摩擦材料发展趋势

NAONAO-陶瓷摩擦材料发展 性能优化
●80年代: Akebono,日清仿（NBKno）和 80年代: 年代 住友领导的大力发展无石棉摩擦产品， 首先重点放在低金属摩擦材料的发展。 89年 ●89年: Akebono 开始大批量生产NAO陶 瓷摩擦材料，装配在本田雅阁和丰田佳 美轿车，并出口到北美。 ●1993年： Akebono创新的摩擦产品， 年 被指定装配在福特轿车。第二年，开始 供应不断增长的轻型卡车和多功能运动 车，以及通用汽车公司其他北美OEM制 造商. 年至目前： ●2000年至目前：Akebono成为NAO年至目前 陶瓷刹车片材料供应商，已包括本田， 丰田，三菱，日产和戴姆勒克莱斯勒。 在北美OEM制造商超过25%的市场份额。 该公司还提供由马自达，斯巴鲁和五十 铃在日本生产的北美汽车，以及大众和 奥迪的摩擦材料。
磨粉附着车轮上
半金属 (普通型) 50% 以上 普遍有一些问题 普通 普遍有一些问题
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
少金属 25%以下 以下 良好 优秀 良好
无石棉有机 (NAO) 少量-少量 0 良好 良好 优秀
优秀 普遍有一些问题
良好 良好
良好 优秀
摩擦材料改进—半金属材料 半金属材料
半金属材料 (Semi-met) 结构: 结构
NAO–陶瓷 NAO 陶瓷
混杂效应+ 混杂效应+化学反应
INO–陶瓷 INO 陶瓷
微细结晶体 基体基体-无机 晶体化学反应
3.性能特点： 3.性能特点： 性能特点
●卓越的制动稳定性，抗热衰退 ●抗高热冲击能量； 抗高热冲击能量； 抗高热冲击能量 ●盘片耐久性，抗疲劳和高的 寿命；
摩擦产品 NAO 陶瓷摩擦材料的发展
北美
2、客户满意度不仅仅是单纯 的制动力，要求到： 制动噪音， ● 制动噪音，振动和舒适感 （NVH） ） 刹车积尘， ● 刹车积尘， 驾驶者几乎所有考虑的主要因 素。
摩擦产品 NAO 陶瓷摩擦材料的发展
NAO陶瓷摩擦材料的区别： NAO-陶瓷 & 陶瓷摩擦材料的区别： 材料类别 结构 运用运用-性能特点
1 2
半金属摩擦材料
盘/(F)
1.使用中普遍存在一些问题,改进型 轿车. 轻卡，皮 材料在一些范围内使用.经济性,合 卡，火车.商用车. 适的性价比。 运动型车辆 2.盘片高的寿命，抗热性，耐久性 3.重负荷车辆和苛刻条件。 轿车.轻卡 商用车 1.发展中的材料,广泛的运用。 2.高的性价比.优良的性能，卓越的 解决抗衰退和高速性能的运用。 3.舒适的脚踏感。 1.发展中的材料,广泛的使用, 2.少的积尘，盘/片长的寿命，优化 的性能,特别适用于解决NVH 噪音方 案。 1.制动和传动的高速高温的稳定性， 速度大于250km/h,温度高于600℃的 条件和高的寿命
1、什么是NA0 - 陶瓷摩擦材料？如何定义的？ 、什么是 陶瓷摩擦材料？如何定义的？ 现全球范围内尚无明确统一的技术、标准定义。 ● 现全球范围内尚无明确统一的技术、标准定义。 日本和欧洲将此类称“ 陶瓷摩擦材料”按材料结构分类属于NAO材料一 类 ● 日本和欧洲将此类称“NA0 - 陶瓷摩擦材料”按材料结构分类属于 材料一 别。 2、混淆与混乱 、 陶瓷摩擦材料” 陶瓷摩擦材料” ● “NA0 - 陶瓷摩擦材料”与“陶瓷摩擦材料”两者从材料结构分类和材料属性上区 本质上是两种完全不同的材料。 分，本质上是两种完全不同的材料。 在北美市场，由于商业化的竞争，出现仿制和伪造，制造商从功能上加入“ ● 在北美市场，由于商业化的竞争，出现仿制和伪造，制造商从功能上加入“陶 瓷” 概念以区分不同于原来定义的“ 材料， 基础上性能的优化。 概念以区分不同于原来定义的“ NAO ”材料，是在 材料 是在NAO基础上性能的优化。消费者 基础上性能的优化 为了辨别真伪，除了要求识别品牌之外，只能从功能上区分，但实际上这是困难的。 为了辨别真伪，除了要求识别品牌之外，只能从功能上区分，但实际上这是困难的。 3、低金属和NAO-陶瓷摩擦材料，是欧洲和日本材料发展和运用的典范。由于区域性、 、低金属和 陶瓷摩擦材料， 陶瓷摩擦材料 是欧洲和日本材料发展和运用的典范。由于区域性、 道路、驾驶习惯、以及消费者的要求不同带来的差异，因而在优化NVH难题上是两种 道路、驾驶习惯、以及消费者的要求不同带来的差异，因而在优化 难题上是两种 不同的解决方案，有着不同的技术路线。 不同的解决方案，有着不同的技术路线。 4、“NA0 - 陶瓷摩擦材料”数年来，在NAO材料的发展基础上，采用了陶瓷成分和复合 、 陶瓷摩擦材料”数年来， 材料的发展基础上， 材料的发展基础上 工艺技术的突破，超越了传统的半金属材料的属性，特别在消除积尘和优化NVH的解 工艺技术的突破，超越了传统的半金属材料的属性，特别在消除积尘和优化 的解 决方案，得以在日本、北美汽车制造商和消费者的认可并得到快速发展。未来的突破， 决方案，得以在日本、北美汽车制造商和消费者的认可并得到快速发展。未来的突破， 目标是解决高温及苛刻条件下满足制动力的要求和稳定的制动性能。 目标是解决高温及苛刻条件下满足制动力的要求和稳定的制动性能。 5、低金属摩擦材料在欧洲未来的发展，趋势于创新的粒化工艺和多功能颗粒化的改进剂， 、低金属摩擦材料在欧洲未来的发展，趋势于创新的粒化工艺和多功能颗粒化的改进剂， 研发高性价比材料。控制和优化高温性能和NVH性能。 性能。 研发高性价比材料。控制和优化高温性能和 性能
1、热传导效应 、 2、噪音和振动、 、噪音和振动、 舒适性 3、锈蚀和粘附性 、 4、相对摩擦性 、 摩擦副） （摩擦副） 5、冷态效能 脚踏感 、冷态效能--脚踏感
摩擦材料改进—低金属材料 摩擦材料改进 低金属材料
典型配方组成
新一代低金属材料 全面的性能和满足 特殊的要求和严格标准
产品结构
粘结剂
陶瓷摩擦材料 金属陶瓷摩擦材料 C-陶瓷摩擦材料
盘/盘 (F/R)
赛车，重型车辆. 飞机.坦克。
1、新一代材料已运用在高性能制动器， 欧美主要运用在航天军事，如大重型运 输机，新型战斗机等。 2.C-陶材料将优于C-C材料的未来发展。
摩擦材料的改进
性能比较一览表
材质 特性 钢纤维含量 噪音(呜响声 噪音 呜响声) 呜响声 低温摩擦系数 相互摩擦性 摩擦副） （摩擦副） 耐磨性(寿命 耐磨性 寿命) 寿命 内部生锈
多相体 基体基体-有机
3.性能特点： 3.性能特点： 性能特点
●优良的制动稳定性 ●盘/片高的寿命 ●抗噪音、振动和舒适感 NVH） （NVH） ● 少的积尘 1.运用：飞机、 1.运用：飞机、铁路车辆 运用 赛车、 赛车、军事 2.使用温度 使用温度： 2.使用温度： ●持续温度：600-800℃ 600600 高温：1000-1200℃ 高温：1000-1200℃以上
欧洲
1、在欧洲90年代，消费者和 客户满意度的驾驶条件，更加 期望到制动表现属性： ● 车辆制动力的稳定性和 安 全性， ● 抗衰退能力 制动噪音、 ● 制动噪音、振动和舒适感 （NVH） ）
NAONAO-摩擦材料 NAO-摩擦材料历程--NAO-摩擦材料历程--● NAO是替代石棉基摩擦材料 Akebono历有70多年的制动设 ● Akebono 计专业技术支持，以及也是世 界领先的制动摩擦材料的供应 商，已经花费了25多年重要的 研发和财政资源来发展先进的 无石棉有机（NAO）制动摩擦 工艺技术，优化NVH性能和减 少制动扬尘。 ● 80年代后期，日本更多汽车制 造商主导提出宁静驾驶条件下 的各种条件制动，认识到解决 NVH，NAO是可靠的。 ● 由于客户抱怨，90年代开始在 AM推广，保修市场上升占90%， 大大减轻了主机的压力和保修 费用。
EXAMPLE 4 Raw Material 重量百分比 Phenolic Resin 酚醛树脂 8.30 Barium Sulfate 硫酸钡 16.60 Steel Wool 205 钢棉 38.80 Iron Sponge 海绵铁 13.46 inorganic fiber 无机纤维 2.08 Zinc Sulfide 硫化锌 2.08 Graphite A 505 石墨 6.25 Coke 9 焦炭 2.08 Cashew Particles 摩擦粉 2.08 Rubber 橡胶 4.10 Vermiculite 蛭石 4.17
摩擦材料层
粘结剂 钢背 噪音消音片
全面的性能： 全面的性能：是指符合欧洲标准和客户的严格试验 (效能 衰减）， 效能-衰减），P-µ，V-µ,T-µ，（ ，（NVH) 效能 衰减）， ，
摩擦产品 NAO 陶瓷摩擦材料的发展
●问题的提出？NAO - 陶瓷摩擦材料发展历程 问题的提出？ ●问题的提出？ 问题的提出？ 起源于欧洲-北美 起源于欧洲 北美 日本典型
解决方案
新一代半金属材料
1、改善热传导：降低金属含量+ 底料 、改善热传导：降低金属含量 混合纤维： 混合纤维：有机和无机纤维 钢纤维：表观形貌， 钢纤维：表观形貌，异型纤维 当量 直径 ≤10-25µm 化学成分:C: 0.8-0.12% 化学成分 Mn: 0.6-0.90% 金属含量≤30% 金属含量 2、NVH: 改善压缩模量+背板橡胶涂层 、 改善压缩模量 背板橡胶涂层 3、锌铝合金：阳极 阳离子置换，防锈 阳离子置换， 、锌铝合金：阳极-阳离子置换 防锈。 4、阻氧剂：有机 无机型，迟缓氧化作用 无机型， 、阻氧剂：有机-无机型 5、初始效能：提高粘着系数 、初始效能： 6、特殊条件，使用表面涂层。 、特殊条件，使用表面涂层。 7、改善相互摩擦性：金属 + 极性 有良 极性C有良 、改善相互摩擦性： 好的匹配性和转移膜 8. 固体润滑剂：转移膜 固体润滑剂：
国内外摩擦材料发展趋势
摩擦密封协会培训讲座
2010.03.06
制动 -- 汽车摩擦产品
Brake Friction Products
当今摩擦材料发展现状
No 材料) 类型 (材料)
石棉摩擦材料
制动器
盘/鼓 (F/R)
应 用
轿车.轻卡 卡车
运用特性
1.欧洲北美等已禁用
历史和使用区域
1.中国AM市场仍在使用（50%） 1.有代表性区域在北美，主要在AM. 2.在OE车型上已逐步被替代，但改进型 的材料仍使用在重负荷和特别要求苛 刻的条件。 3.通用型在中国AM市场仍在大量使用。 1.欧洲风格的典型运用在AM 和OE市场。 特别在满足OE高档车型上的应用，如奥 迪、奔驰、宝马。 2.同样运用在福特，通用在欧洲的车型。 1.日本材料的典型风格和运用，但在欧 洲和北美突出解决NVH 问题和摩擦副粘 附性问题。 1、铜基粉末冶金及陶瓷已替代铁基。运 用在高性能制动器。 2、中国引进铜基粉末冶金运用在时速 250km/h以上高速列车上，在世界范围内 广泛使用。 1、在90年代末已运用在高性能制动器， 在世界范围内广泛运用在飞机，赛车。 如美国：MD-11,Boeing767,777,F-22 如法国：Airbus等。
1.运用： 1.运用：盘/鼓汽车车辆 运用 2.使用温度 使用温度： 2.使用温度： ●持续温度:300℃ 300℃
未来发展
相对于NAO-陶瓷材料， 陶瓷材料， 相对于 陶瓷材料 目前还不是极端的驾驶条 件及其高温度条件下进行 的优化（仅在300℃ ）。 的优化（仅在 ℃ 。 未来的目标NAO-陶瓷技术 未来的目标 陶瓷技术 的重大进步在于突破： 的重大进步在于突破： 1、解决高温及其苛刻条件 、 下提供摩擦性能、 下提供摩擦性能、在这种 条件下控制或消除NVH。 条件下控制或消除 。 2、材料结构基于发展多元 、 混合物. 混合物 3、研发低温陶瓷材料工艺 、 技术（ 技术（600℃条件）。 ℃条件）。 这是超越当前摩擦材料 领域的突破。 领域的突破。
改性树脂 二次粘结剂 纤维 钢纤15%以下 混合纤维 铜： 铜粉、纤维 摩擦调节剂： 有机和无机 固体润滑剂 ：天然 合成C（极性） 硫化物 弹性体 橡胶 摩擦改进剂： 摩擦改进剂： 合成颗粒 其它： 填料
主要特性： 主要特性：
1、优良的热导率和热扩散性 2、提高了摩擦副相对摩擦稳定 性，具有稳定的摩擦系数。 3、提高了冷态初始制动力、保 持热态制动力稳定。 4、优异的高速、高温抗衰退能 力，衰退能力提高了15-20%. 5、减少相对摩擦差异 6、抗噪音和抗振动能力（NVH) 7、舒适性和脚踏感好; 8、 盘、片长的寿命。 隔热） 底料层（隔热）
少金属摩擦材料
3 4
有机摩擦材料 （NAO） NAO-陶瓷摩擦材料
盘/盘/鼓 (F/R/R)
盘/盘/鼓 (F/R/R)
轿车 轻卡 卡车.商用车 赛车.飞机，火车 坦克.军车，船舶 工程机械。
5
粉末冶金摩擦材料
叠盘/盘 (F/R)
赛车.飞机
6
C-C 摩擦材料
叠盘/盘 (F/R)
1.高模量和强度，卓越的热传导和 比热，高的孔隙率。 2.高速高温的稳定性，低温在800 ℃，高温在1000 ℃以上的摩擦稳定 性。 1、高速高温苛刻条件下的摩擦稳定 性，使用温度在800-1000 ℃以上。 2、特定的摩擦副和吸收高的热能 。 3、高的气孔率
金属成分：
主要为钢纤维和铁毛作为增强纤 维的,具有一定的磁性。 钢纤维较高的强度和导热性， 同传统的石棉基有着不同的制动特 性和摩擦性能。
需要改进问题
基 体
纤 维 金 属 填料
摩擦剂 润滑剂 填料
第一、 第一、二代半金属材料 . 存在的主要问题 :
1/.高金属含量使得低温低速制动力不 足,易使脚踏力疲劳 2/.高的热导率和升温速率使得较高的 制动温度的热量被传递到制动钳及 其组件上,制动液受热后易产生汽阻 , 将导致制动效能下降,这种热量同时对 制动钳,活塞密封圈及回位 弹簧也有一定的影响,会加快这些组 件老化。 3/.高的热导率易使摩擦材料产生热 分解和高温衰退,由温度梯度差异引 起的热应力会使片或盘出现剥离或龟裂 现象. 4/.粘附性和易生锈,锈蚀后粘附对偶或 者损伤对偶,磨损加剧. 5/.噪音和振动,在低速时易产生100—300 赫的低频噪音,同时伴随车体的剧烈振动.
1、热传导效应 、 2、噪音和振动、平顺性 、噪音和振动、 3、锈蚀和粘附性 、 4、相对摩擦性（摩擦副） 、相对摩擦性（摩擦副） 5、冷态效能和脚踏感 、
2.主要特性 主要特性: 主要特性
●足够的摩擦系数 ● 高的热导率
优良的耐磨性。 ● 优良的耐磨性。
半金属材料
改进和解决方案
问题改进 方向
半金属配方 美国专利（ 年代初 年代初） 美国专利（80年代初） 第一、 第一、二代半金属材料