磷酸盐复合陶瓷基汽车刹车材料关键技术与应用doc

1、2017年度国家技术发明奖推荐项目公示一、项目名称磷酸盐复合陶瓷基汽车刹车材料关键技术与应用二、推荐单位意见该项目针对目前市场上主流树脂基汽车刹车片在高温制动时存在严重安全隐患的问题，结合我国汽车工业整体发展需求，从理论分析、关键原材料研发、产品工艺创新和制动系统集成应用等多方面开展了系统深入的研究，研发了一种新型陶瓷基汽车刹车材料。项目通过技术创新，在国内外首次研发出替代酚醛树脂的磷酸铝陶瓷粘接剂，突破了高含量陶瓷成分不能应用于汽车刹车材料领域的难题，大幅提高产品的耐热性能；通过调整陶瓷增强相的形貌，研发金属氧化物交联型陶瓷粘结剂，解决了陶瓷增强相、金属材料与陶瓷基体的摩擦匹配性；发明了适合

2、陶瓷基汽车刹车片的专用粘接胶及DP（double phase）造粒工艺，显著改善了摩擦材料的剪切强度和可压缩性；同时将新型陶瓷基刹车材料与盘式制动器集成创新，发明了基于螺旋传动的浮动钳液压盘式集成制动器，显著提高了制动性能，有效拓展了盘式制动器的适用范围。项目共申请国内专利24项，美国专利4项，其中授权发明专利19项；发表相关学术论文11篇。形成了陶瓷基盘式刹车片、鼓式刹车片、工程机械用摩擦片等高新技术产品。项目技术成功应用于湖南博云汽车制动材料有限公司、武汉元丰汽车零部件有限公司等汽车零部件著名企业，取得了显著经济效益，为我国汽车制动器产业技术更新、汽车刹车片产品结构升级换代提供了技术支撑，

3、进一步缩短了我国汽车零部件企业与国外发达国家的技术差距。经审阅，该项目推荐材料真实有效，相关栏目填写符合要求。对照国家技术发明奖授奖条件，特推荐申报2017度国家技术发明奖二等奖。三、项目简介自2009年以来，我国已连续八年成为全球第一汽车产/销大国，但作为汽车工业基础的零部件行业我国整体实力较弱，特别是汽车刹车片行业的技术水平和产品质量难以满足我国汽车行业高速发展的需要：1）低质低价产品产能过剩，市场恶性竞争，高质高端市场不能满足用户要求；2）传统刹车片技术难以满足现代高性能汽车对于刹车灵敏性、制动噪音、使用寿命、刹车舒适性、少落灰等性能要求；3）受酚醛树脂、丁腈橡胶等有机粘结成份耐热性的局

4、限，现有树脂基半金属/低金属汽车摩擦片在高能负载工况下，其使用安全性难以保证。在国家发改委“汽车刹车片示范化工程项目”、国家商务部“优化机电和高新技术产品进出口结构资金项目”等资助下，中南大学、湖南博云汽车制动材料有限公司和武汉元丰汽车零部件有限公司在国内国际率先提出并开展了陶瓷基汽车刹车材料的技术研究，取得了如下成果：发明了新型陶瓷基体成分体系，突破了陶瓷与树脂不易粘接的难题，研发了能代替酚醛树脂并成为基体的磷酸铝陶瓷粘接剂，提高了树脂与陶瓷的结合强度，解决了汽车摩擦材料的热衰退问题，使产品耐热温度达到600以上，制动效能衰退率25%；通过调整陶瓷增强相形貌，解决了陶瓷基体与陶瓷增强相的摩擦

5、匹配性，改善了刹车系统制动抖动问题，使整车制动效能力矩波动控制在10%以内，整车制动噪声发生概率概率降低到5%以内；针对高能负载条件下陶瓷基刹车片的导热性问题，研发了新型金属组元，解决了金属与陶瓷基体的兼容性问题，有效改善了刹车片的高温强度和使用寿命，产品正常使用寿命5万公里；开发了陶瓷基前驱体DP造粒工艺和陶瓷基刹车片专用粘接胶，有效改善了产品的可压缩性能稳定性，大幅提高了摩擦材料与钢背的剪切强度，使产品常温粘接强度5MPa，高温剪切强度3MPa；将新型陶瓷基刹车片成功应用于驻车制动器中，发明了基于螺旋传动的浮动钳液压盘式集成制动器，显著提高了制动性能，有效拓展了盘式制动器的适用范围。该项目

6、共申请国内发明专利24项，美国发明专利4项，其中授权发明专利19项；发表相关学术论文11篇。项目技术成功应用于湖南博云汽车制动材料有限公司、武汉元丰汽车零部件有限公司等汽车零部件企业。项目实施以来，取得了显著的经济效益和社会效益。四、客观评价（1）国外客户评价BRAKE USA是美国商务部下属的北美最大的汽车刹车片经销商。与湖南博云汽车制动材料有限公司合作前，主要经销日本的Akebono和美国的Honeywell等世界顶级品牌，每年采购量在4000万美元左右。2009年，BRAKE USA与湖南博云汽车制动材料有限公司签订了长期的独家供货协议，2010年开始供货，产品在北美市场综合性能表现优异

7、，其对新型陶瓷基汽车刹车片产品评价如下：The brake pads based on the Ceramic Matrix Technology developed by Hunan Boyun Brake Materials Co.,Ltd and Central South University for our Daytona Elite and Whisper Quiet brake lines exhibit the following and advantages, when compared to the existing resin-based brake technology

8、:1)High temperature resistance t6002)Low Fade3)Low Noise (the percentage of noisy stops70db is 1%4)Low Dust5)Wear Resistance (Average life 25,000 miles)6)Very little damage to mating rotors2012年，世界最大的汽车配件及汽车用品销售商美国NAPA与我司签订开发协议，通过两年的现场考察和技术验证，2014年开始批量供货新型陶瓷基汽车刹车片产品，通过一年的市场验证，得到了客户的一致好评，其评价如下：The pr

9、oduct based on ceramic formula, passed the Rayloc minimum criteria for all sections of the test.The lining appears to be a good fit, depending upon the product line for which it would be used. It is approved by Engineering for use. （2）国内配套主机厂评价湖南博云汽车制动材料有限公司已经成为上汽通用五菱、神龙汽车、中国一汽、东风汽车、长安汽车、比亚迪汽车、广汽长丰、

10、奇瑞汽车、重庆力帆汽车、江淮汽车等主机厂的配套商。由于汽车刹车片是汽车中的关键安全部件，实行严格的准入制度，能成为汽车主机厂的配套商，对产品的质量本身就是一种最好的，也是最高等级的肯定。神龙汽车是中法合资品牌主机厂，对摩擦片厂家的认定及准入极其严格，其对新型陶瓷基汽车刹车片产品的评价如下：新型陶瓷基汽车刹车片刹车片完全能满足法国标致-雪铁龙集团各项企业试验标准。在同等条件下，和外资品牌摩擦片相比，新型陶瓷基汽车刹车片在制动灵敏性、制动舒适性、使用寿命方面更具优势，而且价格较国外品牌便宜，是一种性价比极高的新型摩擦材料，有很好的推广价值。上汽通用五菱是国内微型车领域的龙头企业，其车型总销量连续5

11、年国内第一，其对新型陶瓷基汽车刹车片刹车片产品评价如下：为提升整车品质，我司从2011年开始切换成湖南博云汽车制动材料有限公司生产的新型陶瓷基汽车刹车片。整体应用情况表明，该产品具有刹车灵敏、不伤刹车盘、舒适性良好等性能特点，特别是有效降低了客户在制动领域的异常投诉，进一步巩固了我司在微型车领域的龙头地位。鉴于此，以后将逐步加大采购量，推广应用于更多的车型。比亚迪汽车有限公司是国内车企新兴力量，其在电动汽车制备技术领域引领世界潮流， 该公司生产的F3车型连续3年蝉联中国单一车型销量冠军，其对新型陶瓷基汽车刹车片产品质量的评价如下：我公司从2010年开始采购湖南博云汽车制动材料有限公司生产的新型

12、陶瓷基汽车刹车片，应用于F3车型，截止2013年12月，我公司共采购了2300万元。应用表明，该产品具有刹车灵敏、不伤刹车盘、舒适性良好等性能特点，特别是有效降低了客户的制动噪音投诉，提升了我司整车品质。（3）项目鉴定结论及验收意见2008年5月，湖南省发改委主持召开了湖南博云汽车制动材料有限公司环保型高性能汽车刹车片高技术产业化示范工程竣工验收会，经认真审查评议，与会人员一致建议通过工程竣工验收，专家组意见认为：该项目采用具有自主知识产权的环保型高性能汽车刹车片技术，实现高性能无石棉汽车刹车片的规模化生产，技术成熟，生产工艺先进，主要生产设备合理，产品质量稳定，已具有较大国内国际市场，对本行

13、业技术进步和产业发展起到了很好的示范作用。2008年12月，湖南省商务部组织召开了湖南博云汽车制动材料有限公司2007年承担的优化机电和高新技术产品进出口结构资金项目“汽车制动材料检测检验中心建设”验收会，专家组意见如下：1完成了项目申请书规定的建设内容，基本达到原计划的指标。项目建设采取三方合作是必要和可行的，新购检测设备先进可靠。2项目实施后，为公司和汽车摩擦材料行业、粉末冶金行业新产品开发、产品检测可提供多项服务。五、推广应用情况项目相关技术应用到湖南博云汽车制动材料有限公司、武汉元丰汽车零部件有限公司等国内著名汽车零部件企业中，并形成系列高新技术产品。由于项目产品的优异表现，已经成为神

14、龙汽车、上汽通用五菱、中国一汽、东风汽车、长安汽车、比亚迪汽车、广汽长丰、奇瑞汽车、重庆力帆汽车、江淮汽车等主机厂的制定配套商。在中国汽车零部件行业，特别是汽车刹车片领域产生了深远的影响：1）国内首批进入欧美合资品牌主机配套的汽车刹车片厂家之一，打破了我国中高端汽车刹车片长期被国际品牌垄断的局面，提高了我国刹车片行业在国际上的影响力和竞争力；2）首批进入北美、欧洲高端售后市场的国内汽车刹车片厂家之一，已成功应用于宝马、奔驰、奥迪等豪车系列，表现优异，市场已广泛认可。3）是我国通信指挥车、猛士装甲车、运兵突击车、导弹运输车及水陆两用车唯一的刹车片及制动系统供应商，保障了国防建设的需要。 项目实施

15、以来，取得了显著的经济效益和社会效益。项目成果有效促进了我国汽车刹车片产品结构的升级换代，推动了汽车制动器产业的技术更新，进一步缩短了我国汽车零部件企业与国外发达国家的技术差距。具体应用情况如下：主要应用单位目录应用单位名称应用技术应用起止时间应用单位联系人/电话经济效益(万)上汽通用五菱陶瓷基体替代技术2011年梁怀东0772-375570140369 东风汽车集团陶瓷基体替代技术2010年熊伟 0710-345465430458 长城汽车液压盘式集成制动器2010年张晓思 0312-219299525990 北汽集团噪音控制技术2011年袁双 0731-2866222421876 东风小康

16、陶瓷基体替代技术2010年刘安伟 023-855555028238 海马汽车陶瓷基体替代技术2012年周俊朋 0371-685812267854 东风柳汽集团粉体DP造粒技术2013年毛宏0772-32826086520 神龙汽车陶瓷基体替代技术2013年姚远 027-845534175179 西安比亚迪汽车有限公司噪音控制技术2010年强257652170 六、主要知识产权证明目录知识产权类别知识产权具体名称国家（地区）授权号授权日期证书编号权利人发明人发明专利有效状态发明专利无铜少落灰陶瓷摩擦材料及其制备方法中国ZL.201010178797.62013,111

17、16976湖南博云汽车制动材料有限公司，中南大学刘美玲，刘伯威，刘咏有效发明专利一种低金属陶瓷基鼓式刹车片及其制备方法中国ZL.201010178212.02011,7816382湖南博云汽车制动材料有限公司，中南大学, 刘伯威，贺云果，唐兵有效发明专利一种陶瓷纤维增强陶瓷基汽车制动摩擦材料及其制备方法中国ZL.201010178796.12011,10850361湖南博云汽车制动材料有限公司，中南大学 刘伯威，黄伯云，杨阳有效发明专利一种片状六钛酸钾的制备方法中国ZL.201110237209.62013,121290460中南大学宋妮，刘咏有效发明专利一种半金属陶瓷基气压盘式刹车片及其制备

18、方法中国ZL.201010179483.82013,81250616湖南博云汽车制动材料有限公司，中南大学, 刘伯威，贺云果，刘咏有效发明专利一种低金属陶瓷基气压盘式刹车片及其制备方法中国ZL.201010177995.02011,6802169湖南博云汽车制动材料有限公司，中南大学贺云果，刘伯威，唐兵有效发明专利高均度陶瓷基前驱体团粒的DP制备工艺中国ZL.201010178211.62011，4755583湖南博云汽车制动材料有限公司，中南大学李海麒，刘伯威，曾军有效发明专利一种汽车盘式刹车片用胶粘剂及其制备方法中国ZL.201010178376.32013,61208499湖南博云汽车制

19、动材料有限公司，中南大学 刘伯威，付军，刘咏有效发明专利基于螺旋传动的浮动钳液压盘式集成制动器中国ZL.200710052866.72009，1461800武汉元丰汽车零部件有限公司童幸源，江吉云，沈文捷有效发明专利基于矩形扭簧单向离合器的浮钳式双推杆气压盘式制动器中国ZL.200610124936.02006,11426129武汉元丰汽车零部件有限公司童幸源，江吉云，贺勇有效七、主要完成人情况姓 名刘伯威排 名1工作单位中南大学/湖南博云汽车制动材料有限公司完成单位中南大学/湖南博云汽车制动材料有限公司对本项目技术创造性贡献：1.主持设计了新型陶瓷基汽车制动材料的配方；2. 对汽车制动摩擦材

20、料的噪音控制理论、方法、手段做了整体充分的研究，提出了控制噪音的整体思路和手段；3. 对新型陶瓷基汽车刹车材料的制备工艺做了设计和改进，使得其体现出其综合优良性能；4. 主持了新型高性能汽车制动材料的性能检测工作。姓 名刘咏排 名2工作单位中南大学完成单位中南大学对本项目技术创造性贡献：1. 组织、参与设计了新型陶瓷基汽车刹车材料的配方；2. 负责项目实施管理，对项目主要性能指标的检测和试验提出整体思路和手段；3. 负责新型陶瓷基汽车刹车片技术的推广应用；4. 组织该项目实施产业化建设。姓 名刘美玲排 名3工作单位湖南博云汽车制动材料有限公司完成单位湖南博云汽车制动材料有限公司对本项目技术创造

21、性贡献：1. 参与研发新型陶瓷基体，并成功设计陶瓷基摩擦材料配方；2. 参与了改进优化新型陶瓷基汽车刹车材料的制备工艺研究；3. 负责了新型陶瓷基汽车刹车材料的性能分析工作。姓 名杨阳排 名4工作单位湖南博云汽车制动材料有限公司完成单位湖南博云汽车制动材料有限公司对本项目技术创造性贡献：1. 参与设计了新型陶瓷基汽车刹车材料的配方；2. 进行了陶瓷基体对先进汽车制动材料的噪音控制方面的整体研究，提出了控制噪音的整体思路和手段；3.参与了新型陶瓷基汽车刹车材料的性能检测工作。姓 名童幸源排 名5工作单位武汉元丰汽车零部件有限公司完成单位武汉元丰汽车零部件有限公司对本项目技术创造性贡献：1. 参与

22、设计了新型陶瓷基汽车制动材料用盘式制动器；2. 组织了新型陶瓷基汽车刹车片与盘式制动器的匹配验证工作；3. 主持新型盘式制动器的产业化建设；4. 组织推动了新型盘式制动器总成的推广及应用。姓 名唐兵排 名6工作单位湖南博云汽车制动材料有限公司完成单位湖南博云汽车制动材料有限公司对本项目技术创造性贡献：1. 参与设计了新型陶瓷基汽车制动材料的配方；2. 对新型陶瓷基汽车制动材料的制备工艺做了设计和改进，使得其体现出其综合优良性能；3. 参与了新型陶瓷基汽车制动材料的性能检测工作。八、完成人合作关系说明中南大学是教育部直属“985”、“211”重点大学，其对摩擦材料的研究、开发和生产已有40多年的

23、历史，并历来重视科研与生产相结合。湖南博云汽车制动材料有限公司是中南大学粉末冶金国家工程研究中心控股的湖南博云新材料有限公司的子公司，主要从事汽车摩擦材料研发、生产和销售，也是国内唯一一家摩擦材料行业的上市公司。武汉元丰汽车零部件有限公司是国内最早研发和规模化生产汽车气压盘式制动器和ABS/ESC的国家高新技术企业和国家重点火炬计划企业。在产学研相结合的体制下，2003年12月至2012年04月，在国家发改委示范化工程项目、商务部优化机电和高新技术产品进出口结构资金项目等课题的资助下，中南大学与湖南博云汽车制动材料有限公司采用联合研究的方式，中南大学以刘伯威、刘咏教授为主，湖南博云汽车制动材料

24、有限公司以刘美玲、杨阳、唐兵高工为主，共同对新型陶瓷基汽车刹车材料关键制备技术开展了理论分析、关键工艺及原材料研发、制动系统匹配和工程应用等多方面系统深入的研究，研发了一种新型陶瓷基汽车刹车材料。中南大学提供理论及技术支持，湖南博云汽车制动材料负责样件试制及台架试验匹配。武汉元丰汽车零部件有限公司作为湖南博云汽车制动材料有限公司的客户及下游企业，以童幸源副总经理为主的技术团队基于新型陶瓷基汽车刹车材料的一系列优点，结合武汉元丰汽车零部件有限公司在制动器方面的研究优势，发明了一种基于螺旋传动的浮动钳液压盘式集成制动器，既节约了成本，又有效拓展了盘式制动器的适用范围，为新型陶瓷基汽车刹车材料的整车匹配及推广应用做出了重要贡献。在项目的