CN102935516A - 一种烧结金属基摩擦片及其深加工生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烧结金属基摩擦片深加工生产工艺，所述的烧结金属基摩擦片包括一钢背层和一或两层摩擦层，所述的生产工艺包括下述步骤：(1)铺粉，(2)一次烧结，(3)一次轧制，(4)二次烧结，(5)二次轧制，(6)退火处理，(7)冲压，即得烧结金属基摩擦片。本发明还提供了一种由该生产工艺制得的烧结金属基摩擦片。本发明克服了现有的烧结金属基摩擦材料生产工艺投资大，工艺复杂，生产效率低，产品质量不稳定、不可控等缺陷，能够适用于生产铁基和铜基摩擦材料，并且能够对钢层和摩擦层的厚度分别进行控制，而且控制精度高，摩擦片的成品质量稳定，设备投资少，操作简单，生产效率高。

Description

一种烧结金属基摩擦片及其深加工生产工艺

技术领域

本发明涉及粉末烧结技术领域，尤其涉及一种烧结金属基摩擦片深加工生产工艺，以及由此制得的烧结金属基摩擦片。

背景技术

烧结金属摩擦材料是制造离合器、制动器的关键零部件，其材料的主要成分包括金属基体、减磨添加物和耐磨添加物，其中减磨添加物和耐磨添加物如铅、铋、锡等低熔点的金属，以及石墨、二硫化钼、硫酸钡、二氧化硅和碳化硅等非金属物质。

金属基摩擦材料是由金属和非金属粉末的混合物组合而成，而且非金属组分的含量很高，这一点降低了金属基体的强度，使混合粉末的压制性能变差。因此，一般采用加压烧结的方法生产烧结金属基摩擦材料，其典型的工艺流程如图1所示。从该工艺流程图中不难看出，传统的生产工艺复杂，设备投资大，生产效率低，产品质量不高(难以分别控制钢层和摩擦层厚度)，稳定性差等缺点。

因此，寻求一种设备投资更少，生产效率更高，产品的质量更好的生产方法，一直是金属基摩擦材料领域研究人员的努力方向。其中发展无加压烧结的方法特别引人注意，而且已经有相应的专利问世，如德国专利DE281443、DE281444以及中国专利CN1010464B，这些专利技术都实现了无加压烧结，产品的质量有所改进。然而，却仍旧存在设备投资大和摩擦材料磨擦层难控制的缺点，而且还存在同时只能单件生产，生产效率不高的缺陷。

发明内容

本发明所需要解决的技术问题在于克服了现有的烧结金属基摩擦材料生产工艺投资大，工艺复杂，生产效率低，产品质量不稳定、不可控等缺陷，从而提供了一种烧结金属基摩擦材料深加工生产工艺以及由该工艺得到的烧结金属基摩擦材料，本发明的生产工艺适用于生产铁基和铜基摩擦材料，并且能够对钢层和摩擦层的厚度分别进行控制，而且控制精度高，摩擦片的成品质量稳定，设备投资少，操作简单，生产效率高。

本发明提供了一种烧结金属基摩擦片深加工生产工艺，所述的烧结金属基摩擦片包括一钢背层，以及一或两层摩擦层，所述的生产工艺包括下述步骤：

(1)铺粉：

利用铺粉装置将金属基摩擦材料粉末混合物均匀地铺设在钢背表面，得用于烧结的物料；其中，所述粉末混合物的铺设厚度根据最终得到的烧结金属基摩擦片所需的摩擦层厚度进行选择，所述铺设厚度与所述烧结金属基摩擦片的一层摩擦层的厚度比为3.5∶1-4.0∶1，较佳地为3.8∶1；所述金属基摩擦材料粉末混合物配方包括下述质量百分比的组分：铜66.0-68.0％、铅4.0-6.0％、锡3.0-5.0％、二氧化硅7.0-9.0％、石墨5.0-7.0％和铁9.0-11.0％，较佳的配方为：铜67.0％、铅5.0％、锡4.0％、二氧化硅8.0％、石墨6.0％和铁10.0％；

(2)一次烧结：

在还原性气氛保护下，在常压条件下，将所述用于烧结的物料在连续烧结炉中进行烧结，得经过一次烧结的摩擦材料；烧结过程中连续进料，一次烧结的温度为650℃-850℃，一次烧结的时间为10-60分钟；

(3)当所述摩擦层为一层时，直接进行步骤(4)；当所述摩擦层为两层，重复步骤(1)和(2)后再进行步骤(4)；

(4)一次轧制：

用冷轧的方法对所述经过一次烧结的摩擦材料进行轧制，得经过一次冷轧的摩擦材料；通过该轧制的方法控制摩擦材料的密度和尺寸，使经过一次冷轧的摩擦材料中的摩擦层与所述烧结金属基摩擦片的一层摩擦层的厚度比为1.1-1.2∶1，并且将所述经过一次冷轧后的摩擦材料各处的厚度差控制在±0.02mm；

(5)二次烧结：

在还原性气氛保护下，在常压条件下，对所述经过一次冷轧后的摩擦材料进行烧结得经过二次烧结的摩擦材料，使所述磨擦层与所述钢背层之间的黏结牢度及磨擦层的机械强度进一步提高；二次烧结的温度为700℃-900℃，二次烧结的时间为10-60分钟；

(6)二次轧制：

用冷轧的方法对所述经过二次烧结的摩擦材料进行轧制，得经过二次冷轧的摩擦材料；通过该轧制的方法控制摩擦材料的密度和尺寸，使经过二次冷轧的摩擦材料中的摩擦层与所述烧结金属基摩擦片的一层摩擦层的厚度比为0.99～1.01∶1，并且将所述经过二次冷轧后的摩擦材料各处的厚度差控制在±0.02mm；

(7)退火处理：

在还原性气氛保护下，把所述经过二次冷轧的摩擦材料在640-660℃(优选650℃)，进行退火2-3小时(优选2小时)，消除所述磨擦层与所述钢背层之间的机械应力，得经过退火处理的摩擦材料；

(8)冲压：

将经过退火处理的摩擦材料，在冲床或液压机中，进行成型冲压，得到烧结金属基摩擦片。具体的冲压模具根据本领域常规技术根据所需要的摩擦片规格设计。

步骤(1)中，所述的钢背为本领域中此类方法中使用的常规钢背，较佳地为由下述方法制得的钢背：将45Mn钢板裁剪成板条，在所述板条表面镀铜，冷轧到所需要的厚度即可；所述钢背各处的厚度差控制在±0.02mm。

步骤(1)中，所述的金属基摩擦材料粉末混合物较佳地由下述方法制得：根据所述金属基摩擦材料粉末混合物的组分配方将各组分装入“V”型混料器中进行混合，混合时间2-4小时即可。

步骤(1)中，所述的铺粉较佳地用铺粉装置进行。

步骤(2)中，所述的连续烧结炉为本领域中各种常规的连续烧结炉，较佳地为无级调速的网带式连续烧结炉或步进式连续烧结炉。

步骤(7)中，所述还原性气氛为本领域各种常规的还原性气氛，较佳地为氨分解气。

本发明还提供了一种由上述方法制得的烧结金属基摩擦片。

本发明中，上述优选条件在符合本领域常识的基础上可任意组合，即得本发明各较佳实施例。

本发明的原料和试剂皆市售可得。

本发明的积极进步效果在于：

1、本发明可以分别控制所述烧结金属基摩擦片中钢背层和磨擦层的厚度，采用冷轧的方法使磨擦层致密。因此，磨擦层的厚度不受限制，可以任意调整；并且加工精度高，其厚度差可以控制在±0.02mm以内。

2、由于本发明利用轧制的方法控制摩擦材料的密度和尺寸，采用先做成摩擦材料板材，然后冲压出摩擦片，操作简单，效率高，产品的质量稳定。

3、由于本发明的磨擦层的密度容易控制，均匀性好，提高了摩擦片的使用性能。

4、由于本发明轧制时的轧辊与被轧制的材料是线接触，有效轧制力高，即被轧制的工件单位面积所受到的压力大，因此解决了传统生产工艺所需要的大吨位压制设备的问题，而且轧制的速度快、效率高，所需要的设备数量少，设备的投资少。

附图说明

通过以下对本发明烧结金属基摩擦片深加工生产工艺的实施并结合其附图的描述，可以进一步了解本发明的目的、具体机构特征和优点。其中附图为：

图1为传统的烧结金属基摩擦片生产工艺流程图；

图2为本发明优选的烧结金属基摩擦片深加工生产工艺流程图；

图3为本发明实施例1中制得的烧结金属基摩擦片的断面结构示意图。

具体实施方式

下面用实施例来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。

实施例1烧结铜基摩擦片及其制备方法

如图2、3所示，生产钢背的厚度为1.2mm，铜基摩擦片总厚度为2.0mm，具有上下二面摩擦层；铜基摩擦材料粉末混合物的组分配方为：铜67.0％、铅5.0％、锡4.0％、二氧化硅8.0％、石墨6.0％和铁10.0％；百分比为质量百分比。

1、粉末准备：根据铜基摩擦材料粉末混合物的组分配方配料、称料，装入“V”型混料器中混料，混合时间2小时。

2、钢背准备：将45Mn钢板，剪成宽度为98mm的板条，二面镀铜，镀铜层的厚度为12μm，镀铜后用轧机冷轧至1.2±0.02mm厚的钢背1。

3、铺粉：将准备好的铜基摩擦材料粉末混合物利用铺粉装置铺设在钢背1上，单面铺粉厚度控制为1.4mm。

4、一次烧结：在还原性气氛保护下，在常压条件下，在无级调速的网带式连续烧结炉中进行连续进料并烧结，得经过一次烧结的摩擦材料；工艺条件：一次烧结的温度为650℃，一次烧结的时间为60分钟；

5、利用与步骤3和4相同的方法，在钢背1的另一面烧结一层同样厚度的摩擦层2，将一次烧结后的摩擦材料的总厚度控制在3.8mm左右；

6、一次轧制：把经过一次烧结后的铜基摩擦材料冷轧至2.08±0.02mm，使摩擦层2致密；

7、二次烧结：在还原性气氛保护下，在常压条件下，对所述经过一次冷轧后的摩擦材料进行烧结得经过二次烧结的摩擦材料；工艺条件：二次烧结的温度为700℃，二次烧结的时间为60分钟；

8、二次轧制：用冷轧的方法对所述经过二次烧结的摩擦材料冷轧至2.0±0.02mm；

9、退火处理：在氨分解气的保护下，把所述经过二次冷轧的摩擦材料在640℃退火2小时，得经过退火处理的摩擦材料；

10、在冲床中把经过退火处理的摩擦材料进行成型冲压，得烧结铜基摩擦片。

实施例2烧结铜基摩擦片及其制备方法

如图2所示，生产钢背的厚度为1.2mm，铜基摩擦片总厚度为1.6mm，具有一面摩擦层；铜基摩擦材料粉末混合物的组分配方为：铜67.0％、铅5.0％、锡4.0％、二氧化硅8.0％、石墨6.0％和铁10.0％；百分比为质量百分比。

1、粉末准备：根据铜基摩擦材料粉末混合物的组分配方配料、称料，装入“V”型混料器中混料，混合时间4小时。

2、钢背准备：将45Mn钢板，剪成宽度为98mm的板条，单面镀铜，镀铜层的厚度为12μm，镀铜后用轧机冷轧至1.2±0.02mm厚。

3、铺粉：将准备好的铜基摩擦材料粉末混合物利用铺粉装置铺设在钢背上，单面铺粉厚度控制为1.6mm。

4、一次烧结：在还原性气氛保护下，在常压条件下，在步进式连续烧结炉中进行连续进料并烧结，得经过一次烧结的摩擦材料；工艺条件：一次烧结的温度为850℃，一次烧结的时间为10分钟，将一次烧结后的铜基摩擦材料的总厚度控制在2.6mm左右；

5、一次轧制：把经过一次烧结后的铜基摩擦材料冷轧至1.68±0.02mm，使摩擦层致密；

6、二次烧结：在还原性气氛保护下，在常压条件下，对所述经过一次冷轧后的摩擦材料进行烧结得经过二次烧结的摩擦材料；工艺条件：二次烧结的温度为900℃，二次烧结的时间为10分钟；

7、二次轧制：用冷轧的方法对所述经过二次烧结的摩擦材料冷轧至1.6±0.02mm；

8、退火处理：在氨分解气的保护下，把所述经过二次冷轧的摩擦材料在660℃退火2小时，得经过退火处理的摩擦材料；

9、在冲床中把经过退火处理的摩擦材料进行成型冲压，得烧结铜基摩擦片。

Claims (9)

1.一种烧结金属基摩擦片深加工生产工艺，所述的烧结金属基摩擦片包括一钢背层、一或两层摩擦层，所述的生产工艺包括下述步骤：

(1)铺粉：将金属基摩擦材料粉末混合物均匀地铺设在钢背表面，得用于烧结的物料；其中所述金属基摩擦材料粉末混合物的铺设厚度与所述烧结金属基摩擦片的一层摩擦层的厚度比为3.5∶1-4.0∶1；所述金属基摩擦材料粉末混合物的配方包括下述质量百分比的组分：铜66.0-68.0％、铅4.0-6.0％、锡3.0-5.0％、二氧化硅7.0-9.0％、石墨5.0-7.0％和铁9.0-11.0％；

(2)一次烧结：

在还原性气氛保护下，在常压条件下，将所述用于烧结的物料在连续烧结炉中进行烧结，得经过一次烧结的摩擦材料；烧结过程中连续进料，一次烧结的温度为650℃-850℃，一次烧结的时间为10-60分钟；

(3)当所述摩擦层为一层时，直接进行步骤(4)；当所述摩擦层为两层，依次重复步骤(1)和(2)后再进行步骤(4)；

(4)一次轧制：

用冷轧的方法对所述经过一次烧结的摩擦材料进行轧制，得经过一次冷轧的摩擦材料；所述经过一次冷轧的摩擦材料中的摩擦层与所述烧结金属基摩擦片的一层摩擦层的厚度比为1.1-1.2∶1，并且将所述经过一次冷轧后的摩擦材料各处的厚度差控制在±0.02mm；

(5)二次烧结：

在还原性气氛保护下，在常压条件下，对所述经过一次冷轧后的摩擦材料进行烧结得经过二次烧结的摩擦材料；二次烧结的温度为700℃-900℃，二次烧结的时间为10-60分钟；

(6)二次轧制：

用冷轧的方法对所述经过二次烧结的摩擦材料进行轧制，得经过二次冷轧的摩擦材料；所述经过二次冷轧的摩擦材料中的摩擦层与所述烧结金属基摩擦片的一层摩擦层的厚度比为0.99-1.01∶1，并且将所述经过二次冷轧后的摩擦材料各处的厚度差控制在±0.02mm；

(7)退火处理：

在还原性气氛保护下，把所述经过二次冷轧的摩擦材料在640-660℃进行退火2-3小时，得经过退火处理的摩擦材料；

(8)冲压：

将经过退火处理的摩擦材料，在冲床或液压机中，进行成型冲压，得到烧结金属基摩擦片。

2.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：步骤(1)中，所述铺设厚度与所述烧结金属基摩擦片的一层摩擦层的厚度比为3.8∶1；所述配方为：铜67.0％、铅5.0％、锡4.0％、二氧化硅8.0％、石墨6.0％和铁10.0％；百分比为质量百分比。

3.如权利要求1或2所述的生产工艺，其特征在于：步骤(1)中，所述的钢背为由下述方法制得的钢背：将45Mn钢板裁剪成板条，在所述板条表面镀铜，冷轧即可；所述钢背各处的厚度差控制在±0.02mm。

4.如权利要求1或2所述的生产工艺，其特征在于：步骤(1)中，所述的金属基摩擦材料粉末混合物由下述方法制得：根据所述金属基摩擦材料粉末混合物的配方将各组分装入V型混料器中进行混合，混合时间2-4小时即可。

5.如权利要求1或2所述的生产工艺，其特征在于：步骤(1)中，所述的铺粉用铺粉装置进行。

6.如权利要求1～5中任一项所述的生产工艺，其特征在于：步骤(2)中，所述的连续烧结炉为无级调速的网带式连续烧结炉或步进式连续烧结炉。

7.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：步骤(7)中，所述还原性气氛为氨分解气。

8.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：步骤(7)中，所述退火的温度为650℃，所述退火的时间为2小时。

9.一种由权利要求1～8中任一项所述的方法制得的烧结金属基摩擦片。

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