CN107012358A - 一种制动闸片用粉末冶金摩擦材料及制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及粉末冶金材料领域，尤其是涉及一种制动闸片用粉末冶金摩擦材料及制备工艺，其特征在于：按重量百分比计算的组分铜41～61%、铁9～14%、氧化锆5～14%、锡1～5%、锰铁2‑6%、石墨9～18%、二硫化钼2～7%、铬铁2～8%、锆英石粉9～10%、碳化硅10～15%。本发明的有益效果为：采用本发明提供的制备工艺制得的摩擦材料，可以获得良好的物理力学性能和稳定的摩擦磨损性能，能够满足时速380 km/h高速列车的制动要求。

Description

一种制动闸片用粉末冶金摩擦材料及制备工艺

技术领域

本发明涉及粉末冶金材料领域，尤其是涉及一种制动闸片用粉末冶金摩擦材料及制备工艺。

背景技术

高速列车是指最高行车速度达到或超过200 km/h的铁路列车。我国高速铁路和高速列车技术研究和建设经过了20多年的发展历程，通过引进消化吸收再自我创新，掌握了时速200～250 km/h高速列车制造技术，自主研制生产了时速350 km/h高速列车。随后，中国铁路以时速350 km/h高速列车技术平台为基础，成功研制生产出新一代高速列车CRH380型高速列车，标志着世界高速列车技术发展到新水平。

高速列车的基础制动系统是高速列车的关键部件。高速列车闸片的制动性能直接影响列车运营的安全性，从而对闸片的制动材料性能特别是摩擦学性能提出了更高的要求。随着高速列车速度的提高，其制动功率与车速呈3次方关系。基础制动系统必须能够承担高速列车产生的巨大制动负荷，并将动能转化成热能并耗散出去。制动元件的体积温度将达到500 ℃以上，瞬时温度甚至可达1000 ℃。国内外高速列车制动材料的研究方向朝着充分利用轮轨最大粘着系数、高耐热度、高比强度、高耐热冲击、高摩擦系数方向发展。在200～250 km/h的动车组领域可以采用合成材料作为制动材料，如CRH1拖车制动闸片。而在更高速度的列车制动领域，传统制动用摩擦材料如合成材料已逐步被粉末冶金摩擦材料所代替，国外250～300 km/h 高速闸片摩擦材料均采用粉末冶金摩擦材料。

与铸铁闸瓦和合成闸片相比，粉末冶金闸片具有优良的综合性能，摩擦系数高，稳定性好及使用温度高。尤其是在高负荷、高冲击载荷状态下，粉末冶金闸片是铸铁和合成闸片不可替代的。因此，随着我国高速铁路的蓬勃发展，研制出能够满足时速300 km/h及以上高速列车制动技术要求的粉末冶金摩擦材料显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种制动闸片用粉末冶金摩擦材料及制备工艺，制得的闸片具有良好的物理力学性能和稳定的摩擦磨损性能，以满足时速300 km/h及以上高速列车的制动要求。

本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：

一种制动闸片用粉末冶金摩擦材料及制备工艺，其特征在于：按重量百分比计算的组分铜41～61%、铁9～14%、氧化锆5～14%、锡1～5%、锰铁2-6%、石墨9～18%、二硫化钼2～7%、铬铁2～8%、锆英石粉9～10%、碳化硅10～15%。

一种制动闸片用粉末冶金摩擦材料的制备工艺，该工艺包括以下步骤：

1.按质量百分比称取粉末铜41～61%、铁9～14%、氧化锆5～14%、锡1～5%、锰铁2-6%、石墨9～18%、二硫化钼2～7%、铬铁2～8%、锆英石粉9～10%、碳化硅10～15%。

2.将上述粉末掺入煤油后通过混料机搅拌均匀；将混合料压制成压坯；将压坯在还原性气氛或惰性气氛下经过加压高温烧结，与支撑钢背产生冶金结合，从而牢固固定在支撑钢背上。

3.压制工艺：采用模压成型，压制压力为400～600 MPa。

4.烧结工艺为：将压坯固定在支撑钢背上，升温至850～950 ℃，施加压力1～4MPa，烧结时间为2～4 h。

5.烧结过程中通入还原性气氛或惰性气氛，所述气氛为氢气、氮气或分解氨气氛。

本发明的有益效果为：采用铜、铁、锡、锰铁等金属组元进行优化组合，获得一种具有高耐热性、对其他组元形成良好包裹镶嵌效果的金属基体。采用氧化锆、铬铁作为摩擦组元提供稳定的摩擦系数和满足制动所需的制动力矩。采用石墨、二硫化钼作为润滑组元降低材料磨损率，防止磨损对偶。采用本发明提供的制备工艺制得的摩擦材料，可以获得良好的物理力学性能和稳定的摩擦磨损性能，能够满足时速380 km/h高速列车的制动要求。

具体实施方式

实施例：本发明一种制动闸片用粉末冶金摩擦材料及制备工艺，其特征在于：按重量百分比计算的组分铜47%、铁9%、氧化锆5%、锡1%、锰铁2%、石墨9%、二硫化钼2%、铬铁2%、锆英石粉10%、碳化硅15%。

一种制动闸片用粉末冶金摩擦材料的制备工艺，该工艺包括以下步骤：

1.按质量百分比称取粉末铜47%、铁9%、氧化锆5%、锡1%、锰铁2%、石墨9%、二硫化钼2%、铬铁2%、锆英石粉10%、碳化硅15%。

2.将上述粉末掺入煤油后通过混料机搅拌均匀；将混合料压制成压坯；将压坯在还原性气氛或惰性气氛下经过加压高温烧结，与支撑钢背产生冶金结合，从而牢固固定在支撑钢背上。

3.压制工艺：采用模压成型，压制压力为400～600 MPa。

4.烧结工艺为：将压坯固定在支撑钢背上，升温至850～950 ℃，施加压力1～4MPa，烧结时间为2～4 h。

5.烧结过程中通入还原性气氛或惰性气氛，所述气氛为氢气、氮气或分解氨气氛。

本发明的有益效果为：采用铜、铁、锡、锰铁等金属组元进行优化组合，获得一种具有高耐热性、对其他组元形成良好包裹镶嵌效果的金属基体。采用氧化锆、铬铁作为摩擦组元提供稳定的摩擦系数和满足制动所需的制动力矩。采用石墨、二硫化钼作为润滑组元降低材料磨损率，防止磨损对偶。采用本发明提供的制备工艺制得的摩擦材料，可以获得良好的物理力学性能和稳定的摩擦磨损性能，能够满足时速380 km/h高速列车的制动要求。

Claims (1)

1.一种制动闸片用粉末冶金摩擦材料及制备工艺，其特征在于：按重量百分比计算的组分铜41～61%、铁9～14%、氧化锆5～14%、锡1～5%、锰铁2-6%、石墨9～18%、二硫化钼2～7%、铬铁2～8%、锆英石粉9～10%、碳化硅10～15%；

一种制动闸片用粉末冶金摩擦材料的制备工艺，该工艺包括以下步骤：

1.按质量百分比称取粉末铜41～61%、铁9～14%、氧化锆5～14%、锡1～5%、锰铁2-6%、石墨9～18%、二硫化钼2～7%、铬铁2～8%、锆英石粉9～10%、碳化硅10～15%；

2.将上述粉末掺入煤油后通过混料机搅拌均匀；将混合料压制成压坯；将压坯在还原性气氛或惰性气氛下经过加压高温烧结，与支撑钢背产生冶金结合，从而牢固固定在支撑钢背上；

3.压制工艺：采用模压成型，压制压力为400～600 MPa；

4.烧结工艺为：将压坯固定在支撑钢背上，升温至850～950 ℃，施加压力1～4MPa，烧结时间为2～4 h；

5.烧结过程中通入还原性气氛或惰性气氛，所述气氛为氢气、氮气或分解氨气氛。