CN106312052A - 一种致密度高的列车闸片用粉末冶金材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种致密度高的列车闸片用粉末冶金材料，包括以下原料：铜粉、锌粉、锰铁矿粉、铁粉、镍粉、二硫化钼粉、钇粉、碳化钛粉、碳化钽粉、锡粉、二氧化硅、氮化硼粉、石墨粉、甘油、硬酯酸、玻璃纤维、玄武岩纤维、聚碳酸酯、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、脱气剂、流平剂、偶联剂、粘合剂、增强剂、切削剂、润滑剂、石蜡、氮化硅、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、硫化亚锰、碳化硅、丁醚化氨基树脂、分散剂、调节剂、抑制剂、扩链剂、插层剂、相容剂、稀释剂、安定剂、架桥剂、增韧剂、稳定剂、终止剂，本发明通过特定的成分配比，使得致密度高的列车闸片用粉末冶金材料整体密度均匀，致密度高，耐磨性、强度和硬度好，材料利用率高。
Description
【技术领域】
本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种致密度高的列车闸片用粉末冶金材料。
【背景技术】
目前，铁路是国家的重要基础设施、国民经济的大动脉和大众化交通工具。为了保证高速动车组高速安全运行，必须具备稳定且良好的制动系统，其中制动闸片是高速列车制动系统的关键部件和易损件。随着高速动车组运行速度的不断提高，列车的制动负荷也大幅增加，制动时闸片将巨大的动能通过摩擦转化为热能，所以要求闸片制动材料应具有较高的机械强度、良好的耐热性和导热性、稳定的摩擦性能、较低的磨损以及降低对车轮的磨耗。
现有技术中普遍使用的闸片材料有粉末冶金和高分子合成材料两类，其中高分子合成材料因强度低、耐热性差、热衰严重，不能适用于时速 300公里以上高速列车的制动要求；而粉末冶金通过优化配方和工艺，可以达到强度高、导热性好，摩擦性能稳定等优点，因此是较为理想的闸片用制动材料，目前粉末冶金材料体系中通常加入金属锡形成Cu-Sn合金以强化基体，但由于锡是低熔点金属 (231.86℃)，因此由该基体制备的粉末冶金材料的闸片使用温度在500℃以下，而超过500℃后材料的强度和摩擦性能将急剧衰退，将不能有效制动。
但是，现有的列车闸片用粉末冶金材料，由于配方不够完善、混料不均匀，导致材料利用率低，压制成的生坯的不均匀，通过热处理所得的零件的整体密度不均匀，致密度低，摩擦热稳定性、耐热性、耐磨性、强度和硬度较差。
【发明内容】
本发明提供一种致密度高的列车闸片用粉末冶金材料，以解决现有列车闸片用粉末冶金材料整体密度不均匀，致密度低，摩擦热稳定性、耐热性、耐磨性、强度和硬度较差，材料利用率低，制备成本高等问题。本发明的致密度高的列车闸片用粉末冶金材料，通过特定的成分配比，使得致密度高的列车闸片用粉末冶金材料整体密度均匀，致密度高，摩擦热稳定性和耐热性优、抗压强度和硬度较好，材料利用率高。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种致密度高的列车闸片用粉末冶金材料，以重量为单位，包括以下原料：铜粉752-1500份、锌粉35-59份、锰铁矿粉15-28份、铁粉15-25份、镍粉24-35份、二硫化钼粉17-27份、钇粉13-26份、碳化钛粉18-29份、碳化钽粉14-18份、锡粉13-19份、二氧化硅5-12份、氮化硼粉12-18份、石墨粉7-13份、甘油23-32份、硬酯酸9-18份、玻璃纤维14-23份、玄武岩纤维6-13份、聚碳酸酯7-12份、羧甲基纤维素14-17份、聚丙烯酰胺8-15份、石蜡13-25份、氮化硅6-9份、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷5-12份、硫化亚锰10-14份、碳化硅6-9份、丁醚化氨基树脂4-6份、脱气剂0.6-0.9份、流平剂0.5-0.8份、偶联剂0.6-1.2份、粘合剂1.4-3.2份、增强剂0.9-1.5份、切削剂0.8-1.2份、润滑剂0.9-1.6份、分散剂0.7-0.9份、调节剂0.6-0.8份、抑制剂1-1.4份、扩链剂0.7-1.3份、插层剂0.6-0.9份、相容剂1.2-1.6份、稀释剂0.5-0.8份、安定剂0.9-1.5份、架桥剂0.6-1.1份、增韧剂0.5-0.7份、稳定剂0.3-0.6份、终止剂0.4-0.6份；
所述脱气剂为硬脂酸；
所述流平剂为聚醚聚酯改性有机硅氧烷；
所述偶联剂为环氧硅烷类偶联剂；
所述粘合剂，以重量份为单位，包括以下原料：铝化镍19-24份、三铝化钛12-17份、氮化铝10-15份、钒4-6份、钇3-5份；
所述增强剂为701粉增强剂；
所述切削剂以重量为单位，包括以下原料：硅油24-28份、苯二甲酸二丁酯12-17份、二壬基萘磺酸钠9-16份、2，6-二叔丁基对乙酚12-15份、乙二酸聚酯11-13份、丙烯酰胺9-12份、油酸酰胺8-10份、氨基羧酸类螯合剂3-5份；
所述润滑剂，以重量为单位，包括以下原料：聚乙烯基异丁醚23-48份、聚丙烯蜡9-14份、硬脂酸铅15-23份、羧酸酰胺7-14份、丙烯酸酯13-16份、N-甲基吡咯烷酮8-12份；
所述分散剂以重量为单位，包括以下原料：聚乙二醇25-32份、Bi2O3 3-5份、氨丙基三乙氧基硅烷6-9份、碳化铝10-15份、Nb2 O5 4-6份、硫酸锌10-13份、硬脂酸单甘油酯20-30份；
所述调节剂为丙烯酸酯类调节剂；
所述抑制剂，以重量份为单位，包括以下原料：碳化钨20-27份、碳化铌14-19份、氮化钨12-16份、硫化钼10-12份、氟化铈13-16份、碳纤维9-12份；
所述安定剂组成成分为磷石膏0.5-0.9份、氧化铁0.4-0.6份；
所述稳定剂为肪酸类稳定剂；
所述终止剂为苯乙烯；
所述致密度高的列车闸片用粉末冶金材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将铜粉、锌粉、锰铁矿粉、铁粉、镍粉、二硫化钼粉、钇粉、碳化钛粉、碳化钽粉、锡粉、二氧化硅、氮化硼粉、石墨粉、甘油、硬酯酸、玻璃纤维、玄武岩纤维加入到搅拌机中，在转速为123-356r/min下搅拌9-15min，制得混合物A；
S2：将聚碳酸酯、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、脱气剂、流平剂、偶联剂、粘合剂、增强剂、切削剂、润滑剂加入搅拌机中在转速为210-420r/min下搅拌14-21min，制得混合物B；
S3：将步骤S1制得的混合物A、步骤S2制得的混合物B、石蜡、氮化硅、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、硫化亚锰、碳化硅、丁醚化氨基树脂、分散剂、调节剂、抑制剂、扩链剂、插层剂、相容剂、稀释剂、安定剂、架桥剂、增韧剂、稳定剂、终止剂加入到搅拌机中，在温度为257-308℃，转速为300-500r/min下搅拌1.5-3.5h，制得混合物C；
S4：将步骤S3制得的混合物C放入压机，由压机将所述混合物C送入预设的产品模具中，并在压力为612-635MPa下压制成生坯件；
S5：将步骤S4制得的生坯件放在烧结炉中，在氢气和氮气混合气体的保护气氛中，先在702-718℃下，预烧结40-46min，其中氢气与氮气的体积比为1.16-2.25:90.6-95.8，然后按以下升温和温度进行烧结：
1）以升温速率14-21℃/ min，从702-718℃升温至918-952℃，并保温7-10 min；
2）以升温速率19-24℃/ min，从918-952℃升温至1020-1115℃，并保温12-16min；
3）以升温速率10-12℃/ min，从1020-1115℃升温至1230-1280℃，并在此温度下烧结138-145min，制得工件；
S6：将步骤S5制得的工件进行淬火，淬火温度为822-838℃，淬火时间为35-47min，然后以升温速率8-15℃/ min升温至939-947℃，保温60-71min，再进行回火，回火温度为232-243℃，回火保温时间为69-74min，制得材料A；
S7：将步骤S6制得的材料A在渗碳炉中，在气态的渗碳介质中加热到863-885℃，保温4.4-5.1h，接着冷却至122-135℃，保温5.2-6.4h，再接着冷却到室温，制得材料B；
S8：将步骤S7制得的材料B送入蒸汽炉内，进行蒸汽处理，蒸汽温度为693-748℃，保温2.2-3.1h，然后在184-196℃下保温3.2-3.5h，最后冷却到室温，制得致密度高的列车闸片用粉末冶金材料。
进一步地，所述扩链剂为二苯基甲烷二异氰酸酯。
进一步地，所述插层剂为二乙醇胺。
进一步地，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂。
进一步地，所述稀释剂为515-稀释剂。
进一步地，所述架桥剂为丙烯酸型架桥剂。
进一步地，所述增韧剂为氯化聚乙烯。
本发明具有以下有益效果：
本发明的致密度高的列车闸片用粉末冶金材料，通过特定的成分配比，使得致密度高的列车闸片用粉末冶金材料整体密度均匀，致密度高，摩擦热稳定性和耐热性优、抗压强度和硬度较好，材料利用率高，适于大批量快速生产高性能致密度高的列车闸片用粉末冶金材料。
【具体实施方式】
为便于更好地理解本发明，通过以下实施例加以说明，这些实施例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
在实施例中，所述致密度高的列车闸片用粉末冶金材料，以重量为单位，包括以下原料：铜粉752-1500份、锌粉35-59份、锰铁矿粉15-28份、铁粉15-25份、镍粉24-35份、二硫化钼粉17-27份、钇粉13-26份、碳化钛粉18-29份、碳化钽粉14-18份、锡粉13-19份、二氧化硅5-12份、氮化硼粉12-18份、石墨粉7-13份、甘油23-32份、硬酯酸9-18份、玻璃纤维14-23份、玄武岩纤维6-13份、聚碳酸酯7-12份、羧甲基纤维素14-17份、聚丙烯酰胺8-15份、石蜡13-25份、氮化硅6-9份、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷5-12份、硫化亚锰10-14份、碳化硅6-9份、丁醚化氨基树脂4-6份、脱气剂0.6-0.9份、流平剂0.5-0.8份、偶联剂0.6-1.2份、粘合剂1.4-3.2份、增强剂0.9-1.5份、切削剂0.8-1.2份、润滑剂0.9-1.6份、分散剂0.7-0.9份、调节剂0.6-0.8份、抑制剂1-1.4份、扩链剂0.7-1.3份、插层剂0.6-0.9份、相容剂1.2-1.6份、稀释剂0.5-0.8份、安定剂0.9-1.5份、架桥剂0.6-1.1份、增韧剂0.5-0.7份、稳定剂0.3-0.6份、终止剂0.4-0.6份；
所述脱气剂为硬脂酸；
所述流平剂为聚醚聚酯改性有机硅氧烷；
所述偶联剂为环氧硅烷类偶联剂；
所述粘合剂，以重量份为单位，包括以下原料：铝化镍19-24份、三铝化钛12-17份、氮化铝10-15份、钒4-6份、钇3-5份；
所述增强剂为701粉增强剂；
所述切削剂以重量为单位，包括以下原料：硅油24-28份、苯二甲酸二丁酯12-17份、二壬基萘磺酸钠9-16份、2，6-二叔丁基对乙酚12-15份、乙二酸聚酯11-13份、丙烯酰胺9-12份、油酸酰胺8-10份、氨基羧酸类螯合剂3-5份；
所述润滑剂，以重量为单位，包括以下原料：聚乙烯基异丁醚23-48份、聚丙烯蜡9-14份、硬脂酸铅15-23份、羧酸酰胺7-14份、丙烯酸酯13-16份、N-甲基吡咯烷酮8-12份；
所述分散剂以重量为单位，包括以下原料：聚乙二醇25-32份、Bi2O3 3-5份、氨丙基三乙氧基硅烷6-9份、碳化铝10-15份、Nb2 O5 4-6份、硫酸锌10-13份、硬脂酸单甘油酯20-30份；
所述调节剂为丙烯酸酯类调节剂；
所述抑制剂，以重量份为单位，包括以下原料：碳化钨20-27份、碳化铌14-19份、氮化钨12-16份、硫化钼10-12份、氟化铈13-16份、碳纤维9-12份；
所述扩链剂为二苯基甲烷二异氰酸酯；
所述插层剂为二乙醇胺；
所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂；
所述稀释剂为515-稀释剂；
所述安定剂组成成分为磷石膏0.5-0.9份、氧化铁0.4-0.6份；
所述架桥剂为丙烯酸型架桥剂；
所述增韧剂为氯化聚乙烯；
所述稳定剂为肪酸类稳定剂；
所述终止剂为苯乙烯；
所述致密度高的列车闸片用粉末冶金材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将铜粉、锌粉、锰铁矿粉、铁粉、镍粉、二硫化钼粉、钇粉、碳化钛粉、碳化钽粉、锡粉、二氧化硅、氮化硼粉、石墨粉、甘油、硬酯酸、玻璃纤维、玄武岩纤维加入到搅拌机中，在转速为123-356r/min下搅拌9-15min，制得混合物A；
S2：将聚碳酸酯、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、脱气剂、流平剂、偶联剂、粘合剂、增强剂、切削剂、润滑剂加入搅拌机中在转速为210-420r/min下搅拌14-21min，制得混合物B；
S3：将步骤S1制得的混合物A、步骤S2制得的混合物B、石蜡、氮化硅、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、硫化亚锰、碳化硅、丁醚化氨基树脂、分散剂、调节剂、抑制剂、扩链剂、插层剂、相容剂、稀释剂、安定剂、架桥剂、增韧剂、稳定剂、终止剂加入到搅拌机中，在温度为257-308℃，转速为300-500r/min下搅拌1.5-3.5h，制得混合物C；
S4：将步骤S3制得的混合物C放入压机，由压机将所述混合物C送入预设的产品模具中，并在压力为612-635MPa下压制成生坯件；
S5：将步骤S4制得的生坯件放在烧结炉中，在氢气和氮气混合气体的保护气氛中，先在702-718℃下，预烧结40-46min，其中氢气与氮气的体积比为1.16-2.25:90.6-95.8，然后按以下升温和温度进行烧结：
1）以升温速率14-21℃/ min，从702-718℃升温至918-952℃，并保温7-10 min；
2）以升温速率19-24℃/ min，从918-952℃升温至1020-1115℃，并保温12-16min；
3）以升温速率10-12℃/ min，从1020-1115℃升温至1230-1280℃，并在此温度下烧结138-145min，制得工件；
S6：将步骤S5制得的工件进行淬火，淬火温度为822-838℃，淬火时间为35-47min，然后以升温速率8-15℃/ min升温至939-947℃，保温60-71min，再进行回火，回火温度为232-243℃，回火保温时间为69-74min，制得材料A；
S7：将步骤S6制得的材料A在渗碳炉中，在气态的渗碳介质中加热到863-885℃，保温4.4-5.1h，接着冷却至122-135℃，保温5.2-6.4h，再接着冷却到室温，制得材料B；
S8：将步骤S7制得的材料B送入蒸汽炉内，进行蒸汽处理，蒸汽温度为693-748℃，保温2.2-3.1h，然后在184-196℃下保温3.2-3.5h，最后冷却到室温，制得致密度高的列车闸片用粉末冶金材料。
实施例1
一种致密度高的列车闸片用粉末冶金材料，以重量为单位，包括以下原料：铜粉1200份、锌粉45份、锰铁矿粉22份、铁粉20份、镍粉28份、二硫化钼粉23份、钇粉20份、碳化钛粉24份、碳化钽粉16份、锡粉16份、二氧化硅8份、氮化硼粉15份、石墨粉10份、甘油26份、硬酯酸14份、玻璃纤维20份、玄武岩纤维9份、聚碳酸酯8份、羧甲基纤维素16份、聚丙烯酰胺13份、石蜡23份、氮化硅8份、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷9份、硫化亚锰12份、碳化硅7份、丁醚化氨基树脂5份、脱气剂0.8份、流平剂0.7份、偶联剂0.9份、粘合剂2.4份、增强剂1.2份、切削剂1份、润滑剂1.2份、分散剂0.8份、调节剂0.7份、抑制剂1.2份、扩链剂1份、插层剂0.8份、相容剂1.4份、稀释剂0.7份、安定剂1.2份、架桥剂0.8份、增韧剂0.6份、稳定剂0.5份、终止剂0.5份；
所述脱气剂为硬脂酸；
所述流平剂为聚醚聚酯改性有机硅氧烷；
所述偶联剂为环氧硅烷类偶联剂；
所述粘合剂，以重量份为单位，包括以下原料：铝化镍23份、三铝化钛15份、氮化铝13份、钒5份、钇4份；
所述增强剂为701粉增强剂；
所述切削剂以重量为单位，包括以下原料：硅油26份、苯二甲酸二丁酯15份、二壬基萘磺酸钠13份、2，6-二叔丁基对乙酚14份、乙二酸聚酯12份、丙烯酰胺10份、油酸酰胺9份、氨基羧酸类螯合剂4份；
所述润滑剂，以重量为单位，包括以下原料：聚乙烯基异丁醚36份、聚丙烯蜡12份、硬脂酸铅19份、羧酸酰胺12份、丙烯酸酯15份、N-甲基吡咯烷酮10份；
所述分散剂以重量为单位，包括以下原料：聚乙二醇28份、Bi2O3 4份、氨丙基三乙氧基硅烷7份、碳化铝14份、Nb2 O5 5份、硫酸锌12份、硬脂酸单甘油酯25份；
所述调节剂为丙烯酸酯类调节剂；
所述抑制剂，以重量份为单位，包括以下原料：碳化钨26份、碳化铌15份、氮化钨14份、硫化钼11份、氟化铈15份、碳纤维11份；
所述扩链剂为二苯基甲烷二异氰酸酯；
所述插层剂为二乙醇胺；
所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂；
所述稀释剂为515-稀释剂；
所述安定剂组成成分为磷石膏0.7份、氧化铁0.5份；
所述架桥剂为丙烯酸型架桥剂；
所述增韧剂为氯化聚乙烯；
所述稳定剂为肪酸类稳定剂；
所述终止剂为苯乙烯；
所述致密度高的列车闸片用粉末冶金材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将铜粉、锌粉、锰铁矿粉、铁粉、镍粉、二硫化钼粉、钇粉、碳化钛粉、碳化钽粉、锡粉、二氧化硅、氮化硼粉、石墨粉、甘油、硬酯酸、玻璃纤维、玄武岩纤维加入到搅拌机中，在转速为200r/min下搅拌13min，制得混合物A；
S2：将聚碳酸酯、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、脱气剂、流平剂、偶联剂、粘合剂、增强剂、切削剂、润滑剂加入搅拌机中在转速为300r/min下搅拌18min，制得混合物B；
S3：将步骤S1制得的混合物A、步骤S2制得的混合物B、石蜡、氮化硅、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、硫化亚锰、碳化硅、丁醚化氨基树脂、分散剂、调节剂、抑制剂、扩链剂、插层剂、相容剂、稀释剂、安定剂、架桥剂、增韧剂、稳定剂、终止剂加入到搅拌机中，在温度为268℃，转速为400r/min下搅拌2.5h，制得混合物C；
S4：将步骤S3制得的混合物C放入压机，由压机将所述混合物C送入预设的产品模具中，并在压力为623MPa下压制成生坯件；
S5：将步骤S4制得的生坯件放在烧结炉中，在氢气和氮气混合气体的保护气氛中，先在720℃下，预烧结44min，其中氢气与氮气的体积比为1.86:94.2，然后按以下升温和温度进行烧结：
1）以升温速率17℃/ min，从710℃升温至935℃，并保温9 min；
2）以升温速率22℃/ min，从935℃升温至1090℃，并保温15min；
3）以升温速率11℃/ min，从1090℃升温至1260℃，并在此温度下烧结142min，制得工件；
S6：将步骤S5制得的工件进行淬火，淬火温度为832℃，淬火时间为42min，然后以升温速率12℃/ min升温至943℃，保温67min，再进行回火，回火温度为239℃，回火保温时间为72min，制得材料A；
S7：将步骤S6制得的材料A在渗碳炉中，在气态的渗碳介质中加热到878℃，保温4.7h，接着冷却至128℃，保温5.8h，再接着冷却到室温，制得材料B；
S8：将步骤S7制得的材料B送入蒸汽炉内，进行蒸汽处理，蒸汽温度为723℃，保温2.8h，然后在188℃下保温3.4h，最后冷却到室温，制得致密度高的列车闸片用粉末冶金材料。
实施例2
一种致密度高的列车闸片用粉末冶金材料，以重量为单位，包括以下原料：铜粉752份、锌粉35份、锰铁矿粉15份、铁粉15份、镍粉24份、二硫化钼粉17份、钇粉13份、碳化钛粉18份、碳化钽粉14份、锡粉13份、二氧化硅5份、氮化硼粉12份、石墨粉7份、甘油23份、硬酯酸9份、玻璃纤维14份、玄武岩纤维6份、聚碳酸酯7份、羧甲基纤维素14份、聚丙烯酰胺8份、石蜡13份、氮化硅6份、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷5份、硫化亚锰10份、碳化硅6份、丁醚化氨基树脂4份、脱气剂0.6份、流平剂0.5份、偶联剂0.6份、粘合剂1.4份、增强剂0.9份、切削剂0.8份、润滑剂0.9份、分散剂0.7份、调节剂0.6份、抑制剂1份、扩链剂0.7份、插层剂0.6份、相容剂1.2份、稀释剂0.5份、安定剂0.9份、架桥剂0.6份、增韧剂0.5份、稳定剂0.3份、终止剂0.4份；
所述脱气剂为硬脂酸；
所述流平剂为聚醚聚酯改性有机硅氧烷；
所述偶联剂为环氧硅烷类偶联剂；
所述粘合剂，以重量份为单位，包括以下原料：铝化镍19份、三铝化钛12份、氮化铝10份、钒4份、钇3份；
所述增强剂为701粉增强剂；
所述切削剂以重量为单位，包括以下原料：硅油24份、苯二甲酸二丁酯12份、二壬基萘磺酸钠9份、2，6-二叔丁基对乙酚12份、乙二酸聚酯11份、丙烯酰胺9份、油酸酰胺8份、氨基羧酸类螯合剂3份；
所述润滑剂，以重量为单位，包括以下原料：聚乙烯基异丁醚23份、聚丙烯蜡9份、硬脂酸铅15份、羧酸酰胺7份、丙烯酸酯13份、N-甲基吡咯烷酮8份；
所述分散剂以重量为单位，包括以下原料：聚乙二醇25份、Bi2O3 3份、氨丙基三乙氧基硅烷6份、碳化铝10份、Nb2 O5 4份、硫酸锌10份、硬脂酸单甘油酯20份；
所述调节剂为丙烯酸酯类调节剂；
所述抑制剂，以重量份为单位，包括以下原料：碳化钨20份、碳化铌14份、氮化钨12份、硫化钼10份、氟化铈13份、碳纤维9份；
所述扩链剂为二苯基甲烷二异氰酸酯；
所述插层剂为二乙醇胺；
所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂；
所述稀释剂为515-稀释剂；
所述安定剂组成成分为磷石膏0.5份、氧化铁0.4份；
所述架桥剂为丙烯酸型架桥剂；
所述增韧剂为氯化聚乙烯；
所述稳定剂为肪酸类稳定剂；
所述终止剂为苯乙烯；
所述致密度高的列车闸片用粉末冶金材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将铜粉、锌粉、锰铁矿粉、铁粉、镍粉、二硫化钼粉、钇粉、碳化钛粉、碳化钽粉、锡粉、二氧化硅、氮化硼粉、石墨粉、甘油、硬酯酸、玻璃纤维、玄武岩纤维加入到搅拌机中，在转速为123r/min下搅拌15min，制得混合物A；
S2：将聚碳酸酯、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、脱气剂、流平剂、偶联剂、粘合剂、增强剂、切削剂、润滑剂加入搅拌机中在转速为210r/min下搅拌21min，制得混合物B；
S3：将步骤S1制得的混合物A、步骤S2制得的混合物B、石蜡、氮化硅、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、硫化亚锰、碳化硅、丁醚化氨基树脂、分散剂、调节剂、抑制剂、扩链剂、插层剂、相容剂、稀释剂、安定剂、架桥剂、增韧剂、稳定剂、终止剂加入到搅拌机中，在温度为257℃，转速为300r/min下搅拌3.5h，制得混合物C；
S4：将步骤S3制得的混合物C放入压机，由压机将所述混合物C送入预设的产品模具中，并在压力为612MPa下压制成生坯件；
S5：将步骤S4制得的生坯件放在烧结炉中，在氢气和氮气混合气体的保护气氛中，先在702℃下，预烧结46min，其中氢气与氮气的体积比为1.16:90.6，然后按以下升温和温度进行烧结：
1）以升温速率14℃/ min，从702℃升温至918℃，并保温10 min；
2）以升温速率19℃/ min，从918℃升温至1020℃，并保温16min；
3）以升温速率10℃/ min，从1020℃升温至1230℃，并在此温度下烧结145min，制得工件；
S6：将步骤S5制得的工件进行淬火，淬火温度为822℃，淬火时间为47min，然后以升温速率8℃/ min升温至939℃，保温71min，再进行回火，回火温度为232℃，回火保温时间为74min，制得材料A；
S7：将步骤S6制得的材料A在渗碳炉中，在气态的渗碳介质中加热到863℃，保温4.4h，接着冷却至122℃，保温6.4h，再接着冷却到室温，制得材料B；
S8：将步骤S7制得的材料B送入蒸汽炉内，进行蒸汽处理，蒸汽温度为693℃，保温3.1h，然后在184℃下保温3.5h，最后冷却到室温，制得致密度高的列车闸片用粉末冶金材料。
实施例3
一种致密度高的列车闸片用粉末冶金材料，以重量为单位，包括以下原料：铜粉1500份、锌粉59份、锰铁矿粉28份、铁粉25份、镍粉35份、二硫化钼粉27份、钇粉26份、碳化钛粉29份、碳化钽粉18份、锡粉19份、二氧化硅12份、氮化硼粉18份、石墨粉13份、甘油32份、硬酯酸18份、玻璃纤维23份、玄武岩纤维13份、聚碳酸酯12份、羧甲基纤维素17份、聚丙烯酰胺15份、石蜡25份、氮化硅9份、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷12份、硫化亚锰14份、碳化硅9份、丁醚化氨基树脂6份、脱气剂0.9份、流平剂0.8份、偶联剂1.2份、粘合剂3.2份、增强剂1.5份、切削剂1.2份、润滑剂1.6份、分散剂0.9份、调节剂0.8份、抑制剂1.4份、扩链剂1.3份、插层剂0.9份、相容剂1.6份、稀释剂0.8份、安定剂1.5份、架桥剂1.1份、增韧剂0.7份、稳定剂0.6份、终止剂0.6份；
所述脱气剂为硬脂酸；
所述流平剂为聚醚聚酯改性有机硅氧烷；
所述偶联剂为环氧硅烷类偶联剂；
所述粘合剂，以重量份为单位，包括以下原料：铝化镍24份、三铝化钛17份、氮化铝15份、钒6份、钇5份；
所述增强剂为701粉增强剂；
所述切削剂以重量为单位，包括以下原料：硅油28份、苯二甲酸二丁酯17份、二壬基萘磺酸钠16份、2，6-二叔丁基对乙酚15份、乙二酸聚酯13份、丙烯酰胺12份、油酸酰胺10份、氨基羧酸类螯合剂5份；
所述润滑剂，以重量为单位，包括以下原料：聚乙烯基异丁醚48份、聚丙烯蜡14份、硬脂酸铅23份、羧酸酰胺14份、丙烯酸酯16份、N-甲基吡咯烷酮12份；
所述分散剂以重量为单位，包括以下原料：聚乙二醇32份、Bi2O3 5份、氨丙基三乙氧基硅烷9份、碳化铝15份、Nb2 O5 6份、硫酸锌13份、硬脂酸单甘油酯30份；
所述调节剂为丙烯酸酯类调节剂；
所述抑制剂，以重量份为单位，包括以下原料：碳化钨27份、碳化铌19份、氮化钨16份、硫化钼12份、氟化铈16份、碳纤维12份；
所述扩链剂为二苯基甲烷二异氰酸酯；
所述插层剂为二乙醇胺；
所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂；
所述稀释剂为515-稀释剂；
所述安定剂组成成分为磷石膏0.9份、氧化铁0.6份；
所述架桥剂为丙烯酸型架桥剂；
所述增韧剂为氯化聚乙烯；
所述稳定剂为肪酸类稳定剂；
所述终止剂为苯乙烯；
所述致密度高的列车闸片用粉末冶金材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将铜粉、锌粉、锰铁矿粉、铁粉、镍粉、二硫化钼粉、钇粉、碳化钛粉、碳化钽粉、锡粉、二氧化硅、氮化硼粉、石墨粉、甘油、硬酯酸、玻璃纤维、玄武岩纤维加入到搅拌机中，在转速为356r/min下搅拌9min，制得混合物A；
S2：将聚碳酸酯、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、脱气剂、流平剂、偶联剂、粘合剂、增强剂、切削剂、润滑剂加入搅拌机中在转速为210r/min下搅拌21min，制得混合物B；
S3：将步骤S1制得的混合物A、步骤S2制得的混合物B、石蜡、氮化硅、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、硫化亚锰、碳化硅、丁醚化氨基树脂、分散剂、调节剂、抑制剂、扩链剂、插层剂、相容剂、稀释剂、安定剂、架桥剂、增韧剂、稳定剂、终止剂加入到搅拌机中，在温度为308℃，转速为500r/min下搅拌1.5h，制得混合物C；
S4：将步骤S3制得的混合物C放入压机，由压机将所述混合物C送入预设的产品模具中，并在压力为635MPa下压制成生坯件；
S5：将步骤S4制得的生坯件放在烧结炉中，在氢气和氮气混合气体的保护气氛中，先在718℃下，预烧结40min，其中氢气与氮气的体积比为2.25: 95.8，然后按以下升温和温度进行烧结：
1）以升温速率21℃/ min，从718℃升温至952℃，并保温7 min；
2）以升温速率24℃/ min，从952℃升温至1115℃，并保温12min；
3）以升温速率12℃/ min，从1115℃升温至1280℃，并在此温度下烧结138min，制得工件；
S6：将步骤S5制得的工件进行淬火，淬火温度为838℃，淬火时间为47min，然后以升温速率15℃/ min升温至947℃，保温60min，再进行回火，回火温度为243℃，回火保温时间为69min，制得材料A；
S7：将步骤S6制得的材料A在渗碳炉中，在气态的渗碳介质中加热到885℃，保温4.4h，接着冷却至135℃，保温5.2h，再接着冷却到室温，制得材料B；
S8：将步骤S7制得的材料B送入蒸汽炉内，进行蒸汽处理，蒸汽温度为748℃，保温2.2h，然后在196℃下保温3.2h，最后冷却到室温，制得致密度高的列车闸片用粉末冶金材料。
对实施例1-3制得致密度高的列车闸片用粉末冶金材料进行性能测试，结果如下表所示。
| 实施例 | 摩擦热稳定性 | 耐热性 | 抗拉强度（MPa） | 抗压强度（MPa） | 硬度（HB） | 材料利用率（%） | 致密度（%） |
| 1 | 优 | 优 | 1317.53 | 208.67 | 76.35 | 94.34 | 94.26 |
| 2 | 优 | 优 | 1285.26 | 201.45 | 70.68 | 93.72 | 92.49 |
| 3 | 优 | 优 | 1326.21 | 218.13 | 75.19 | 96.68 | 94.92 |
可见本发明制得的致密度高的列车闸片用粉末冶金材料整体密度均匀，致密度高，摩擦热稳定性和耐热性优、抗压强度和硬度较好，材料利用率高。
以上内容不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (7)
1.一种致密度高的列车闸片用粉末冶金材料，其特征在于，以重量为单位，包括以下原料：铜粉752-1500份、锌粉35-59份、锰铁矿粉15-28份、铁粉15-25份、镍粉24-35份、二硫化钼粉17-27份、钇粉13-26份、碳化钛粉18-29份、碳化钽粉14-18份、锡粉13-19份、二氧化硅5-12份、氮化硼粉12-18份、石墨粉7-13份、甘油23-32份、硬酯酸9-18份、玻璃纤维14-23份、玄武岩纤维6-13份、聚碳酸酯7-12份、羧甲基纤维素14-17份、聚丙烯酰胺8-15份、石蜡13-25份、氮化硅6-9份、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷5-12份、硫化亚锰10-14份、碳化硅6-9份、丁醚化氨基树脂4-6份、脱气剂0.6-0.9份、流平剂0.5-0.8份、偶联剂0.6-1.2份、粘合剂1.4-3.2份、增强剂0.9-1.5份、切削剂0.8-1.2份、润滑剂0.9-1.6份、分散剂0.7-0.9份、调节剂0.6-0.8份、抑制剂1-1.4份、扩链剂0.7-1.3份、插层剂0.6-0.9份、相容剂1.2-1.6份、稀释剂0.5-0.8份、安定剂0.9-1.5份、架桥剂0.6-1.1份、增韧剂0.5-0.7份、稳定剂0.3-0.6份、终止剂0.4-0.6份；
所述脱气剂为硬脂酸；
所述流平剂为聚醚聚酯改性有机硅氧烷；
所述偶联剂为环氧硅烷类偶联剂；
所述粘合剂，以重量份为单位，包括以下原料：铝化镍19-24份、三铝化钛12-17份、氮化铝10-15份、钒4-6份、钇3-5份；
所述增强剂为701粉增强剂；
所述切削剂以重量为单位，包括以下原料：硅油24-28份、苯二甲酸二丁酯12-17份、二壬基萘磺酸钠9-16份、2，6-二叔丁基对乙酚12-15份、乙二酸聚酯11-13份、丙烯酰胺9-12份、油酸酰胺8-10份、氨基羧酸类螯合剂3-5份；
所述润滑剂，以重量为单位，包括以下原料：聚乙烯基异丁醚23-48份、聚丙烯蜡9-14份、硬脂酸铅15-23份、羧酸酰胺7-14份、丙烯酸酯13-16份、N-甲基吡咯烷酮8-12份；
所述分散剂以重量为单位，包括以下原料：聚乙二醇25-32份、Bi2O3 3-5份、氨丙基三乙氧基硅烷6-9份、碳化铝10-15份、Nb2 O5 4-6份、硫酸锌10-13份、硬脂酸单甘油酯20-30份；
所述调节剂为丙烯酸酯类调节剂；
所述抑制剂，以重量份为单位，包括以下原料：碳化钨20-27份、碳化铌14-19份、氮化钨12-16份、硫化钼10-12份、氟化铈13-16份、碳纤维9-12份；
所述安定剂组成成分为磷石膏0.5-0.9份、氧化铁0.4-0.6份；
所述稳定剂为肪酸类稳定剂；
所述终止剂为苯乙烯；
所述致密度高的列车闸片用粉末冶金材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将铜粉、锌粉、锰铁矿粉、铁粉、镍粉、二硫化钼粉、钇粉、碳化钛粉、碳化钽粉、锡粉、二氧化硅、氮化硼粉、石墨粉、甘油、硬酯酸、玻璃纤维、玄武岩纤维加入到搅拌机中，在转速为123-356r/min下搅拌9-15min，制得混合物A；
S2：将聚碳酸酯、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、脱气剂、流平剂、偶联剂、粘合剂、增强剂、切削剂、润滑剂加入搅拌机中在转速为210-420r/min下搅拌14-21min，制得混合物B；
S3：将步骤S1制得的混合物A、步骤S2制得的混合物B、石蜡、氮化硅、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、硫化亚锰、碳化硅、丁醚化氨基树脂、分散剂、调节剂、抑制剂、扩链剂、插层剂、相容剂、稀释剂、安定剂、架桥剂、增韧剂、稳定剂、终止剂加入到搅拌机中，在温度为257-308℃，转速为300-500r/min下搅拌1.5-3.5h，制得混合物C；
S4：将步骤S3制得的混合物C放入压机，由压机将所述混合物C送入预设的产品模具中，并在压力为612-635MPa下压制成生坯件；
S5：将步骤S4制得的生坯件放在烧结炉中，在氢气和氮气混合气体的保护气氛中，先在702-718℃下，预烧结40-46min，其中氢气与氮气的体积比为1.16-2.25:90.6-95.8，然后按以下升温和温度进行烧结：
1）以升温速率14-21℃/ min，从702-718℃升温至918-952℃，并保温7-10 min；
2）以升温速率19-24℃/ min，从918-952℃升温至1020-1115℃，并保温12-16min；
3）以升温速率10-12℃/ min，从1020-1115℃升温至1230-1280℃，并在此温度下烧结138-145min，制得工件；
S6：将步骤S5制得的工件进行淬火，淬火温度为822-838℃，淬火时间为35-47min，然后以升温速率8-15℃/ min升温至939-947℃，保温60-71min，再进行回火，回火温度为232-243℃，回火保温时间为69-74min，制得材料A；
S7：将步骤S6制得的材料A在渗碳炉中，在气态的渗碳介质中加热到863-885℃，保温4.4-5.1h，接着冷却至122-135℃，保温5.2-6.4h，再接着冷却到室温，制得材料B；
S8：将步骤S7制得的材料B送入蒸汽炉内，进行蒸汽处理，蒸汽温度为693-748℃，保温2.2-3.1h，然后在184-196℃下保温3.2-3.5h，最后冷却到室温，制得致密度高的列车闸片用粉末冶金材料。
2.根据权利要求1所述的致密度高的列车闸片用粉末冶金材料，其特征在于，所述扩链剂为二苯基甲烷二异氰酸酯。
3.根据权利要求1所述的致密度高的列车闸片用粉末冶金材料，其特征在于，所述插层剂为二乙醇胺。
4.根据权利要求1所述的致密度高的列车闸片用粉末冶金材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂。
5.根据权利要求1所述的致密度高的列车闸片用粉末冶金材料，其特征在于，所述稀释剂为515-稀释剂。
6.根据权利要求1所述的致密度高的列车闸片用粉末冶金材料，其特征在于，所述架桥剂为丙烯酸型架桥剂。
7.根据权利要求1所述的致密度高的列车闸片用粉末冶金材料，其特征在于，所述增韧剂为氯化聚乙烯。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170111 |
|
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