4 摩擦材料的技术要求及陶瓷制动摩擦片的关键技术

    摩擦材料是车辆与机械的离合器总成和制动器中的关键安全零件，在传动和制动过程中，主要应满足以下技术要求：摩擦系数是评价任何一种摩擦材料的一个最重要的性能指标，关系着摩擦片执行传动和制动功能的好坏。它不是一个常数，而是受温度、压力、摩擦速度或表面状态及周围介质因素等影响而发生变化的一个数。
    理想的摩擦系数应其有理想的冷摩擦系数和可以控制的温度衰退。由于摩擦产生热量，增高了工作温度，导致了摩擦材料的摩擦系数发生变化。摩擦材料在摩擦过程中由于温度的迅速升高，一般温度达200℃以上，摩擦系数开始下降。当温度达到树脂和橡胶分解温度范围后，产生摩擦系数的骤然降低，这种现象称为热衰退。严重的热衰退会导致制动效能变差和恶化。在实际应用中会降低摩擦力，从而降低了制动作用，这很危险也是必须要避免的。在摩擦材料中加入高温摩擦调节剂填料，是减少和克服热衰退的有效手段。经过热衰退的摩擦片，当温度逐渐降低时摩擦系数会逐渐恢复至原来的正常情况。摩擦材料表面沽水时，摩擦系数也会下降，当表面的水膜消除恢复至干燥状态后，摩擦系数就会恢复正常。摩擦材料表面沽有油污时摩擦系数显著下降，但应保持一定的摩擦力使其仍有一定的制动效能。
    摩擦材料的耐磨性是其使用寿命的反映，也是衡量摩擦材料耐用程度的重要技术指标。耐磨性越好，表示它的使用寿命越长。但是摩擦材料在工作过程中的磨损，主要是由摩擦接触表面产生的剪切力造成的。工作温度是影响磨损量的重要因素。当材料表面温度达到有机粘结剂的热分解温度范围时，有机粘结剂如橡胶、树脂产生分解、碳化和失重现象。随温度升高，这种现象加剧，粘结作用下降，磨损量急剧增大。选用合适的减磨填料和耐热性好的树脂、橡胶，能有效地减少材料的工作磨损，特别是热磨损，可延长其使用寿命。
    新型陶瓷摩擦材料的关键技术：提高摩擦材料用粘结剂（树脂及橡胶）的性能与质量（如热分解温度高、热量损失小、游离酚含量低、软化点高、粒度细、韧性好等），开发摩擦材料用新型树脂；提高摩擦材料的热传导性，以加快摩擦热的传递，防止摩擦材料分解导致的性能降低；开发轻质和性能优越的多孔填料，以减小制品密度，降低制动噪声；提高粉碎、混料、热压及热处理（固化）等关键工艺设备水平，完善工艺操作和质量检测及控制手段，确保产品大批量生产质量的稳定性；减少摩擦片诱发制动噪声；提高制动摩擦片安全制动的剪切强度、耐压强度等。
    粘结剂是摩擦材料组成的核心，它性能的好坏直接影响刹车片的性能。一般来说，粘结剂应具有长寿命、良好的稳定性和较好的耐热性能，其中耐热性是关键。目前，人们普遍采用物理和化学的方法对酚醛树脂进行改性，其耐热性能大幅度提高。但随着车速的提高，对摩擦材料的热衰退性能提出了更高的要求。目前摩擦材料粘结剂的研究，已不再局限于树脂和橡胶，而且拓展到了利用金属粉末或金属硫化物在高温下其有的特殊性能，减少树脂在摩擦材料中的使用比例，以弥补树脂及橡胶在高温下的不足。因此，尽管采用高性能树脂能提高摩擦材料的耐热性能，但其改善毕竟有限，我们应更多的关注和利用金属粉末及金属硫化物的性能或开发一些新型的无机粘结剂。同时，材料的热传导性虽然是影响耐热性的间接因素，却非常重要。因此，为了降低制动温度，提高耐热性能，也可从提高制动材料的导热系数入手，加快散热速度，防止材料囚温度过高导致性能下降。随着现代环保意识的增强，人们对摩托车产生的噪音的问题越来越关注。因此，减少刹车片诱发的制动噪音成为一个重要的研究课题。刹车片噪音，涉及到制动器的总成结构，而不单是制动材料本身的问题。目前，科学界对噪音的产生及形成机理还没有统一的定论。一般认为，其原因不外乎三种：一是刹车片与对偶不匹配，产生共振或伤盘；二是刹车片的摩擦稳定性差；三是刹车片与制动对偶随制动比压、温度、速率的变化，双方材质互为粘附。为解决此问题，一般可以添加一些润滑剂和增韧剂，积极开发轻质和性能优越的多孔填料，以降低制动噪音。
    陶瓷制动片虽然短期内不太可能替代传统刹车片，但现代摩托车正朝着高性能、高速度、安全舒适等方向发展，这就要求作为重要组成部分的制动系统必须安全可靠，同时必须不断开发新的刹车材料以满足更严格的要求，陶瓷制动片必然成为今后的一个发展趋势。
    新型摩托车陶瓷制动片，特别是耐高温、低噪音、无金属、无纤维制动片的研究并进一步研制成功，可望会改变我国现制动片的应用状况，将具有非常重要的社会意义、经济意义和良好的发展前景，同时其深入的理论研究将具有重大的科学意义和理论价值。

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