CN108869591A - 一种重型载重汽车制动器铜包铁基摩擦片的制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种重型载重汽车制动器铜包铁基摩擦片的制作方法，它主要包括有如下工序：a）、配料，b）、混料，c）、压型，d）、镀铜，e）、烧结，f）、精压。所述的a）配料，它由如下的组份以及重量百分配比组成：铜包铁，Sn，石墨，焦炭，硅酸锆，长石粉；所述的b）混料：将a）配好的粉料外加1%煤油和1%硬脂酸锌放入混料机内混合；所述的c）压型是将经过工序b）混好的混合料放入模具中在压力机上进行压制；所述的d）芯板镀铜：用电镀的方法对芯板进行镀铜；所述的e）烧结是在将工序3压制好摩擦层粉片与工序d）镀铜芯板组合一起放入钟罩炉内加压烧结；所述的f）精压：它是将工序e）烧结后的摩擦片放在平板模具上在压力机上加压。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种制动器铜包铁基摩擦片及制作方法，属于粉末冶金摩擦材料工艺技术领域。
背景技术
粉末冶金摩擦材料作为制动器的摩擦面片,国外从20世纪50年代起,在工程机械及载货汽车上就开始使用。由于粉末冶金摩擦面片的摩擦系数高于树脂基摩擦片,装用粉末冶金摩擦面片的制动器相对于采用树脂基摩擦片的制动器来说,在同一夹紧载荷下可提供更大的摩擦力矩,即制动器的制动容量较有机片大,或在相同制动力矩容量下,所用夹紧载荷可较小, 使离合器接合更柔和,分离力更小。目前，铜基摩擦材料和铁基摩擦材料仍然是粉末冶金摩擦材料的两大主要系列。较轻负荷的条件下通常采用铜基摩擦材料，其可用于干摩擦或有液体润滑的工作条件中，比铁基粉末冶金摩擦材料具有更好的综合性能，且具有优异的制动效果；重负荷或超重负荷的条件下常采用铁基摩擦材料，其制造成本低，一般在干摩擦下使用。
铜基摩擦片由钢芯板和至少一面覆盖一层铜基摩擦材料组成。传统的铜基摩擦片制作工艺主要包括：1、配料，2、混料，3、压型，4、芯板镀铜，5、加压烧结，6、油槽加工等工序。
所述的配料，其成份配比见下表所示：
| 材料名称 | Cu | Fe | Sn | Pb | C | SiO2 | Zn |
| 含量(％) | 60--75 | 1--7 | 2--6 | 2--6 | 6--15 | 2--7 | 3--8 |
| 粒度(目) | -200 | -200 | -180 | -180 | -200 | -100 | -300 |
所述的混料将配好的粉料放入混料机混合，混合时间为1.5-2.5小时。
所述的压型：是将混合后的粉料倒入模腔，模腔由阴模、下模冲构成。沿阴模上平面刮去多余粉料。由上模冲施加压力将粉料压制成扇形压坯。压力为2—5tf/cm2。
所述的芯板镀铜，是用电镀的方法对芯板进行镀铜。将芯板挂在阴极，将铜板挂在阳极，电镀槽内加入含有铜离子的电镀液，通入直流电。根据镀层厚度调整电镀时间。镀层厚度为 0.005-0.01mm。芯板电镀前要进行除油及除锈。
所述的烧结，是将压坯叠放在芯板上放入钟罩炉内进行加压烧结，其烧结工艺参数是：烧结温度：750℃--800℃，保温时间：2.5---3.5小时，压力：1.5---2.5Mpa，气氛：氨分解气体，设备：钟罩式加压烧结炉，油槽加工：根据图纸要求在车床或铣床上加工出油槽。
传统的铜基摩擦片的缺点是：耐热性较差只在中轻负荷下使用，成本高，大量消耗有色金属铜，含有铅不符合环保要求，摩擦片的摩擦性能较低，无法满足重载汽车及重载机械制动器对摩擦片的技术要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种在现有技术的基础上进行改良，成本低、不含铅符合环保要求，其摩擦性能优于传统、且综合了铜基、铁基摩擦材料优点的型载重汽车制动器铜包铁基摩擦片及制作方法。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种重型载重汽车制动器铜包铁基摩擦片，它是由如下组份及配比组成：60-70％的铜包铁，4-8％的Sn，4-7％的石墨，5-9％的焦炭，8-16％的硅酸锆，3-8％的长石粉，上述组份的配比以重量的百分之百为准。
作为优选：它是由如下组份及配比组成：64％的铜包铁，6％的Sn，5.5％的石墨，7％的焦炭，12％的硅酸锆，5.5％的长石粉；所述的铜包铁是铁粉表面通过化学镀的方法包覆一层铜，含铜量为16-22％。
一种如上所述重型载重汽车制动器铜包铁基摩擦片的制作方法，所述的制备方法包括如下步骤：
a)配料，按照所述组份的配比进行配料；
b)混料：将配好的粉料外加1％煤油和1％硬脂酸锌放入混料机内混合，混料时间为1.5-2.5 小时；
c)压型：将经过步骤b)混好的混合料放入模具中，在压力机上进行压制，压力为200-350Mpa；
d)芯板镀铜：用电镀的方法对芯板进行镀铜；将芯板挂在阴极，将铜板挂在阳极，电镀槽内加入含有铜离子的电镀液，通入直流电，根据镀层厚度调整电镀时间；
e)烧结：将步骤c)压制好摩擦层粉片与步骤d)镀铜芯板组合一起放入钟罩炉内加压烧结，
f)精压：将步骤e)烧结后的摩擦片放在平板模具上在压力机上加压，压力为100-150MPa，精压是用与摩擦片最终尺寸厚度限位块保证摩擦片尺寸。
作为优选：所述步骤a)中，铜包铁粉的粒度为-200目，Sn的粒度为-200目，石墨的粒度为-60目，焦炭粉粒度为-80目,硅酸锆的粒度为-60目；长石粉粒度为-100目；
所述步骤b)中，混料之前或同时，加入Φ20钢球进行球磨混料；
所述步骤d)中，芯板电镀前要进行除油及除锈；镀层厚度为0.005-0.01mm；
所述步骤e)中，加压烧结压力为1.0MPa，烧结温度为850-950℃，时间为1.0-2.0小时；
所述步骤f)：摩擦片一面为摩擦层。
本发明具有成本低、不含铅符合环保要求，其摩擦性能优于传统的粉末冶金摩擦材料、且综合了铜基、铁基摩擦材料优点等特点。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明做详细的介绍：本发明所述的一种重型载重汽车制动器铜包铁基摩擦片，它是由如下组份及配比组成：60-70％的铜包铁，4-8％的Sn，4-7％的石墨， 5-9％的焦炭，8-16％的硅酸锆，3-8％的长石粉，上述组份的配比以重量的百分之百为准。
作为优选的实施例：它是由如下组份及配比组成：64％的铜包铁，6％的Sn，5.5％的石墨， 7％的焦炭，12％的硅酸锆，5.5％的长石粉；所述的铜包铁是铁粉表面通过化学镀的方法包覆一层铜，含铜量为16-22％。
一种如上所述重型载重汽车制动器铜包铁基摩擦片的制作方法，所述的制备方法包括如下步骤：
a)配料，按照所述组份的配比进行配料；
b)混料：将配好的粉料外加1％煤油和1％硬脂酸锌放入混料机内混合，混料时间为1.5-2.5 小时；所加入的煤油和硬脂酸锌的比例是以配好的粉料总量的百分比。
c)压型：将经过步骤b)混好的混合料放入模具中，在压力机上进行压制，压力为200-350Mpa；
d)芯板镀铜：用电镀的方法对芯板进行镀铜；将芯板挂在阴极，将铜板挂在阳极，电镀槽内加入含有铜离子的电镀液，通入直流电，根据镀层厚度调整电镀时间；
e)烧结：将步骤c)压制好摩擦层粉片与步骤d)镀铜芯板组合一起放入钟罩炉内加压烧结，
f)精压：将步骤e)烧结后的摩擦片放在平板模具上在压力机上加压，压力为100-150MPa，精压是用与摩擦片最终尺寸厚度限位块保证摩擦片尺寸。
作为优选的实施例：本发明所述步骤a)中，铜包铁粉的粒度为-200目，Sn的粒度为-200 目，石墨的粒度为-60目，焦炭粉粒度为-80目,硅酸锆的粒度为-60目；长石粉粒度为-100目；
所述步骤b)中，混料之前或同时，加入Φ20钢球进行球磨混料；
所述步骤d)中，芯板电镀前要进行除油及除锈；镀层厚度为0.005-0.01mm；
所述步骤e)中，加压烧结压力为1.0MPa，烧结温度为850-950℃，时间为1.0-2.0小时；
所述步骤f)：摩擦片一面为摩擦层。
实施例1：
本发明所述的制动器铜包铁基摩擦片的制作方法，该制作方法主要包括如下工序：
a)配料，它由如下的组份以及重量百分配比组成：铜包铁69％，Sn 6％，石墨5％，焦炭6％，硅酸锆10％，长石粉4％上述组份的配料以重量的百分之百为准；
b)混料：将配好的粉料外加1％煤油和1％硬脂酸锌放入混料机内混合，混料时间为1.5 小时；
c)压型是将经过工序b)混好的混合料放入模具中在压力机上进行压制，压力为300Mpa。
d)芯板镀铜：用电镀的方法对芯板进行镀铜；将芯板挂在阴极，将铜板挂在阳极，电镀槽内加入含有铜离子的电镀液，通入直流电，根据镀层厚度调整电镀时间；
e)烧结是在将工序3压制好摩擦层粉片与工序d)镀铜芯板组合一起放入钟罩炉内加压烧结，烧结温度850℃，保温2.0小时，压力1.0MPa；
f)精压：它是将工序f)复烧后的摩擦片放在平板模具上在压力机上加压，压力为150MPa，精压是用与摩擦片最终尺寸厚度限位块保证摩擦片尺寸。
步骤a)中，铜包铁粉是化学镀的方法在铁粉表面报复一层铜，含铜量为16-22％，铜包铁粉的粒度为-200目，Sn的粒度为-200目，石墨的粒度为-60目，焦炭粉粒度为-80目,硅酸锆的粒度为-60目；长石粉粒度为-100目。
步骤b)中，混料之前或同时，加入Φ20钢球进行球磨混料；
步骤d)中，芯板电镀前要进行除油及除锈；
步骤e)中，摩擦片一面为摩擦层；
实施例2：本发明所述的制动器铜包铁基摩擦片的制作方法，该制作方法主要包括如下工序：
a)配料，它由如下的组份以及重量百分配比组成：铜包铁63％，Sn 8％，石墨6％，焦炭5％，硅酸锆14％，长石粉4％上述组份的配料以重量的百分之百为准；
b)混料：将配好的粉料外加1％煤油和1％硬脂酸锌放入混料机内混合，混料时间为2.0 小时；
c)压型是将经过工序b)混好的混合料放入模具中在压力机上进行压制，压力为300Mpa。
d)芯板镀铜：用电镀的方法对芯板进行镀铜；将芯板挂在阴极，将铜板挂在阳极，电镀槽内加入含有铜离子的电镀液，通入直流电，根据镀层厚度调整电镀时间；
e)烧结是在将工序3压制好摩擦层粉片与工序d)镀铜芯板组合一起放入钟罩炉内加压烧结，烧结温度820℃，保温2.0小时，压力1.0MPa；
f)精压：它是将工序f)复烧后的摩擦片放在平板模具上在压力机上加压，压力为150MPa，精压是用与摩擦片最终尺寸厚度限位块保证摩擦片尺寸。
步骤a)中，铜包铁粉是化学镀的方法在铁粉表面报复一层铜，含铜量为16-22％，铜包铁粉的粒度为-200目，Sn的粒度为-200目，石墨的粒度为-60目，焦炭粉粒度为-80目,硅酸锆的粒度为-60目；长石粉粒度为-100目。
步骤b)中，混料之前或同时，加入Φ20钢球进行球磨混料；
步骤d)中，芯板电镀前要进行除油及除锈；
步骤e)中，摩擦片一面为摩擦层；
实施例3：
本发明所述的制动器铜包铁基摩擦片的制作方法，该制作方法主要包括如下工序：
a)配料，它由如下的组份以及重量百分配比组成：铜包铁61％，Sn 7％，石墨6％，焦炭6％，硅酸锆16％，长石粉4％上述组份的配料以重量的百分之百为准；
b)混料：将配好的粉料外加1％煤油和1％硬脂酸锌放入混料机内混合，混料时间为1.5 小时；
c)压型是将经过工序b)混好的混合料放入模具中在压力机上进行压制，压力为300Mpa。
d)芯板镀铜：用电镀的方法对芯板进行镀铜；将芯板挂在阴极，将铜板挂在阳极，电镀槽内加入含有铜离子的电镀液，通入直流电，根据镀层厚度调整电镀时间；
e)烧结是在将工序3压制好摩擦层粉片与工序d)镀铜芯板组合一起放入钟罩炉内加压烧结，烧结温度820℃，保温2.0小时，压力1.0MPa；
f)精压：它是将工序f)复烧后的摩擦片放在平板模具上在压力机上加压，压力为150MPa，精压是用与摩擦片最终尺寸厚度限位块保证摩擦片尺寸。
步骤a)中，铜包铁粉是化学镀的方法在铁粉表面报复一层铜，含铜量为16-22％，铜包铁粉的粒度为-200目，Sn的粒度为-200目，石墨的粒度为-60目，焦炭粉粒度为-80目,硅酸锆的粒度为-60目；长石粉粒度为-100目。
步骤b)中，混料之前或同时，加入Φ20钢球进行球磨混料；
步骤d)中，芯板电镀前要进行除油及除锈；
步骤e)中，摩擦片一面为摩擦层；
实施例4：
本发明所述的制动器铜包铁基摩擦片的制作方法，该制作方法主要包括如下工序：
a)配料，它由如下的组份以及重量百分配比组成：铜包铁63％，Sn 4％，石墨6％，焦炭5％，硅酸锆16％，长石粉6％上述组份的配料以重量的百分之百为准；
b)混料：将配好的粉料外加1％煤油和1％硬脂酸锌放入混料机内混合，混料时间为1.5 小时；
c)压型是将经过工序b)混好的混合料放入模具中在压力机上进行压制，压力为300Mpa。
d)芯板镀铜：用电镀的方法对芯板进行镀铜；将芯板挂在阴极，将铜板挂在阳极，电镀槽内加入含有铜离子的电镀液，通入直流电，根据镀层厚度调整电镀时间；
e)烧结是在将工序3压制好摩擦层粉片与工序d)镀铜芯板组合一起放入钟罩炉内加压烧结，烧结温度920℃，保温2.0小时，压力1.0MPa；
f)精压：它是将工序f)复烧后的摩擦片放在平板模具上在压力机上加压，压力为150MPa，精压是用与摩擦片最终尺寸厚度限位块保证摩擦片尺寸。
步骤a)中，铜包铁粉是化学镀的方法在铁粉表面报复一层铜，含铜量为16-22％，铜包铁粉的粒度为-200目，Sn的粒度为-200目，石墨的粒度为-60目，焦炭粉粒度为-80目,硅酸锆的粒度为-60目；长石粉粒度为-100目。
步骤b)中，混料之前或同时，加入Φ20钢球进行球磨混料；
步骤d)中，芯板电镀前要进行除油及除锈；
步骤e)中，摩擦片一面为摩擦层；
按照实施例1、2、3、4方式制作样品，按照JB/T7269干式烧结金属摩擦材料摩擦性能试验方法进行摩擦性能测试，测试结果见下表：
本发明专利实施例样品性能明显优于JB/T3063-2011规定的性能指标。特点是成本低、不含铅符合环保要求。
Claims (4)
1.一种重型载重汽车制动器铜包铁基摩擦片，其特征在于：它是由如下组份及配比组成：60-70%的铜包铁，4-8%的Sn，4-7%的石墨，5-9%的焦炭，8-16%的硅酸锆，3-8%的长石粉，上述组份的配比以重量的百分之百为准。
2.根据权利要求1所述的重型载重汽车制动器铜包铁基摩擦片，其特征在于：它是由如下组份及配比组成：64%的铜包铁，6%的Sn，5.5%的石墨，7%的焦炭，12%的硅酸锆，5.5%的长石粉；所述的铜包铁是铁粉表面通过化学镀的方法包覆一层铜，含铜量为16-22%。
3.一种如权利要求1或2所述重型载重汽车制动器铜包铁基摩擦片的制作方法，其特征在于：所述的制备方法包括如下步骤：
a）配料，按照所述组份的配比进行配料；
b）混料：将配好的粉料外加1%煤油和1%硬脂酸锌放入混料机内混合，混料时间为1.5-2.5小时；
c）压型：将经过步骤b）混好的混合料放入模具中，在压力机上进行压制，压力为200-350Mpa；
d）芯板镀铜：用电镀的方法对芯板进行镀铜；将芯板挂在阴极，将铜板挂在阳极，电镀槽内加入含有铜离子的电镀液，通入直流电，根据镀层厚度调整电镀时间；
e）烧结：将步骤c）压制好摩擦层粉片与步骤d）镀铜芯板组合一起放入钟罩炉内加压烧结，
f）精压：将步骤e）烧结后的摩擦片放在平板模具上在压力机上加压，压力为100-150MPa，精压是用与摩擦片最终尺寸厚度限位块保证摩擦片尺寸。
4.根据权利要求3所述的重型载重汽车离合器铜基摩擦片的制作方法，其特征在于：
所述步骤a）中，铜包铁粉的粒度为-200目，Sn的粒度为-200目，石墨的粒度为-60目，焦炭粉粒度为-80目,硅酸锆的粒度为-60目；长石粉粒度为-100目；
所述步骤b）中，混料之前或同时，加入Φ20钢球进行球磨混料，外加1%煤油和1%硬脂酸锌；
所述步骤d）中，芯板电镀前要进行除油及除锈；镀层厚度为0.005-0.01mm ；
所述步骤e）中，加压烧结压力为1.0MPa，烧结温度为850-950℃，时间为1.0-2.0小时；
所述步骤f）：摩擦片一面为摩擦层。
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