高速铁路车辆用烧结摩擦材料及其制造方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种即使在超过300km/h的高速域中，也能够稳定维持高摩擦系数的高速铁路车辆用烧结摩擦材料。本发明专利技术的高速铁路车辆用烧结摩擦材料以Cu为基体材料，包含1体积％～20体积％的FeCr、5体积％～20体积％的金属氧化物、30体积％～60体积％的润滑剂。

Sintered friction materials for high speed railway vehicles and their manufacturing methods

The purpose of the invention is to provide a sintered friction material for high speed railway vehicles, which can maintain high friction coefficient even in the high speed field beyond 300km/h. The sintered friction material for high-speed railway vehicles is Cu, which contains 1 volume% to 20 volume% FeCr, 5 volume% to 20 volume% metal oxide and 30 volume% to 60 volume% lubricant.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高速铁路车辆用烧结摩擦材料及其制造方法
本专利技术涉及新干线等高速铁路车辆所使用的烧结摩擦材料及其制造方法。
技术介绍
新干线等高速铁路车辆的每个车辆的重量超过40t，以超过300km/h的行驶速度运行。因此，必不可少的是能将这样的高速运行的车辆可靠地停止的制动器。特别是，希望一种在紧急情况时，能安全且以短距离停止的制动器。以往，作为高速铁路车辆用制动器，一般而言并用：将马达作为发电机使用从而施加制动的电力制动器；将摩擦材料按压在与车轴一起旋转的制动器转子从而施加制动的基础制动器(盘式制动器)。其中，构成盘式制动器的摩擦材料通常是在铜、铁等基体材料添加摩擦调整材料、抛光材料和润滑剂等而制造的。例如，日本特开2006-16680号公报公开了铜类烧结摩擦材料，其特征在于，包括0.5wt％～15wt％的锡粉末、0.1wt％～30wt％的锌粉末、5wt％～25wt％的镍粉末、5wt％～25wt％的铁粉末、0.1wt％～20wt％的不锈钢粉末、剩余部分为铜粉末的基质金属成分为55wt％～80wt％；润滑剂、摩擦调整材料等填充物成分为20wt％～45wt％的烧结体，(1)铁粉末和不锈钢粉末的合计量为8wt％～28wt％，(2)铁粉末在氢气或者氨气气氛下以600℃～1200℃的温度热处理的粒径范围为40μm～150μm的电解铁粉末。另外，日本特开2007-126738号公报公开的烧结摩擦材料在以金属材料为基质，包含磨削材料和润滑剂的烧结摩擦材料中，作为基质的金属材料，包含铸铁25体积％～50体积％、铜1体积％～7体积％。然而，这些文献所记载的烧结摩擦材料在高速域的摩擦系数、耐磨性方面存在问题。具体而言，日本特开2006-16680号公报所记载的烧结摩擦材料由于通过并用电解铁粉末和不锈钢粉末，从而利用阻碍铁成分烧结的作用，在摩擦材料中产生空隙，利用该空隙带来的磨削作用来确保摩擦系数，因此，不能对应高速铁路车辆的进一步高速化(350km/h以上)。另一方面，日本特开2007-126738号公报所记载的技术由于基体材料使用铁类合金，因此具有的问题是：与铜类烧结摩擦材料相比，热传导性较差，在减速时会伴随急剧的温度上升。另外，具有的问题是：由于与对方材料(制动器转子)的关系，减速时的磨损量大，难以确保充分的耐磨性。对于这些烧结摩擦材料，日本特开2012-207289号公报公开了高速铁路车辆用烧结摩擦材料，其特征在于，含有7.5质量％以上的Fe、50质量％以上的Cu、5质量％～15质量％的石墨、0.3质量％～7质量％的二硫化钼和0.5质量％～10质量％的二氧化硅，Fe/Cu为0.15～0.40。该烧结摩擦材料的添加在铜类烧结摩擦材料的Fe与对方材料所包含的Fe反应，两者附着从而实现高的摩擦系数。另外，基体材料使用热传导性较好的铜，防止减速时的急剧的温度上升。然而，即使是这样的烧结摩擦材料，由于在减速时产生的摩擦热，其表面会成为超过1000℃的高温。因此，若作为摩擦调整材料添加的Fe会氧化，在烧结摩擦材料的表面形成氧化铁层，则不能发挥充分的附着力。所以，在该文献所记载的技术中，难以长期稳定维持高的摩擦系数。此外，日本特开昭60-200932号公报记载了通过在铜类烧结摩擦材料添加1质量％～20质量％的FeCr，从而提高耐热褪色特性和防水褪色特性，特别改善高温域的摩擦系数和耐磨性的技术。然而，该文献所记载的烧结摩擦材料是以两轮车为对象的，并不是以高速铁路车辆为对象。即，该文献所记载的技术是利用二氧化硅、氧化铝等金属氧化物的刮擦作用来确保摩擦系数，FeCr只是为了防止基体材料的熔敷(附着)、塑性流动，提高耐磨性而添加的。所以，在该文献所记载的技术中，与上述的日本特开2006-16680号公报所记载的技术同样，对应高速铁路车辆的进一步高速化是极为困难的。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2006-16680号公报专利文献2：日本特开2007-126738号公报专利文献3：日本特开2012-207289号公报专利文献4：日本特开昭60-200932号公报
技术实现思路
本专利技术欲解决的问题本专利技术的目的在于提供一种即使在超过300km/h的高速域中，也能够稳定维持高摩擦系数的高速铁路车辆用烧结摩擦材料。另外，本专利技术的目的在于提供一种在工业规模的制造中能容易制造这样的高速铁路车辆用烧结摩擦材料的方法。用于解决问题的方案本专利技术的高速铁路车辆用烧结摩擦材料的特征在于，以Cu为基体材料，包含1体积％～20体积％的FeCr、5体积％～20体积％的金属氧化物、30体积％～60体积％的润滑剂。优选的是包含20体积％以上的所述Cu。更优选的是所述金属氧化物是从MgO、ZrO2和Al2O3选择的1种以上，优选的是MgO、ZrO2和Al2O3这3种。在该情况下，进一步优选的是MgO、ZrO2和Al2O3的体积比为MgO：ZrO2：Al2O3＝1.5～2.5：1.5～2.5：1.0。此外，本专利技术的高速铁路车辆用烧结摩擦材料可以进一步包含15体积％以下的Sn和Zn中的至少1个。另外，本专利技术的高速铁路车辆用烧结摩擦材料的制造方法的特征在于，包括：在基体材料的Cu粉末中混合1体积％～20体积％的FeCr粉末；5体积％～20体积％的金属氧化物粉末；30体积％～60体积％的润滑剂从而得到混合粉末的混合工序；将所述混合粉末放入到成型模具，加压成型从而得到预成型体的成型工序；将所述预成型体与压力板重叠并烧成，从而得到烧结体的烧结工序。优选的是还包括加工工序，在将所述烧结体在常温、50MPa～90Mpa下定径2秒～5秒后，抛光为预定厚度。优选的是作为所述金属氧化物，使用从MgO、ZrO2和Al2O3中选择的1种以上，更优选的是使用MgO、ZrO2和Al2O3这3种。在该情况下，更优选的是MgO、ZrO2和Al2O3的体积比为MgO：ZrO2：Al2O3＝1.5～2.5：1.5～2.5：1.0。在所述混合工序中，可以进一步混合15体积％以下的Sn和Zn中的至少1个。作为所述FeCr粉末，优选的是使用平均粒径为10μm～300μm的FeCr粉末。另外，作为所述金属氧化物粉末，优选的是使用平均粒径为50μm～400μm的金属氧化物粉末。专利技术的效果根据本专利技术，能够提供一种即使在超过300km/h的高速域中，也能够稳定维持高摩擦系数的高速铁路车辆用烧结摩擦材料。另外，能够提供一种在工业规模的制造中能容易制造这样的高速铁路车辆用烧结摩擦材料的方法。因此，本专利技术的工业意义极大。附图说明图1是示出本专利技术的高速铁路车辆用烧结摩擦材料的一个实施方式的概要平面图。附图标记的说明1：制动片具体实施方式如上所述，虽然已知烧结摩擦材料中的铬铁(FeCr)有防止在从高速域减速时的基体材料附着的效果，但与作为摩擦调整材料的铁不同，一般认为其自身并没有直接提高摩擦系数的效果。本专利技术人对于这一点进行反复研究的结果，发现在使重量远远高过汽车、两轮车的高速铁路车辆从超过300km/h的高速域减速的情况下，由于烧结摩擦材料的表面温度高达超过1000℃的高温，因此，FeCr会与对方材料附着，能够发挥高的摩擦系数。另外，发现由于FeCr的抗氧化性较好，因此，即使暴露在这样的高温的情况下，在烧结摩擦材料的表面也不会本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速铁路车辆用烧结摩擦材料，以Cu为基体材料，包含1体积％～20体积％的FeCr、5体积％～20体积％的金属氧化物、30体积％～60体积％的润滑剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.28 JP 2015-1092141.一种高速铁路车辆用烧结摩擦材料，以Cu为基体材料，包含1体积％～20体积％的FeCr、5体积％～20体积％的金属氧化物、30体积％～60体积％的润滑剂。2.如权利要求1所述的高速铁路车辆用烧结摩擦材料，包含20体积％以上的所述Cu。3.如权利要求1或2所述的高速铁路车辆用烧结摩擦材料，所述金属氧化物是从MgO、ZrO2和Al2O3中选择的1种以上。4.如权利要求3所述的高速铁路车辆用烧结摩擦材料，所述金属氧化物是MgO、ZrO2和Al2O3。5.如权利要求4所述的高速铁路车辆用烧结摩擦材料，所述MgO、ZrO2和Al2O3的体积比为MgO：ZrO2：Al2O3＝1.5～2.5：1.5～2.5：1.0。6.如权利要求1～5的任一项所述的高速铁路车辆用烧结摩擦材料，还包含15体积％以下的Sn和Zn中的至少1个。7.一种高速铁路车辆用烧结摩擦材料的制造方法，包括：混合工序，在基体材料的Cu粉末中混合1体积％～20体积％的FeCr粉末、5体积％～20体积％的金属氧化物粉末、30体积％～60体积％的润滑剂，从而得到混合粉末；成型工序，将所述混合粉末放入到成型模具并加压成型，从而得到预成...

【专利技术属性】
技术研发人员：大薮耕嗣，
申请(专利权)人：曙制动器工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP