阅读说明：本技术 一种陶瓷基摩擦块的表面耐磨处理方法 (Surface wear-resistant treatment method for ceramic-based friction block ) 是由 蒋仁平 于 2019-09-04 设计创作，主要内容包括：本发明主要涉及汽车零件加工技术领域,公开了一种陶瓷基摩擦块的表面耐磨处理方法,包括：喷砂、浸泡、加热、一次渗氮、二次渗氮、渗硫、后处理；本发明提供的陶瓷基摩擦块的表面耐磨处理方法,方法简单,能够明显提高提高陶瓷基摩擦块的强度和耐磨性,减缓频繁刹车对摩擦块的损伤,延长摩擦块的使用寿命,保持较好的制动效果,提高驾驶安全系数。(The invention mainly relates to the technical field of automobile part processing, and discloses a surface wear-resistant treatment method of a ceramic-based friction block, which comprises the following steps: sand blasting, soaking, heating, primary nitriding, secondary nitriding, sulfurizing and post-treatment; the surface wear-resistant treatment method for the ceramic-based friction block provided by the invention is simple, can obviously improve the strength and wear resistance of the ceramic-based friction block, slows down the damage of frequent braking to the friction block, prolongs the service life of the friction block, keeps a better braking effect and improves the driving safety coefficient.)

一种陶瓷基摩擦块的表面耐磨处理方法

技术领域

本发明主要涉及汽车零件加工技术领域，尤其涉及一种陶瓷基摩擦块的表面耐磨处理方法。

背景技术

汽车是现在社会重要的运输及交通工具，能够快速促进工业发展，方便人们生活，随着汽车数量的不断增加，道路也越来越拥挤，驾驶安全性也越来越受到人们的重视，驾驶安全性的最重要的保障就是刹车片，刹车片也叫刹车皮，在汽车的刹车系统中，刹车片是最关键的安全零件，所有刹车效果的好坏都是刹车片起决定性作用，所以说好的刹车片是人和汽车的保护神。刹车片由钢板、粘接隔热层和摩擦块构成，钢板要经过涂装来防锈，隔热层是由不传热的材料组成，目的是隔热，摩擦块由摩擦材料、粘合剂组成，刹车时被挤压在刹车盘或刹车鼓上产生摩擦，从而达到车辆减速刹车的目的，因此汽车之所以能被刹车是摩擦块起到的作用，因此摩擦块的好坏直接影响汽车的刹车效果；按照材质，摩擦块可以分为金属摩擦块、石棉摩擦块、树脂摩擦块、碳基摩擦块及陶瓷基摩擦块，其中陶瓷基摩擦块的价格便宜，性价比较高，逐渐的道具广泛使用，但是陶瓷基摩擦块在市场上应用不久，耐磨效果还有待于进一步提高；陶瓷基摩擦块并不是单纯的陶瓷，是将陶瓷纤维与少量金属原料进行混合，并加入其它添加剂制备而成，为了提高陶瓷基摩擦块的耐磨性，目前都是在摩擦块的原料上进行试验，通过改变原料组成和制备方法来提高摩擦块的耐磨性，还没有在不改变原料组成的基础上提高陶瓷基摩擦块的耐磨性能。

发明内容

为了弥补已有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种陶瓷基摩擦块的表面耐磨处理方法。

一种陶瓷基摩擦块的表面耐磨处理方法，包括以下步骤：

（1）喷砂：将成型陶瓷基摩擦块进行喷砂处理，以压缩空气为动力，压力为1.2~1.4MPa，使用金刚砂进行喷砂，使金刚砂在陶瓷块表面形成均匀细微的凹凸面，能够增加摩擦块与刹车鼓之间的摩擦力，提高制动效果，同时细微的凹凸面利于后期处理过程中化学成分的渗入和附着，提高处理效果，得喷砂件；

（2）浸泡：将喷砂件用清水超声清洗后置于浸泡液中，于2~6℃浸泡8~10h，再于90~95℃静置浸泡6~8h，先进行低温浸泡，再进行高温浸泡，浸泡液中含有多种高分子有机化合物，能够通过凹凸面渗入摩擦块，促进摩擦块中金属成分与陶瓷纤维紧密粘合，使结构更加致密，能够提高摩擦块的耐磨性，得浸泡件；

（3）加热：将浸泡件置于加热炉中，以2~3℃/min的速度加热至160~180℃，保温40~50min，再继续加热至270~310℃，保温90~120min，快速降温至210~230℃，保温60~90min，再以4~5℃/min的速度加热至380~420℃，保温40~50min，自然降至室温，先进行两次缓慢提高温度，再进行快速降温和升温，能够细化金属晶体结构，增加金属成分与陶瓷纤维的接触面，提高结合牢度，增强摩擦块的强度和耐磨性，得加热件；

（4）一次渗氮：将加热件置于真空炉中，先以3~4℃/min的速度加热至260~300℃，保温50~60min，再以2~3℃/min的速度加热至520~560℃，通入一次氨气，保持温度2~3h，得一次渗氮件；

（5）二次渗氮：一次渗氮后待温度自然降至410~450℃，通入二次氨气，保持温度4~5h，能够使氮气缓慢渗入，与金属成分充分结合，能够降低金属成分的脆度，提高韧性和耐磨性，在金属成分不被磨损的情况下能够使陶瓷纤维稳定存在，提高摩擦块的强度和耐磨性，得二次渗氮件；

（6）渗硫：待二次渗氮件的温度降至230~270℃，通入硫化氢，保持温度3~4h，先大流量，再小流量，能够使氮气缓慢渗入，与金属成分充分结合，能够降低金属成分的脆度，提高韧性和耐磨性，在金属成分不被磨损的情况下能够使陶瓷纤维稳定存在，提高摩擦块的强度和耐磨性，自然降至室温，得渗硫件；

（7）后处理：对渗硫件进行上胶，得耐磨陶瓷基摩擦块。

所述步骤（1）的金刚砂，粒径为0.3~0.5mm。

所述步骤（2）的浸泡液，由以下重量份的原料组成：正硅酸乙酯11~13、钛酸丁酯17~19、乙醇74~78。

所述步骤（3）的快速降温，降温速度为5~6℃/min。

所述步骤（4）的一次氨气，流量为7~9m³/h。

所述步骤（5）的二次氨气，流量为2.4~2.8m³/h。

所述步骤（6）的硫化氢，流量为3.3~3.7m³/h。

所述陶瓷基摩擦块的表面耐磨处理方法制备得到的耐磨陶瓷基摩擦块。

本发明的优点是：本发明提供的陶瓷基摩擦块的表面耐磨处理方法，方法简单，能够明显提高提高陶瓷基摩擦块的强度和耐磨性，减缓频繁刹车对摩擦块的损伤，延长摩擦块的使用寿命，保持较好的制动效果，提高驾驶安全系数；先对成型的陶瓷基摩擦块进行喷砂，使金刚砂在陶瓷块表面形成均匀细微的凹凸面，能够增加摩擦块与刹车鼓之间的摩擦力，提高制动效果，同时细微的凹凸面利于后期处理过程中化学成分的渗入和附着，提高处理效果；喷砂后将摩擦块置于浸泡液中，先进行低温浸泡，再进行高温浸泡，浸泡液中含有多种高分子有机化合物，能够通过凹凸面渗入摩擦块，促进摩擦块中金属成分与陶瓷纤维紧密粘合，使结构更加致密，能够提高摩擦块的耐磨性；浸泡后对摩擦块进行阶段性加热，先进行两次缓慢提高温度，再进行快速降温和升温，能够细化金属晶体结构，增加金属成分与陶瓷纤维的接触面，提高结合牢度，增强摩擦块的强度和耐磨性；再对摩擦块进行两次渗氮，先大流量，再小流量，能够使氮气缓慢渗入，与金属成分充分结合，能够降低金属成分的脆度，提高韧性和耐磨性，在金属成分不被磨损的情况下能够使陶瓷纤维稳定存在，提高摩擦块的强度和耐磨性；渗氮后进行渗硫处理，在金属表面形成保护膜，避免刹车制动过程中对摩擦块的损伤，提高陶瓷基摩擦块的耐磨性，延长使用寿命，提高驾驶安全性。

具体实施方式

下面用具体实施例说明本发明。

实施例1

一种陶瓷基摩擦块的表面耐磨处理方法，包括以下步骤：

（1）喷砂：将成型陶瓷基摩擦块进行喷砂处理，以压缩空气为动力，压力为1.2MPa，使用金刚砂进行喷砂，粒径为0.3~0.5mm，使金刚砂在陶瓷块表面形成均匀细微的凹凸面，能够增加摩擦块与刹车鼓之间的摩擦力，提高制动效果，同时细微的凹凸面利于后期处理过程中化学成分的渗入和附着，提高处理效果，得喷砂件；

（2）浸泡：将喷砂件用清水超声清洗后置于浸泡液中，所述的浸泡液，由以下重量份的原料组成：正硅酸乙酯11、钛酸丁酯17、乙醇74，于2℃浸泡8h，再于90℃静置浸泡6h，先进行低温浸泡，再进行高温浸泡，浸泡液中含有多种高分子有机化合物，能够通过凹凸面渗入摩擦块，促进摩擦块中金属成分与陶瓷纤维紧密粘合，使结构更加致密，能够提高摩擦块的耐磨性，得浸泡件；

（3）加热：将浸泡件置于加热炉中，以2℃/min的速度加热至160℃，保温40min，再继续加热至270℃，保温90min，以5℃/min的速度快速降温至210℃，保温60min，再以4℃/min的速度加热至380℃，保温40min，自然降至室温，先进行两次缓慢提高温度，再进行快速降温和升温，能够细化金属晶体结构，增加金属成分与陶瓷纤维的接触面，提高结合牢度，增强摩擦块的强度和耐磨性，得加热件；

（4）一次渗氮：将加热件置于真空炉中，先以3℃/min的速度加热至260℃，保温50min，再以2℃/min的速度加热至520℃，通入一次氨气，流量为7m³/h，保持温度2h，得一次渗氮件；

（5）二次渗氮：一次渗氮后待温度自然降至410℃，通入二次氨气，流量为2.4m³/h，保持温度4h，能够使氮气缓慢渗入，与金属成分充分结合，能够降低金属成分的脆度，提高韧性和耐磨性，在金属成分不被磨损的情况下能够使陶瓷纤维稳定存在，提高摩擦块的强度和耐磨性，得二次渗氮件；

（6）渗硫：待二次渗氮件的温度降至230℃，通入硫化氢，流量为3.3m³/h，保持温度3h，先大流量，再小流量，能够使氮气缓慢渗入，与金属成分充分结合，能够降低金属成分的脆度，提高韧性和耐磨性，在金属成分不被磨损的情况下能够使陶瓷纤维稳定存在，提高摩擦块的强度和耐磨性，自然降至室温，得渗硫件；

（7）后处理：对渗硫件进行上胶，得耐磨陶瓷基摩擦块。

实施例2

一种陶瓷基摩擦块的表面耐磨处理方法，包括以下步骤：

（1）喷砂：将成型陶瓷基摩擦块进行喷砂处理，以压缩空气为动力，压力为1.3MPa，使用金刚砂进行喷砂，粒径为0.3~0.5mm，使金刚砂在陶瓷块表面形成均匀细微的凹凸面，能够增加摩擦块与刹车鼓之间的摩擦力，提高制动效果，同时细微的凹凸面利于后期处理过程中化学成分的渗入和附着，提高处理效果，得喷砂件；

（2）浸泡：将喷砂件用清水超声清洗后置于浸泡液中，所述的浸泡液，由以下重量份的原料组成：正硅酸乙酯12、钛酸丁酯18、乙醇75，于4℃浸泡9h，再于93℃静置浸泡7h，先进行低温浸泡，再进行高温浸泡，浸泡液中含有多种高分子有机化合物，能够通过凹凸面渗入摩擦块，促进摩擦块中金属成分与陶瓷纤维紧密粘合，使结构更加致密，能够提高摩擦块的耐磨性，得浸泡件；

（3）加热：将浸泡件置于加热炉中，以2.5℃/min的速度加热至170℃，保温45min，再继续加热至290℃，保温105min，以5.5℃/min的速度快速降温至220℃，保温75min，再以4.5℃/min的速度加热至400℃，保温45min，自然降至室温，先进行两次缓慢提高温度，再进行快速降温和升温，能够细化金属晶体结构，增加金属成分与陶瓷纤维的接触面，提高结合牢度，增强摩擦块的强度和耐磨性，得加热件；

（4）一次渗氮：将加热件置于真空炉中，先以3.5℃/min的速度加热至280℃，保温55min，再以2.5℃/min的速度加热至540℃，通入一次氨气，流量为8m³/h，保持温度2.5h，得一次渗氮件；

（5）二次渗氮：一次渗氮后待温度自然降至430℃，通入二次氨气，流量为2.6m³/h，保持温度4.5h，能够使氮气缓慢渗入，与金属成分充分结合，能够降低金属成分的脆度，提高韧性和耐磨性，在金属成分不被磨损的情况下能够使陶瓷纤维稳定存在，提高摩擦块的强度和耐磨性，得二次渗氮件；

（6）渗硫：待二次渗氮件的温度降至250℃，通入硫化氢，流量为3.5m³/h，保持温度3.5h，先大流量，再小流量，能够使氮气缓慢渗入，与金属成分充分结合，能够降低金属成分的脆度，提高韧性和耐磨性，在金属成分不被磨损的情况下能够使陶瓷纤维稳定存在，提高摩擦块的强度和耐磨性，自然降至室温，得渗硫件；

（7）后处理：对渗硫件进行上胶，得耐磨陶瓷基摩擦块。

实施例3

一种陶瓷基摩擦块的表面耐磨处理方法，包括以下步骤：

（1）喷砂：将成型陶瓷基摩擦块进行喷砂处理，以压缩空气为动力，压力为1.4MPa，使用金刚砂进行喷砂，粒径为0.3~0.5mm，使金刚砂在陶瓷块表面形成均匀细微的凹凸面，能够增加摩擦块与刹车鼓之间的摩擦力，提高制动效果，同时细微的凹凸面利于后期处理过程中化学成分的渗入和附着，提高处理效果，得喷砂件；

（2）浸泡：将喷砂件用清水超声清洗后置于浸泡液中，所述的浸泡液，由以下重量份的原料组成：正硅酸乙酯13、钛酸丁酯19、乙醇78，于6℃浸泡10h，再于95℃静置浸泡8h，先进行低温浸泡，再进行高温浸泡，浸泡液中含有多种高分子有机化合物，能够通过凹凸面渗入摩擦块，促进摩擦块中金属成分与陶瓷纤维紧密粘合，使结构更加致密，能够提高摩擦块的耐磨性，得浸泡件；

（3）加热：将浸泡件置于加热炉中，以3℃/min的速度加热至180℃，保温50min，再继续加热至310℃，保温120min，以6℃/min的速度快速降温至230℃，保温90min，再以5℃/min的速度加热至420℃，保温50min，自然降至室温，先进行两次缓慢提高温度，再进行快速降温和升温，能够细化金属晶体结构，增加金属成分与陶瓷纤维的接触面，提高结合牢度，增强摩擦块的强度和耐磨性，得加热件；

（4）一次渗氮：将加热件置于真空炉中，先以4℃/min的速度加热至300℃，保温60min，再以3℃/min的速度加热至560℃，通入一次氨气，流量为9m³/h，保持温度3h，得一次渗氮件；

（5）二次渗氮：一次渗氮后待温度自然降至450℃，通入二次氨气，流量为2.8m³/h，保持温度5h，能够使氮气缓慢渗入，与金属成分充分结合，能够降低金属成分的脆度，提高韧性和耐磨性，在金属成分不被磨损的情况下能够使陶瓷纤维稳定存在，提高摩擦块的强度和耐磨性，得二次渗氮件；

（6）渗硫：待二次渗氮件的温度降至270℃，通入硫化氢，流量为3.7m³/h，保持温度4h，先大流量，再小流量，能够使氮气缓慢渗入，与金属成分充分结合，能够降低金属成分的脆度，提高韧性和耐磨性，在金属成分不被磨损的情况下能够使陶瓷纤维稳定存在，提高摩擦块的强度和耐磨性，自然降至室温，得渗硫件；

（7）后处理：对渗硫件进行上胶，得耐磨陶瓷基摩擦块。

对比例1

去除步骤（2），其余方法，同实施例1。

对比例2

步骤（4）中的氨气流量为13m³/h，其余方法，同实施例1。

对比例3

去除步骤（5），其余方法，同实施例1。

对比例4

步骤（6）中的硫化氢流量为6.7m³/h，其余方法，同实施例1。

对比例5

现有专利文件CN108948650A公开的一种低磨损耐高温陶瓷刹车片的制备方法。

实施例和对比例摩擦块的性能参数：

分别选择实施例和对比例中的摩擦块，按照专利文件CN108948650A中的方法对摩擦块的耐磨性进行检测，分别检测温度为200℃、300℃、350℃、400℃、450℃时的磨损率（%），每个试验重复3次，结果取平均值，实施例和对比例摩擦块的性能参数见表1。

表1：实施例和对比例摩擦块的性能参数

从表1的结果表明，实施例的耐磨陶瓷基摩擦块，在不同的温度范围内耐磨性能明显较对比例高，说明本发明提供的耐磨陶瓷基摩擦块具有很好的耐磨性，能够明显延长摩擦块的使用寿命，提高驾驶安全性。