CN110643848A - 一种刹车片材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种刹车片材料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN110643848A
CN110643848A CN201910974208.6A CN201910974208A CN110643848A CN 110643848 A CN110643848 A CN 110643848A CN 201910974208 A CN201910974208 A CN 201910974208A CN 110643848 A CN110643848 A CN 110643848A
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
copper
brake pad
pad material
graphite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910974208.6A
Other languages
English (en)
Inventor
金钟铃
叶宏煜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WUHAN WANBANG LASER DIAMOND TOOLS CO Ltd
Original Assignee
WUHAN WANBANG LASER DIAMOND TOOLS CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by WUHAN WANBANG LASER DIAMOND TOOLS CO Ltd filed Critical WUHAN WANBANG LASER DIAMOND TOOLS CO Ltd
Priority to CN201910974208.6A priority Critical patent/CN110643848A/zh
Publication of CN110643848A publication Critical patent/CN110643848A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C22C32/0084—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ carbon or graphite as the main non-metallic constituent

Abstract

本发明提供一种刹车片材料及其制备方法和应用，该材料由以下重量百分含量的原料制成：铜粉50％‑70％、铁粉5％‑20％、铜包石墨粉10％‑30％、ZrO2粉1％‑2％、Al2O3粉1％‑2％、高碳铬铁粉1％‑15％、MoS2粉1％‑5％、铁钴铜预合金粉5％‑20％。本发明在鳞片石墨表面镀铜制备铜包石墨粉：通过将非金属石墨表面金属化，一方面增强石墨与其他组元界面之间的结合强度，一方面提高石墨的比重，使之与其他组元能够混合均匀。将上述配比的粉末混合均匀后冷压成型，加压烧结，即得到刹车片材料。该材料与传统铜基材料相比，强度高、热导率高、磨损量低、稳定性好，且对制动盘磨损小。

Description

一种刹车片材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于粉末冶金技术领域，涉及一种刹车片材料及其制备方法和应用。
背景技术
从第一块以头发和棉线为增强纤维的树脂基刹车片问世，到现在的100多年间，刹车片经历了树脂基石棉材料、熔铸金属材料、粉末冶金材料、碳碳复合材料等几个阶段。树脂基石棉材料因为石棉对人体有害，且在高温下稳定性较差，逐渐被淘汰；熔铸金属材料闸片在温度达500℃时，热衰退严重，摩擦系数急剧降低，磨损量大大増大，致使制动失效；碳碳纤维复合材料密度低、耐磨性好、制动平稳、耐高温等优点受到广泛关注，但其由于受到列车系统结构的制约，在不改变制动盘的情况下磨损量大、在湿润环境下摩擦系数降低，而且碳纤维价格昂贵、制造周期长，现阶段很难大规模应用。
粉末冶金闸片制动功率大、耐热负荷、耐高温、耐潮湿，高速制动时摩擦系数稳定，制动平稳，磨耗低，已被广泛应用在各国高速列车上。其中，铁基粉末冶金制动闸片随制动速度升高，摩擦副摩擦表面温度升高，容易造成粘连现象，使摩擦系数不稳定，磨损量增大，而铜基粉末冶金闸片由于铜导热性好、摩擦系数稳定，除了拥有粉末冶金闸片的优良基本性能外，相较于铁基粉末冶金材料具有更好的综合性能。
鳞片状石墨作为铜基粉末冶金闸片的减磨剂，主要起固体润滑作用，它能提高铜基摩擦材料的工作稳定性、抗摩擦性、抗咬合性、抗粘接性和耐磨性。但是，由于石墨为非金属材料，质量轻，多种初始粉末混合时，容易不均匀，甚至断裂；烧结时，由于其非金属性，与金属基体的界面容易形成缝隙，结合不牢固；最终体现在性能上，闸片的强度不够，高速制动时容易剥落，导致摩擦系数不稳定，磨耗大。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明利用表面镀铜的鳞片状石墨代替不经处理的鳞片状石墨制备一种刹车片材料，解决了混合粉末混料时不均匀、烧结产品强度不够、高速时摩擦系数不稳定和磨损严重等问题。
本发明提供的技术方案具体如下：
一种刹车片材料，由以下重量百分含量的原料制成：铜粉50％-70％、铁粉5％-20％、铜包石墨粉10％-30％、ZrO2粉1％-2％、Al2O3粉1％-2％、高碳铬铁粉1％-15％、MoS2粉1％-5％、铁钴铜预合金粉5％-20％。
在上述技术方案的基础上，铜包石墨粉中铜的重量百分含量为40％-60％，鳞片状石墨的重量百分含量为40％-60％。
在上述技术方案的基础上，各组分的中位径分别为：铜包石墨粉300μm，铜粉75μm，铁粉48μm，ZrO2粉75μm，Al2O3粉75μm，高碳铬铁粉75μm，MoS2粉12μm，铁钴铜预合金粉4.5μm。
在上述技术方案的基础上，刹车片材料通过粉末冶金法制成。
一种制备刹车片材料的方法，包括以下步骤：将上述配比的原料混合均匀后加入润湿剂，混合均匀后装入模具冷压成型；在氨分解保护气氛下，将冷压成型后的生坯与基材一起进行烧结：不加压条件下，以6～8℃/min的速度由50～60℃升温至800～980℃，加压50～150Kg/cm2保温30～180min；移除压力，以3～5℃/min的速度降温至50～60℃，即得到刹车片材料。
在上述技术方案的基础上，每千克原料中加入15～20mL润湿剂，润湿剂为乙醇和丙三醇的混合溶液，优选地，乙醇和丙三醇的体积比为1～3：1。
在上述技术方案的基础上，基材为钢背，其材料性能不低于GB/T700-2006中的Q235-A钢种。
上述刹车片材料的应用。
本发明的原理是：将鳞片状石墨表面镀铜，通过对鳞片状石墨表面改性，让鳞片状石墨的表面具备金属特性。
本发明具有以下优点和有益效果：
(1)本发明用表面镀铜的鳞片状石墨代替不经处理的鳞片状石墨，摩擦块的剪切强度提高1-2倍。
(2)镀铜的鳞片状石墨在高速时的摩擦系数稳定性优于不经处理的鳞片状石墨。
(3)镀铜的鳞片状石墨与基体的界面结合强度高，摩擦时不易脱落，磨损量仅为一般鳞片状石墨的一半，甚至更少。
(4)在鳞片状石墨上，电镀一层铜，粉末混合更加均匀，金属粉料和非金属粉料接触面结合强度高，摩擦系数更加稳定，磨耗低。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明的技术方案进行进一步说明，本发明所采用的润湿剂可为乙醇和丙三醇任意体积比的混合溶液，以下实施例中的润湿剂中乙醇和丙三醇的体积比为2:1。
实施例1
将所有粉末原料倒入混料盘中进行简单搅拌，其中，鳞片状石墨粉(中位径为300μm)占16wt％、铜粉(中位径为75μm)占51wt％、铁粉(中位径为48μm)占12wt％、ZrO2粉(中位径为75μm)占2wt％、Al2O3粉(中位径为75μm)占2wt％、高碳铬铁粉(中位径为75μm)占5wt％、MoS2粉(中位径为12μm)占2wt％、铁钴铜预合金粉(中位径为4.5μm)占7wt％，按每千克原料18mL润湿剂计加入润湿剂，混合均匀后倒入360°立体式混料机的混料罐中，加入合适尺寸的弹簧，搅拌60min后取出，装入冷压模具中冷压成型，冷压成型的压强为3.5t/cm2，且保证成型后的坯料高度一致；在氨分解保护气氛下，将底部含有挑刺钢背的生坯放入60℃的热压烧结炉中，不加压条件下，以7℃/min的速度升温至950℃，加压80Kg/cm2保温120min；移除压力，以5℃/min的速度降温至50℃，取出。
实施例2
将所有粉末原料倒入混料盘中进行简单搅拌，其中，铜包石墨粉(中位径为300μm，鳞片状石墨的重量百分含量为60％)占16wt％、铜粉(中位径为75μm)占51wt％、铁粉(中位径为48μm)占12wt％、ZrO2粉(中位径为75μm)占2wt％、Al2O3粉(中位径为75μm)占2wt％、高碳铬铁粉(中位径为75μm)占5wt％、MoS2粉(中位径为12μm)占2wt％、铁钴铜预合金粉(中位径为4.5μm)占7wt％，按每千克原料18mL润湿剂计加入润湿剂，混合均匀后倒入360°立体式混料机的混料罐中，加入合适尺寸的弹簧，搅拌60min后取出，装入冷压模具中冷压成型，冷压成型的压强为3.5t/cm2，且保证成型后的坯料高度一致；在氨分解保护气氛下，将底部含有挑刺钢背的生坯放入60℃的热压烧结炉中，不加压条件下，以7℃/min的速度升温至950℃，加压80Kg/cm2保温60min；移除压力，以5℃/min的速度降温至50℃，取出。
实施例3
将所有粉末原料倒入混料盘中进行简单搅拌，其中，铜包石墨粉(中位径为300μm，鳞片状石墨的重量百分含量为60％)占16wt％、铜粉(中位径为75μm)占51wt％、铁粉(中位径为48μm)占12wt％、ZrO2粉(中位径为75μm)占2wt％、Al2O3粉(中位径为75μm)占2wt％、高碳铬铁粉(中位径为75μm)占5wt％、MoS2粉(中位径为12μm)占2wt％、铁钴铜预合金粉(中位径为4.5μm)占7wt％，按每千克原料18mL润湿剂计加入润湿剂，混合均匀后倒入360°立体式混料机的混料罐中，加入合适尺寸的弹簧，搅拌60min后取出，装入冷压模具中冷压成型，冷压成型的压强为3.5t/cm2，且保证成型后的坯料高度一致；在氨分解保护气氛下，将底部含有挑刺钢背的生坯放入60℃的热压烧结炉中，不加压条件下，以7℃/min的速度升温至950℃，加压120Kg/cm2保温60min；移除压力，以5℃/min的速度降温至50℃，取出。
实施例4
将所有粉末原料倒入混料盘中进行简单搅拌，其中，铜包石墨粉(中位径为300μm，鳞片状石墨含量占50wt％)占16wt％、铜粉(中位径为75μm)占51wt％、铁粉(中位径为48μm)占12wt％、ZrO2粉(中位径为75μm)占2wt％、Al2O3粉(中位径为75μm)占2wt％、高碳铬铁粉(中位径为75μm)占5wt％、MoS2粉(中位径为12μm)占2wt％、铁钴铜预合金粉(中位径为4.5μm)占7wt％，按每千克原料18mL润湿剂计加入润湿剂，混合均匀后倒入360°立体式混料机的混料罐中，加入合适尺寸的弹簧，搅拌60min后取出，装入冷压模具中冷压成型，冷压成型的压强为3.5t/cm2，且保证成型后的坯料高度一致；在氨分解保护气氛下，将底部含有挑刺钢背的生坯放入60℃的热压烧结炉中，不加压条件下，以7℃/min的速度升温至950℃，加压120Kg/cm2保温120min；移除压力，以5℃/min的速度降温至50℃，取出。
实施例5
将所有粉末原料倒入混料盘中进行简单搅拌，其中，铜包石墨粉(中位径为300μm，鳞片状石墨含量占50wt％)占13wt％、铜粉(中位径为75μm)占51wt％、铁粉(中位径为48μm)占12wt％、ZrO2粉(中位径为75μm)占2wt％、Al2O3粉(中位径为75μm)占2wt％、高碳铬铁粉(中位径为75μm)占5wt％、MoS2粉(中位径为12μm)占2wt％、铁钴铜预合金粉(中位径为4.5μm)占10wt％，按每千克原料18mL润湿剂计加入润湿剂，混合均匀后倒入360°立体式混料机的混料罐中，加入合适尺寸的弹簧，搅拌60min后取出，装入冷压模具中冷压成型，冷压成型的压强为3.5t/cm2，且保证成型后的坯料高度一致；在氨分解保护气氛下，将底部含有挑刺钢背的生坯放入60℃的热压烧结炉中，不加压条件下，以7℃/min的速度升温至960℃，加压120Kg/cm2保温120min；移除压力，以5℃/min的速度降温至50℃，取出。
表1实施例1-5制备的刹车片的部分实验性能参数
Figure BDA0002233082690000061
上述实施例仅是为了清楚地说明所做的实施例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或者变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种刹车片材料，其特征在于，由以下重量百分含量的原料制成：铜粉50％-70％、铁粉5％-20％、铜包石墨粉10％-30％、ZrO2粉1％-2％、Al2O3粉1％-2％、高碳铬铁粉1％-15％、MoS2粉1％-5％、铁钴铜预合金粉5％-20％。
2.根据权利要求1所述的刹车片材料，其特征在于：所述铜包石墨粉中，铜的重量百分含量为40％-60％，鳞片状石墨的重量百分含量为40％-60％。
3.根据权利要求1所述的刹车片材料，其特征在于：各组分的中位径分别为：铜包石墨粉300μm，铜粉75μm，铁粉48μm，ZrO2粉75μm，Al2O3粉75μm，高碳铬铁粉75μm，MoS2粉12μm，铁钴铜预合金粉4.5μm。
4.根据权利要求1所述的刹车片材料，其特征在于：所述刹车片材料通过粉末冶金法制成。
5.一种制备权利要求1所述的刹车片材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：将权利要求1所述配比的原料混合均匀后加入润湿剂，混合均匀后装入模具冷压成型；在氨分解保护气氛下，将冷压成型后的生坯与基材一起进行烧结：不加压条件下，以6～8℃/min的速度由50～60℃升温至800～980℃，加压50～150Kg/cm2保温30～180min；移除压力，以3～5℃/min的速度降温至50～60℃，即得到权利要求1所述的刹车片材料。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：每千克原料中加入15～20mL润湿剂，所述润湿剂为乙醇和丙三醇的混合溶液。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述乙醇和丙三醇的体积比为1～3:1。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：冷压成型的压强为2～5t/cm2。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述基材为钢背，其材料性能不低于GB/T700-2006中的Q235-A钢种。
10.权利要求1-4任一项所述的刹车片材料的应用。
CN201910974208.6A 2019-10-14 2019-10-14 一种刹车片材料及其制备方法和应用 Pending CN110643848A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910974208.6A CN110643848A (zh) 2019-10-14 2019-10-14 一种刹车片材料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910974208.6A CN110643848A (zh) 2019-10-14 2019-10-14 一种刹车片材料及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110643848A true CN110643848A (zh) 2020-01-03

Family

ID=69012832

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910974208.6A Pending CN110643848A (zh) 2019-10-14 2019-10-14 一种刹车片材料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110643848A (zh)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104858414A (zh) * 2015-04-08 2015-08-26 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 适用于深孔钻进条件下的金刚石钻头胎体粉及钻头
CN106399743A (zh) * 2016-11-04 2017-02-15 中南大学 一种高速列车闸片用超简组元粉末冶金摩擦材料
CN107559358A (zh) * 2017-07-31 2018-01-09 山东金麒麟股份有限公司 一种用于电梯刹车片的粉末冶金材料及用途
CN107824783A (zh) * 2017-11-10 2018-03-23 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种高速列车制动用铜铁基粉末冶金摩擦材料及制备方法
CN109128145A (zh) * 2018-11-02 2019-01-04 石家庄海川工具有限公司 一种金刚石工程薄壁钻刀头用粉末冶金材料及刀头的制备方法
CN109469697A (zh) * 2018-12-05 2019-03-15 北京科技大学 高速列车用纤维增强铜基制动闸片及制备和摩擦制动性能
CN109518100A (zh) * 2018-11-07 2019-03-26 北京天仁道和新材料有限公司 一种高速列车制动用粉末冶金摩擦材料及其制备方法
CN109536849A (zh) * 2018-12-03 2019-03-29 湖南省冶金材料研究院有限公司 一种磁悬浮列车刹车片材料及制备方法
CN109807321A (zh) * 2019-03-27 2019-05-28 山东百德瑞轨道交通科技有限公司 一种高性能风电高速轴制动片及其制备方法
CN110184495A (zh) * 2019-07-10 2019-08-30 北京瑞斯福高新科技股份有限公司 一种高速动车组用粉末冶金摩擦材料及其制备方法
CN110253016A (zh) * 2019-07-10 2019-09-20 北京瑞斯福高新科技股份有限公司 一种铁路客车用粉末冶金摩擦材料及其制备方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104858414A (zh) * 2015-04-08 2015-08-26 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 适用于深孔钻进条件下的金刚石钻头胎体粉及钻头
CN106399743A (zh) * 2016-11-04 2017-02-15 中南大学 一种高速列车闸片用超简组元粉末冶金摩擦材料
CN107559358A (zh) * 2017-07-31 2018-01-09 山东金麒麟股份有限公司 一种用于电梯刹车片的粉末冶金材料及用途
CN107824783A (zh) * 2017-11-10 2018-03-23 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种高速列车制动用铜铁基粉末冶金摩擦材料及制备方法
CN109128145A (zh) * 2018-11-02 2019-01-04 石家庄海川工具有限公司 一种金刚石工程薄壁钻刀头用粉末冶金材料及刀头的制备方法
CN109518100A (zh) * 2018-11-07 2019-03-26 北京天仁道和新材料有限公司 一种高速列车制动用粉末冶金摩擦材料及其制备方法
CN109536849A (zh) * 2018-12-03 2019-03-29 湖南省冶金材料研究院有限公司 一种磁悬浮列车刹车片材料及制备方法
CN109469697A (zh) * 2018-12-05 2019-03-15 北京科技大学 高速列车用纤维增强铜基制动闸片及制备和摩擦制动性能
CN109807321A (zh) * 2019-03-27 2019-05-28 山东百德瑞轨道交通科技有限公司 一种高性能风电高速轴制动片及其制备方法
CN110184495A (zh) * 2019-07-10 2019-08-30 北京瑞斯福高新科技股份有限公司 一种高速动车组用粉末冶金摩擦材料及其制备方法
CN110253016A (zh) * 2019-07-10 2019-09-20 北京瑞斯福高新科技股份有限公司 一种铁路客车用粉末冶金摩擦材料及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
曲在纲: "《粉末冶金摩擦材料》", 31 December 2004, 冶金工业出版社 *
王晔: "铜粉对铜基摩擦材料性能的影响", 《材料研究学报》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103194659B (zh) 一种弥散强化铜基粉末冶金刹车片及其制备
CN100441711C (zh) 高强度粉末冶金伞齿轮的制造方法及用于该方法的渗铜剂
CN1325676C (zh) 无铅铜基高温自润滑复合材料
CN107824783A (zh) 一种高速列车制动用铜铁基粉末冶金摩擦材料及制备方法
CN107747070B (zh) 一种高温耐磨复合材料及其制备方法
CN101850423B (zh) 高强自润滑铁铜粉末复合材料及其制备方法
CN111286642B (zh) 一种适用于碳陶制动盘的铜基摩擦材料及其制备方法
CN111575524B (zh) 一种铜基粉末冶金闸片摩擦块及其制备方法
CN107321983A (zh) 一种调节粉末冶金铜基摩擦材料孔隙度及孔隙结构的方法
CN107559358A (zh) 一种用于电梯刹车片的粉末冶金材料及用途
CN103084569B (zh) 一种添加剂活化的低合金含量铁基粉末及其制备烧结材料的方法
CN109139755A (zh) 一种铁铜基复合摩擦材料的制备方法
CN102978543A (zh) 一种炭纤维/铜复合材料及制备方法
CN105695872B (zh) 一种用于粉末冶金的预扩散结合粉末及其制造方法以及利用该粉末制造含油轴承的方法
CN112059170B (zh) 一种高性能粉末冶金制动闸片及其制备方法
CN102029386A (zh) 一种高硬度粉末冶金低合金钢
CN113444915A (zh) 一种低成本铜基粉末冶金摩擦材料及其制备方法
CN110643848A (zh) 一种刹车片材料及其制备方法和应用
CN111041269B (zh) 一种制备高速列车刹车片材料的方法
CN1056832A (zh) 铁基及铁铜双金属制品的生产工艺
CN110723925B (zh) 一种曲线孔流道陶瓷基刹车片复合材料及其制备方法
CN201720429U (zh) 一种粉末冶金闸片加压烧结模具
CN109158593B (zh) 一种办公桌连接支架的制备方法
CN207246300U (zh) 一种稻麦秸秆石墨烯火车闸瓦
CN109136723B (zh) 一种铁基复合粉体的自蔓延合成及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200103