对制动盘表面状况的改善。