[发明专利]一种高耐磨高导热刹车片的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于耐磨材料技术领域，涉及一种刹车片，特别涉及一种高耐磨高导热刹车片及制备方法。

背景技术

在汽车、电动车等的刹车系统中，刹车片是最为关键的安全零件，同时刹车片也是最易磨损的零件之一，刹车片的好坏对刹车效果起着决定性的作用，可以说是刹车片是车和人的“保护神”。刹车片结构一般由钢板、粘接隔热层和摩擦块等构成，如图1所示，其中摩擦块是由摩擦材料和粘接剂构成，刹车时刹车片被挤压到刹车盘或刹车鼓上产生摩擦，从而达到车辆减速的目的。由于摩擦作用，摩擦块会逐渐被磨损，降低了刹车片的摩擦系数，刹车片的摩擦系数决定了车辆制动力的大小，刹车片的摩擦系数降低会导致车辆制动力的下降，增加了车辆的制动距离，对人身安全构成了一定的威胁。汽车刹车时刹车片会与刹车盘或刹车鼓产生很大的摩擦，摩擦会产生一定的热量，目前市面上刹车片摩擦块一般都是导热率较差材料构成，如果这些热量不及时散去，就会在刹车片上聚集，使得刹车片变软，大大降低了刹车片的制动性能，要想达到同样的制动效果，必须多次刹车，这样就产生了更多了热量，当刹车片达到一定温度时就会导致制动失灵，极大地威胁到车上人员的人生安全。同时刹车片上的热量也会传递到制动钳及其组件和刹车油上，会加速制动钳组件的老化以及使得刹车油沸腾，降低了制动效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐磨性高、导热良好且硬度高的高耐磨高导热刹车片及制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种高耐磨高导热刹车片，包括基底钢板，基底钢板上设有摩擦块，摩擦块包括与基底钢板相接的基底层，基底层上设有钻石烯摩擦层；钻石烯摩擦层由层片状单晶结构的纳米钻石烯制成；纳米钻石烯同一片层的碳原子之间为sp³轨道杂化碳键连接，层与层之间的碳原子之间为sp²杂化碳键连接；纳米钻石烯的晶格间距为0.21nm；纳米钻石烯的平均粒径为R，20≤R≤500nm；纳米钻石烯的C含量为99～100%。

进一步地，钻石烯摩擦层由平均粒径为（10-20）nm、（100-250）nm、（350-500）nm的三种纳米钻石烯制成且三种纳米钻石烯的重量比为（1-2）:（3-4）:（4-5）。

进一步地，钻石烯摩擦层的厚度为2-4cm。

高耐磨高导热刹车片的制备方法： 1）选取平均粒径分别为（10-20）nm、（100-250）nm、（350-500）nm的三种纳米钻石烯，重量比为（1-2）:（3-4）:（4-5），混匀；2）加入与步骤1）混匀后的纳米钻石烯的重量比为6%的硅酸钠水溶液，搅拌30-60min；3）压模成型后放入烘箱进行阶梯式烘烤，制得钻石烯摩擦层；4）将钻石烯摩擦层粘接在基底层上，形成摩擦块，再将摩擦块粘接在基底钢板上，制得成品。

进一步地，步骤3）中阶梯式烘烤步骤如下：a、从常温升温到60℃，保温30min；b、从60℃升温到80℃，保温30min；c、从80℃升温到120℃，保温60min；d、从120℃升温到180℃，保温200min，降温到常温，完成烘烤工艺；上述步骤中升温速率为2℃/min。

纳米钻石烯的制备工艺，包括以下步骤：

酸洗提纯：将金刚石原料粉碎成8000目以上的细粉，依次采用浓硫酸与浓硝酸混合液、稀盐酸、氢氟酸对该细粉酸洗，然后使用去离子水清洗至清洗液pH接近于7；分选：将清洗后的物料进行离心分离，取上层液体进行1-5天沉淀分选，去除上层清液，将下层沉淀物干燥后即得成品纳米钻石烯。

酸洗步骤前进行球磨整形和气流破碎，先将金刚石原料球磨整形并筛分出800目以上的细料；再将该细料输送至气流破碎机内粉碎并筛分出8000目以上的细粉。