一种改性SiC-Al汽车刹车材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明公开一种改性Sic-Al汽车刹车材料的制备方法，属于刹车材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 汽车行驶时，在紧急制动的情情况下，工作面受到刹车机构施加的巨大的摩擦力 的作用而使汽车在凡秒钟内停止，汽车的动能在瞬间转化为摩擦产生的热能。由于摩擦产 生的能量转化成热量并且被刹车片吸收，导致刹车片温度升高，最高温度可达到600°C。刹 车片导热性应该良好，能迅速将产生的热量散去，否则，会对刹车片本身及车轮造成损害。 刹车片就是依靠摩擦力来制动，从安全的角度出发，一般规定其报废的最大磨损量单面不 大于1毫米，从这一点不难看出，刹车片的材料应具有很高的耐磨损性能。
[0003] 目前，国内外的汽车刹车片绝大多数采用铸铁制造，存在的缺点较多。（1)由于铸 造工艺的限制，铸件的尺寸精度差，刹车片整个表面都需要进行机械加工。铸造的灰铸铁刹 车片进行机加工除去铸件外皮后，由于铸件的内应力的消除，必然会导致铸件的变形，故尺 寸和外形要求较严的刹车片不得不额外增加机加工余量，便于进行精加工。经过多次加工， 金属利用率低，制造周期长，生产成本大为增加。（2)铸铁刹车片的导热性差，铸铁刹车片因 制动摩擦发热而使其表面温度高达600°C，其工作表面温度很高且温度梯度大，易形成热点 而产生热裂。
[0004] 从20世纪60年代开始，美、欧、日等国家大面积推广使用的第二代刹车片是半金 属石墨复合材料制造的芝。其主要成分是钢纤维、石墨、金属粉及其辅料，用改性酚醛树脂 粘结成型。半金属刹车片比石棉刹车片耐磨性提高2590以上，摩擦系数高、导热性好加工 易成型。同时，这种刹车片也出现钢纤维在潮湿环境中易生锈、刹车时噪音大等缺点。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是：解决SiC-Al刹车材料的硬度不高、导热性不好的问题，主要是 通过对SiC颗粒进行改进和包覆的方式解决，具体的技术方案是： 一种改性SiC-Al汽车刹车材料的制备方法，包括如下步骤： 第1步、按重量份计，将SiC微粉30~50份与200~400份的有机溶剂混合，再在N2 的保护下，加入硅烷偶联剂KH-550 30份，升温至85~95°C，进行反应，结束后降温过滤，用 乙醇清洗滤饼，烘干，得到偶联剂改性SiC微粉； 第2步、将偶联剂改性SiC微粉加入500~800份水中，再加入200~400份的丙烯酰 胺、氧化铝粉末10~15份和5~10份引发剂，在队的保护下升温至50~60°C，进行反应， 结束后降温，过滤后，用乙醇清洗滤饼，烘干，得到包覆改性SiC微粉； 第3步、将包覆改性的SiC微粉在队的保护下，于600~700°C烧结2~4小时，得到 烧结微粒； 第4步、在坩埚内放入铝合金，加热至700~720°C，再加入预热至200~240°C的烧结 微粒，进行搅拌，结束后浇筑为试样，即得摩擦材料。
[0006] 所述的第1步中，有机溶剂是甲苯、二氯甲烷或者乙酸乙醋中的一种或者几种的 混合物。
[0007] 所述的第1步中，SiC微粉的粒度范围在0. 5~5ym，含量彡98%，比表面积 多 2m2 ? g'
[0008] 所述的第1步中，反应时间4~6小时。
[0009] 所述的第2步中，氧化铝粉末的粒度范围0. 1~1ym。
[0010] 所述的第2步中，引发剂是过氧化氢。
[0011] 所述的第4步中，搅拌时间是1~3小时。
[0012] 所述的第4步中，所述的铝合金是指合金代号为ZL102的铝合金。
[0013] 所述的第4步中，烧结微粒与铝合金的重量比是1 :8~12。
[0014] 有益效果 本发明通过SiC微粉的表面进行硅烷偶联剂改性，同时可以改性氧化铝粉末的表面， 使两氧化铝颗粒可以包覆于Sic微粉的表面，再经过烧结之后，氧化铝颗粒可以覆盖于SiC 的表面，再将SiC加入至铝合金中，可以较好地克服了 SiC在铝合金中分布不均匀的问题， 提尚导热率。
【具体实施方式】
[0015] 实施例1 第1步、按重量份计，将SiC微粉（粒度范围在0. 5~5 y m，含量98%，比表面积 5m2 ? g_〇 30份与200份的二氯甲烷混合，再在队的保护下，加入硅烷偶联剂KH-550 30份， 升温至85°C，进行反应，反应时间4小时，结束后降温过滤，用乙醇清洗滤饼，烘干，得到偶 联剂改性SiC微粉； 第2步、将偶联剂改性SiC微粉加入500份水中，再加入200份的丙烯酰胺、氧化铝粉 末（粒度范围0. 1~1 y m) 10份和5份引发剂过氧化氢，在凡的保护下升温至50°C，进行 反应，结束后降温，过滤后，用乙醇清洗滤饼，烘干，得到包覆改性SiC微粉； 第3步、将包覆改性的SiC微粉在队的保护下，于600~700°C烧结2小时，得到烧结 微粒； 第4步、在坩埚内放入铝合金ZL102,加热至700°C，再加入预热至200°C的烧结微粒，烧 结微粒与铝合金的重量比是1 :10,进行搅拌，搅拌时间是1小时，结束后浇筑为试样，即得 摩擦材料。
[0016]实施例2 第1步、按重量份计，将SiC微粉（粒度范围在0. 5~5 y m，含量98%，比表面积5m2 50份与400份的二氯甲烷混合，再在队的保护下，加入硅烷偶联剂KH-550 30份，升温至 95°C，进行反应，反应时间6小时，结束后降温过滤，用乙醇清洗滤饼，烘干，得到偶联剂改 性SiC微粉； 第2步、将偶联剂改性SiC微粉加入800份水中，再加入400份的丙烯酰胺、氧化铝粉 末（粒度范围0. 1~1 y m) 15份和10份引发剂过氧化氢，在队的保护下升温至60°C，进 行反应，结束后降温，过滤后，用乙醇清洗滤饼，烘干，得到包覆改性SiC微粉； 第3步、将包覆改性的SiC微粉在队的保护下，于00°C烧结4小时，得到烧结微粒； 第4步、在坩埚内放入铝合金ZL102,加热至720°C，再加入预热至240°C的烧结微粒，烧 结微粒与铝合金的重量比是1 :10,进行搅拌，搅拌时间是3小时，结束后浇筑为试样，即得 摩擦材料。
[0017] 实施例3 第1步、按重量份计，将SiC微粉（粒度范围在0. 5~5 y m，含量98%，比表面积 5m2 ? g^MO份与200~400份的二氯甲烷混合，再在队的保护下，加入硅烷偶联剂KH-550 30份，升温至90°C，进行反应，反应时间5小时，结束后降温过滤，用乙醇清洗滤饼，烘干，得 到偶联剂改性SiC微粉； 第2步、将偶联剂改性SiC微粉加入700份水中，再加入300份的丙烯酰胺、氧化铝粉 末（粒度范围0. 1~1 y m) 12份和7份引发剂过氧化氢，在凡的保护下升温至55°C，进行 反应，结束后降温，过滤后，用乙醇清洗滤饼，烘干，得到包覆改性SiC微粉； 第3步、将包覆改性的SiC微粉在队的保护下，于650°C烧结3小时，得到烧结微粒； 第4步、在坩埚内放入铝合金ZL102,加热至710°C，再加入预热至220°C的烧结微粒，烧 结微粒与铝合金的重量比是1 :10,进行搅拌，搅拌时间是2小时，结束后浇筑为试样，即得 摩擦材料。
[0018] 对照例 与实施例3的区别在于：第2中的氧化铝粉末是在第4步中加入。
[0019] 第1步、按重量份计，将SiC微粉（粒度范围在0.5~5ym，含量98%，比表面积 5m 2 ? g^MO份与200~400份的二氯甲烷混合，再在队的保护下，加入硅烷偶联剂KH-550 30份，升温至90°C，进行反应，反应时间5小时，结束后降温过滤，用乙醇清洗滤饼，烘干，得 到偶联剂改性SiC微粉； 第2步、将偶联剂改性SiC微粉加入700份水中，再加入300份的丙烯酰胺和7份引发 剂过氧化氢，在队的保护下升温至55°C，进行反应，结束后降温，过滤后，用乙醇清洗滤饼， 烘干，得到包覆改性SiC微粉； 第3步、将包覆改性的SiC微粉在队的保护下，于650°C烧结3小时，得到烧结微粒； 第4步、在坩埚内放入铝合金ZL102,加热至710°C，再加入预热至220°C的烧结微粒，以 及氧化铝粉末（粒度范围〇. 1~1 um) 12份，烧结微粒与铝合金的重量比是1 :10,进行搅 拌，搅拌时间是2小时，结束后浇筑为试样，即得摩擦材料。
[0020] 性能试验 将刹车材料按照GB228测试其室温拉伸性能，采用导热率测试仪测定其导热率（200°C 下)。
【主权项】
1. 一种改性SiC-Al汽车刹车材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： 第1步、按重量份计，将SiC微粉30~50份与200~400份的有机溶剂混合，再在N2 的保护下，加入硅烷偶联剂KH-550 30份，升温至85~95°C，进行反应，结束后降温过滤， 用乙醇清洗滤饼，烘干，得到偶联剂改性SiC微粉； 第2步、将偶联剂改性SiC微粉加入500~800份水中，再加入200~400份的丙烯酰 胺、氧化铝粉末10~15份和5~10份引发剂，在队的保护下升温至50~60°C，进行反应， 结束后降温，过滤后，用乙醇清洗滤饼，烘干，得到包覆改性SiC微粉； 第3步、将包覆改性的SiC微粉在队的保护下，于600~700°C烧结2~4小时，得到 烧结微粒； 第4步、在坩埚内放入铝合金，加热至700~720°C，再加入预热至200~240°C的烧结 微粒，进行搅拌，结束后浇筑为试样，即得摩擦材料。
2. 根据权利要求1所述的改性SiC-Al汽车刹车材料的制备方法，其特征在于：所述的 第1步中，有机溶剂是甲苯、二氯甲烷或者乙酸乙醋中的一种或者几种的混合物。
3. 根据权利要求1所述的改性SiC-Al汽车刹车材料的制备方法，其特征在于：所述的 第1步中，SiC微粉的粒度范围在0. 5~5ym，含量彡98%，比表面积彡2m2 ?g'
4. 根据权利要求1所述的改性SiC-Al汽车刹车材料的制备方法，其特征在于：所述的 第1步中，反应时间4~6小时。
5. 根据权利要求1所述的改性SiC-Al汽车刹车材料的制备方法，其特征在于：所述的 第2步中，氧化铝粉末的粒度范围0. 1~Iym。
6. 根据权利要求1所述的改性SiC-Al汽车刹车材料的制备方法，其特征在于：所述的 第2步中，引发剂是过氧化氢。
7. 根据权利要求1所述的改性SiC-Al汽车刹车材料的制备方法，其特征在于：所述的 第4步中，搅拌时间是1~3小时。
8. 根据权利要求1所述的改性SiC-Al汽车刹车材料的制备方法，其特征在于：所述的 第4步中，所述的铝合金是指合金代号为ZL102的铝合金。
9. 根据权利要求1所述的改性SiC-Al汽车刹车材料的制备方法，其特征在于：所述的 第4步中，烧结微粒与铝合金的重量比是1 :8~12。
【专利摘要】本发明公开一种改性SiC-Al汽车刹车材料的制备方法，属于刹车材料技术领域。步骤：第1步、将SiC微粉与有机溶剂混合，再在N2的保护下，加入硅烷偶联剂，升温进行反应，结束后降温过滤，用乙醇清洗滤饼，烘干，得到偶联剂改性SiC微粉；将偶联剂改性SiC微粉加入水，再加入丙烯酰胺、氧化铝粉末和引发剂，在N2的保护下升温进行反应，结束后降温，过滤后，用乙醇清洗滤饼，烘干，得到包覆改性SiC微粉；将包覆改性的SiC微粉在N2的保护下，烧结，得到烧结微粒；在坩埚内放入铝合金，加热，再加入烧结微粒，进行搅拌，结束后浇筑为试样，即得。
【IPC分类】C09K3-14
【公开号】CN104789190
【申请号】CN201510154060
【发明人】孟红琳
【申请人】孟红琳
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月2日