本发明涉及汽车制造领域，特别一种刹车片摩擦材料及其制作方法。
背景技术：
：摩擦材料是由高分子粘结剂、增强纤维和摩擦性能调节剂三大类组成及其它配合剂构成，经一系列生产加工而制成的制品，它们被广泛应用在汽车、火车、飞机、石油钻机等各类工程机械设备上。传统的汽车刹车片通常采用石棉摩擦材料、半金属摩擦材料或无石棉有机摩擦材料等。由于石棉刹车片高温摩擦性能不稳定、制动噪声大、使用寿命短以及强致癌性，已被半金属和无石棉有机摩擦材料取代。但目前大多数半金属和无石棉刹车片还不能完全适应复杂恶劣的制动工况和更高的环保要求，尤其是在高速、重载等制动工况。半金属刹车片制动噪声大、易损伤对偶件、易生锈及易引起摩擦性能衰退；无石棉刹车片经过高温摩擦会释放出有害气体且易发生热衰退引起制动失效，酿成重大安全事故，给人们带来巨大的经济损失。现有的刹车片摩擦材料通过各种组分的改变和添加，逐步实现了部分刹车片性能优异的效果，但是，其同时不可避免的存在某个或者多个较差的性能，影响人们的使用体验和安全性能。亟需一种各项指标均能满足现有技术要求，且安全性能和舒适性更高的刹车片摩擦材料来解决上述技术问题。技术实现要素：为了解决上述技术问题，本发明提供了一种刹车片摩擦材料及其制作方法，本发明的刹车片摩擦材料能够同时实现多种优异性能，兼具高舒适性和高安全性，本发明的刹车片摩擦材料的制作方法简单，适于推广。本发明是通过如下技术方案解决上述技术问题的：本发明提供了一种刹车片摩擦材料，其配方按质量百分比计包括如下组分：7～10％的树脂、1～3％的轮胎粉、1～3％的丁晴橡胶粉、3～4％的摩擦粉、1～5％的硫化锑、8～15％的硫酸钡、2～4％的氢氧化钙、1～3％的碳酸钙、1～3％的铬绿、3～6％的氧化镁、4～6％的铁黑、5～7％的黄铜粉、1～3％的锌粉、2～4％的芳纶、1～4％的纤维素纤维、10～15％的六钛酸钾晶须、6～9的紫铜纤维和2～3％的sls固体润滑剂。较佳地，所述刹车片摩擦材料按质量百分比计包括如下组分：8～10％的树脂、2～3％的轮胎粉、2～3％的丁晴橡胶粉、3.5～4％的摩擦粉、2～5％的硫化锑、9～15％的硫酸钡、3～4％的氢氧化钙、2～3％的碳酸钙、2～3％的铬绿、4～6％的氧化镁、5～6％的铁黑、6～7％的黄铜粉、1.5～3％的锌粉、3～4％的芳纶、1.5～4％的纤维素纤维、11～15％的六钛酸钾晶须、6.5～9的紫铜纤维和2.5～3％的sls固体润滑剂。更佳地，本发明的刹车片摩擦材料按质量百分比计包括如下组分：9％的树脂、3％的轮胎粉、2.5％的丁晴橡胶粉、4％的摩擦粉、4％的硫化锑、15％的硫酸钡、4％的氢氧化钙、3％的碳酸钙、2％的铬绿、5％的氧化镁、6％的铁黑、7％的黄铜粉、1.5％的锌粉、4％的芳纶、3％的纤维素纤维、15％的六钛酸钾晶须、9的紫铜纤维和3％的sls固体润滑剂。更佳地，本发明的刹车片摩擦材料按质量百分比计组分为：9％的树脂、3％的轮胎粉、2.5％的丁晴橡胶粉、4％的摩擦粉、4％的硫化锑、15％的硫酸钡、4％的氢氧化钙、3％的碳酸钙、2％的铬绿、5％的氧化镁、6％的铁黑、7％的黄铜粉、1.5％的锌粉、4％的芳纶、3％的纤维素纤维、15％的六钛酸钾晶须、9的紫铜纤维和3％的sls固体润滑剂。本发明中，所述树脂为所述刹车片摩擦材料中的粘结剂，为白色粉末，所述树脂的参数为：溶点：100～120℃；125℃、30°斜板10～30mm；胶化时间：150℃热板、25～45s；细度：200目通过率大于等于94％；所述树脂购于广东江门昆益树脂材料科技有限公司，牌号为卡秀9010。本发明中，所述轮胎粉为所述刹车片摩擦材料中的舒适性调节剂，所述轮胎粉外观为黑色弹性颗粒，无杂质；所述轮胎粉的参数为：筛分度：40目通过率95％，80目通过率5％；水分小于等于1％；杂质含量：0.65-0.9％；所述轮胎粉购于上海易哲实业有限公司。本发明中，所述丁晴橡胶粉为所述刹车片摩擦材料中的舒适性调节剂，所述丁晴橡胶粉外观为白色粉末，有弹性，无结块；所述丁晴橡胶粉的参数为：40目全通过；所述丁晴橡胶粉购于衡水建胜橡塑科技有限公司，牌号为835。本发明中，所述摩擦粉为所述刹车片摩擦材料中的舒适性调节剂，所述摩擦粉为黑色粉末，所述摩擦粉的参数为：筛分度：100目20～45％；700℃，4小时灰份：小于等于2％；挥发份：370℃减量小于等于30％；所述摩擦粉购于青岛中孚行贸易有限公司，牌号为nc108。本发明中，所述硫化锑为所述刹车片摩擦材料中的减摩剂，所述硫化锑的参数为：325目通过率大于等于95％；水分度小于等于1；sb大于等于65％；所述硫化锑购于湖北天森实业股份有限公司。本发明中，所述硫酸钡为所述刹车片摩擦材料中的填料，所述硫酸钡的参数为：硫酸钡含量大于等于98％；水溶物小于等于0.3％；细度：0.045mm小于等于0.2％；吸油量：15～25g/100g；105℃挥发物小于等于0.3％；ph：6.5～9；所述硫酸钡购于山西南风集团有限公司。本发明中，所述氢氧化钙为所述汽车刹车摩擦材料中的ph调节剂，为白色粉末，无结块；所述氢氧化钙的参数为：氢氧化钙含量大于等于98％；筛分度：200目大于等于96％；所述氢氧化钙购于太仓东方冶金厂。本发明中，所述碳酸钙为所述汽车刹车摩擦材料中的ph调节剂，所述碳酸钙外观为白色粉末，无杂质，无结块；所述碳酸钙的参数为：碳酸钙含量：大于等于98％；水分：小于等于0.2％；筛分度：325目上小于等于0.05％；所述碳酸钙购于上海郝乐化工有限公司。本发明中，所述铬绿为所述汽车刹车摩擦材料中的增磨剂，所述铬绿的参数为：筛分度325目通过率大于等于99％；堆密度：0.6～0.8g/cm3；水份：小于等于0.5％；所述铬绿购于河北翼峰化工有限公司。本发明中，所述氧化镁为所述刹车片摩擦材料中的增磨剂，所述氧化镁的参数为：氧化镁含量：92％以上，150μm小于等于0，堆密度小于等于0.29；所述氧化镁购于河北镁神科技有限公司。本发明中，所述铁黑为所述刹车片摩擦材料中的增磨剂，所述铁黑的参数为：fe3o4：大于等于95.0％；水溶物：小于等于1％；105℃挥发物：10min小于等于1.0％；筛余物(45μm筛网)：小于等于0.5％；颜色(与标样比)：95～105，△e：小于等于1.0；吸油量：15～25g/100g；酌烧减量：小于等于5.0％；所述铁黑购于上海一品颜料有限公司，牌号为s330m。本发明中，所述黄铜粉为所述刹车片摩擦材料中的导热材料，其外观为黄色多孔状粉末，无锈，无污染；所述黄铜粉的参数为：zn含量：19.5～20％；cu含量80～80.5％；筛分度：-200目通过率95％；所述黄铜粉购于上海九科金属粉末有限公司。本发明中，所述锌粉为所述刹车片摩擦材料中的导热材料，所述锌粉的参数为：锌含量大于等于96％；粒径d(v0.5)：6.0～9.0μm；所述锌粉购于江苏申隆锌业有限公司。本发明中，所述芳纶为所述刹车片摩擦材料的增强材料，所述芳纶外观的颜色为黄色；所述芳纶的参数为：所述芳纶的比表面积为9～14m2/g，所述芳纶的长度分布为0.8～1.6mm，所述芳纶的湿含量为4～8％；所述芳纶购于兰邦工业纤维有限公司。本发明中，所述纤维素纤维为所述刹车片摩擦材料的增强纤维，所述纤维素纤维外观为灰白色绒状物，无杂质；所述纤维素纤维的参数为：长度：0.6～1mm；水分≦5.5％；灰份：小于等于4.5％；所述纤维素纤维购于常州华东特种纤维有限公司，牌号为cf-1。本发明中，所述六钛酸钾晶须为所述刹车片摩擦材料中的摩擦性能调节剂，所述六钛酸钾晶须的参数为：325目通过率大于80％；ph：8.0～11.0；水分度小于0.7％；溶点：1300～1350℃；所述六钛酸钾晶须购于上海一曦实业有限公司，牌号为m-300。本发明中，所述紫铜纤维为所述刹车片摩擦材料中的导热材料，所述紫铜纤维的参数为：含铜量大于等于99.9％；丝径：0.18mm；长度2～4mm；所述紫铜纤维购于佛山南海威亚摩擦材料有限公司，牌号为0.18mm。本发明中，所述sls固体润滑剂为所述刹车片摩擦材料中的高温润滑剂，所述sls固体润滑剂的参数为：d50：12～16μm；水分：小于等于1％；所述sls固体润滑剂购于上海罗得新材有限公司，牌号为sls-3。本发明还提供了一种上述刹车片摩擦材料的制作方法，所述刹车片摩擦材料的制作方法为本领域常规；较佳地，所述刹车片摩擦材料的制作方法包括如下步骤：s1、按质量分数计将各原料组分进行混合；s2、将经过s1混合处理后的混合物进行热压处理；s3、将经过s2热压处理后的产物进行固化处理；s4、对经过s3固化处理后得到刹车片摩擦材料进行喷砂处理，即可。本发明中，s1中进行混合处理的装置为高速混料机，其中，进行混合处理的转速、时间和最大混合温度为本领域常规；较佳地，在所述s1中，混合的转速为2895～2905rpm；混合的时间为25min；最大混合温度为50℃。本发明中，s2中进行热压处理的装置为100吨六工位液压机，其中，热压的温度和热压的压制压力为本领域常规；较佳地，在所述s2中，热压的温度为：上模153～163℃，中模140～150℃，下模145～155℃；热压的压制压力为35mpa。本发明中，s3中进行固化处理的装置为程控热处理烘箱，其中，进行固化的温度和时间为本领域常规；较佳地，在所述s3中，进行固化处理的温度和时间为：(1)室温经过0.5h升温至80℃，在80℃下恒温1h；(2)80℃经过0.5h升温至120℃，在120℃下恒温1h；(3)120℃经过1h升温至150℃，在150℃下恒温2h；(4)150℃经过1h升温至180℃，在180℃下恒温2h；(5)180℃经过1h升温至200℃，在200℃下恒温2h；(6)200℃经过1h升温至220℃，在220℃下恒温3h。本发明中，s4中进行喷砂处理的装置为单面喷砂机，喷砂的材料和速率为本领域常规；较佳地，在所述s4中，喷砂的材料为7#沙粒，喷砂的速率为500片/30min。本发明的优点和有益效果在于：本发明的刹车片摩擦材料通过各组分之间的协同配合以及对于各组分含量的严格筛选最终使得产品的各项性能均能满足行业内要求，且部分技术效果例如摩擦性能的稳定性和舒适性能优异，相比于行业内的其他产品而言，本发明的刹车片摩擦材料能够同时实现多种优异性能，兼具高舒适性和高安全性，本发明的刹车片摩擦材料的制作方法简单，适于推广。具体实施方式下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。以下实施例中所使用的原材料来源为：树脂购于广东江门昆益树脂材料科技有限公司，牌号为卡秀9010；轮胎粉购于上海易哲实业有限公司；丁晴橡胶粉购于衡水建胜橡塑科技有限公司，牌号为835；摩擦粉购于青岛中孚行贸易有限公司，牌号为nc108；硫化锑购于湖北天森实业股份有限公司；硫酸钡购于山西南风集团有限公司；氢氧化钙购于太仓东方冶金厂；碳酸钙购于上海郝乐化工有限公司；铬绿购于河北翼峰化工有限公司；氧化镁购于河北镁神科技有限公司；铁黑购于上海一品颜料有限公司，牌号为s330m；黄铜粉购于上海九科金属粉末有限公司；锌粉购于江苏申隆锌业有限公司；芳纶购于兰邦工业纤维有限公司；纤维素纤维购于常州华东特种纤维有限公司，牌号为cf-1；六钛酸钾晶须购于上海一曦实业有限公司，牌号为m-300；紫铜纤维购于佛山南海威亚摩擦材料有限公司，牌号为0.18mm；sls固体润滑剂购于上海罗得新材有限公司，牌号为sls-3；实施例1本实施例提供了一种刹车片摩擦材料，按质量百分比计组分为：9％的树脂、3％的轮胎粉、2.5％的丁晴橡胶粉、4％的摩擦粉、4％的硫化锑、15％的硫酸钡、4％的氢氧化钙、3％的碳酸钙、2％的铬绿、5％的氧化镁、6％的铁黑、7％的黄铜粉、1.5％的锌粉、4％的芳纶、3％的纤维素纤维、15％的六钛酸钾晶须、9的紫铜纤维和3％的sls固体润滑剂。本实施例的刹车片摩擦材料的制作方法为：s1、按质量分数计将各原料组分进行混合；s2、将经过s1混合处理后的混合物进行热压处理；s3、将经过s2热压处理后的产物进行固化处理；s4、对经过s3固化处理后得到刹车片摩擦材料进行喷砂处理，即可。s1中进行混合处理的装置为高速混料机，其中，混合的转速为2900rpm；混合的时间为25min；最大混合温度为50℃。s2中进行热压处理的装置为100吨六工位液压机，其中，热压的温度为：上模153～163℃，中模140～150℃，下模145～155℃；热压的压制压力为35mpa。s3中进行固化处理的装置为程控热处理烘箱，其中，进行固化处理的温度和时间为：(1)室温经过0.5h升温至80℃，在80℃下恒温1h；(2)80℃经过0.5h升温至120℃，在120℃下恒温1h；(3)120℃经过1h升温至150℃，在150℃下恒温2h；(4)150℃经过1h升温至180℃，在180℃下恒温2h；(5)180℃经过1h升温至200℃，在200℃下恒温2h；(6)200℃经过1h升温至220℃，在220℃下恒温3h。s4中进行喷砂处理的装置为单面喷砂机，喷砂的材料为7#沙粒，喷砂的速率为500片/30min。效果例1对实施例1得到的刹车片摩擦材料随机抽取五份，分别记为产品a、产品b、产品c、产品d和产品e，对产品a、产品b、产品c、产品d和产品e进行ph检测，试验标准为：q/jlyj7110979b-2018，检测步骤为：(1)将产品a、产品b、产品c、产品d和产品e分别放在105℃±5℃条件下干燥2小时后，放在装有cacl2的容器中冷却到室温；(2)在干燥剂中抽取3g产品a、产品b和产品c粉末放在测量容器中；(3)取100ml的蒸馏水放在试验容器中，搅拌溶液；(4)把测量容器的盖子盖上放置10～24小时；(5)首先设定ph标准液的ph值为0；(6)将测量容器的盖子打开，搅拌粉末和液体，搅拌后放置2～3分钟；(7)用标准的ph剂测量ph值；检测结果如表1所示：表1产品a、产品b、产品c、产品d和产品e的ph值编号产品a产品b产品c产品d产品eph值10.4210.6710.2210.8910.45由上表可以看出，本发明产品的ph均大于10，相比于现有的刹车片对于ph的要求大于等于9而言，本发明的产品能够很好地满足要求，很好地避免了在雨水中刹车片表面的锈蚀现象。效果例2对实施例1得到的刹车片摩擦材料随机抽取五份，分别记为产品a、产品b、产品c、产品d和产品e，产品a、产品b、产品c、产品d和产品e进行硬度试验，实验温度为37℃，试验标准为gb/t5766-2007；试验结果如下表2所示：表2产品a、产品b、产品c、产品d和产品e的硬度序号产品a产品b产品c产品d产品e硬度8786809284由上述效果数据可以看出，本发明的刹车片摩擦材料的硬度较行业标准更高，具有较大的优势。效果例3对实施例1得到的刹车片摩擦材料随机抽取五份，分别记为产品a、产品b、产品c、产品d和产品e，对产品a、产品b、产品c、产品d和产品e进行热膨胀试验，检测标准为gb/t22311-2008；实验结果如下表3所示：表3产品a、产品b、产品c、产品d和产品e的热膨胀性能编号产品a产品b产品c产品d产品e热膨胀(μm)6869746268由上表可以看出本发明的刹车片的热膨胀率在70μm左右，行业内目前普遍要求为小于100μm即可，由此，本发明的产品很好地满足了行业的要求，相比于大部分汽车刹车片用摩擦材料而言，在热膨胀效果上占有优势，避免了汽车在紧急制动后的抱死现象的产生，降低了安全隐患。效果例4对实施例1得到的刹车片摩擦材料随机抽取五份，分别记为产品a、产品b、产品c、产品d和产品e，对产品a、产品b、产品c、产品d和产品e进行热传导试验，试验标准为gb/t22310，试验步骤为：(1)准新状态的摩擦块；(2)按qc/t556的有关规定安装热电偶；(3)试验前，活塞模拟冲头和其安装部分应冷却到室温，并使其中心轴对准摩擦材料的中间部位；(4)加热板温度加热到400℃±5℃，然后把摩擦块的摩擦材料表面贴着加热板插入；(5)活塞模拟冲头模拟0.5mpa的活塞夹紧力，并保压10min；(6)记录10min内摩擦块底板的温度上升数据，试验结果如下表4所示：表4产品a、产品b、产品c、产品d和产品e的热传导性能序号产品a产品b产品c产品d产品e数据(℃)182189186192180由上表4可以看出，本发明的刹车片摩擦材料的热传导率较低，行业内要求为小于等于250℃即可，本发明的产品远远满足了上述要求，由此可以有效避免制动液的沸腾。效果例5对实施例1得到的刹车片摩擦材料随机抽取五份，分别记为产品a、产品b、产品c、产品d和产品e，产品a、产品b、产品c、产品d和产品e进行气孔率试验，检测标准为jc/t685-2009；试验结果如下表5所示：表5产品a、产品b、产品c、产品d和产品e的气孔率序号产品a产品b产品c产品d产品e数据(％)15.214.214.514.715.0由上述数据可以看出，本发明的刹车片摩擦材料的气孔率在15％左右，有效增加了刹车片在使用过程中的散热性能，提高了安全性能。效果例6对实施例1得到的刹车片摩擦材料随机抽取二份，分别记为产品a和产品b，对产品a和产品b进行akmaster试验，试验标准为saej2522-2014，测试结果为：(1)名义摩擦系数：μnom＝0.38；(2)速度敏感性：μf(v40)/μmean＝13％≤20％；μf(v80)/μmean＝3％≤20％；μf(v120)/μmean＝3％≤20％；μf(v160)/μmean＝8％≤20％；μf(v190)/μmean＝8％≤20％；(3)液压敏感性：μf(p)/μmean@40kph＝12％≤20％；μf(p)/μmean@80kph＝11％≤20％；μf(p)/μmean@120kph＝8％≤20％；μf(p)/μmean@160kph＝9％≤20％；μf(p)/μmean@190kph＝8％≤20％；(4)温度敏感性：μf(t)/μmean＝5％≤20％；(5)热态制动：μfading/μmean＝13％≤20％；(6)冷态制动：μcold和名义摩擦系数μnom的偏差比值＝11％≤20％。其中行业内要求为：(1)名义摩擦系数：μnom0.38±0.038；(2)速度敏感性：μf(v)和试验过程中的平均摩擦系数μmean的偏差比值≤20％；(3)液压敏感性：μf(p)和试验过程中的平均摩擦系数μmean的偏差比值≤20％；(4)温度敏感性：μf(t)和试验过程中的平均摩擦系数μmean的偏差比值≤20％；(5)热态制动：μfading和试验过程中的平均摩擦系数μmean的偏差比值≤20％；(6)冷态制动：μcold和名义摩擦系数μnom的偏差比值≤20％。由上述数据可以看出，本发明的刹车片摩擦材料在不同压力、不同速度、不同温度下摩擦性能稳定。效果例7对实施例1得到的刹车片摩擦材料随机抽取五份，分别记为产品a、产品b、产品c、产品d和产品e，产品a、产品b、产品c、产品d和产品e进行高温剪切试验，试验标准为gb/t22309-2008；试验结果如下表6所示：表6产品a、产品b、产品c、产品d和产品e的高温剪切性能序号产品a产品b产品c产品d产品e剪切强度(mpa)2.622.582.472.762.67由上表可以看出，本发明的产品能够满足行业内的高温剪切性能要求，有效避免了在汽车进行连续制动后刹车片的脱落现象。效果例8对实施例1得到的刹车片摩擦材料随机抽取五份，分别记为产品a、产品b、产品c、产品d和产品e，产品a、产品b、产品c、产品d和产品e进行常温剪切试验，试验标准为gb/t22309-2008；试验结果如下表7所示：表7产品a、产品b、产品c、产品d和产品e的常温剪切性能序号产品a产品b产品c产品d产品e剪切强度(mpa)4.575.275.025.334.95由上表可以看出，本发明的刹车片摩擦材料的剪切强度高，本发明的产品相较于行业标准和大部分其他产品而言，具有很大优势，有效避免了在满载时，汽车刹车片可能发生的滑落现象，提高了安全系数。效果例9对实施例1得到的刹车片摩擦材料随机抽取五份，分别记为产品a、产品b、产品c、产品d和产品e，产品a、产品b、产品c、产品d和产品e进行常温压缩性能试验，试验标准为gb/t22311-2008；试验结果如下表8所示：表8产品a、产品b、产品c、产品d和产品e的常温压缩性能序号产品a产品b产品c产品d产品e数据(μm)142145144148155由上表可以看出，本发明的刹车片摩擦材料的压缩变量较小，相比于行业内大多数产品压缩变量大于200μm而言，本发明的产品常温压缩性能优异，有效避免了汽车刹车片在使用过程中的过度磨损。综合上述实施例和效果例可以看出：本实施例的刹车片摩擦材料通过各组分之间的协同配合以及对于各组分含量的严格筛选最终使得产品的各项性能均能满足行业内要求，且部分技术效果例如摩擦性能的稳定性和舒适性能优异，相比于行业内的其他产品而言，本实施例的刹车片摩擦材料能够同时实现多种优异性能，兼具高舒适性和高安全性，本实施例的刹车片摩擦材料的制作方法简单，适于推广。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12