CN110695364A - 一种动车组制动闸片材料及制造该材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动车组制动闸片材料及制造该材料的方法，涉及粉末冶金材料技术领域，一种动车组制动闸片材料，包括表面涂覆有金属Co‑Ag混合粉涂层的石墨颗粒；一种动车组制动闸片材料的制造方法包括以下步骤：在石墨颗粒表面涂覆Co‑Ag混合粉末涂层；将表面涂覆有Co‑Ag粉末的石墨颗粒与Cu、Fe等其它原材料粉末按一定配比充分混配均匀；将混好后的粉末放入冷压模具，压制得到压坯；将压坯固定在钢背上，在氢气气氛烧结炉中加压烧结，得到该材料。本发明提高了石墨颗粒与胎体的结合强度，使石墨颗粒不易脱落，同时提高闸片的整体导热性能，防止局部温度偏高，有效提高闸片的摩擦系数和稳定性，并延长了闸片的使用寿命。

Description

一种动车组制动闸片材料及制造该材料的方法
技术领域
本发明涉及粉末冶金材料技术领域，尤其是一种动车组制动闸片材料及制造该材料的方法。
背景技术
在动车组粉末冶金闸片中常加入石墨颗粒作为润滑材料，以此可以稳定闸片的摩擦系数。但是由于金属和石墨两者之间难于反应也难以润湿，导致结合力较小，使其性能难以充分发挥，材料的性能受到限制。在材料烧结后冷却收缩时，由于石墨与金属胎体收缩系数不同，会引起二者界面间产生应力，造成石墨颗粒与胎体材料间产生裂纹。这就导致胎体对石墨颗粒把持力不够，在使用过程中石墨颗粒容易脱落，造成摩擦系数波动大，且闸片寿命缩短。尤其是动车组的运行速度越来越快，当列车高速制动时，制动能量巨大，同时摩擦产生500℃以上高温，增大了石墨颗粒的脱落率，降低了闸片摩擦系数稳定性并缩短了闸片的使用寿命。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种动车组制动闸片材料及制造该材料的方法，提高石墨颗粒与胎体的结合强度，使石墨颗粒不易脱落，同时提高闸片的整体导热性能，防止局部温度偏高，有效提高闸片的摩擦系数和稳定性，并延长了闸片的使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种动车组制动闸片材料，包括石墨颗粒，所述石墨颗粒表面涂覆有金属Co-Ag混合粉涂层。
进一步的，所述Co-Ag混合粉涂层的厚度在10μm～1mm之间，Co-Ag混合粉中Ag粉质量百分含量为0.1%～20%。
本发明还提供了一种动车组制动闸片材料的制造方法，包括以下步骤：
（1）在石墨颗粒表面涂覆Co-Ag混合粉末涂层，控制Co-Ag混合粉涂层的厚度和Co-Ag混合粉中Ag粉所占质量百分含量；
（2）将表面涂覆有Co-Ag粉末的石墨颗粒与Cu、Fe等其它原材料粉末按一定配比充分混配均匀；
（3）将混好后的粉末放入冷压模具，压制得到压坯；
（4）将压坯固定在钢背上，在氢气气氛烧结炉中加压烧结，得到粉末冶金制动闸片材料。
进一步的，步骤（2）中在三维混料机中将表面涂覆有Co-Ag粉末的石墨颗粒与Cu、Fe等其它原材料粉末按一定配比充分混配均匀。
进一步的，步骤（3）中将混好后的粉末放入冷压模具中在100～1500MPa的压力下压制得到压坯。
进一步的，步骤（4）中烧结压力为2～6MPa，烧结温度为800℃～1000℃，保温时间1～3小时。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
本发明提高了石墨颗粒与胎体的结合强度，使石墨颗粒不易脱落，同时提高闸片的整体导热性能，防止局部温度偏高，有效提高闸片的摩擦系数和稳定性，并延长了闸片的使用寿命。
本发明利用Co粉、Ag粉与石墨颗粒、Cu、Fe等材料相容性均优良的特点，利用Co-Ag混合粉末作为中间过渡结合层，提高了金属相和非金属相之间的结合能力；从相变看，Co在445℃发生相变，冷却时从立方点阵转变为六方点阵，引起体积胀大，产生对石墨的压应力，对石墨颗粒具有优良的机械包镶能力，可以增大胎体对石墨颗粒的把持力，使石墨颗粒在摩擦过程中不易脱落。
由于石墨颗粒为近似海绵状颗粒，外表粗糙，颗粒石墨表面高低不平，具有大量孔洞，在与金属基体结合时，界面处会有大量的孔隙存在，导致结合能力差的同时导致界面导热率差，石墨颗粒周围温度偏高，易使周围的金属胎体软化而包镶能力变弱。Ag粉的加入可以充分促进烧结，使胎体更加致密，强化胎体对石墨颗粒的包镶作用，同时Ag粉可以提高石墨颗粒周围胎体的导热率，提高摩擦材料的整体导热性，避免摩擦过程中产生的局部温度过高。
石墨颗粒表面涂覆Co-Ag粉末涂层可以提高胎体界面与石墨颗粒亲和力，强化胎体对石墨颗粒的包镶作用，促进烧结，提高摩擦材料致密性和导热性，使粉末冶金闸片具有优良的摩擦系数稳定性和使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
实施例1：
在石墨颗粒表面涂覆Co-Ag混合粉末涂层，厚度为200μm，Co-Ag混合粉中Ag粉所占质量百分含量为5%。将表面涂覆有Co-Ag粉末的石墨颗粒与Cu、Fe等其它原材料粉末按一定配比放入三维混料机中，使之充分混配均匀；将混好后的粉末放入冷压模具，在100MPa的压力下压制得到压坯；将该压坯固定在钢背上，在氢气气氛烧结炉中加压烧结，烧结压力为3.5MPa，烧结温度为900℃，保温时间2.4小时，即得到动车组制动闸片材料，具体来说是得到一种粉末冶金制动闸片摩擦块。
实施例2：
在石墨颗粒表面涂覆Co-Ag混合粉末涂层，厚度为10μm，Co-Ag混合粉中Ag粉所占质量百分含量为3%。将表面涂覆有Co-Ag粉末的石墨颗粒与Cu、Fe等其它原材料粉末按一定配比放入三维混料机中，使之充分混配均匀；将混好后的粉末放入冷压模具，在400MPa的压力下压制得到压坯；将该压坯固定在钢背上，在氢气气氛烧结炉中加压烧结，烧结压力为2MPa，烧结温度为875℃，保温时间2小时，即得到动车组制动闸片材料，具体来说是得到一种粉末冶金制动闸片摩擦块。
实施例3：
在石墨颗粒表面涂覆Co-Ag混合粉末涂层，厚度为100μm，Co-Ag混合粉中Ag粉所占质量百分含量为15%。将表面涂覆有Co-Ag粉末的石墨颗粒与Cu、Fe等其它原材料粉末按一定配比放入三维混料机中，使之充分混配均匀；将混好后的粉末放入冷压模具，在800MPa的压力下压制得到压坯；将该压坯固定在钢背上，在氢气气氛烧结炉中加压烧结，烧结压力为5.8MPa，烧结温度为825℃，保温时间2.3小时，即得到动车组制动闸片材料，具体来说是得到一种粉末冶金制动闸片摩擦块。
实施例4：
在石墨颗粒表面涂覆Co-Ag混合粉末涂层，厚度为800μm，Co-Ag混合粉中Ag粉所占质量百分含量为0.5%。将表面涂覆有Co-Ag粉末的石墨颗粒与Cu、Fe等其它原材料粉末按一定配比放入三维混料机中，使之充分混配均匀；将混好后的粉末放入冷压模具，在1200MPa的压力下压制得到压坯；将该压坯固定在钢背上，在氢气气氛烧结炉中加压烧结，烧结压力为6MPa，烧结温度为980℃，保温时间1小时，即得到动车组制动闸片材料，具体来说是得到一种粉末冶金制动闸片摩擦块。
实施例5：
在石墨颗粒表面涂覆Co-Ag混合粉末涂层，厚度为900μm，Co-Ag混合粉中Ag粉所占质量百分含量为20%。将表面涂覆有Co-Ag粉末的石墨颗粒与Cu、Fe等其它原材料粉末按一定配比放入三维混料机中，使之充分混配均匀；将混好后的粉末放入冷压模具，在1500MPa的压力下压制得到压坯；将该压坯固定在钢背上，在氢气气氛烧结炉中加压烧结，烧结压力为2.5MPa，烧结温度为1000℃，保温时间2.2小时，即得到动车组制动闸片材料，具体来说是得到一种粉末冶金制动闸片摩擦块。
实施例6：
在石墨颗粒表面涂覆Co-Ag混合粉末涂层，厚度为1mm，Co-Ag混合粉中Ag粉所占质量百分含量为5%。将表面涂覆有Co-Ag粉末的石墨颗粒与Cu、Fe等其它原材料粉末按一定配比放入三维混料机中，使之充分混配均匀；将混好后的粉末放入冷压模具，在250MPa的压力下压制得到压坯；将该压坯固定在钢背上，在氢气气氛烧结炉中加压烧结，烧结压力为4MPa，烧结温度为850℃，保温时间1.8小时，即得到动车组制动闸片材料，具体来说是得到一种粉末冶金制动闸片摩擦块。
实施例7：
在石墨颗粒表面涂覆Co-Ag混合粉末涂层，厚度为500μm，Co-Ag混合粉中Ag粉所占质量百分含量为2%。将表面涂覆有Co-Ag粉末的石墨颗粒与Cu、Fe等其它原材料粉末按一定配比放入三维混料机中，使之充分混配均匀；将混好后的粉末放入冷压模具，在1000MPa的压力下压制得到压坯；将该压坯固定在钢背上，在氢气气氛烧结炉中加压烧结，烧结压力为5.2MPa，烧结温度为940℃，保温时间3小时，即得到动车组制动闸片材料，具体来说是得到一种粉末冶金制动闸片摩擦块。
实施例8：
在石墨颗粒表面涂覆Co-Ag混合粉末涂层，厚度为50μm，Co-Ag混合粉中Ag粉所占质量百分含量为18%。将表面涂覆有Co-Ag粉末的石墨颗粒与Cu、Fe等其它原材料粉末按一定配比放入三维混料机中，使之充分混配均匀；将混好后的粉末放入冷压模具，在1300MPa的压力下压制得到压坯；将该压坯固定在钢背上，在氢气气氛烧结炉中加压烧结，烧结压力为3MPa，烧结温度为960℃，保温时间2.8小时，即得到动车组制动闸片材料，具体来说是得到一种粉末冶金制动闸片摩擦块。
实施例9：
在石墨颗粒表面涂覆Co-Ag混合粉末涂层，厚度为300μm，Co-Ag混合粉中Ag粉所占质量百分含量为0.1%。将表面涂覆有Co-Ag粉末的石墨颗粒与Cu、Fe等其它原材料粉末按一定配比放入三维混料机中，使之充分混配均匀；将混好后的粉末放入冷压模具，在600MPa的压力下压制得到压坯；将该压坯固定在钢背上，在氢气气氛烧结炉中加压烧结，烧结压力为4.5MPa，烧结温度为800℃，保温时间1.5小时，即得到动车组制动闸片材料，具体来说是得到一种粉末冶金制动闸片摩擦块。
实施例10：
在石墨颗粒表面涂覆Co-Ag混合粉末涂层，厚度为600μm，Co-Ag混合粉中Ag粉所占质量百分含量为6%。将表面涂覆有Co-Ag粉末的石墨颗粒与Cu、Fe等其它原材料粉末按一定配比放入三维混料机中，使之充分混配均匀；将混好后的粉末放入冷压模具，在900MPa的压力下压制得到压坯；将该压坯固定在钢背上，在氢气气氛烧结炉中加压烧结，烧结压力为5MPa，烧结温度为920℃，保温时间2.6小时，即得到动车组制动闸片材料，具体来说是得到一种粉末冶金制动闸片摩擦块。

Claims (6)

1.一种动车组制动闸片材料，其特征在于：包括石墨颗粒，所述石墨颗粒表面涂覆有金属Co-Ag混合粉涂层。
2.根据权利要求1所述的一种动车组制动闸片材料，其特征在于：所述Co-Ag混合粉涂层的厚度在10μm～1mm之间，Co-Ag混合粉中Ag粉质量百分含量为0.1%～20%。
3.一种动车组制动闸片材料的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）在石墨颗粒表面涂覆Co-Ag混合粉末涂层，控制Co-Ag混合粉涂层的厚度和Co-Ag混合粉中Ag粉所占质量百分含量；
（2）将表面涂覆有Co-Ag粉末的石墨颗粒与Cu、Fe等其它原材料粉末按一定配比充分混配均匀；
（3）将混好后的粉末放入冷压模具，压制得到压坯；
（4）将压坯固定在钢背上，在氢气气氛烧结炉中加压烧结，得到粉末冶金制动闸片材料。
4.根据权利要求3所述的一种动车组制动闸片材料的制造方法，其特征在于：在三维混料机中将表面涂覆有Co-Ag粉末的石墨颗粒与Cu、Fe等其它原材料粉末按一定配比充分混配均匀。
5.根据权利要求3所述的一种动车组制动闸片材料的制造方法，其特征在于：步骤（3）中将混好后的粉末放入冷压模具中在100～1500MPa的压力下压制得到压坯。
6.根据权利要求3所述的一种动车组制动闸片材料的制造方法，其特征在于：步骤（4）中烧结压力为2～6MPa，烧结温度为800℃～1000℃，保温时间1～3小时。
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