CN102676871A

CN102676871A - 一种用于风力发电设备制动器的烧结摩擦材料及其制备方法

Info

Publication number: CN102676871A
Application number: CN2011100552234A
Authority: CN
Inventors: 宋立丹
Original assignee: BEIJING GREAT TECHNOLOGY AVIATION DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: BEIJING GREAT TECHNOLOGY AVIATION DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2012-09-19

Abstract

本发明涉及一种用于风力发电设备钳盘式制动器摩擦衬垫的铜基烧结摩擦材料及其制备方法，所述铜基烧结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78％、14％和8％；所述基体组元由铜粉、锌粉、镍粉和锡粉组成，润滑组元由石墨粉和二硫化钼组成，摩擦组元由铁-铬合金粉组成；将各组元按配比配置的粉料进行混合、压制、烧结得到所述的铜基烧结摩擦材料。本发明的铜基烧结摩擦材料具有摩擦性能稳定、导热及耐热性好、耐磨性优、对制动盘的磨损小、力学性能良好等特点。该烧结摩擦材料不含对人体有害的组分，对环境不会造成污染。

Description

一种用于风力发电设备制动器的烧结摩擦材料及其制备方法

技术领域：

本发明涉及粉末冶金行业中的一种用于风力发电设备钳盘式制动器摩擦衬垫的新型铜基烧结摩擦材料及其制备方法。

背景技术：

由于风能是最具商业潜力、最具活跃性的可再生能源之一，其使用清洁、成本低且取之不尽，近十几年来全球风力发电产业装机量每年以25％的增速量飙升。国内目前的风电装备市场大部分份额被国外设备制造企业所占有，中国风电设备制造业还相当依赖国外技术，尤其是一些核心设备只能依靠进口，实现风电设备的国产化已成为当务之急。

制动器是风力发电机组制动系统中的关键组件，在制动过程中摩擦力的变化决定着发电机组高速轴和低速轴的减速变化。就现代风力发电机组制动系统的钳盘式制动器摩擦衬垫的摩擦材料而言，采用的是已广泛应用且技术较成熟的金属陶瓷摩擦材料。但研究和使用表明，金属陶瓷摩擦材料与钢构成的摩擦副在变化较大的速度范围内及额定的制动压力下，其刹车力矩曲线呈现出明显的“马鞍型”，且制动力矩的最大值与最小值的比值远超过1.5，因此，摩擦系数的稳定性不高，这是不符合相关标准要求的(如JB/T 10401.1-2004，《离网型风力发电机组制动系统》第1部分，技术条件之5.3.3b：在规定的温度范围内，动摩擦系数具有一定的相对稳定性，最大值一般不应超过最小值的1.5倍)。因此，本项目研制的用于风力发电设备钳盘式制动器摩擦衬垫的铜基烧结摩擦材料配方中，将陶瓷硬质摩擦组元去掉，以硬质的金属间化合物替代。并通过分级混料法和扩散烧结工艺方法，获得的摩擦材料，具有摩擦系数稳定性高，耐磨性好，抗热震性好，受大气的温度、湿度变化的影响小，不用改变摩擦装置的结构设计可以代替现用的钳盘式摩擦衬垫。致使制动器具有制动效率高、刹车平稳，摩擦副无变形、粘结、卡滞和失调等优点，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适用于风力发电设备钳盘式制动器摩擦衬垫的铜基烧结摩擦材料。

本发明所要解决的第二个技术问题提供一种铜基烧结摩擦材料的制备方法。

为了解决上述第一个技术问题，本发明提供的铜基烧结摩擦材料，其材料配比按重量百分比计算为：基体组元78％，润滑组元14％，摩擦组元8％。所述的基体组元由铜粉、锌粉、镍粉和锡粉组成，所述的润滑组元由石墨粉和二硫化钼组成，所述的摩擦组元由铁-铬合金粉组成。

为了解决上述第二个技术问题，本发明提供的铜基烧结摩擦材料的制备方法，包括分级混料法和摩擦材料与钢背相结合的扩散烧结工艺方法。

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：所述铜基烧结摩擦材料中铜粉、锌粉、镍粉、锡粉、石墨粉、二硫化钼和铁-铬合金粉之间的重量比例为：

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。

1 铜粉：-200目

2 锌粉：-200目

3 镍粉：-200目

4 锡粉：-200目

5 石墨粉：-80～+120目

6 二硫化钼：胶体粉剂

7 铁-铬合金粉：-100～+200目

(2)配料：铜粉、锌粉、镍粉、锡粉、石墨粉、二硫化钼、铁-铬合金粉之间的重量比例为：

(3)混料：采用分级混料法，将铜粉、锌粉、镍粉、锡粉、石墨粉、二硫化钼、铁-铬合金粉按如下步骤进行分级混合：

[A]：铜粉+锌粉+镍粉+锡粉，将[A]倒入V型混料桶，机混1小时；

[B]：[A]+铁-铬合金粉；再添加摩擦材料总重0.7％的10#机油，机混1小时；

[C]：[B]+石墨粉+二硫化钼，机混4小时；

(4)压制：金属粉末在室温下进行压制成型，压制压力为5～5.8t/cm²，压制后的压坯密度为5.5～6.5g/cm³。

(5)烧结：烧结一般是在氢气保护下进行，

烧结温度：870±10℃；

保温时间：3～5小时；

烧结压力：1.8～2.2MPa。

序号	进程	温度(℃)	压力(MPa)	时间(H)
					1	装炉	-	-	-
2	升温	室温～700	-	2.5
					3	均温	700	1.8～2.2	1
4	升温	700～870	1.8～2.2	1.5
					5	保温	870±10	1.8～2.2	3～5
6	降温	870～700	1.8～2.2	-
					7	降温	700～50	卸压	-
8	出炉	＜50	-	-

铜基烧结摩擦材料的性能

应用前景：

本项目所述的铜基烧结摩擦材料，其性能指标已达到国际同类产品的技术水平。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；其摩擦组元在不损害制动盘的前提下增加滑动的阻力，减少表面粘结及获得所需的摩擦系数值。本项目所述的铜基烧结摩擦材料适用于风力发电设备制动系统中钳盘式制动器的摩擦衬垫，解决进口风力发电机组所使用的摩擦衬垫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，还可出口到其它国家，市场前景十分广阔。

Claims

1.一种用于风力发电设备钳盘式制动器摩擦衬垫的铜基烧结摩擦材料，其特征在于：所述铜基烧结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78％∶14％∶8％。

2.如权利要求1所述的铜基烧结摩擦材料，其特征在于：所述的基体组元由铜粉、锌粉、镍粉和锡粉组成；所述的润滑组元由石墨粉和二硫化钼组成；所述的摩擦组元不含陶瓷相硬质点，由铁-铬合金粉组成；所述铜基烧结摩擦材料中铜粉、锌粉、镍粉、锡粉、石墨粉、二硫化钼、铁-铬合金粉之间的重量比例为：

。

3.分级混料法：将权利要求2中筛分得到的铜粉、锌粉、镍粉、锡粉、石墨粉、二硫化钼、铁-铬合金粉按如下步骤进行分级混合：

[C]：[B]+石墨粉+二硫化钼，机混4小时。

4.摩擦材料与钢背相结合的扩散烧结工艺方法：通过对进口衬垫的材料及工艺分析可明显看出，其摩擦材料烧结体与钢背结合是在两者之间添加专用焊料后采用氩弧焊接制成。本项目采用摩擦材料压坯与钢背直接加压烧结的工艺方法完成。从而简化工艺，降低成本。