应用

摩擦材料

无铜配方

铜(Cu)在现代刹车片中起到关键作用,因为它在刹车期间促进传热和散热,同时随着时间的推移增强耐热性。 由于其润滑性能,铜在噪音、振动和平顺性(NVH)方面也有很大的贡献。 自2010年华盛顿州和加利福尼亚州通过立法,旨在截至2023年将刹车片中铜的使用量减少到<0.5%(重量),全球刹车片行业一直在寻找替代品。

石墨因其热传导性而得到普遍公认,因此被认为是铜的潜在替代品。 石墨的几个原生特征,例如形态、纯度、石墨化程度、多孔性或粒度分布,有助于散热(传导性),这是图1中描述的衍生特征之一。 因此,并非所有类型的石墨都适合替代铜。 此外,业界普遍认为不能单独使用石墨来完全替代铜,因为需要进行一些其他调整才能达到所需的最终性能。

图1

石墨的特征

图2

高温提纯后的高纯针状焦(PNC)

我们如何帮助解决您的问题?

问题

减少最新刹车片配方中铜的含量后,导热性降低,这导致传热困难。

解决方案

高回弹石墨类碳素(RGC™)具有多孔性,而高纯针状焦(PNC)具有强各向异性,使得着两种材料有助于提高刹车片的导热性。

为了在极端条件下(特别是在高温下)保持刹车性能,刹车片必须在平行于摩擦层的方向上,而不是在垂直方向上散热,后者将导致背板、活塞和刹车液温度升高,从而导致整个系统发生故障。

天然鳞片石墨的热传导性沿平行于石墨层的轴线在200-500 W/mK之间变化,沿垂直轴线在5-15 W/mK之间变化,显示出明显的各向异性行为。 相比之下,铜表现出完美的各向同性行为,在所有三个方向上的导热性值平均约为300-350 W/mk。 这些数据表明,各向异性石墨有利于在特定方向上获得所需的热传导性。 在混合和压制刹车片的过程中,强各向异性材料层面可以被调整成平行于摩擦层方向。

卓越石墨与南伊利诺伊大学(位于卡本代尔)合作进行了多项测试,支持与在类似电热处理中获得的完全各向同性材料相比,各向异性石墨材料对在平行方向上的散热有积极作用的观点,如以下数字所示:

图3

导热性和铜替代品

图4

刹车片厚度

仅使用各向异性石墨材料的改性刹车片显示,在平行于刹车片层的X和Y方向上热传导性增加约10%,而在垂直于刹车片厚度的Z方向上没有检测到任何变化。 作为对比使用的各向同性材料在所有方向上对热行为具有相似的影响。

卓越石墨开发出弹性和其他石墨等级以解决这些问题。 弹性产品在电热处理/提纯过程后具有独特的形态和多孔性。 已开发其他石墨等级(如PNC),以应对铜禁令法规,预计即将出台的新法规和排放限制将强制使用清洁材料。

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