CN102653670A - 一种金属陶瓷摩擦材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金属陶瓷摩擦材料及其制备方法,所述金属陶瓷摩擦材料由基体组元、润滑组元和摩擦组元组成,三种组元所占的重量百分比分别为65~80%、13~20%和6~15%;所述基体组元由铁粉、铜粉、锰粉、锌粉和锡粉组成,润滑组元由石墨粉、二硫化钼和硫酸钡组成,摩擦组元由三氧化二铝和二氧化硅组成;将各组元按配比混合、压制、烧结得到所述的金属陶瓷摩擦材料。本发明的金属陶瓷摩擦材料具有机械强度高,导热性好,耐热性好,抗热衰减性能强,使用寿命长,对制动盘的磨损小,摩擦性能稳定等特点。且该金属陶瓷摩擦材料不含有毒有害物质,对环境不会造成污染。
Description
技术领域:
本发明涉及粉术冶金行业中的一种金属陶瓷摩擦材料及其制备方法。
背景技术:
粉末冶金工艺的发展,能够制备多种新型的摩擦材料,与有机摩擦材料相比,具有能在相当高的温度和单位压力下工作;有较高的耐磨性;能抗冲击负荷;受气候寒冷和炎热、大气湿度变化的影响很小;不用改变摩擦装置的设计可以代替其它类型的摩擦材料和可减少工作时的能耗等优越性。从工作的可靠性、摩擦系数的稳定性和耐磨性方面来说都居首位。同时,具有制动效率高、刹车更平稳,无变形、粘结、卡滞和失调等突出优点,特别是可减少对制动盘的磨损和划伤。
发明内容:
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种制动性能可靠,几乎无热衰退性,具有相当高的使用温度,能够承受较高的工作比压;具有良好的耐磨损性能;工作性能十分稳定;能够抗冲击负荷;摩擦性能受气候、环境的影响很小的金属陶瓷摩擦材料。
本发明所要解决的第二个技术问题提供一种金属陶瓷摩擦材料的制备方法。
为了解决上述第一个技术问题,本发明提供的金属陶瓷摩擦材料,其材料配比按重量百分比计算为:基体组元65~80%,润滑组元13~20%,摩擦组元6~15%。所述的基体组元由铁粉、铜粉、锰粉、锌粉和锡粉组成,所述的润滑组元由石墨粉、二硫化钼和硫酸钡组成,所述的摩擦组元由三氧化二铝和二氧化硅组成;所述金属陶瓷摩擦材料中铁粉、铜粉、锰粉、锌粉、锡粉、石墨粉、二硫化钼、硫酸钡、三氧化二铝和二氧化硅之间的重量比例为:
为了解决上述第二个技术问题,本发明提供的金属陶瓷摩擦材料的制备方法,包括如下步骤:
(1)原材料准备:原材料入厂应附有合格证或质量保证单。用标准筛将各种粉末筛分成不同粒度范围,以有效地填充相互接触颗粒间的孔隙。这有助于冷压制后达到最佳密度。
铁粉:-100~+200目
铜粉:-200目
锰粉:-200目
锌粉:-200目
锡粉:-200目
石墨粉:-80~+120目
二硫化钼:无目数要求
硫酸钡:-120目
三氧化二铝:-100~+200目
二氧化硅:-100~+200目
(2)配料、混料:按权利要求2所述配方称配混合料,在混合工序中,首先将各种粉末(除石墨粉外)倒入一个容器中,加入混合油(汽、机油按体积比1∶1混合,按配方总重加入混合油6ml/kg)手工搅拌大致均匀后,用-40目筛网进行综合过筛,使混合料不结团。装进双锥型混料机混合4小时,加入石墨粉再混合16小时。
(3)压制:金属粉末在室温下用单轴向刚性模具进行压制成型。压制压力为5~5.8吨/cm2,压制后的压坯密度为5.5~6.5g/cm3。
(4)烧结:烧结一般是在保护气氛中进行,将压坯加热到高温。在烧结时,由于发生固态冶金反而大大改善原始粉末颗粒间界面的结合。在保护气氛下烧结防止压坯烧损并可使表面氧化物还原。保护气氛采用分解氨方法制取。
烧结温度:880±10℃
保温:3~5小时
烧结单位压力:1.8~2.3MPa
序号 | 进程 | 温度(℃) | 压力(MPa) | 时间(H) |
1 | 装炉 | - | - | - |
2 | 升温 | 室温~700 | - | 3 |
3 | 均温 | 700 | 1.8~2.3 | 1 |
4 | 升温 | 700~880 | 1.8~2.3 | 1.5 |
5 | 保温 | 880±10 | 1.8~2.3 | 3~5 |
6 | 降温 | 880~700 | 1.8~2.3 | - |
7 | 降温 | 700~50 | 卸压 | - |
8 | 出炉 | <50 | - | - |
具体实施方式:
下面结合实施例进一步说明该发明的效果。
实施例一:
具体制备方法如下:
(1)原材料准备:原材料入厂应附有合格证或质量保证单。用标准筛将各种粉末筛分成不同粒度范围,以有效地填充相互接触颗粒间的孔隙。这有助于冷压制后达到最佳密度。
铁粉:-100~+200目
铜粉:-200目
锰粉:-200目
锌粉:-200目
锡粉:-200目
石墨粉:-80~+120目
二硫化钼:无目数要求
硫酸钡:-120目
三氧化二铝:-100~+200目
二氧化硅:-100~+200目
(2)配料、混料:按权利要求2所述配方称配混合料,在混合工序中,首先将各种粉末(除石墨粉外)倒入一个容器中,加入混合油(汽、机油按体积比1∶1混合,按配方总重加入混合油6ml/kg)手工搅拌大致均匀后,用-40目筛网进行综合过筛,使混合料不结团。装进双锥型混料机混合4小时,加入石墨粉再混合16小时。
(3)压制:金属粉末在室温下用单轴向刚性模具进行压制成型。压制压力为5~5.8吨/cm2,压制后的压坯密度为5.5~6.5g/cm3。
(4)烧结:烧结一般是在保护气氛中进行,将压坯加热到高温。在烧结时,由于发生固态冶金反而大大改善原始粉末颗粒间界面的结合。在保护气氛下烧结防止压坯烧损并可使表面氧化物还原。保护气氛采用分解氨方法制取。
烧结温度:880±10℃
保温:3~5小时
烧结单位压力:1.8~2.3MPa
序号 | 进程 | 温度(℃) | 压力(MPa) | 时间(H) |
1 | 装炉 | - | - | - |
2 | 升温 | 室温~700 | - | 3 |
3 | 均温 | 700 | 1.8~2.3 | 1 |
4 | 升温 | 700~880 | 1.8~2.3 | 1.5 |
5 | 保温 | 880±10 | 1.8~2.3 | 3~5 |
6 | 降温 | 880~700 | 1.8~2.3 | - |
7 | 降温 | 700~50 | 卸压 | - |
8 | 出炉 | <50 | - | - |
金属陶瓷摩擦材料的性能
按JB/T3063-96对实施例一制备的金属陶瓷摩擦材料进行试验及评价,试验结果如下:
实施例二:
具体制备方法如下:
(1)原材料准备:原材料入厂应附有合格证或质量保证单。用标准筛将各种粉末筛分成不同粒度范围,以有效地填充相互接触颗粒间的孔隙。这有助于冷压制后达到最佳密度。
铁粉:-100~+200目
铜粉:-200目
锰粉:-200目
锌粉:-200目
锡粉:-200目
石墨粉:-80~+120目
二硫化钼:无目数要求
硫酸钡:-120目
三氧化二铝:-100~+200目
二氧化硅:-100~+200目
(2)配料、混料:按权利要求2所述配方称配混合料,在混合工序中,首先将各种粉末(除石墨粉外)倒入一个容器中,加入混合油(汽、机油按体积比1∶1混合,按配方总重加入混合油6ml/kg)手工搅拌大致均匀后,用-40目筛网进行综合过筛,使混合料不结团。装进双锥型混料机混合4小时,加入石墨粉再混合16小时。
(3)压制:金属粉末在室温下用单轴向刚性模具进行压制成型。压制压力为5~5.8吨/cm2,压制后的压坯密度为5.5~6.5g/cm3。
(4)烧结:烧结一般是在保护气氛中进行,将压坯加热到高温。在烧结时,由于发生固态冶金反而大大改善原始粉末颗粒间界面的结合。在保护气氛下烧结防止压坯烧损并可使表面氧化物还原。保护气氛采用分解氨方法制取。
烧结温度:880±10℃
保温:3~5小时
烧结单位压力:1.8~2.3MPa
序号 | 进程 | 温度(℃) | 压力(MPa) | 时间(H) |
1 | 装炉 | - | - | - |
2 | 升温 | 室温~700 | - | 3 |
3 | 均温 | 700 | 1.8~2.3 | 1 |
4 | 升温 | 700~880 | 1.8~2.3 | 1.5 |
5 | 保温 | 880±10 | 1.8~2.3 | 3~5 |
6 | 降温 | 880~700 | 1.8~2.3 | - |
7 | 降温 | 700~50 | 卸压 | - |
8 | 出炉 | <50 | - | - |
金属陶瓷摩擦材料的性能
按JB/T3063-96对实施例二制备的金属陶瓷摩擦材料进行试验及评价,试验结果如下:
实施例三:
具体制备方法如下:
(1)原材料准备:原材料入厂应附有合格证或质量保证单。用标准筛将各种粉末筛分成不同粒度范围,以有效地填充相互接触颗粒间的孔隙。这有助于冷压制后达到最佳密度。
铁粉:-100~+200目
铜粉:-200目
锰粉:-200目
锌粉:-200目
锡粉:-200目
石墨粉:-80~+120目
二硫化钼:无目数要求
硫酸钡:-120目
三氧化二铝:-100~+200目
二氧化硅:-100~+200目
(2)配料、混料:按权利要求2所述配方称配混合料,在混合工序中,首先将各种粉末(除石墨粉外)倒入一个容器中,加入混合油(汽、机油按体积比1∶1混合,按配方总重加入混合油6ml/kg)手工搅拌大致均匀后,用-40目筛网进行综合过筛,使混合料不结团。装进双锥型混料机混合4小时,加入石墨粉再混合16小时。
(3)压制:金属粉末在室温下用单轴向刚性模具进行压制成型。压制压力为5~5.8吨/cm2,压制后的压坯密度为5.5~6.5g/cm3。
(4)烧结:烧结一般是在保护气氛中进行,将压坯加热到高温。在烧结时,由于发生固态冶金反而大大改善原始粉末颗粒间界面的结合。在保护气氛下烧结防止压坯烧损并可使表面氧化物还原。保护气氛采用分解氨方法制取。
烧结温度:880±10℃
保温:3~5小时
烧结单位压力:1.8~2.3MPa
序号 | 进程 | 温度(℃) | 压力(MPa) | 时间(H) |
1 | 装炉 | - | - | - |
2 | 升温 | 室温~700 | - | 3 |
3 | 均温 | 700 | 1.8~2.3 | 1 |
4 | 升温 | 700~880 | 1.8~2.3 | 1.5 |
5 | 保温 | 880±10 | 1.8~2.3 | 3~5 |
6 | 降温 | 880~700 | 1.8~2.3 | - |
7 | 降温 | 700~50 | 卸压 | - |
8 | 出炉 | <50 | - | - |
金属陶瓷摩擦材料的性能
按JB/T3063-96对实施例三制备的金属陶瓷摩擦材料进行试验及评价,试验结果如下:
应用前景:
本项目所述的金属陶瓷摩擦材料具有良好的耐热性和导热性,能有效的降低热疲劳的发生;其润滑组元能有效减少或完全消除粘结和卡滞,保证制动平稳;其摩擦组元能在补偿固体润滑剂的影响及在不损害制动盘的前提下增加滑动的阻力,促进形成多项组织,减少表面粘结及获得所需的摩擦系数值。本项目产品科技含量高,属于新材料应用和技术密集型的综合产品,尤其适用于风力发电用液压盘式制动系统,解决进口风力发电机组所使用的制动块必须从国外原制造厂家进口,维修成本高,周期长等问题,增加市场竞争力。本发明所研制的金属陶瓷摩擦材料不仅可应用于风力发电机组的制动系统,而且可推广至航空、汽车、高速列车、轮船和其它特种车辆、大型机械设备等广大民用市场领域,还可出口到其它国家,市场前景十分广阔。
Claims (3)
1.一种金属陶瓷摩擦材料,其特征在于:所述金属陶瓷摩擦材料由基体组元、润滑组元和摩擦组元组成,基体组元、润滑组元和摩擦组元之间的重量比例为65~80%∶13~20%∶6~15%。
3.如权利要求1所述的金属陶瓷摩擦材料的制备方法,其特征在于步骤如下:
步骤一:原材料准备;将各种原材料粉末筛分成下列粒度范围:
步骤二:配料;将步骤一中筛分得到的铁粉、铜粉、锰粉、锌粉、锡粉、石墨粉、二硫化钼、硫酸钡、三氧化二铝和二氧化硅按照权利要求2的重量比例关系进行称重配比;
步骤三:混料;以步骤二中得到的全部原材料粉末的总重为基准,按照6ml/kg的比例准备混合油,所述混合油由汽油、机油按1∶1体积比混合所得;将步骤二中配料后得到的铁粉、铜粉、锰粉、锌粉、锡粉、二硫化钼、硫酸钡、三氧化二铝和二氧化硅置入容器中,加入所述的混合油,搅拌均匀后,用-40目筛网过筛;将过筛后的混合料混合4小时,然后将步骤二中配料后得到的石墨粉加入,再混料16小时;
步骤四:压制;在室温下对步骤三得到的混合物进行压制,压制压力为5~6.1吨/cm2,压制后的压坯密度为5.5~6.5g/cm2;
步骤五:烧结;在保护气氛中对步骤四得到的压坯进行烧结,具体过程为:
将压坯装炉后,经过3h时间,将工作温度由室温升至700℃,在700℃温度上将工作压力增加至1.8~2.3Mpa,并均温1h;保持工作压力不变,用1.5h时间将工作温度由700℃升至880℃;继续保持工作压力不变,维持工作温度在880±10℃,保温时间3~5h;保持工作压力不变,将工作温度降至700℃,然后卸压,并将工作温度降至50℃以下,完成烧结。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120905 |