CN107448525B - 一种高速列车用粉末冶金闸片摩擦块的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高速列车用粉末冶金闸片摩擦块的制备方法，包括以下步骤：S1、将摩擦体原料分别置于烘干机进行烘干操作，再取相应重量份的原料置于混合机中，进行混合，再转移至超声仪中超声，即得混合摩擦体粉末，所述摩擦体包括以下原料：Cu、Fe、MoS2、石墨、铬铁矿粉、赤铁矿粉和莫来石粉；S2、将S1步骤中得到的混合摩擦体粉末置于自动粉末压机中进行成型压制；S3、将压制好的摩擦块连同钢背、焊片一起放入气氛烧结炉内进行烧结，即得成品。本发明提出的制备方法，工艺简单，易于操作，成本低，且制备的闸片摩擦块摩擦性能稳定，摩擦系数可达0.35以上，磨损率低，硬度适中，抗裂性和耐磨性高，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及高速列车用粉末冶金闸片技术领域，本发明涉及粉末冶金摩擦材料领域，尤其涉及一种最高时速为250km/h列车用粉末冶金闸片摩擦块的制备方法。
背景技术
随着科学技术的发展，中国轨道交通技术越来越发达，市场上应用的高铁及动车数量也越来越大。制动闸片是高速列车制动系统的关键部件和易耗件。现在普遍使用的闸片有粉末冶金材料和合成材料两类，合成材料因其强度低、耐热性差、热衰退严重，不适用于高速列车的制动要求；而粉末冶金摩擦材料由于强度高、导热性能好，摩擦性能稳定等优点，是较为理想的闸片用制动材料。在粉末冶金闸片中摩擦块为关键部件，其摩擦性能的好坏直接影响到安全保证和使用寿命。而现有的摩擦块的制备方法较为繁琐，生产工艺耗时长，制备摩擦块的原料价格普遍偏高，导致摩擦块的生产成本提高，且生产的摩擦块的耐磨性能普遍较差，在使用过程中易造成损耗，且使用寿命短。
基于此，本发明提出一种生产成本低、工艺简单的高速列车用粉末冶金闸片摩擦块的制备方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高速列车用粉末冶金闸片摩擦块的制备方法。
一种高速列车用粉末冶金闸片摩擦块的制备方法，包括以下步骤：
S1、将摩擦块原料分别置于烘干机进行烘干操作，再取相应重量份的原料置于混合机中，进行混合，再转移至超声仪中进行恒温超声10～20min，即得混合摩擦块粉末，所述摩擦块包括以下重量百分比的原料：Fe 8％～20％，MoS2 0.5％～2％，石墨10％～20％，铬铁矿粉1％～10％，赤铁矿粉1％～10％，莫来石粉1％～10％，余量为Cu，所述摩擦块原料中Cu的质量为摩擦块总质量的30％～50％；
S2、制备摩擦块半成品，将S1步骤中得到的混合摩擦块粉末置于自动粉末压机中进行成型压制，并控制压力为200～500MPa，保压时间为30～60s；
S3、将S2步骤中压制好的摩擦块连同钢背、焊片一起放入气氛烧结炉内进行烧结，并控制烧结温度为920～950℃，烧结时间为30～120min，烧结结束后冷却至室温即得高速列车用粉末冶金闸片摩擦块。
优选的，所述S1步骤中原料依次加入到混合机中，且一种原料加入后混合10～30s再加入下一种原料。
优选的，所述S1步骤中混合机的转速为100～400r/min，超声的温度控制在10～30℃。
优选的，所述摩擦块包括以下重量百分比的原料：Fe 10％～20％，MoS2 1％～2％，石墨12％～20％，铬铁矿粉2％～8％，赤铁矿粉2％～8％，莫来石粉2％～8％，余量为Cu。
优选的，所述铬铁矿粉、赤铁矿粉和莫来石粉的质量比为1～4：1～4：1～4。
优选的，所述摩擦块原料中Cu的质量为摩擦块总质量的35％～45％。
优选的，所述S2步骤中压力为300～500MPa。
本发明提出的本发明提出的制备方法，工艺简单，易于操作，且制备的闸片摩擦块摩擦性能稳定，摩擦系数可达0.35以上，磨损率低，硬度适中，抗裂性和耐磨性高，生产成本低，使用寿命长；摩擦块中以价格低廉的矿石粉为摩擦组件，进而降低摩擦块的生产成本，且合理比例的Cu、Fe、MoS2、石墨、铬铁矿粉、赤铁矿粉和莫来石粉相互配合，显著提高摩擦块的抗裂性和耐磨性，进而延长产品的使用寿命，除此之外，通过本发明提出的制备方法制备的摩擦块硬度适中，不会对闸片的其他部分造成异常磨损或损伤，且符合高速列车用粉末冶金闸片的性能标准。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一
本发明提出的一种高速列车用粉末冶金闸片摩擦块的制备方法，包括以下步骤：
S1、将摩擦块原料分别置于烘干设备进行烘干操作，再取相应重量份的原料置于混合机中，在混合过程中加入原料混合300min，即得混合摩擦块粉末，所述摩擦块包括以下重量百分比的原料：Fe20％，MoS2 2％，石墨15％，铬铁矿粉10％，赤铁矿粉10％，莫来石粉3％，Cu 40％；
S2、制备摩擦块半成品，将S1步骤中得到的混合摩擦块粉末置于自动粉末压机中进行成型压制，并控制压力为300MPa，保压时间为60s；
S3、将S2步骤中压制好的摩擦块连同钢背、焊片一起放入气氛烧结炉内进行烧结，并控制烧结温度为930℃，烧结时间为80min，烧结结束后冷却至室温即得高速列车用粉末冶金闸片摩擦块。
实施例二
本发明提出的一种高速列车用粉末冶金闸片摩擦块的制备方法，包括以下步骤：
S1、将摩擦块原料分别置于烘干机进行烘干操作，再取相应重量份的原料置于混合机中，混料300min，即得混合摩擦块粉末，所述摩擦块包括以下重量百分比的原料：Fe15％，MoS2 1％，石墨14％，铬铁矿粉5％，赤铁矿粉10％，莫来石粉5％，Cu 50％；
S2、制备摩擦块半成品，将S1步骤中得到的混合摩擦块粉末置于自动粉末压机中进行成型压制，并控制压力为500MPa，保压时间为30s；
S3、将S2步骤中压制好的摩擦块连同钢背、焊片一起放入气氛烧结炉内进行烧结，并控制烧结温度为930℃，烧结时间为30min，烧结结束后冷却至室温即得高速列车用粉末冶金闸片摩擦块。
实施例三
本发明提出的一种高速列车用粉末冶金闸片摩擦块的制备方法，包括以下步骤：
S1、将摩擦块原料分别置于烘干机进行烘干操作，再取相应重量份的原料置于混合机中，混料300min，即得混合摩擦块粉末，所述摩擦块包括以下重量百分比的原料：Fe20％，MoS2 2％，石墨15％，铬铁矿粉10％，赤铁矿粉8％，莫来石粉10％，Cu 35％；
S2、制备摩擦块半成品，将S1步骤中得到的混合摩擦块粉末置于自动粉末压机中进行成型压制，并控制压力为200MPa，保压时间为60s；
S3、将S2步骤中压制好的摩擦块连同钢背、焊片一起放入气氛烧结炉内进行烧结，并控制烧结温度为920℃，烧结时间为120min，烧结结束后冷却至室温即得高速列车用粉末冶金闸片摩擦块。
对实施例一～三制备的摩擦块进行性能检测，检测结果如下：
| 实施例一 | 实施例二 | 实施例三 | |
| 摩擦系数 | 0.40 | 0.38 | 0.35 |
| 磨损率mm<sup>3</sup>/J | 1.14×10<sup>-5</sup> | 1.31×10<sup>-5</sup> | 1.39×10<sup>-5</sup> |
检测结果表明，实施例一～三制备的摩擦块的性能结果相似，且摩擦系数均在0.35以上，磨损率低，最高仅有1.39×10-5mm3/J。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种高速列车用粉末冶金闸片摩擦块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将摩擦块原料分别置于烘干机进行烘干操作，再取相应重量份的原料置于混合机中，进行混合，再转移至超声仪中进行恒温超声10～20min，即得混合摩擦块粉末，所述摩擦块由以下重量百分比的原料组成：Fe 10％～20％，MoS2 1％～2％，石墨12％～20％，铬铁矿粉2％～8％，赤铁矿粉2％～8％，莫来石粉2％～8％，余量为Cu，所述摩擦块原料中Cu的质量为摩擦块总质量的30％～50％；
S2、制备摩擦块半成品，将S1步骤中得到的混合摩擦块粉末置于自动粉末压机中进行成型压制，并控制压力为200～500MPa，保压时间为30～60s：
S3、将S2步骤中压制好的摩擦块连同钢背、焊片一起放入气氛烧结炉内进行烧结，并控制烧结温度为920～950℃，烧结时间为30～120min，烧结结束后冷却至室温即得高速列车用粉末冶金闸片摩擦块；
所述S1步骤中原料依次加入到混合机中，且一种原料加入后混合10～30s再加入下一种原料；
所述S1步骤中混合机的转速为100～400r/min，超声的温度控制在10～30℃。
2.根据权利要求1所述的一种高速列车用粉末冶金闸片摩擦块的制备方法，其特征在于，所述铬铁矿粉、赤铁矿粉和莫来石粉的质量比为1～4：1～4：1～4。
3.根据权利要求1所述的一种高速列车用粉末冶金闸片摩擦块的制备方法，其特征在于，所述摩擦块原料中Cu的质量为摩擦块总质量的35％～45％。
4.根据权利要求1所述的一种高速列车用粉末冶金闸片摩擦块的制备方法，其特征在于，所述S2步骤中压力为300～500MPa。
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