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CN1382111A - 用于制动系统中的部件的摩擦衬 - Google Patents

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CN1382111A CN00814685A CN00814685A CN1382111A CN 1382111 A CN1382111 A CN 1382111A CN 00814685 A CN00814685 A CN 00814685A CN 00814685 A CN00814685 A CN 00814685A CN 1382111 A CN1382111 A CN 1382111A
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Abstract

本发明涉及用于制动系统、特别是机动车辆的制动系统中的结构与功能元件的摩擦衬。该摩擦衬包括一种无机的复合材料,其又包括一种玻璃或玻璃陶瓷基材、无机的增强纤维和一种或更多种填料,该填料包括一种或更多种具有平面六方结构单元的减摩物质。

Description

用于制动系统中的部件的摩擦衬
本发明涉及用于制动系统、特别是机动车辆的系统中的部件和功能元件的摩擦衬，其包括一种无机的复合材料，该复合材料包括玻璃或玻璃陶瓷基材、无机的增强纤维和一种或更多种填料。
在例如用于陆地车辆(客车、多用途运载车、铁路车辆等)或飞行器的制动系统中的部件或功能元件应该允许能达到尽可能最高的减速。
评价制动器、特别是机动车辆制动器的摩擦衬的重要技术准则是：
-摩擦系数μ，
-磨损，
-机械强度和断裂韧性，
-发生断裂时的转速，
-自诱导的摩擦振动(“颤动”或“冲击”)和摩擦噪声的倾向，
-耐热载荷的能力。
详细地说，这意味着：
摩擦系数μ应该尽可能的高并且尽可能与工况和环境状况无关。由于能够传递的力正比例于摩擦系数与接触压力的乘积(μ×FA)，当摩擦系数μ增大时可以减小制动器的尺寸，而保持接触力大小。摩擦衬的摩擦系数依赖于配对件材料。在机动车辆制动器中的标准配对件材料是灰铸铁或钢。目前用于客车制动器的摩擦衬在实际操作中对灰铸铁的μ值约为0.2-0.5。在设计制动器时，所用的起点是设计值0.25，其已包含一安全系数。摩擦系数应该相对于温度、湿度、接触压力和角速度方面的变化尽可能为常数。
对摩擦衬的磨损应该是很小的。该衬的理想使用寿命在正确操作制动器时可以是车辆的行车寿命，但习惯上在整个的车辆使用期限内更换制动衬。当然，摩擦衬的配对件材料也不应受摩擦衬的过度磨损。一种磨损的量度是磨损率。
高的机械强度和断裂韧性特别在摩擦衬用铆接、夹持或粘合配装时是需要的。
发生断裂时的转速应该为最大车轮速度的1.7-2倍，即通常约5000/min，因为这样高的制动盘的转速可能发生在客车的高行驶速度时。
冲击或噪声是与制动有关的最严重的质量问题之一。冲击被认为是发生在“制动设备”系统的一共振频率时，如果该系统与悬架一起专用，则其被大大地激发以致车辆的振动变得显著的。冲击不可能容易地定量，但对由司机得到的主观感受是非常重要的。冲击发生时的强烈度不仅取决于摩擦衬还取决于整个“制动”系统的设计及其弹簧元件，不过与摩擦衬有关的冲击并不构成重要部分。需要具有很小的或没有冲击倾向的制动器，即其具有舒适性能的良好水平。
实际中，制动器的摩擦衬必须耐相当高的热载荷而不被破坏，即也不变形。因此，一个开发的目标是进一步向上提高发生衰减时的温度极限。与离合器摩擦衬相比，在制动器的摩擦衬中载荷的持续时间以及在加载过程中作用在摩擦衬上的压力均是提高的，并因此对耐热载荷能力的要求是特别高的。
另一方面，采用的对环境有利的材料可以被认为至少达到了不再需要使用石棉的程度，石棉过去曾通用于制动器衬。
目前商业上可得到的用于机动车辆制动器的摩擦衬是具有一种有机的(聚合物)基材的复合材料。它们包括嵌入摩擦水泥中的纱线，该水泥包含树脂、橡胶和如炭黑、石墨和高岭土等填料。该纱线优选包括聚丙烯腈、芳族聚酰胺、纤维素、玻璃和其他的纤维以及黄铜或紫铜丝。这类摩擦衬提供有很好的舒适性，但由于它们的有机组分，特别是它们的有机基材，具有不能令人满意的耐热载荷能力，以致在制动过程中万一超过了某一温度极限，摩擦系数下降，由于“衬的冲击”而导致相当大地降低舒适性和最终衰减(制动器的打滑)。在进一步加载的情况下，摩擦衬实际上将被破坏并且制动功能将完全失效。
EP 0 469 464 B1公开了一种用于摩擦衬的复合材料，其中粘结剂基材由SiO2和至少部分地水溶性硅酸盐、例如碱金属硅酸盐(水玻璃)的混合物制成，其可以在有水的情况下运行。这类材料将具有不能令人满意的水解稳定性，这在例如当温度降到露点以下而形成冷凝的情况下是不利的。
US 4 341 840公开了用石墨纤维增强的玻璃，用于轴承、密封和制动器。这些复合材料将没有足够的耐热载荷能力并且将提供不能令人满意的舒适性。
本发明的一个目的是找到一种制动系统、特别是机动车辆制动器的摩擦衬，其具有改进的性能特性，特别是提高了耐热载荷能力，并且与其相结合对一预定的摩擦衬区域提高了传递较高制动力矩的能力。
该目的通过权利要求1所述的无机的复合材料来达到。
意外地，已发现包括一种玻璃或玻璃陶瓷基材、无机的增强纤维和一种或更多种填料的纯无机的复合材料，由于其特别的性能，如果包含一种或更多种具有平面六方结构单元的增滑剂作为填料，其特别适合于用作制动系统的摩擦衬。
纤维增强的玻璃或纤维增强的玻璃陶瓷的制造是众所周知的并且描述于许多的公开文本中，包括单纯作为实例的US 4 610 917、US 4626 515和US 5 079 196中。
以下简称为填料的填料和功能物质作为添加剂加到粘结剂基材中也是已知的，例如由EP 0 469 464 B1中得知。在生产过程中掺进填料，例如加到料浆中。
原则上，任何玻璃均可用陶瓷纤维来增强。为了避免或减小内应力，适当的目标在于使各个热膨胀系数相符到某种程度。由于常常用作增强纤维的碳化硅纤维和碳纤维具有低的热膨胀，优选具有的热膨胀系数α20/300小于10×10-6/K的玻璃作为基材。
对于这类增强的复合材料的最大许用温度取决于其具体的组分和其微观结构。用作基材的玻璃的玻璃转变温度Tg代表最高的长期使用温度的一个指标。然而，纤维增强可以提高耐热载荷能力，从而纤维增强的玻璃甚至能够成功地经受住高于玻璃基材的Tg的温度。
已证明含三氧化二硼的玻璃是特别适合的基材玻璃。硼硅酸盐玻璃，其在市场上已知的最著名的代表名叫Duran和Pyrex，其具有低的热膨胀系数α20/300，具体地说在从约3至5×10-6/K的范围内，并且Tg在从约500℃至600℃的范围内。
这些玻璃一般具有大约的组成(按基于氧化物的重量％)为70-80的SiO2，7-14的B2O3，4-8的碱金属氧化物和2-8的Al2O3。
铝硅酸盐玻璃，特别是具有大约的组成(按基于氧化物的重量％)为50-55的SiO2，8-12的B2O3，10-20的碱土金属氧化物和20-25的Al2O3的玻璃也是特别适合的基材玻璃，因为它们具有高的耐热载荷能力。它们的Tg在从约650℃至750℃的范围内。
然而，具有约540℃的Tg和约9×10-6/K的α20/3000的碱金属-碱土金属硅酸盐玻璃(例如大约组成为按重量的％计74的SiO2，16的Na2O，10的CaO)也可以成功地用作根据本发明的复合材料的玻璃基材。
用于岩棉的玄武岩玻璃和原料玻璃也适合用作玻璃基材。
此外，各如用于电视显象管，具体地说用于漏斗部和荧光屏的管部件的那些玻璃也适合用作玻璃基材。荧光屏玻璃一般是具有高含量的SrO和/或BaO的碱金属-碱土金属硅酸盐玻璃。漏斗玻璃一般是同一类的玻璃外加少量的PbO。相反，用于电视显象管的颈部的玻璃，即所谓颈部玻璃具有高的PbO含量并且由于对材料要有利于环境的要求因此在本文中是不大适合的。
作为基材的玻璃陶瓷具有更高的耐热载荷能力。玻璃陶瓷及其通过受控的结晶过程的制造几十年来是已知的。
适用于玻璃陶瓷基材的材料体系是例如Li2O-Al2O3-SiO2、MgO-Al2O3-SiO2、CaO-Al2O3-SiO2或MgO-CaO-BaO-Al2O3-SiO2，其可以通过添加剂以不同的已知方式予以改变。
玻璃陶瓷基材还可以包括含有Li2O-Al2O3-SiO2晶体的硼酸盐玻璃或其他的结晶焊接玻璃。这类的复合材料的优点是它们可以在较低的温度下加工但在结晶以后能够耐较高的温度。
由玻璃或玻璃陶瓷基材制成的复合材料比例等于除下文列表的增强纤维和填料的比例的剩余部分。然而，其含量不应该少于5％的重量和不多于60％的重量。优选比例在20和55％重量之间，并且特别优选比例在25和50％重量之间。
玻璃和玻璃陶瓷的增强纤维同样是众所周知的，并且许多无机的增强纤维适用于该目的。主要采用碳、SiC、BN、Si3N4、Al2O3、ZrO2和莫来石，在这种情况下特别是3Al2O3×2SiO2、硅酸钙(xCaO·ySiO2)、熔融石英、具有高SiO2含量的玻璃，即SiO2含量大于80％重量的玻璃、A-，C-，S-或E-玻璃和/或岩棉如玄武岩棉等纤维作为主要组分，添加或不添加Si、Ti、Zr、Al、O、C、N，例如赛隆类(Si，Al，O，N)纤维，或它们的氧化物和/或碳化物。
E-玻璃是一种铝硼硅酸钙玻璃，其基本上不含碱金属。S-玻璃是一种铝硅酸镁玻璃，C-玻璃是一种钠钙硼硅酸盐玻璃而A-玻璃是一种钠钙硅酸盐玻璃。
碳纤维和碳化硅纤维是特别适用的。高比例的SiC纤维降低磨损。高比例的C纤维代替SiC纤维使复合材料的成本较少。
包含SiC纤维和C纤维两者的复合材料是特别有利的，因为可以降低磨损并且利用便宜的C纤维可以改善摩擦性能。
特别优选SiC/C的比率为约1∶4。将SiC的比例降到1/5可以大大地降低复合材料的制造成本而不会降低性能。
为了改进摩擦的和舒适的性能，增强纤维也可以设有一种涂层，一般为薄的涂层，例如包括碳、碳化物、SiO2、Al2O3或其他的氧化物。
复合材料的纤维含量在约5和55％重量之间。较高的填料含量只能以相当高的成本来达到，同时如果纤维少于5％的重量则通过纤维增强制造的性能的变化特别是在提高强度方面是很小的，并且纤维在基材内的均匀分布变得更为困难。
为了经济和技术的原因，优选纤维含量为约25至45％的重量。
如果采用多种不同类的纤维则得到混配的复合材料。
除了玻璃/玻璃陶瓷基材和无机的增强纤维以外，根据本发明的摩擦衬还包括以粉末形式使用的一种或更多种无机的填料。根据本发明，至少所用的一部分填料含量是一种增滑剂，其包含平面六方结构单元。优选的增滑剂是：层状硅酸盐、炭墨、石墨、云母和MoS2。特别优选的增滑剂是：炭黑和石墨。
最重要的填料通过实例列表示下文。
除了上述的增滑剂以外，这些填料是用作结晶石英、硅藻土、石英玻璃或玻璃质的熔融石英的SiO2，Al2O3，ZrO2或类似氧化物，还有Fe2O3和Cr2O3，硅酸钙例如硅灰石(CaO×SiO2)、2CaO×SiO2和3CaO×SiO2，硅酸镁及其水合物例如滑石(3MgO×4Si2×H2O)，硅酸锆，白云石，铝硅酸盐例如莫来石、硅线石、高岭土或粘土，还有铝硅酸钙，铝硅酸钾和铝硅酸镁例如堇青石，还有水泥，氧化镁，碳酸镁及其水合物，铝酸镁，铬铁矿，氧化钛例如金红石，硼化钛，钛酸铝，还有碳酸盐例如石灰及生石灰(CaO)，硫酸盐例如BaSO4、石膏、特别是例如半水合物或无水石膏，硫化物例如MoS2或CuS，氮化物例如BN，碳化物例如SiC、B4C、TiC和粉末状焦炭，玻璃陶瓷例如由对玻璃陶瓷列举的材料系中得到的，以及金属例如铜、铝、镁、铁或钢，或半金属例如硅和/或它们的合金。
填料可以例如是玻璃质的、陶瓷的或金属的。包含玻璃陶瓷的玻璃质填料或一种填料可以，例如通过电子束微传感器区别于具有不同组成的玻璃或玻璃陶瓷基材。如果同样的玻璃或同样的玻璃陶瓷用作基材又用作填料，则该分析方法是不适用的。然而，有可能通过光学方法把基材与填料区别开来，因为基材已完全熔化而不同于填料。
可优选的所用填料是SiO2、Al2O3、ZrO2、硅酸镁及其水合物，硅酸钙、莫来石、高岭土、SiC、TiC、TiB、BaSO4、BN、玻璃陶瓷、碳、炭黑或粉末状焦炭。硬材料的特征在于它们提高耐磨性，而较低硬度的组分改善舒适性能。
采用从包括SiC、ZrO2、Al2O3、玻璃陶瓷和TiB2的一类中选出一种或更多种填料外加增滑剂是特别有利的。
在一极其有利的实施方案中，将增滑剂，特别是炭黑、石墨和/或云母与从包括ZrO2、TiB2和玻璃陶瓷的一类中选出的组分一起使用。
增滑剂的含量，特别是炭黑的含量优选多于15％，特别是根据填料含量多于50％，不过优选的是至少有另一种填料以及增滑剂。
用作增滑剂的炭黑以一次粒子的形式和以这些一次粒子的团聚体的形式存在，其中优选以粒子(一次粒子)的团聚体(炭黑片)的形式存在，该粒子的平均直径在1nm与10nm之间。优选的是炭黑采取具有平均直径在10nm与50nm之间、优选在10nm与500nm之间的一次粒子团聚体的形式。特别优选的是团聚体的平均直径在10nm与150nm之间的炭黑。因此，平均粒子尺寸(一次粒子或一次粒子的团聚体)在1nm与50μm之间的炭黑是优选的，在1nm与500nm之间是特别优选的，而在1nm与150nm之间是非常特别优选的。
填料在复合材料中的含量至少按重量约为5％而按重量最多为50％。
如果含量较少，它们的效果是不足的，而如果含量是较多的，则发生加工困难。
填料含量按重量为25至40％是特别优选的。
一般说来，通过适当地选择基材、纤维和填料，该复合材料可以适应于它们的特定用途。许多物理特性，例如热膨胀、导热率、热载荷下的蠕变、摩擦性能等可以予以改变并设定在某些极限内。
包含在复合材料中的纤维可以用许多方式予以改变，具体地说不仅根据化学组成而且也根据微观结构和外部几何形态。
纤维的微观结构(给定同样的化学组成)决定物理特性。例如，在C纤维的情况下具有特别的高模量和高强度的纤维，其石墨化的不同程度影响摩擦的和热的性能。因此，当采用同样的增强纤维时，可以改变到一限定的程度，在该改变的基础上可以将复合材料向要求的性能方面优化。
增强纤维的几何形态(形状和尺寸)和纤维在复合材料中的布置提供特别广泛的改变的可能性。
例如，玻璃和玻璃陶瓷可以用晶须、短纤维、长纤维或连续纤维来增强，当采用纤维垫、织造纤维织物和纤维毡时存在其他的可能性。并且，纤维在材料内的定向可以适应于由该材料制成的部件的几何形态，例如，制成的圆环形结构或某些其他形状的环形结构或弯成的轮形部件。
晶须和短纤维(纤维长度到约5mm)一般各向同性地分布在复合材料内，其导致各向同性的特性，但也可以例如通过高温下的挤压部分地定向。利用晶须或短纤维不可能达到很高的断裂韧性。相反，长纤维和连续纤维至少在复合材料的较大部分内平行地布置，其导致复合材料在该方向的机械特性的相当大的改善，但在其垂直的方向几乎得不到任何改善。然而，当采用长纤维和连续纤维借助于层压结构也能够达到至少关于一个平面的相当大程度的各向同性，在层压结构中各纤维相互成角度布置。
一般来说，包含长纤维或连续纤维的复合材料的制造和成形比包含晶须和短纤维者更为困难，但在另一方面其可以在优选的方向达到特别好的机械特性值。纤维构造的适当选择使其能够开发适应于预期的载荷的部件。要将纤维构造设计在纤维增强的部件中的方式对本领域技术人员是已知的，例如由纤维增强的塑料部件中可得知。
采用纤维毡和织造纤维织物使复合材料可以用低成本技术制造，不过它们与长纤维或连续纤维的复合材料相比只具有中等的强度值。例如，织造织物和毡也可以渗入玻璃熔体或溶胶凝胶溶液，它们通过随后的热处理可以转变为玻璃或玻璃陶瓷。
制造这种材料的方式，即其制造是否包含晶须、连续纤维、长纤维、短纤维、织造织物、毡等取决于具体的物理的和技术的要求，并且当然还取决于制造成本，制造成本决定材料的价格并因此决定其经济生命。
由于关于技术规格和经济的制造的特定要求，对于根据本发明的摩擦衬可优先采用随机定向的短纤维，尽管利用定向的纤维构造也可以达到良好的结果。
纤维增强的玻璃或玻璃陶瓷的机械特性，例如强度和弹性模量基本上由加入的纤维的量和布置来决定。热机械特性，即热膨胀，和热特性，例如导热率，像摩擦特性如摩擦系数和磨损一样，受整个复合材料的组成，即受各个组分的比例和它们的特性的影响。
例如，利用以单向纤维布置和纤维含量为约40％的重量的C或SiC纤维达到了大于1200MPa的拉伸弯曲强度和大于130Gpa的弹性模量，同时与纯玻璃或玻璃陶瓷相比提高了断裂功。利用多向定位的或随机的纤维布置以及一改变的纤维含量，根据在复合材料中存在的纤维在载荷方向的比例产生较低的强度和弹性模量的结果。
单纯用SiC纤维增强的玻璃具有很低的各向异性导热率，等于约1.5W×m-1×K-1，其可以通过添加另外的组分作为其比例的函数来加以调整。例如，通过添加碳纤维和/或碳、金属和/或陶瓷粉末提高导热率以及热膨胀。添加具有低导热率和低热膨胀的组分，例如熔融石英可以相应在地降低这些特性。
复合材料可以成功地机械加工，从而一般通过铆接、螺钉连接、夹持或粘合可以将它们作为摩擦衬容易地结合于制动设备上。
所述具有非水溶性基材的纯无机的包含增滑剂的复合材料耐得住热和摩擦-机械载荷的特殊组合，用于制动器的摩擦衬能极好地承受这样的组合。因此，它们同样满足与发生断裂时的转速有关的要求。
它们具有很好的耐热载荷能力并因此满足对制动系统的摩擦衬的特别高的要求。而且，除了需要的强度外，它们也具有恒定的高摩擦系数和较低的磨损程度并提供良好的舒适性。
具体地说，这些复合材料比传统的有机制动器衬具有基本上更高的耐长期热载荷的能力，其对灰铸铁的磨损率小于1×10-4mm3/Nm，对灰铸铁的摩擦系数μ在0.3与0.8之间，并且摩擦系数有高度恒定性而滑动速度为4-40m/s。在这种情况下，摩擦系数和磨损率在块-环结构中确定，其用环作为金属配对件材料，在压力达5MPa和相对速度达5m/s时进行。在用盘作为金属配对件材料的销-盘结构中测量得到同样的数值。
因此该复合材料特别适用于制动系统的摩擦衬。它们优于以前用于这种用途的材料。它们高的耐长期热载荷的能力使它们不同于惯用的有机衬。与烧结的金属衬相比，它们的区别特别在于高的舒适程度和对配对件材料的很小磨损。
因此所述纯无机的复合材料组合了所要求的各特性，而这些特性至今在任一情况下只能部分地达到，并因此其特别适用于很宽范围的制动系统。
标准的机动车辆制动器是液压致动的盘式或鼓式制动器，用以使这些车辆减速。特别是在客车和多用途运载车中，而且也在承载在轨道上的车辆和飞行器中，仅仅盘式制动器的设置变得日益广泛。根据本发明的摩擦衬特别适用于这些制动系统。
所述的复合材料同样适合用作进一步开发的这些标准制动系统的摩擦衬，例如由电动马达装置致动的制动系统。
所述的复合材料也特别适合用作很宽范围的专用车辆和农业车辆中所用的制动系统的摩擦衬，该专用车辆例如用于露天采矿和地下开采中以及军事技术如自行装置中的车辆。
该复合材料不仅适合用作所述型式的车辆的摩擦衬，而且也适合用作其他制动系统的摩擦衬，例如用于流动机械和生产机械，如印刷机和纺织机，以及用于运输、输送和提升设备中的。
以下参照示例性实施方案说明本发明。
包含随机布置的纤维的纤维增强的复合材料由各材料的不同组合以通行的方式，具体地说采用料浆-溶胶-凝胶方法来制造。
这些材料不同的机械的和摩擦学的特性在实验台和机动车辆试验中来确定。
根据特定的组合物，确定出强度在100与250MPa之间和弹性模量达到100GPa。
用组合物的以下百分比表示按重量的％。
首先，无填料的复合材料包括50％的硼硅酸盐玻璃基材(Duran)和50％的SiC和/或C纤维，具体地说各具有1至50mm长度的短纤维，以不同的比例来制造：C1-C5。各个纤维的比例和测量结果(摩擦系数和磨损率)示于表1中。
从C1(只有SiC纤维)开始，其具有摩擦系数0.4，磨损率2×10-6mm3/Nm和不令人满意的舒适性能，不过当C纤维含量增加时摩擦系数增至0.8(C5，只有C纤维)，磨损率也增加到3×10-5mm3/Nm(C5)只稍微改善了舒适性。
表1：
包括50％的硼硅酸盐玻璃基材和50％的纤维的复合材料的摩擦系数和磨损率。
    C1     C2     C3     C4     C5
    纤维：SiCC 50％- 40％10％ 25％25％ 10％40％ -50％
    摩擦系数μ 0.40 0.45 0.58 0.65 0.80
    磨损率(mm3/Nm)     2·10-6     4·10-6     7·10-6     10·10-6     30·10-6
其次，生产出包括40％的硼硅酸盐玻璃基材(Duran)、30％的SiC(6％)与C纤维(24％)和30％的不同的填料或填料混合物的复合材料，其中不包含增滑剂(C6-C8)和包含增滑剂、特别是炭黑(E1-E5)。
与无填料的对比实例相比，关于摩擦系数和磨损率具有良好的结果但舒适性较差，在包含填料的各实例中摩擦系数仍然是高的(约0.4-0.6)，并且磨损保持在可接受的极限内或甚至减小了，同时改善了舒适性。
如果填料含量包括具有不同的粒子或团聚体直径(I＝1-2nm，II＝10-15nm，III＝100-150nm)的炭黑粉末的混合物或它们混合物或具有其他的增滑剂的混合物，摩擦系数是高的(达到约0.6)，并且摩损仍然是相当小的。特别是，改善了舒适性。对于包括不同颗粒尺寸的炭黑和ZrO2的填料混合物的三个实例(E1，E2，E3)，摩擦系数和磨损率的具体数据列举于表2中。当采用炭黑与云母和/或ZrO2作为填料的组合时，摩擦系数同样改善了或仍然是高的，同时磨损率仍然是很小的。同样改善了舒适性。表2中实例E4提供了这方面的证据。玻璃陶瓷也属于这类的填料并且另外具有减小磨损的效果。用硼化钛代替玻璃陶瓷与炭黑组合进一步减小磨损(E5)。
因此包括基材、纤维和含增滑剂的填料的摩擦衬，与无填料的实例以及含填料而不含增滑剂的实例相比，具有良好的舒适程度和结合了良好的，即高的摩擦系数与良好的，即很小的磨损率。特别是，改善了舒适性。这可由下列定性的指示来说明：
C1-C5不适当的
C6-C8适当的
E1-E5良好的
                            表2：
包括40％的硼硅酸盐玻璃基材、30％的纤维(6％的SiC，24％的C)和30％的填料的复合材料的摩擦系数和磨损率：
        填料                    摩擦系数          磨损率
                                   μ             [mm3/Nm]
  C6    30％      Al2O3         0.42            5×10-6
  C7    30％      ZrO2           0.43            1×10-6
  C8    15％      ZrO2           0.60            30×10-6
        15％      陶土
  E1    12％      ZrO2           0.45            7.10-6
        18％      炭黑1                           7.10-6
  E2    5％       ZrO2           0.46            5.10-5
        25％      炭黑1                           5.10-5
  E3    8％       ZrO2           0.52            9.10-5
        22％      炭黑
                  II
  E4    20％      炭黑1           0.53            7.10-5
        5％       云母
        5％       ZrO2
        8％       硼化钛          0.43            3.10-6
        22％      炭黑

Claims (23)

1.一种用于制动系统、特别是机动车辆的制动系统中的部件和功能元件的摩擦衬，其包括无机复合材料，该复合材料包括玻璃或玻璃陶瓷基材、无机增强纤维和一种或更多种填料，其特征在于，至少一种填料是增滑剂，其具有平面六方结构单元。
2.根据权利要求1所述的摩擦衬，其特征在于，至少一种选自炭黑、石墨、层状硅酸盐、云母、MoS2的物质作为增滑剂存在。
3.根据权利要求2所述的摩擦衬，其特征在于，炭黑和/或石墨作为增滑剂包括在内。
4.根据权利要求3所述的摩擦衬，其特征在于，炭黑包括平均直径是1nm到50μm，特别是1nm到500nm的粒子或一次粒子的团聚体。
5.根据权利要求4所述的摩擦衬，其特征在于，炭黑包括平均直径是1nm到150nm的粒子或一次粒子的团聚体。
6.根据权利要求1至5中至少一项所述的摩擦衬，其特征在于，除一种或更多种具有平面六方结构单元的增滑剂外，填料或各填料还包括粉状的SiO2(如结晶石英、石英玻璃或玻璃质的熔融石英)、Al2O3、ZrO2、Fe2O3、Cr2O3、硅酸钙、硅酸镁和它们的水合物、硅酸锆、铝硅酸盐、铝硅酸钙、铝硅酸钾、铝硅酸镁、水泥、氧化镁、碳酸镁及其水合物、铝酸镁、铬铁矿、白云石、氧化钛、钛酸铝、玻璃陶瓷、碳酸盐、硫酸盐、硼化物、碳化物、硫化物、氮化物、粉末状焦炭、铁、钢、铜、铝、硅、镁和/或它们的合金。
7.根据权利要求1所述的摩擦衬，其特征在于，除一种或更多种具有平面六方结构单元的增滑剂外，填料或各填料还包括粉状的SiO2、Al2O3、ZrO2、硅酸镁和它们的水合物、硅酸钙、莫来石、高岭土、SiC、TiC、TiB2、BaSO2、BN、玻璃陶瓷、粉末状焦炭。
8.根据权利要求7所述的摩擦衬，其特征在于，除一种或更多种具有平面六方结构单元的增滑剂外，填料或各填料还包括SiC和/或ZrO2和/或Al2O3和/或粉末状焦炭和/或玻璃陶瓷和/或TiB2。
9.根据权利要求8所述的摩擦衬，其特征在于，各填料包括一种或更多种具有平面六方结构单元的增滑剂的混合物和至少一种选自ZrO2、TiB2、玻璃陶瓷的组分。
10.根据权利要求1至9中至少一项所述的摩擦衬，其特征在于，填料的含量按重量计为5至50％，特别是按重量计为25至40％。
11.根据权利要求1至10中至少一项所述的摩擦衬，其特征在于，增强纤维包括一种或更多种选自碳、SiC、BN、Si3N4、Al2O3、ZrO2、莫来石、硅酸钙、熔融石英、SiO2含量按重量计大于80％的玻璃、A-、C-、S-、或E-玻璃和岩棉的组分作为主要组分，添加或不添加元素Si、Ti、Zr、Al、C、N或O和/或它们的氧化物和/或碳化物。
12.根据权利要求11所述的摩擦衬，其特征在于，增强纤维包括碳和/或SiC。
13.根据权利要求1至12中至少一项所述的摩擦衬，其特征在于，增强纤维有碳、碳化物、SiO2或Al2O3的涂层。
14.根据权利要求1至13中至少一项所述的摩擦衬，其特征在于，增强纤维的含量按重量计为5至55％，特别是按重量计为25至45％。
15.根据权利要求1至14中至少一项所述的摩擦衬，其特征在于，玻璃基材包括硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、碱金属-碱土金属硅酸盐玻璃或玄武岩玻璃。
16.根据权利要求1至14中至少一项所述的摩擦衬，其特征在于，玻璃陶瓷基材包括Li2O-Al2O3-SiO2、MgO-Al2O3-SiO2、CaO-Al2O3-SiO2或MgO-CaO-BaO-Al2O3-SiO2系统的玻璃陶瓷，或包括含有Li2O-Al2O3-SiO2晶体的硼酸盐玻璃。
17.根据权利要求1至16中至少一项所述的摩擦衬，其特征在于，在块-环或销-盘结构中用环或盘作为金属配对件材料，在压力达5MPa和相对速度达5m/s时，复合材料对灰铸铁具有的摩擦系数μ至少为0.3，在滑动速度为4-40m/s时具有恒定的摩擦系数并且磨损率小于1×10-4mm3/Nm。
18.根据权利要求1至17中至少一项所述的摩擦衬，其特征在于，其用于机动车辆制动系统。
19.根据权利要求1至17中至少一项所述的摩擦衬，其特征在于，其用于客车和多用途运载车中的制动系统。
20.根据权利要求1至17中至少一项所述的摩擦衬，其特征在于，其用于在露天采矿和地下开采、军事技术或农业应用中使用的车辆中的制动系统。
21.根据权利要求1至17中至少一项所述的摩擦衬，其特征在于，其用于承载在轨道上的车辆中的制动系统。
22.根据权利要求1至17中至少一项所述的摩擦衬，其特征在于，其用于飞行器中的制动系统。
23.根据权利要求1至17中至少一项所述的摩擦衬，其特征在于，其用于在制造技术机械、输送和提升装置或流动机械以及印刷或纺织机械中使用的制动系统。
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