CN102604596A

CN102604596A - 摩擦材料以及采用该摩擦材料的飞机刹车片制造工艺

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Publication number: CN102604596A
Application number: CN2012100448076A
Authority: CN
Inventors: 陈贤海; 林虹; 陈佳纯
Original assignee: SHANTOU NORTHWEST AVIATION ARTICLES CO Ltd
Current assignee: Guangdong Northwest Airlines Polytron Technologies Inc
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2032-02-24
Also published as: CN102604596B

Abstract

一种摩擦材料，涉及一种摩擦材料。其各组分的重量百分比为：铜62~72%、铁6~15%、铝2~6%、锡3~8%、镍1~5%、蓝晶石（Al₂O₃·SiO₂）3~10%、氮化硼2~7%、石墨8~16%、二硫化钼1~4%。采用该摩擦材料的飞机刹车片制造工艺，包括如下步骤：刹车片摩擦材料混合料制备；压制成型；制备钢背；刹车片加压烧结。本发明对照现有技术的有益效果是，采用上述摩擦材料制成的飞机刹车片，其力学、物理及摩擦磨损等性能和使用可靠性及使用寿命已达到或超过相应进口刹车副，并完全满足波音737系列飞机的使用要求。

Description

摩擦材料以及采用该摩擦材料的飞机刹车片制造工艺

技术领域

本发明涉及一种摩擦材料以及采用该摩擦材料的飞机刹车片制造工艺，更具体地说涉及一种用于大、中型运输类飞机刹车片的摩擦材料以及采用该摩擦材料的飞机刹车片制造工艺。

背景技术

现代大、中型运输类飞机刹车装置的特点是：制动效率高、工作安全可靠、使用寿命长、重量轻、体积小和结构紧凑等。体现刹车装置功能的关键技术是摩擦副(摩擦材料与对偶材料的总称)材料的性能。目前，国际上大、中型运输类飞机广泛使用的摩擦副材料基本有两大类，分别为金属陶瓷摩擦材料—钢和碳/碳复合材料。

碳/碳复合材料虽具有重量轻、工作温度高和使用寿命长等优点，但其价格昂贵、高温易氧化(因为防氧化涂层不能涂覆在摩擦表面上)以及严重的“排碳”等缺点使其性价比下降。

因此，金属陶瓷摩擦材料—钢仍具有较高的竞争力和性价比，美国的波音737-100/200/300/400/500/600/700/800/900及波音747-SP/200B等大、中型飞机仍全部采用铜基金属陶瓷摩擦材料—钢制造刹车副。

多年来，国内航空公司引进的波音737、747、767等大、中型飞机，其主要消耗件之一的刹车副基本依靠进口(美国Honeywell及Goodrich公司)，国内单位研发的刹车副占有市场份额很少，且存在使用寿命较短、刹车副磨损匹配性较差(摩擦材料将对摩钢严重磨损或损伤)等缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于大、中型运输类飞机刹车片的摩擦材料，这种摩擦材料能够大幅改善制造的飞机刹车副的力学、物理及摩擦磨损等性能、使用可靠性及使用寿命。采用的技术方案如下：

一种摩擦材料，其特征在于：各组分的重量百分比为：铜62～72％、铁6～15％、铝2～6％、锡3～8％、镍1～5％、蓝晶石(Al₂O₃·SiO₂)3～10％、氮化硼(BN)2～7％、石墨8～16％、二硫化钼1～4％。

较优的方案，所述各组分均为粉料。

所述采用该摩擦材料的飞机刹车片的制造工艺，包括如下步骤：

(1)刹车片摩擦材料混合料制备：按上述配比称取各组分粉料，采用分级混合方法，先将铜、铁、铝、锡、镍及二硫化钼混合均匀，然后加入蓝晶石和氮化硼粉并混合均匀；然后再加入10#机油并混合均匀；最终加入石墨粉并混合均匀，制成混合料；

(2)压制成型：将上述混合料放入压膜腔内，按额定压力压制成刹车片粉末压坯；

(3)制备钢背(钢背是金属陶瓷刹车片的骨架)：钢背采用钢板冲压制成；

(4)刹车片加压烧结：将上述粉末压坯放入钢背内后，放置在石墨垫板上，并吊入烧结炉中进行加压烧结。

所述步骤(1)中10#机油的重量是摩擦材料总重的0.5～0.7％。

所述步骤(2)中压制的压力为350～390Mpa。

所述步骤(3)中钢背表面需电镀上一层厚度为15～25μm的铜-锡合金，所述钢板为30CrMoA钢板。

所述步骤(4)中加压烧结工艺参数如下：由室温(25度)加热至保温温度的时间为3～6小时，保温温度为900～950℃，保温时间为2～3小时，保温压力为2～3MPa；加压烧结全过程中，烧结件需用还原气氛保护。

所述步骤(4)中由室温(25度)加热至保温温度的过程为：升温1-2小时，升温过程中加压0.5Mpa；当温度达到700℃时，均温1小时，均温过程中加压1-2Mpa；然后继续升温1-3小时，直到保温温度，升温过程中加压2.0MPa。

较优的方案，所述还原气氛为氢气。

所述步骤(1)中混合的方法为机混。

加压烧结后获得的刹车片，经密度、硬度及摩擦磨损性能试验合格后，进一步进行机械加工，其几何形状及尺寸需符合图样要求。

本发明铜基金属陶瓷摩擦材料的主要物理、力学性能及其与进口刹车片摩擦材料的性能比较见表1。

表1物理、力学性能比较

注：进口公司材料为波音737-700/800飞机进口刹车片切取的试样材料。

本发明相对现有航空用金属陶瓷摩擦材料和制备技术，其特点如下：

材料配方由于选用镍、锡、铝等作为合金元素，提高了摩擦材料基体组元的耐热性、磨合性及耐蚀性等；

制备工艺由于采用混合料的分级混合和加压烧结工艺，有利于提高摩擦材料基体组元合金化效果及非金属组元的均匀分布程度；

摩擦组元由于选用经优化处理的蓝晶石为主要摩擦组元，明显改善了摩擦材料对钢对偶的磨损程度，提高了刹车副的使用寿命。

刹车片采用上述摩擦材料及制造工艺生产的飞机刹车片，其力学、物理及摩擦磨损等性能和使用可靠性及使用寿命已达到或超过相应进口刹车副，并完全满足波音737系列飞机的使用要求。

具体实施方式

实施例1

本实施例中的一种用于飞机刹车片的摩擦材料，各组分的重量百分比为：铜72％、铁6％、铝2％、锡3％、镍1％、蓝晶石3％、氮化硼2％、石墨8％、二硫化钼3％。

刹车片制造工艺如下：

将上述各组元按配方百分比称量后，将铜、铁、铝、锡、镍及二硫化钼诸粉装入V型混料筒。首先机混1小时后，再将蓝晶石和氮化硼粉倒入该混料筒内，继续机混1小时，之后再混合料中添加配料总重0.7％的10^#机油，再机混1小时，之后将石墨粉倒入该V型混料筒内，机混4小时；将混合均匀的混合料以压制压力390MPa成形粉末压坯；采用厚度为1.5～1.7mm的30CrMoA钢板加工成刹车片钢背，并将其表面电镀厚度为15～25μm的铜-锡合金镀层；将粉末压坯置入钢背中，并用下列工艺参数对其进行加压烧结—升温1小时(升温过程中加压0.5MPa)，当温度达到700℃时，均温1小时(均温过程中加压1.5MPa)，之后再升温1小时(升温过程中加压2.0MPa)，保温温度910℃，保温压力2.5MPa，保温3小时，加压烧结全过程需氢气保护烧结件。

实施例2

本实施例中的一种用于飞机刹车片的摩擦材料，各组分的重量百分比为：铜68％、铁7％、铝2％、锡3％、镍1％、蓝晶石4％、氮化硼3％、石墨10％、二硫化钼2％。

刹车片制造工艺如下：

各组元按配方百分比称量后，将铜、铁、铝、锡、镍及二硫化钼诸粉装入V型混料筒，首先机混1小时后，再将蓝晶石和氮化硼粉倒入该混料筒内继续机混1小时，之后在混合料中添加配料总重0.5％的10^#机油，再机混1小时，之后将石墨粉倒入该V型混料筒内，机混4小时；将混合均匀的混合料以压制压力370MPa成形粉末压坯；采用厚度1.5～1.7mm的30CrMoA钢板加工成刹车片钢背，并将其表面电镀厚度为15～25μm的铜-锡合金镀层；将粉末压坯置入钢背中，并用下列工艺参数对其进行加压烧结—升温1.5小时(升温过程中加压0.5MPa)，当温度达到700℃时，均温1小时(均温过程中加压2.0MPa)，之后再升温2.5小时(升温过程中加压2.0MPa)，保温温度930℃，保温压力3.0MPa，保温3小时，加压烧结全过程需氢气保护烧结件。

实施例3

本实施例中的一种用于飞机刹车片的摩擦材料，各组分的重量百分比为：铜62％、铁10％、铝3％、锡3％、镍1％、蓝晶石6％、氮化硼2％、石墨12％、二硫化钼1％。

刹车片制造工艺如下：

各组元按配方百分比称量后，将铜、铁、铝、锡、镍及二硫化钼诸粉装入V型混料筒首先机混1小时后，再将蓝晶石和氮化硼粉倒入该混料筒内继续机混1小时，之后在混合料中添加配料总重0.6％的10^#机油，再机混1小时，之后将石墨粉倒入该V型混料筒内，机混4小时；将混合均匀的混合粉以压制压力350MPa成形粉末压坯；采用厚度为1.5～1.7mm的30CrMoA钢板加工成刹车片钢背，并将其表面电镀厚度为15～25μm的铜-锡合金覆层；将粉末压坯置入钢背中，并用下列工艺参数对其进行加压烧结—升温2小时(升温过程中加压0.5MPa)，当温度达到700℃时，均温1小时(均温过程中加压1.0MPa)，之后再升温3小时(升温过程中加压2.0MPa)，保温温度950℃，保温压力2.0MPa，保温时间为3小时，加压烧结全过程需氢气保护烧结件。

实施例1～3，刹车片摩擦材料摩擦磨损性能见表2。

表2本发明摩擦材料与波音737-700/800飞机进口刹车片摩擦材料摩擦性能比较

表1、表2的数据说明，本发明摩擦材料的力学性能(硬度、弯曲强度、拉伸强度)、物理性能(密度)及摩擦磨损性能(平均摩擦系数、磨损量)与美国Honeywell公司及Goodrich公司进口的波音737-700/800飞机刹车片摩擦材料的相应性能相近，采用实施例3摩擦材料制造的波音737-700及波音737-800飞机国产刹车副与进口刹车副进行了台架验证对比试验、飞行试验及航线使用对比，试验结果表明，国产刹车副的各项性能及使用寿命指标与进口刹车副基本相当，完全满足波音737-700/800飞机的刹车使用技术要求。

Claims

1.一种摩擦材料，其特征在于：各组分的重量百分比为：铜62~72%、铁6~15%、铝2~6%、锡3~8%、镍1~5%、蓝晶石3~10%、氮化硼2~7%、石墨8~16%、二硫化钼1~4%。

2.如权利要求1所述的摩擦材料，其特征在于：所述各组分均为粉料。

3.一种采用如权利要求1所述的摩擦材料的飞机刹车片的制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：

（1）刹车片摩擦材料混合料制备：按上述配比称取各组分粉料，采用分级混合方法，先将铜、铁、铝、锡、镍及二硫化钼混合均匀，然后加入蓝晶石和氮化硼粉并混合均匀；然后再加入10＃机油并混合均匀；最终加入石墨粉并混合均匀，制成混合料；

（2）压制成型：将上述混合料放入压膜腔内，压制成刹车片粉末压坯；

（3）制备钢背：钢背采用钢板冲压制成；

（4）刹车片加压烧结：将上述粉末压坯放入钢背内后，放置在石墨垫板上，并吊入烧结炉中进行加压烧结。

4.如权利要求3所述的飞机刹车片的制造工艺，其特征在于：所述步骤（1）中10＃机油的重量是摩擦材料总重的0.5~0.7%。

5.如权利要求3所述的飞机刹车片的制造工艺，其特征在于：所述步骤（1）中混合的方法为机混。

6.如权利要求3所述的飞机刹车片的制造工艺，其特征在于：所述步骤（2）中压制的压力为350~390Mpa。

7.如权利要求3所述的飞机刹车片的制造工艺，其特征在于：所述步骤（3）中钢背表面需电镀上一层厚度为15~25μm的铜-锡合金，所述钢板为30CrMoA钢板。

8.如权利要求3所述的飞机刹车片的制造工艺，其特征在于：所述步骤（4）中加压烧结工艺参数如下：由室温加热至保温温度的时间为3~6小时，保温温度为900~950℃，保温时间为2~3小时，保温压力为2~3MPa；加压烧结全过程中，烧结件需用还原气氛保护。

9.如权利要求8所述的飞机刹车片的制造工艺，其特征在于：所述步骤（4）中由室温加热至保温温度的过程为：升温1-2小时，升温过程中加压0.5Mpa；当温度达到700℃时，均温1小时，均温过程中加压1-2Mpa；然后继续升温1-3小时，直到保温温度，升温过程中加压2.0MPa。

10.如权利要求3所述的飞机刹车片的制造工艺，其特征在于：所述还原气氛为氢气。