CN107974647A - 一种动车制动闸片用粉末冶金材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动车制动闸片用粉末冶金材料的制备方法，该方法先按重量份称取各物料；将各物料搅拌均匀后，装入模具压制成坯；然后将压坯放在烧结炉中，最后将热处理后产品真空浸油。本发明制造的动车制动闸片用粉末冶金材料具有硬度高、耐磨性好，改善了金相结构，组织致密，微观结构良好，摩擦材料线性磨损量少，结构刚度、硬度、耐疲劳性能、抗拉强度性能优良。

Description

一种动车制动闸片用粉末冶金材料的制备方法
技术领域
本发明属于粉末冶金领域，涉及一种动车制动闸片用粉末冶金材料的制备方法。
技术背景
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。制动闸片是动车组盘形制动装置的重要组成部分之一,直接影响到列车的运行安全。对闸片最基本的要求是其材料和结构有能力吸收制动动能,将这些动能转化为热能并散发到空气中,而闸片的材料、结构和性能不被破坏,同时在制动过程中闸片对制动盘不能有明显的损伤。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。而粉末冶金技术不受熔炼限制，既可以加入合金成分，也可以加入其它结构组分，并且在相当大的范围内根据要求进行调整，进而在力学性能上能达到与构件匹配的效果。粉末冶金机械化程度高，既能减少人员，又能提高效率，进而节约成本。所以研究一种动车制动闸片用的粉末冶金的配方，适应不同的需要，具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种动车制动闸片用粉末冶金材料的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 一种动车制动闸片用粉末冶金材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）先按重量份称取铬铁矿粉45-55份、钛粉10-14份、硅酸钙陶瓷粉34-44份、镍粉10-20份、碳化钨3-10份、青铜粉5-8份、氧化锆4-9份、微蜡粉10-15份、硫酸钡5-9份、海泡石纤维3-11份、助剂3-8份、氧化铝6-7份、纳米三氧化钨2-6份、硫化锰粉10-15份、石蜡11-15份、碳化硅粉6-8份；然后将各物料混合，在45-50℃下搅拌均匀50-60分钟后，装入模具，在压力15～30Mpa，温度120～200℃，保压时间5～20分钟条件下压制成坯；
（2）将压坯放在烧结炉中，以7℃/分钟速率升温至610-640℃条件下烧结2-3小时；再在氮保护氛下，以15℃/分钟速率升温至950-990℃条件下烧结3-4小时；再以10℃/分钟速率降温至410-450℃条件下保温2-3小时；
（3）将步骤（2）所得热处理后产品真空浸油，油温为80℃-100℃，真空气压值不大于8KPa，浸油时间为30-60分钟。
所述助剂由交联剂 TAC、聚甲基丙烯酸丁酯、双十四碳醇酯、海藻酸钠按照重量比1：2-4：2：1-3组成的。
所述助剂由交联剂 TAC、聚甲基丙烯酸丁酯、双十四碳醇酯、海藻酸钠按照重量比1：3：2：2组成的。
所述油温为90℃，真空气压值为7.5KPa，浸油时间为40分钟。
所述镍（Ni）粉为羰基镍（Ni）粉，该羰基镍（Ni）粉的粒度为不大于5微米。
本发明具有以下有益效果：本发明制造的动车制动闸片用粉末冶金材料具有硬度高、耐磨性好，配合稀土元素和纳米颗粒，改善了金相结构，组织致密，微观结构良好，摩擦材料线性磨损量少，结构刚度、硬度、耐疲劳性能、抗拉强度性能优良。
具体实施方式
实施例1
一种动车制动闸片用粉末冶金材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）先按重量份称取铬铁矿粉45份、钛粉10份、硅酸钙陶瓷粉34份、镍粉10份、碳化钨3份、青铜粉5份、氧化锆4份、微蜡粉10份、硫酸钡5份、海泡石纤维3-11份、助剂3份、氧化铝6份、纳米三氧化钨2份、硫化锰粉10份、石蜡11份、碳化硅粉6份；然后将各物料混合，在45-50℃下搅拌均匀50-60分钟后，装入模具，在压力15～30Mpa，温度120～200℃，保压时间5～20分钟条件下压制成坯；
（2）将压坯放在烧结炉中，以7℃/分钟速率升温至610-640℃条件下烧结2-3小时；再在氮保护氛下，以15℃/分钟速率升温至950-990℃条件下烧结3-4小时；再以10℃/分钟速率降温至410-450℃条件下保温2-3小时；
（3）将步骤（2）所得热处理后产品真空浸油，油温为80℃，真空气压值不大于8KPa，浸油时间为30分钟。
所述助剂由交联剂 TAC、聚甲基丙烯酸丁酯、双十四碳醇酯、海藻酸钠按照重量比1：2：2：1组成的。
实施例2
一种动车制动闸片用粉末冶金材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）先按重量份称取铬铁矿粉55份、钛粉14份、硅酸钙陶瓷粉44份、镍粉20份、碳化钨10份、青铜粉8份、氧化锆9份、微蜡粉15份、硫酸钡9份、海泡石纤维11份、助剂8份、氧化铝6-7份、纳米三氧化钨2-6份、硫化锰粉15份、石蜡15份、碳化硅粉8份；然后将各物料混合，在50℃下搅拌均匀60分钟后，装入模具，在压力15～30Mpa，温度120～200℃，保压时间5～20分钟条件下压制成坯；
（2）将压坯放在烧结炉中，以7℃/分钟速率升温至610-640℃条件下烧结2-3小时；再在氮保护氛下，以15℃/分钟速率升温至950-990℃条件下烧结3-4小时；再以10℃/分钟速率降温至410-450℃条件下保温2-3小时；
（3）将步骤（2）所得热处理后产品真空浸油，油温为100℃，真空气压值不大于8KPa，浸油时间为60分钟。
所述助剂由交联剂 TAC、聚甲基丙烯酸丁酯、双十四碳醇酯、海藻酸钠按照重量比1：4：2：3组成的。
实施例3
一种动车制动闸片用粉末冶金材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）先按重量份称取铬铁矿粉50份、钛粉12份、硅酸钙陶瓷粉39份、镍粉15份、碳化钨6份、青铜粉6份、氧化锆6份、微蜡粉13份、硫酸钡5-9份、海泡石纤维3-11份、助剂5份、氧化铝6.5份、纳米三氧化钨4份、硫化锰粉13份、石蜡13份、碳化硅粉7份；然后将各物料混合，在45-50℃下搅拌均匀50-60分钟后，装入模具，在压力15～30Mpa，温度120～200℃，保压时间5～20分钟条件下压制成坯；
（2）将压坯放在烧结炉中，以7℃/分钟速率升温至610-640℃条件下烧结2-3小时；再在氮保护氛下，以15℃/分钟速率升温至950-990℃条件下烧结3-4小时；再以10℃/分钟速率降温至410-450℃条件下保温2-3小时；
（3）将步骤（2）所得热处理后产品真空浸油，油温为80℃-100℃，真空气压值7.5KPa，浸油时间为30-60分钟。
所述助剂由交联剂 TAC、聚甲基丙烯酸丁酯、双十四碳醇酯、海藻酸钠按照重量比1：3：2：2组成的。
按照上述实施例1-3制备的粉末冶金材料的摩擦磨损性能：转速n＝6500rpm，惯量J＝2.7kg.cm.s2，刹车压力P＝0.65MPa，刹车10次；平均摩擦系数μ＝0.35-0.38，摩擦材料线性磨损量≤0.0155mm/面·次。试验结果表明，各项性能均符合高速动车组制动要求。

Claims (5)

1.一种动车制动闸片用粉末冶金材料的制备方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
（1）先按重量份称取铬铁矿粉45-55份、钛粉10-14份、硅酸钙陶瓷粉34-44份、镍粉10-20份、碳化钨3-10份、青铜粉5-8份、氧化锆4-9份、微蜡粉10-15份、硫酸钡5-9份、海泡石纤维3-11份、助剂3-8份、氧化铝6-7份、纳米三氧化钨2-6份、硫化锰粉10-15份、石蜡11-15份、碳化硅粉6-8份；然后将各物料混合，在45-50℃下搅拌均匀50-60分钟后，装入模具，在压力15～30Mpa，温度120～200℃，保压时间5～20分钟条件下压制成坯；
（2）将压坯放在烧结炉中，以7℃/分钟速率升温至610-640℃条件下烧结2-3小时；再在氮保护氛下，以15℃/分钟速率升温至950-990℃条件下烧结3-4小时；再以10℃/分钟速率降温至410-450℃条件下保温2-3小时；
（3）将步骤（2）所得热处理后产品真空浸油，油温为80℃-100℃，真空气压值不大于8KPa，浸油时间为30-60分钟。
2.根据权利要求1所述的一种动车制动闸片用粉末冶金材料的制备方法，其特征在于：所述助剂由交联剂 TAC、聚甲基丙烯酸丁酯、双十四碳醇酯、海藻酸钠按照重量比1：2-4：2：1-3组成的。
3.根据权利要求2所述的一种动车制动闸片用粉末冶金材料的制备方法，其特征在于：所述助剂由交联剂 TAC、聚甲基丙烯酸丁酯、双十四碳醇酯、海藻酸钠按照重量比1：3：2：2组成的。
4.根据权利要求1所述的一种动车制动闸片用粉末冶金材料的制备方法，其特征在于：所述油温为90℃，真空气压值为7.5KPa，浸油时间为40分钟。
5.根据权利要求1所述的一种动车制动闸片用粉末冶金材料的制备方法，其特征在于：所述镍粉为羰基镍粉，该羰基镍粉的粒度为不大于5微米。
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