关于摩擦材料

无石棉摩擦材料分为以下几类：

a 半金属摩擦材料，应用于轿车和重型汽车的盘式刹车片。其材质配方组成中通常含有30%～50%左右的铁质金属物（如钢纤维、还原铁粉、泡沫铁粉）。半金属摩擦材料因此而得名。是最早取代石棉而发展起来的一种无石棉材料。其特点：耐热性好，单位面积吸收功率高，导热系数大，能适用于汽车在高速、重负荷运行时的制动工况要求。但其存在制动噪音大、边角脆裂等缺点。

b NAO摩擦材料。从广义上是指非石棉－非钢纤维型摩擦材料，但现盘式片也含有少量的钢纤维。NAO摩擦材料中的基材料在大多数情况下为两种或两种以上纤维（以无机纤维，并有少量有机纤维）混合物。因此NAO摩擦材料是非石棉混合纤维摩擦材料。通常刹车片为短切纤维型摩擦块，离合器片为连续纤维型摩擦片。

c 粉末冶金摩擦材料。又称烧结摩擦材料，系将铁基、铜基粉状物料经混合、压型，并在在高温下烧结而成。适用于较高温度下的制动与传动工况条件。如：飞机、载重汽车、重型工程机械的制动与传动。优点：使用寿命长；缺点：制品价格高，制动噪音大，重而脆性大，对偶磨损大。

d 碳纤维摩擦材料。系用碳纤维为增强材料制成的一类摩擦材料。碳纤维具有高模量、导热好、耐热等特点。碳纤维摩擦材料是各种类型摩擦材料中性能最好的一种。碳纤维摩擦片的单位面积吸收功率高及比重轻，特别适合生产飞机刹车片，国外有些高档轿车的刹车片也使用。因其价格昂贵，故其应用范围受到限制，产量较少。在碳纤维摩擦材料组分中，除了碳纤维外，还使用石墨，碳的化合物。组分中的有机粘结剂也要经过碳化处理，故碳纤维摩擦材料也称为碳——碳摩擦材料或碳基摩擦材料。

编辑本段5 摩擦材料的技术要求

5.1 适宜而稳定的摩擦系数

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。理想的摩擦系数应具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。

温度是影响摩擦系数的重要因素。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，但也有时会出现摩擦系数恢复得高于原来正常的摩擦系数而恢复过头，对这种摩擦系数恢复过头我们称之为“过恢复”。

摩擦系数通常随温度增加而降低，但过多的降低也是不能忽视。我国汽车制动器衬片台架试验标准中就有制动力矩、速度稳定性要求。（QC/T 239-1997 货车、客车制动器性能要求；QC/T 582-1999 轿车制动器性能要求；T564-1999 轿车制动器台架试验方法；QC/T 479-1999 货车、客车制动器台架试验方法），因此当车辆行驶速度加快时，要防止制动效能的下降因素。

摩擦材料表面沾水时，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，称之为“涉水恢复性”。摩擦材料表面沾有油污时，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。

5.2 良好的耐磨性

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经济指标。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，称之为“热磨损”。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。

摩擦材料的耐磨性指标有多种表示方法，我国GB5763-98“汽车制动器衬片”国家标准中规定的磨损指标（定速式摩擦试验机）100℃～350℃温度范围的每档温度（50℃为一挡）时磨损率。磨损率系样品与对偶表面进行相对滑动过程中做单位摩擦功时体积磨损量，可由测定其摩擦力的滑动距离及样品因磨损的厚度减少而计算出。但由于被测样品在摩擦性能测试过程中，受高温影响会产生不同程度的热膨胀，掩盖了样品的厚度磨损，有时甚至出现负值，即样品经高温磨损后的厚度反而增加。这就不能真实

正确反映出实际磨损。故有的生产厂家除测定样品的体积磨损外，还要测定样品的重量磨损率。

5.3 具有良好的机械强度和物理性能

摩擦材料制品在装配使用之前，有需进行钻孔、铆装装配等机械加工，才能制成刹车片总成或离合器总成。在摩擦工作过程中，摩擦材料除了要承受很高温度的同时，还要承受较大的压力与剪切力。因此要求摩擦材料必须具有足够的机械强度，以保证在加工或使用过程中不出现破损与碎裂。如：铆接刹车片：要求有一定的抗冲击强度、铆接应力、抗压强度等。粘结刹车片：盘式片要具有足够的常温粘结强度与高温（300℃）粘结强度，以保证摩擦材料与钢背粘结牢固，可经受盘式片在制动过程中高剪切力，而不产生相互脱离，造成制动失效的严重后果。离合器片要求具有足够的抗冲击强度、静弯曲强度、最大应变值以及旋转破坏强度，为了保证离合器片在运输、铆装加工过程中不致损坏，也为了保障离合器片在高速旋转的工作条件下不发生破裂。

5.4 制动噪音低

制动噪音关系到车辆行驶的舒适性，而且对周围环境特别是对城市环境造成噪音污染。对于轿车和城市公交车来说，制动噪音是一项重要的性能要求。就轿车盘式片而言，摩擦性能良好的无噪音或低噪音刹车片成为首先产品。随汽车工业的发展，现对制动噪音人们越来越重视，有关部门已经提出了标准规定。一般汽车制动时产生的噪音不应超过85dB。

引起制动噪音的因素很多，因刹车片只是制动总成的一个零件，制动时刹车片与刹车盘（鼓）在高速与高压相对运动下的强烈摩擦作用，彼此产生振动，从而放大产生不同程度的噪音。

就摩擦材料而言，长期使用经验告诉我们，造成制动噪音的因素大致有：

（1）摩擦材料的摩擦系数越高，越易产生噪音，达到0.45～0.5或更高时，极易产生噪音。

（2）制品材质硬度高易产生噪音。

（3）高硬度填料用量多时易产生噪音。

（4）刹车片经高温制动作用后，工作表面形成光亮而硬的碳化膜，又称釉质层。在制动摩擦时会产生高频振动及相应的噪音。

盘产生振动的因素：

盘的变化硬度公差

制动器振动盘的热变化盘的生锈

（1）制动钳加黄油，隔离振动频率。

（2）盘的变形、公差、硬度均布性等。

由此可知，适当控制摩擦系数，使其不要过高，降低制品的硬度，减少硬质填料的用量，避免工作表面形成碳化层，使用减震垫或涂胶膜以降低震动频率，均有利于减少与克服噪音。

5.5 对偶面磨损较小

摩擦材料制品的传动或制动功能，都要通过与对偶件即摩擦盘（鼓）在摩擦中实现。在此摩擦过程中，这一对摩擦偶件相互都会产生磨损，这是正常现象。但是作为消耗性材料的摩擦材料制品，除自身应该尽量小的磨损外，对偶件的磨损也要小，也就是应该使对偶件的使用寿命相对的较长。这才充分显示出具有良好的摩擦性能的特性。同时在摩擦过程中不应将对偶件即摩擦盘或制动鼓的表面磨成较重的擦伤、划痕、沟槽等过渡磨损情况。

编辑本段摩擦材料系数

常用材料摩擦系数

摩擦系数

摩擦副材料摩擦系数μ

无润滑有润滑

钢-钢 0.15* 0.1-0.12*

0.1 0.05-0.1

钢-软钢 0.2 0.1-0.2

钢-不淬火的T8 0.15 0.03

钢-铸铁 0.2-0.3* 0.05-0.15

0.16-0.18

钢-黄铜 0.19 0.03

钢-青铜 0.15-0.18 0.1-0.15*

0.07

钢-铝 0.17 0.02

钢-轴承合金 0.2 0.04

钢-夹布胶木 0.22 -

钢-钢纸 0.22 -

钢-冰 0.027* -

0.014

石棉基材料-铸铁或钢 0.25-0.40 0.08-0.12 皮革-铸铁或钢 0.30-0.50 0.12-0.15

材料(硬木)-铸铁或钢 0.20-0.35 0.12-0.16 软木-铸铁或钢 0.30-0.50 0.15-0.25

钢纸-铸铁或钢 0.30-0.50 0.12-0.17

毛毡-铸铁或钢 0.22 0.18

软钢-铸铁 0.2*,0.18 0.05-0.15

软钢-青铜 0.2*,0.18 0.07-0.15

铸铁-铸铁 0.15 0.15-0.16

0.07-0.12

铸铁-青铜 0.28* 0.16*

0.15-0.21 0.07-0.15

铸铁-皮革 0.55*,0.28 0.15*,0.12

铸铁-橡皮 0.8 0.5

皮革-木料 0.4-0.5* -

0.03-0.05

铜-T8钢 0.15 0.03

铜-铜 0.20 -

黄铜-不淬火的T8钢 0.19 0.03

黄铜-淬火的T8钢 0.14 0.02

黄铜-黄铜 0.17 0.02

黄铜-钢 0.30 0.02

黄铜-硬橡胶 0.25 -

黄铜-石板 0.25 -

黄铜-绝缘物 0.27 -

青铜-不淬火的T8钢 0.16 -

青铜-黄铜 0.16 -

青铜-青铜 0.15-0.20 0.04-0.10

青铜-钢 0.16 -

青铜-夹布胶木 0.23 -

青铜-钢纸 0.24 -

青铜-树脂 0.21 -

青铜-硬橡胶 0.36 -

青铜-石板 0.33 -

青铜-绝缘物 0.26 -

铝-不淬火的T8钢 0.18 0.03

铝-淬火的T8钢 0.17 0.02

铝-黄铜 0.27 0.02

铝-青铜 0.22 -

铝-钢 0.30 0.02

铝-夹布胶木 0.26 -

硅铝合金-夹布胶木 0.34 -

硅铝合金-钢纸 0.32 -

硅铝合金-树脂 0.28 -

硅铝合金-硬橡胶 0.25 -

硅铝合金-石板 0.26 -

硅铝合金-绝缘物 0.26 -

钢-粉末冶金 0.35-0.55* -

木材-木材 0.4-0.6* 0.1*

0.2-0.5 0.07-0.10

麻绳-木材 0.5-0.8* -

0.5

45号淬火钢-聚甲醛 0.46 0.016

45号淬火钢-聚碳酸脂 0.30 0.03

45号淬火钢-尼龙9(加 0.57 0.02

3%MoS2填充料)

45号淬火钢-尼龙9(加 0.48 0.023 30%玻璃纤维填充物)

45号淬火钢-尼龙1010 0.039 -

(加30%玻璃纤维填充物)

45号淬火钢-尼龙1010 0.07 -

(加40%玻璃纤维填充物)

45号淬火钢-氯化聚醚 0.35 0.034

45号淬火钢-苯乙烯 0.35-0.46 0.018

-丁二烯-丙烯腈共聚

体(ABS)

注:1.表中滑动摩擦系数是试验数值,只能作为近似计算参考.

2.表中带"*"者为静摩擦系数.

各种工程用塑料的摩擦系数

下试样上试样(钢) 上试样(塑料)

静摩擦动摩擦静摩擦动摩擦

(塑料) 系数μs 系数μk 系数μs 系数μk

聚四氟乙烯 0.10 0.05 0.04 0.04

聚全氟乙丙烯 0.25 0.18 - -

低密度聚乙烯 0.27 0.26 0.33 0.33

高密度聚乙烯 0.18 0.08-0.12 0.12 0.11

聚甲醛 0.14 0.13 - -

聚偏二氟乙烯 0.33 0.25 - -

聚碳酸酯 0.60 0.53 - -

聚苯二甲酸乙 0.29 0.28 0.27* 0.20*

二醇酯

聚酰胺(尼龙66) 0.37 0.34 0.42* 0.35*

聚三氟氯乙烯 0.45* 0.33* 0.43* 0.32*

聚氯乙烯 0.45* 0.40* 0.50* 0.40*

聚偏二氯乙烯 0.68* 0.45* 0.90* 0.52*

注:*表示粘滑运动.

常用材料的滚动摩擦系数

摩擦副材料滚动摩擦系数 k,cm

淬火钢-淬火钢 0.001

铸铁-铸铁 0.05

木材-钢 0.03-0.04

木材-木材 0.05-0.08

铁或钢质车轮-木面 0.15-0.25

钢质车轮-钢轨 0.05

注:表中滚动摩擦系数是试验值,只能作近似参考