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刹车片 摩擦材料发展趋势

日期:2014年3月23日 20:30

    截止到2012年年底,全国机 动车保有量已达2.4亿辆,其中汽车保有量1.2亿辆,年增长1510万辆。中国成 为世界上最重要的汽车消费国之一。

  亿辆的 汽车保有量形成了一个巨大的消费市场。围绕汽 车更是催生了众多的服务项目。在这些项目中,最可观的、风险最小的、周转最 快的当属汽车易损件项目,也就是消费者平时到4S店更换 最多的一些产品,如机油、三滤、灯泡、火花塞、雨刮器、皮带、刹车片、刹车盘、轮胎、冷媒、玻璃水、喇叭等等。

  在上面 的这么多产品中,有一类 产品尤其值得引起关注的,那就是 直接影响到消费者生命安全的刹车片和。

  人类最 早用于车辆制动的材料是诸如木材、皮革等天然材料。由于当时车速很低,制动产 生的温度也很低,直到1897年一个叫Aerbertfrood的英国 人首先发明了类似制动鼓,并研制 出一种以头发或棉花为主要材料制成的制动带,用沥青浸透。这种材 料不仅用于当时的马车,也适用 于早期的机动车。由于棉 花等天然纤维在270°C下将变成碳,并失去 它的摩擦性能和强度,因而限制了应用。Frood很快认识到这个缺点,并在1908年开发 出了缠绕石棉摩擦片。一直到20世纪60年代末期,石棉摩 擦材料一直是刹车片的主要材料。

  粗略划分,刹车片 摩擦材料发展经历了下面几个阶段:

  1930年前,主要以 石棉长纤维加其他线类(如黄铜丝)编制浸渍方式为主。浸渍材 料由沥青发展到油和胶的混合物,并开始 用短纤维替代长纤维。后期出 现了无编制干法混合热压工艺。

    1930年,化学家 们研制出了一种柔性树脂粘合剂,具有更好的热稳定性。这使得 干法工艺有了掺进更多填料的可能性,并逐步 研制出我们熟悉的鼓式制动片。在后续的30年中,石棉一直是主要原料。与此同时,橡胶工 业的研究成果也促进了摩擦材料工艺的改进。用橡胶 混合物胶液刷涂布状编制物,然后再 折叠或堆积热压,此方法 至今仍被广泛采用。

   1950年,美国SKWELLMAN公司首 先研制出来用铁粉、石墨和 其他填料加树脂做粘合剂热压而成的摩擦材料,即所谓 半金属摩擦材料。1970年,这种材 料被用于盘式刹车片,至今仍被广泛接受,大量半 金属刹车片仍占据着世界各地市场。

     1960以来,随着汽 车设计的不断改进,汽车对 制动器的要求也越来越高,迫使许 多摩擦材料公司开始研究摩擦材料与制动鼓盘的关系,并寻求 石棉的替代材料。经过分 析人们认识到石棉的应用受到很多限制。石棉资源是有限的,石棉的 质量有很大差异,尤其是 石棉对人体健康和环境有较大伤害。这些问题的存在,推动了用纤维、矿物纤维、金属纤 维替代石棉的进程,近期则 越来越多的采用芳纶纤维、钛酸钾 晶须和合成纤维。

  纵观刹 车片的发展历史,不难看出,刹车片 的发展是循序渐进的。它随着 汽车技术的发展而发展,不断的 去满足汽车新技术所带来的速度、温度、舒适、稳定、环保等要求的变化。而地域 和材料的不同则培育了不同的配方体系。

  目前,全球市 面上有三类汽车刹车片配方体系。一类是 代表欧系的低金属配方,一类是 代表北美的半金属配方,另外则 是以日本为代表的陶瓷配方。这三种 配方体系各有千秋,都有自己的优点。

  像宝马、奔驰类 欧系车基本是以低金属配方为主,这是因 为当时给这些车配套的摩擦材料公司都在欧洲,选择材 料时以欧洲本地的材料为主开始研发的,从而形 成了自己独特的配方体系,这就是低金属配方。由于欧洲车重、且不限速,必须要 求其摩擦系数很大。这样就 大大缩短了了刹车片的使用寿命,并且这 类产品的落灰非常严重,所以,我们常 常看到宝马奔驰的车轱辘黑灰很多,就是这个原因。

  以通用、福特为 代表的北美汽车车体也很重,但在北美是限速的,区域材 料和汽车性能的不同产生了新的配方体系,就是北 美的半金属配方。由于它的适中,既可以 在比较重的欧洲、北美车上用,也可以 在日韩等轻型车体上取得较好的效果,所以,长时间以来,半金属 配方一直是市场的主流。

  最后就 是陶瓷刹车片了。说到陶瓷刹车片,很多消 费者很容易联想到我们平时吃饭用的碗和盘,实际这 两者完全不是一回事,之所以 叫陶瓷刹车片是因为材料中大量使用了无机类陶瓷纤维材料,和半金属、少金属 配方有着明显的不同。

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