CN104532052A

CN104532052A - 一种重载高速粉末冶金刹车材料及其制备工艺

Info

Publication number: CN104532052A
Application number: CN201410714917.8A
Authority: CN
Inventors: 张哲�
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2014-11-20
Publication date: 2015-04-22

Abstract

本申请公开了一种重载高速粉末冶金刹车材料，组成该刹车材料的各成分按质量百分比计为：铜粉50-75％、石墨1-20％、碳化物与氮化物陶瓷颗粒的混合物0-30％。本申请还公开了粉末冶金刹车材料的制备工艺。本发明的优点是以具有高导热性的铜为基体，用石墨作为润滑组元，稳定摩擦系数，添加碳化物与氮化物陶瓷颗粒，可有效提高摩擦系数。由此生产的刹车片在重载高速制动条件下对对偶盘的磨损较小，摩擦系数稳定，刹车无火花，无热斑，异常磨损、噪音出现的概率较小。

Description

一种重载高速粉末冶金刹车材料及其制备工艺

技术领域

本申请涉及刹车片领域，特别涉及一种重载高速粉末冶金刹车材料。

背景技术

刹车片也叫刹车皮，是最关键的安全零件，所有刹车效果的好坏都是刹车片起决定性作用。

随着经济的发展，人民生活水平不断提高，对运输的便捷性和安全性的要求也不断提高。重载高速下相对带来的安全问题也越来越受到人们的重视。现有的常规制动材料，如半金属基合成材料，无论是摩擦系数和运行平稳性，还是耐磨性、导热性、制动距离等方面均不能满足重载高速的需要，在运行速度大于200Km/h的制动过程中，由于摩擦制动的动能几乎全部转化为摩擦热，使摩擦副的温升很高，致使传统半金属基合成刹车片的摩擦系数不稳定、刹车片老化、开裂、磨损加剧、使用寿命缩短，无法满足重载高速下制动需要。

发明内容

本申请提供一种重载高速粉末冶金刹车材料及其制备工艺，用以实现重载高速制动条件下，摩擦系数稳定，刹车时无火花，无热斑，异常磨损、噪音出现概率小、环保的刹车材料。

为了实现上述目的，本申请公开了一种重载高速粉末冶金刹车材料及其制备工艺，包括：

一种重载高速粉末冶金刹车材料，其特征在于，组成该刹车材料的各成分按质量百分比计为：铜粉50-75％、石墨1-20％、碳化物与氮化物陶瓷颗粒的混合物0-30％。

优选的，组成该刹车材料的成分还包括：硫化锑5-10％、二氧化硅1-5％、氧化铝1-5％。

优选的，各材料成分按质量百分比计为：铜粉65％、石墨8％、硫化锑10％、二氧化硅4％、氧化铝3％、碳化物与氮化物陶瓷颗粒的混合物10％。

一种制备粉末冶金刹车材料的工艺，其特征在于，包括步骤：

材料表面处理：以铜粉为基体，将权利要求1中所述的各材料上采用气相沉积的方法覆上铜过渡层；

混料：按比例称取粉末刹车材料，投入混料机中混配均匀；

冷压成型：将混料放入模具常温冷压成型，形成需要形状的刹车块；

烧结处理：采用喷涂方法将焊剂涂至钢背，并将所述刹车块放置在所述钢背上，入炉烧结。

优选的，所述喷涂方法包括：火焰喷涂或电弧喷涂。

优选的，所述焊剂包括银基钎料。

优选的，所述烧结处理在900℃下进行。

与现有技术相比，本申请包括以下优点：

从上述的方案可以看出，相对于背景技术，本发明的优点是以具有高导热性的铜为基体，用石墨作为润滑组元，稳定摩擦系数，添加金属碳化物与氮化物的混合物，可有效提高摩擦系数。由此生产的刹车片对对偶盘的磨损较小，摩擦系数稳定，无火花，无金属热斑，异常磨损、噪音出现的概率较小。

当然，实施本申请的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

具体实施方式

图1为摩擦系数与压强、线速度的关系图。

本发明提供的重载高速粉末冶金刹车材料的各成分按质量百分比计为：铜粉50-75％、石墨1-20％、碳化物与氮化物陶瓷颗粒的混合物0-30％。

本发明提供的刹车片材料主要以铜为基本材料，铜具有较高的导热率，保证了在摩擦过程中很好的散热；铜具有很好的塑性，易于压制；铜具有相对较低的熔点，烧结的工艺性较好。石墨作为在本申请的粉末冶金刹车材料里的一种减摩材料，可有效降低摩擦系数，在摩擦过程中能够起到良好的减磨作用，同时可降低刹车片的磨损，保护对偶、稳定摩擦系数，而且石墨也具有较高的耐电弧烧蚀能力。碳化物与氮化物陶瓷颗粒的混合物起到提高摩擦系数、提高耐磨性及防止粘接的作用。

本发明提供的制备重载高速粉末冶金刹车材料的工艺步骤如下：

材料表面处理：本申请以铜粉为基体，在各材料上通过采用气相沉积的方法覆上铜过渡层；提高了硬质合金与基体的结合强度，从而提高了摩擦系数，降低了磨损量。

混料：通过自动配料系统或手工操作将刹车片的摩擦表面所需的各种原材料按照配方比，倒入搅拌机破碎，并搅拌均匀；

冷压成型：将搅拌均匀的混合料放入模具常温冷压成型，形成圆柱状刹车块；

在本申请中，喷涂方法主要有两种，分别为火焰喷涂和电弧喷涂。焊剂主要为银基钎料。在进行烧结处理时需在900℃的高温下进行。

磨削处理：使用组合磨床加工摩擦材料表面，使摩擦材料表面达到一定的厚度、平行度、平面度要求；使用开槽、磨斜机，通过开槽砂轮锯片或杯形砂轮，加工摩擦材料的表面，加工出槽或斜面。

表面清理：分抛光和喷砂两步进行。先在抛光机上，通过钢丝轮，清理刹车片钢背周边的毛刺、溢料、飞边等；再在喷砂机上，通过棕刚玉磨料，清理刹车片钢背上面的污垢、锈蚀等，用以保证后序加工的质量要求。

喷涂：表面清理完的产品，根据客户的要求，将不同颜色、不同亮度的粉末覆盖在刹车片钢背上面、侧面，和摩擦材料侧面。产品通过烘干炉，经过熔融、溜平、固化等状态，达到一定的附着力要求。

在本申请中，制作重载高速粉末冶金刹车材料的组成成分中还可以包括硫化锑5-10％、二氧化硅1-5％、氧化铝1-5％。

实施例1：

分别取铜粉60公斤、石墨8公斤、硫化锑8公斤、二氧化硅5公斤、氧化铝4公斤、碳化物与氮化物陶瓷颗粒的混合物15公斤，将按照上述配比称取的材料放入混料机内混料均匀，混料30分钟后，放入压力成型机成型，形成圆柱状刹车块。

刹车块与钢背间采用了银基钎焊的新技术，主要利用火焰喷涂或电弧喷涂的方法将银基钎焊料喷涂于钢背上，之后将刹车块放于喷好钎料的刚背上烧结，从而使刹车块与钢背牢固联接。

实施例1提供的刹车片的刹车性能数据，具体的，图1为摩擦系数与压强、线速度的关系图。其中，制动钳数量2、对偶盘直径0.93m、转动惯量640Kgm²、摩擦半径0.4m、刹车片面积16326mm^2*4、刹车片压强范围0.5-5.5MPa、对偶盘材质Q345D、起始刹车速度20，40，60，75m/s。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种重载高速粉末冶金刹车材料，其特征在于，组成该刹车材料的各成分按质量百分比计为：铜粉50-75％、石墨1-20％、碳化物与氮化物陶瓷颗粒的混合物0-30％。

2.根据权利要求1所述的重载高速粉末冶金刹车材料，其特征在于，组成该刹车材料的成分还包括：硫化锑5-10％、二氧化硅1-5％、氧化铝1-5％。

3.根据权利要求2所述的粉末冶金刹车材料，其特征在于，各材料成分按质量百分比计为：铜粉65％、石墨8％、硫化锑10％、二氧化硅4％、氧化铝3％、碳化物与氮化物陶瓷颗粒的混合物10％。

4.一种制备如权利要求1所述的粉末冶金刹车材料的工艺，其特征在于，包括步骤：

材料表面处理：以铜粉为基体，在权利要求1中所述的各材料表面通过采用气相沉积的方法覆上铜过渡层；

混料：按比例称取粉末刹车材料，投入混料机中混配均匀；

5.根据权利要求4所述的工艺，其特征在于，所述喷涂方法包括：火焰喷涂或电弧喷涂。

6.根据权利要求4所述的工艺，其特征在于，所述焊剂包括银基钎料。

7.根据权利要求4所述的工艺，其特征在于，所述烧结处理在900℃下进行。