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國內(nèi)剎車片產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速 但核心技術掌握情況堪憂

作者: 汽配人網(wǎng) 發(fā)表于: 2013-02-27
  日前公安部公布,截止到2012年年底,全國機動車保有量已達2.4億輛,其中汽車保有量1.2億輛,年增長1510萬輛。中國成為世界上最重要的汽車消費國之一。 
   
  億輛的汽車保有量形成了一個巨大的消費市場。圍繞汽車更是催生了眾多的服務項目。在這些項目中,最可觀的、風險最小的、周轉最快的當屬汽車易損件項目,也就是消費者平時到4S店更換最多的一些產(chǎn)品,如機油、三濾、燈泡、火花塞、雨刮器、皮帶、剎車片、剎車盤、輪胎、冷媒、玻璃水、喇叭等等。 
   
  在上面的這么多產(chǎn)品中,有一類產(chǎn)品尤其值得引起關注的,那就是直接影響到消費者生命安全的剎車片和輪胎。 
   
  人類最早用于車輛制動的材料是諸如木材、皮革等天然材料。由于當時車速很低,制動 
   
  產(chǎn)生的溫度也很低,直到1897年一個叫Aerbertfrood的英國人首先發(fā)明了類似今天的制動鼓,并研制出一種以頭發(fā)或棉花為主要材料制成的制動帶,用瀝青浸透。這種材料不僅用于當時的馬車,也適用于早期的機動車。由于棉花等天然纖維在270°C下將變成碳,并失去它的摩擦性能和強度,因而限制了應用。Frood很快認識到這個缺點,并在1908年開發(fā)出了纏繞石棉摩擦片。一直到20世紀60年代末期,石棉摩擦材料一直是剎車片的主要材料。 
   
  粗略劃分,剎車片摩擦材料發(fā)展經(jīng)歷了下面幾個階段: 
   
  1930年前,主要以石棉長纖維加其他線類(如黃銅絲)編制浸漬方式為主。浸漬材料由瀝青發(fā)展到油和膠的混合物,并開始用短纖維替代長纖維。后期出現(xiàn)了無編制干法混合熱壓工藝。 
   
  1930年,化學家們研制出了一種柔性樹脂粘合劑,具有更好的熱穩(wěn)定性。這使得干法工藝有了摻進更多填料的可能性,并逐步研制出我們今天熟悉的鼓式制動片。在后續(xù)的30年中,石棉一直是主要原料。與此同時,橡膠工業(yè)的研究成果也促進了摩擦材料工藝的改進。用橡膠混合物膠液刷涂布狀編制物,然后再折疊或堆積熱壓,此方法至今仍被廣泛采用。 
   
  1950年,美國SKWELLMAN公司首先研制出來用鐵粉、石墨和其他填料加樹脂做粘合劑熱壓而成的摩擦材料,即所謂半金屬摩擦材料。1970年,這種材料被用于盤式剎車片,至今仍被廣泛接受,大量半金屬剎車片仍占據(jù)著世界各地市場。 
   
  1960以來,隨著汽車設計的不斷改進,汽車對制動器的要求也越來越高,迫使許多摩擦材料公司開始研究摩擦材料與制動鼓盤的關系,并尋求石棉的替代材料。經(jīng)過分析人們認識到石棉的應用受到很多限制。石棉資源是有限的,石棉的質(zhì)量有很大差異,尤其是石棉對人體健康和環(huán)境有較大傷害。這些問題的存在,推動了用玻璃纖維、礦物纖維、金屬纖維替代石棉的進程,近期則越來越多的采用芳綸纖維、鈦酸鉀晶須和合成纖維。 
   
  縱觀剎車片的發(fā)展歷史,不難看出,剎車片的發(fā)展是循序漸進的。它隨著汽車技術的發(fā)展而發(fā)展,不斷的去滿足汽車新技術所帶來的速度、溫度、舒適、穩(wěn)定、環(huán)保等要求的變化。而地域和材料的不同則培育了不同的配方體系。 
   
  目前,全球市面上有三類汽車剎車片配方體系。一類是代表歐系的低金屬配方,一類是代表北美的半金屬配方,另外則是以日本為代表的陶瓷配方。這三種配方體系各有千秋,都有自己的優(yōu)點。 
   
  像寶馬、奔馳類歐系車基本是以低金屬配方為主,這是因為當時給這些車配套的摩擦材料公司都在歐洲,選擇材料時以歐洲本地的材料為主開始研發(fā)的,從而形成了自己獨特的配方體系,這就是低金屬配方。由于歐洲車重、且不限速,必須要求其摩擦系數(shù)很大。這樣就大大縮短了了剎車片的使用壽命,并且這類產(chǎn)品的落灰非常嚴重,所以,我們常??吹綄汃R奔馳的車轱轆黑灰很多,就是這個原因。 
   
  以通用、福特為代表的北美汽車車體也很重,但在北美是限速的,區(qū)域材料和汽車性能的不同產(chǎn)生了新的配方體系,就是北美的半金屬配方。由于它的適中,既可以在比較重的歐洲、北美車上用,也可以在日韓等輕型車體上取得較好的效果,所以,長時間以來,半金屬配方一直是市場的主流。 
   
  最后就是陶瓷剎車片了。說到陶瓷剎車片,很多消費者很容易聯(lián)想到我們平時吃飯用的碗和盤,實際這兩者完全不是一回事,之所以叫陶瓷剎車片是因為材料中大量使用了無機類陶瓷纖維材料,和半金屬、少金屬配方有著明顯的不同。 
   
  上文已經(jīng)提到,剎車片的設計是以滿足汽車性能要求為目的的。歐洲、北美和日韓的汽車設計風格不同,提出的剎車片設計要求自然也有差異。低金屬配方和半金屬配方很好的適應了歐美汽車車身重、慣量大的性能要求,但同時又有各自不理想的一面。低金屬配方壽命短、落灰多;半金屬配方含有很多的金屬纖維,導熱快,高溫衰退大。這些缺失也成為了日后剎車片配方繼續(xù)進行研發(fā)的動力。 
   
  世界上最早解決半金屬配方導熱的方法是:采取兩種混合料。表面的是功能性摩擦材料,而底部靠近鋼背板的地方有2毫米厚度的一層特殊研發(fā)的材料。這層材料的作用是增加剪切面積、降低噪音和隔斷熱傳導。由于技術和成本增加的原因,目前,國內(nèi)只有信義“braxcel布雷塞爾”等極少數(shù)品牌的產(chǎn)品采取這種工藝,一般的都是只使用一種摩擦材料,而沒有底部的特殊材料。 
   
  通過分析低金屬和半金屬配方的缺點,并結合日本車的性能特點,日本的阿基波諾公司研發(fā)出了新的材料配方體系。它立足于實現(xiàn)耐高溫、低導熱、耐磨、不落灰、環(huán)保等多個傳統(tǒng)技術要求,很好的解決了低金屬和半金屬配方的不足。理論上,半金屬導熱快是因為金屬纖維多,它就用芳綸纖維(防彈衣所用材料)代替金屬纖維;但僅有芳綸纖維又不耐磨,所以,又發(fā)明了一種新材料:六鈦酸鉀晶須(晶須:就是單個的晶粒。我們所說的金屬是由一個個晶粒組成的,像動植物是由無數(shù)的細胞組成一樣,金屬斷裂主要是從晶粒間裂開。但基本不會從晶粒中間斷裂,所以晶粒強度極高。晶須就是通過工藝控制,讓晶粒單方向生長,成須狀。類似于我們冬天看到的窗上的冰花,冰花開始時就是往一個方向生長的。鈦,屬貴金屬,常見于核潛艇殼體和航空發(fā)動機葉片)。做為粘接劑的樹脂,考慮到它要滿足耐高溫性能,而傳統(tǒng)樹脂高溫不穩(wěn)定,于是又開發(fā)出耐高溫型號。僅僅這樣還是不夠的,因為在半金屬配方里面,金屬纖維起到的作用類似于我們蓋房子所用的梁,摩擦材料由10至20多種材料組成,除了纖維類增強劑、樹脂粘接劑以外,還有一些工藝調(diào)節(jié)劑、摩擦調(diào)節(jié)劑等顆粒填料。當金屬纖維這種大梁換成晶須等小纖維后,空間小了,原來的大粒度填料都放不進去了,只能采用小粒度材料。而各種填料的純度又必須很高,這樣才能保證性能的穩(wěn)定。 
   
  從上面的介紹可以了解到,這種配方和少金屬、半金屬配方是完全不一樣的。因為技術要求的提高,導致從材料,到結構都發(fā)生了質(zhì)的變化,從而形成了一種全新的摩擦材料配方體系。因為材料中大量使用了無機類陶瓷纖維材料,所以定義為了陶瓷剎車片。這就是陶瓷剎車片的由來。 
   
  日本人發(fā)明了陶瓷配方,也發(fā)明了陶瓷配方中的關鍵材料:六鈦酸鉀晶須。所以,在2008年以前,除了日本,其他國家沒有陶瓷剎車片。 
   
  而中國。我們靠著改革開放的30年迅速追趕著國外水平。開始我們靠的是人力資源,靠給人家打工、貼牌來生產(chǎn)剎車片。在幫人家加工的同時,自己的水平也得到了鍛煉和提升。國內(nèi)開始涌現(xiàn)出大量的剎車品牌和廠家,特別是近幾年,由于看好市場保有量和剎車片工藝簡單、設備投入少的原因,大量的工廠如雨后春筍般蜂擁而起。 
   
  國內(nèi)剎車片產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的同時,我們卻忽視了在學習中沉淀,大家一味謀求賺快錢。老板們有錢后再買設備,搞展覽,做推廣,做高仿,還給假貨起個好聽的名字:正包,卻很少有人靜下心來鉆研剎車片最核心的東西:配方??纯船F(xiàn)在的市面上,假貨、高仿、所謂的正廠副廠,讓人暈頭轉向。有些經(jīng)銷商則迷信老外的品牌,生產(chǎn)廠家也借機打著來自于“非國內(nèi)”的噱頭招搖過市。 
   
  當前國內(nèi)市面上就有很多品牌打的都是陶瓷的旗號。但很少是和日本的阿基波諾類似的材料、工藝和技術配方。一是沒有這個技術,二是用不起這類材料組合。陶瓷剎車片有著特別的效果,在各種路況、環(huán)境下的摩擦系數(shù)基本穩(wěn)定;耐高溫性能極佳;對盤的磨損極小;沒有黑灰;使用壽命比半金屬配方延長30%;剎車舒服;基本沒有噪音。這些是鑒別純正陶瓷配方很好的視角。市面上,如用這些標準來判斷,很多只能稱呼為:“添加了零星芳綸纖維的低金屬配方剎車片”而已,算不得純正意義上的陶瓷剎車片。 
   
  日本阿基波諾之所以是陶瓷剎車片的鼻祖,是因為它創(chuàng)造和控制了核心的材料:六鈦酸鉀晶須,創(chuàng)造了新的工藝和技術。2008年,中國東營信義公司和中科院合作,開發(fā)完成了六鈦酸鉀晶須和晶片,打破了日本企業(yè)的壟斷。推動陶瓷配方技術實現(xiàn)了和國際同步。市面上,只通過加盟店專賣的信義“braxcel布雷塞爾”品牌的陶瓷和半金屬配方為20多家汽車廠原車配套,使用了信義六鈦酸鉀晶須、美國杜邦的芳綸纖維、瑞典的陶瓷纖維、瑞士特米高的高純度石墨、進口高純度硫酸鋇,芬蘭的礦物纖維、日本伊騰忠的耐高溫樹脂等材料。高端材料的使用固然大幅增加了成本,卻從根本上保證了陶瓷配方的原汁原味。 
   
  當然,陶瓷剎車片也不是萬能。消費者選擇時可根據(jù)自己的車況自由選擇,三種配方體系都不錯。盡量選擇原車的或有原車配套實力的品牌會最保險。