CN102506107A - 一种传递大功率湿式摩擦离合片材料及制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传递大功率湿式摩擦离合片材料及制备工艺。包括：铜粉60～70％、铁粉6～9％、锡粉2～4％、锌粉2～4％、镍粉1～3％、钨粉0～1％、钛粉7～9％、天然石英砂3～5％、天然鳞片状石墨2～3％、颗粒石墨1～2％、短切炭纤维0～7％。本发明采用纤维强化，使剪切强度极限为28MPa；同时，其耐热系数高达10400～11200J²/cm⁴·s。采用浸渍高温树脂，进一步提高材料的强度，减少磨损，其磨损约为5.6×10^-9cm³/J，并提高了湿式摩擦材料的摩擦系数，其摩擦系数可达：μ_动＝0.102、μ_静＝0.152。采用加压回火处理，提高摩擦片传递部位的硬度，一般HRC能达到35～38。

Description

一种传递大功率湿式摩擦离合片材料及制备工艺

技术领域：

本发明涉及一种新型的大扭矩重负荷湿式铜基离合器摩擦材料及其制备方法。

背景技术：

离合器是传动系统中的关键零件，靠其来实现变速、转向、停车以及变矩闭锁等功能，它的作用是将发动机的动力可靠地传递到负荷部分，其性能、寿命和可靠性直接影响到整车的机动性能和操作的灵活性。目前我国使用的湿式铜基离合器，动摩擦系数一般在0.06～0.08之间，虽满足目前GB技术要求，但随着各种工程机械速度及负荷的增大，对材料的摩擦磨损性能提出了更高的要求，特别是许用热负荷。虽然有些研究单位通过添加大量石墨达到0.10；但耐磨性能较差，W磨损≥10^-8cm³/J，热负荷不高。当在大功率机械中应用时，往往造成摩擦力矩变化超过±20％，甚至出现局部温升过高时，离合抱死，甚至断裂。已经成为制约其应用于大功率机械的瓶颈问题。

要解决上述不足与问题，目前有人曾试图将C/C摩擦材料引入到湿式摩擦材料中来，但由于离合器的特殊环境及有内衬芯板的支撑，非常薄的C/C复合材料其性能不能满足要求。也有人采用在湿式铜基摩擦材料中添加多元复合摩擦剂的方法，来提高摩擦系数及热负荷，但效果均不明显。

本发明研制了一种在润滑油中具有较高摩擦系数及稳定度的湿式铜基离合片材料，在30号油中摩擦系数0.08～0.10磨损0.0010mm/100次，其使用寿命和制动性能可以满足传递功率大于1000马力的变速传动装置要求。

发明内容：

本发明的目的是提供一种能满足大功率传动装置的湿式铜基离合器摩擦材料及其制备方法。该材料具有力学强度高、热物理性能好、摩擦系数高而稳定等特点，可应用于大功率、高速湿式摩擦传动和制动装置中。

本发明采用的技术方案如下：

一种传递大功率湿式摩擦离合片材料，由以下质量百分比组分制备而成：

铜粉60～70％、铁粉6～9％、锡粉2～4％、锌粉2～4％、镍粉1～3％、钨粉0～1％、钛粉7～9％、天然石英砂3～5％、天然鳞片状石墨2～3％、颗粒石墨1～2％、短切炭纤维0～7％。

所述的铜粉的粒度为-200～+200目，铁粉的粒度为-200～+200目，锡粉的粒度为-150～+150目，锌粉的粒度为-180～+180目，镍粉的粒度为-180～+180目，钨粉的粒度为180～+180目，钛粉的粒度为-100～+100目，天然石英砂的粒度为-80～+100目，天然鳞片状石墨-28～+60目，颗粒石墨-20～+60目，短切炭纤维为T700，长度范围3-5mm。

优选：

所述的铜粉的粒度为-200目，铁粉的粒度为-200目，锡粉的粒度为-150目，锌粉的粒度为-180目，镍粉的粒度为-180目，钨粉的粒度为-180目，钛粉的粒度为-100目，

所述的铜粉的纯度＞99％，铁粉的纯度＞98％，锡粉的纯度＞99％，锌粉的纯度＞99％，镍粉的纯度＞98％，钨粉的纯度＞98％，钛粉的纯度＞98％，天然石英砂为工业纯级，天然鳞片状石墨的纯度＞90％，颗粒石墨的纯度＞90％。

所述的湿式摩擦离合片材料，是通过以下方式制备得到的：

滚筒球磨机中混料，压型，加压烧结；先淬火然后加压回火；在真空浸渍耐高温树脂。

所述的混料时间为6～10h；压型时压力为400～800MPa；所述的加压烧结时压力范围3.0～4.5MPa，温度850～920℃，保温时间范围3～5小时。

800～850℃进行淬火处理后，在温度为550℃，压力为5～7MPa下，加压回火；在真空度为-0.4～-0.2MPa，450-550℃下浸渍耐高温酚醛树脂。

表1  本发明主要原料及主要技术要求

本发明具有如下优点和积极的效果

1、采用了纤维强化，提高了基体抗剪切的能力，剪切强度极限为28MPa；同时，提高了材料使用寿命及允用功率，其耐热系数高达10400～11200J²/cm⁴·s。

2、采用浸渍高温树脂，有利于进一步提高材料的强度减少磨损，其磨损约为5.6×10^-9cm³/J，并提高了湿式摩擦材料的摩擦系数，其摩擦系数可达：μ_动＝0.102、μ_静＝0.152。

3、采用加压回火处理，提高摩擦片传递部位的硬度，一般HRC能达到35～38。

具体实施方式

下面结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。

实施例1

首先，按合金元素质量百分比：Cu 62.8％、Fe 8％、Sn 3％、Zn 3％、Ni 2％、Ti 8.5％、SiO₂ 4％、C 3.5％、W 0.2％、短切炭纤维T700，5％以及成型剂(煤油)配制混合料，混合料在滚筒式球磨机中将粉末混合6～8h；混合料在500MPa压力下冷压成型，然后将压坯与支撑钢背粘贴并置于钟罩式加热烧结炉中加压烧结，在氢气保护下进行加压烧结，烧结温度为920℃，烧结压力为4.5MPa，保温时间为3h。水冷至常温出炉；将烧结件800℃进行淬火处理后，在温度为550℃，压力为5MPa下，加压回火，以达到支撑钢背有一定的硬度(HRC35～38)，烧结件在真空度为-0.2MPa，温度为500℃下，浸渍耐高温刹车片用酚醛树脂(购自长沙志达绝缘化工有限公司)30分钟，晾干。即得本发明之湿式铜基摩擦材料。

实施例2

首先，按合金元素质量百分比：Cu 61.5％、Fe 8％、Sn 3％、Zn 3％、Ni 2％、Ti 8.5％、SiO₂ 4％、C 3.5％、W 0.5％、短切炭纤维T700，6％以及成型剂配制合金原料，在滚筒式球磨机中将粉末混合6～8h；混合料在700MPa压力下冷压成型，然后将压坯与支撑钢背粘贴并置于钟罩式加热烧结炉中加压烧结，在氢气保护下进行加压烧结，烧结温度为900℃，烧结压力为3.5MPa，保温时间为3h。水冷至常温出炉后，将烧结件800℃进行淬火处理后，在温度为550℃，压力为5MPa下，加压回火以达到支撑钢背有一定的硬度(HRC35～38)，烧结件在真空度为-0.2MPa，温度为500℃下，浸渍耐高温刹车片用酚醛树脂30分钟，晾干。即得本发明之湿式铜基摩擦材料。

实施例3

首先，按合金元素质量百分比：Cu 64.5％、Fe 8％、Sn 3％、Zn 3％、Ni 2％、Ti 8.5％、SiO₂ 4％、C 3.5％、W 0.5％、短切炭纤维T700，3％以及成型剂配制合金原料，在滚筒式球磨机中将粉末混合6～8h；混合料在700MPa压力下冷压成型，然后将压坯与支撑钢背粘贴并置于钟罩式加热烧结炉中加压烧结，在氢气保护下进行加压烧结，烧结温度为900℃，烧结压力为3.0MPa，保温时间为3h。水冷至常温出炉后，将烧结件850℃进行淬火处理后，在温度为550℃，压力为7MPa下，加压回火以达到支撑钢背有一定的硬度(HRC35～38)，烧结件在真空度为-0.2MPa，温度为500℃下，浸渍耐高温刹车片用酚醛树脂30分钟，晾干。即得本发明之湿式铜基摩擦材料。

实施例4

首先，按合金元素质量百分比：Cu 64.8％、Fe 8％、Sn 3％、Zn 3％、Ni 2％、Ti 8.5％、SiO₂ 4％、C 3.5％、W 0.2％、短切炭纤维T700，3％以及成型剂配制合金原料，在滚筒式球磨机中将粉末混合6～8h；混合料在400MPa压力下冷压成型，然后将压坯与支撑钢背粘贴并置于钟罩式加热烧结炉中加压烧结，在氢气保护下进行加压烧结，烧结温度为900℃，烧结压力为3.5MPa，保温时间为3h。水冷至常温出炉后，将烧结件850℃进行淬火处理后，在温度为550℃，压力为7MPa下，加压回火以达到支撑钢背有一定的硬度(HRC35～38)，烧结件在真空度为-0.2MPa，温度为500℃下，浸渍耐高温刹车片用酚醛树脂30分钟，晾干。即得本发明之湿式铜基摩擦材料。

实施例5

首先，按合金元素质量百分比：Cu 64.8％、Fe 8％、Sn 3％、Zn 3％、Ni 2％、Ti 8.5％、SiO₂ 4％、C 3.5％、W 0.2％、短切炭纤维T700，3％以及成型剂配制合金原料，在滚筒式球磨机中将粉末混合6～8h；混合料在400MPa压力下冷压成型，然后将压坯与支撑钢背粘贴并置于钟罩式加热烧结炉中加压烧结，在氢气保护下进行加压烧结，烧结温度为880℃，烧结压力为3.0MPa，保温时间为3h。水冷至常温出炉后，将烧结件800℃进行淬火处理后，在温度为550℃，压力为5MPa下，加压回火以达到支撑钢背有一定的硬度(HRC35～38)，烧结件在真空度为-0.2MPa，温度为550℃下，浸渍耐高温刹车片用酚醛树脂30分钟，晾干。即得本发明之湿式铜基摩擦材料。

实施例6

首先，按合金元素质量百分比：Cu 66.8％、Fe 8％、Sn 3％、Zn 3％、Ni 2％、Ti 8.5％、SiO₂ 4％、C 3.5％、W 0.2％、短切炭纤维T700，1％以及成型剂配制合金原料，在滚筒式球磨机中将粉末混合6～8h；混合料在800MPa压力下冷压成型，然后将压坯与支撑钢背粘贴并置于钟罩式加热烧结炉中加压烧结，在氢气保护下进行加压烧结，烧结温度为900℃，烧结压力为3.5MPa，保温时间为3h。水冷至常温出炉后，将烧结件800℃进行淬火处理后，在温度为550℃，压力为7MPa下，加压回火以达到支撑钢背有一定的硬度(HRC35～38)，烧结件在真空度为-0.2MPa，温度为500℃下，浸渍耐高温刹车片用酚醛树脂30分钟，晾干。即得本发明之湿式铜基摩擦材料。

Claims (9)

1.一种传递大功率湿式摩擦离合片材料，其特征在于，由以下质量百分比组分制备而成：

铜粉60～70％、铁粉6～9％、锡粉2～4％、锌粉2～4％、镍粉1～3％、钨粉0～1％、钛粉7～9％、天然石英砂3～5％、天然鳞片状石墨2～3％、颗粒石墨1～2％、短切炭纤维0～7％。

2.根据权利要求1所述的湿式摩擦离合片材料，其特征在于，

所述的铜粉的粒度为-200～+200目，铁粉的粒度为-200～+200目，锡粉的粒度为-150～+150目，锌粉的粒度为-180～+180目，镍粉的粒度为-180～+180目，钨粉的粒度为180～+180目，钛粉的粒度为-100～+100目，天然石英砂的粒度为-80～+100目，天然鳞片状石墨-28～+60目，颗粒石墨-20～+60目，短切炭纤维为T700。

3.根据权利要求2所述的湿式摩擦离合片材料，其特征在于，

所述的铜粉的粒度为-200目，铁粉的粒度为-200目，锡粉的粒度为-150目，锌粉的粒度为-180目，镍粉的粒度为-180目，钨粉的粒度为-180目，钛粉的粒度为-100目。

4.根据权利要求1所述的湿式摩擦离合片材料，其特征在于，所述的铜粉的纯度＞99％，铁粉的纯度＞98％，锡粉的纯度＞99％，锌粉的纯度＞99％，镍粉的纯度＞98％，钨粉的纯度＞98％，钛粉的纯度＞98％，天然石英砂为工业纯级，天然鳞片状石墨的纯度＞90％，颗粒石墨的纯度＞90％。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的湿式摩擦离合片材料，其特征在于，是通过以下方式制备得到的：

滚筒球磨机中混料，压型，加压烧结；先淬火然后加压回火；在真空浸渍耐高温树脂。

6.根据权利要求5所述的湿式摩擦离合片材料，其特征在于，

所述的混料时间为6～10h；压型时压力为400～800MPa；所述的加压烧结时压力范围3.0～4.5MPa，温度850～920℃，保温时间范围3～5小时。

7.根据权利要求5所述的湿式摩擦离合片材料，其特征在于，800～850℃进行淬火处理后，在温度为550℃，压力为5～7MPa下，加压回火；在真空度为-0.4～-0.2MPa，450-550℃下浸渍耐高温酚醛树脂。

8.一种权利要求7所述的湿式摩擦离合片材料的制备方法，其特征在于，滚筒球磨机中混料，压型后加压烧结；先淬火然后加压回火；在真空浸渍耐高温树脂。

9.根据权利要求8所述的湿式摩擦离合片材料的制备方法，其特征在于，

所述的混料时间为6～10h；压型时压力为400～800MPa；所述的加压烧结时压力范围3.0～4.5MPa，温度850～920℃，保温时间范围3～5小时。