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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轮胎

  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,推动了用玻璃纤维、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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