一种粉末冶金耐磨刹车片及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种粉末冶金耐磨刹车片由下述重量份数的组分的物质混合均匀后，混料成型‑烧结制得，具体为：Cu粉：20‑30份、Fe粉：40‑65份、Al粉：0.5‑1份、Cr粉：2‑5份、钛酸四丁酯和四氯化钛的混合溶液中的钛酸四丁酯和四氯化钛总份数：2‑5份、胶体石墨溶液中的胶体石墨：10‑25份和Mo粉：2.3‑3.6份；其中，所述胶体石墨溶液与钛酸四丁酯和四氯化钛的混合溶液混合后滴加到上述经过研磨后的预活化合金粉末中，混合均匀。本发明专利技术采用胶体石墨和钛源前驱体制备出石墨和二氧化钛的混合物，然后高温原位合成TiC粉末，能够使TiC粉末非常均匀的分布在合金粉末中，有效提高了刹车片的耐磨和耐热性能。

A powder metallurgy wear-resistant brake pad and its preparation method

The invention relates to a powder metallurgy brake wear by the following components in parts by weight of material mixed evenly mixing, molding sintering, specifically: Cu powder: 20 30, Fe 40 powder: 65, Al: 0.5 1 powder and Cr powder mixed solution 2 5 copies, four butyl titanate and four titanium chloride in four butyl titanate and titanium chloride four of the total number of copies: 2 5, colloidal graphite in solution: 10 colloidal graphite 25 and Mo powder: 2.3 3.6; among them, the colloidal graphite solution and four butyl titanate and four titanium chloride mixed solution after mixing the dripping after grinding after pre activated alloy powder, mixing. The colloidal graphite and titanium source precursor system are used to prepare the mixture of graphite and titanium dioxide. Then the TiC powder is synthesized in situ at high temperature, which can make the TiC powder distribute evenly in the alloy powder, and effectively improve the wear resistance and heat resistance performance of the brake pad.

【技术实现步骤摘要】
一种粉末冶金耐磨刹车片及其制备方法
本专利技术属于粉末冶金领域，具体涉及一种粉末冶金耐磨刹车片及其制备方法。
技术介绍
刹车片也叫刹车皮。在汽车的刹车系统中，刹车片是最关键的安全零件，所有刹车效果的好坏都是刹车片起决定性作用，所以说好的刹车片是人和汽车的保护神。刹车片（brakelining）一般由钢板、粘接隔热层和摩擦块构成，钢板要经过涂装来防锈，涂装过程用SMT-4炉温跟踪仪来检测涂装过程的温度分布来保证质量。其中隔热层是由不传热的材料组成，目的是隔热。摩擦块由摩擦材料、粘合剂组成，刹车时被挤压在刹车盘或刹车鼓上产生摩擦，从而达到车辆减速刹车的目的。由于摩擦作用，摩擦块会逐渐被磨损，一般来讲成本越低的刹车片磨损得越快。刹车的工作原理主要是来自摩擦，利用刹车片与刹车碟（鼓）及轮胎与地面的摩擦，将车辆行进的动能转换成摩擦後的热能，将车子停下来。一套良好有效率的刹车系统必须能提供稳定、足够、可控制的刹车力，并且具有良好的液压传递及散热能力，以确保驾驶人从刹车踏板所施的力能充分有效的传到总泵及各分泵，及避免高热所导致的液压失效及刹车衰退。TiC粉末由于具有耐高温、耐磨、耐腐蚀、高强度、高硬度、导热导电等性能而被广泛应用于制作陶瓷、切削刀具、耐磨耐火材料、航空和冶金等领域。目前探索一种高效节能方法制备得到纯度高、粒度分布均匀、颗粒团聚小、接近化学计量的TiC粉末是国内外广大材料研究者关注的焦点。TiC具有NaCl型立方晶系结构，晶胞参数是0.4327nm，空间群为Fm3m，在晶格位置上碳原子与钛原子是等价的。碳化钛是无机材料中应用比较早的一种增强颗粒。TiC作为增强相，制备成钛基、铜基、铝基、镍基、铁基和钨基等复合材料。将TiC粉末应用到刹车片中，将有效提高刹车片的耐磨性能，但是TiC粉体在合金粉末存在易团聚的问题，因此，如何将TiC粉体如何均匀分散在合金粉末是目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种粉末冶金耐磨刹车片及其制备方法。采用胶体石墨和钛源前驱体制备出石墨和二氧化钛的混合物，然后高温原位合成TiC粉末，本专利技术能够使TiC粉末非常均匀的分布在刹车片合金粉末中，有效提高了刹车片的耐磨和耐热性能。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种粉末冶金耐磨刹车片，由下述重量份数的组分的物质混合均匀后，混料成型-烧结制得，具体为：Cu粉：20-30份、Fe粉：40-65份、Al粉：0.5-1份、Cr粉：2-5份、钛酸四丁酯和四氯化钛的混合溶液中的钛酸四丁酯和四氯化钛总份数：2-5份、胶体石墨溶液中的胶体石墨：10-25份和Mo粉：2.3-3.6份；其中，所述胶体石墨溶液与钛酸四丁酯和四氯化钛的混合溶液混合后滴加到上述经过研磨后的预活化合金粉末中，混合均匀；钛酸四丁酯和四氯化钛混合溶液中的溶剂为无水乙醇；胶体石墨溶液中的溶剂为有水乙醇，所述有水乙醇中的含水量为1-1.5%；钛酸四丁酯和四氯化钛混合溶液中钛酸四丁酯与四氯化钛的重量份数比为4-5:1。本专利技术的预合金粉末体系中，在钛酸四丁酯和四氯化钛加入的初期，四氯化钛遇水分解产生的盐酸，会作为PH调节剂抑制钛酸四丁酯的水解，使钛酸四丁酯水解产生的Ti(OH)4产生的凝胶颗粒非常小。作为优选的技术方案：优选的，经过研磨预活化后的上述混合粉末的粒度为2-10μm的预活化合金粉末。经过研磨预活化后，表面能较大，更容易与生成的二氧化钛/石墨烯吸附混合。优选的，所述胶体石墨溶液中胶体石墨与有水乙醇的体积比为3:9-18；所述钛酸四丁酯和四氯化钛混合溶液中钛酸四丁酯和四氯化钛的总体积与无水乙醇的体积比为3:9-18。优选的，其中，胶体石墨溶液与钛酸四丁酯和四氯化钛的混合溶液按体积比5:1边混合边滴加到上述经过研磨后的预活化合金粉末中。边混合边滴加是指胶体石墨溶液与钛酸四丁酯和四氯化钛的混合溶液混合后立即滴下，在接触和滴落的过程中实现水解反应，避免Ti(OH)4颗粒陈化长大。优选的，包括以下步骤：（1）配料按设计的粉末冶金的组分配比，分别称取Cu粉、Fe粉、Al粉、Cr粉和Mo粉放置到研磨机中研磨，制得预活化合金粉末，然后在超声和研磨条件下，先滴入钛酸四丁酯和四氯化钛的混合溶液、胶体石墨溶液两者总体积的1/3-2/3，再在超声、脉冲磁场和研磨条件下将两者的剩余溶液滴完，然后在普通磁场、超声和研磨条件下，通入含水量为1%的氮气气氛下，混合0.1-0.2h，再在真空条件下，继续混合0.2-0.5h，制得预混料；（2）混料成型将上述预混料倒入模具中进行温压成型，采用300-900MPa的压制压力，压制2-4分钟制成坯，压制温度为190-225℃，得到初坯；（3）烧结将初坯进行微波加热，然后随炉冷却，得到粉末冶金耐磨刹车片。优选的，步骤（1）中，超声的功率为1500-2000W，所述脉冲磁场的强度为0.2-0.3T，脉冲周期为20-30S，作用时间为3-5S，所述研磨的速率为200-500rpm；所述普通磁场的强度为0.01-0.05T，所述真空的真空度≤0.1Pa。优选的，滴加钛酸四丁酯和四氯化钛的混合溶液、胶体石墨溶液两者的混合液时的滴加速率为1S/滴，滴落后下落至预活化合金粉末中的时间为1-1.5S，每滴液体的体积为0.2-0.3mL。优选的，所述微波加热分两段进行烧结，其中，第一段烧结是在真空条件下进行微波加热，其中烧结升温速度30～40℃/min，保温温度1050～1150℃，保温时间15～20min，真空度10-1～10-2Pa；第一段微波加热使二氧化钛与石墨进行反应，生成TiC。第二段烧结是在氮气条件下进行微波加热，继续升温至1250～1350℃，保温时间2～5min。第二段微波加热在氮气保护下进行，避免生成的TiC被氧化。优选的，所述温压成型前，预混料和模具需提前预热5-10分钟。本专利技术的一种粉末冶金耐磨刹车片及其制备方法，先采用胶体石墨溶液、钛酸四丁酯和四氯化钛的混合溶液两者的混合溶液，由于胶体石墨溶液中含有水分，钛酸四丁酯和四氯化钛在水分的作用下，会在石墨周围缓慢水解生成Ti(OH)4凝胶，另外由于钛酸四丁酯和四氯化钛是缓慢呈滴滴下的，而且在滴落的过程中伴随超声的作用，使石墨烯片层均处于亚稳态下，不仅不会在超声作用下，使Ti(OH)4凝胶从石墨烯片层中分离，还会使Ti(OH)4凝胶与石墨烯之间的结合更紧密，因此在Ti(OH)4凝胶/石墨烯在与预活化合金粉体共混的过程中不易分离，在混合过程由于超声震动作用，更容易在刹车片预混料中分散的更均匀。另外，本专利技术采用在胶体石墨溶液、钛酸四丁酯和四氯化钛的混合溶液两者的混合溶液滴落过程中采用三段不同的作用方式，第一段超声和研磨作用下，此时由于Ti(OH)4/石墨烯在预活化合金粉体浓度较小时，由于超声的活化和震动作用，可以将Ti(OH)4/石墨烯在与预活化合金粉体中分散均匀，随着Ti(OH)4/石墨烯在预活化合金粉体中的浓度增大，Ti(OH)4颗粒间团聚的机会增加，仅在超声和研磨作用下不易再充分在分散预活化合金粉体中，此时增加脉冲磁场的作用，使金属粉末发生剧烈运动，将未负载Ti(OH)4/石墨烯的合金粉末进一步暴露出来，增加负载面积，提高混合均匀性，最后，在上述混合溶液滴落完毕后，伴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉末冶金耐磨刹车片，其特征是，由下述重量份数的组分的物质混合均匀后，混料成型‑烧结制得，具体为：Cu粉：20‑30份、Fe粉：40‑65份、Al粉：0.5‑1份、Cr粉：2‑5份、钛酸四丁酯和四氯化钛的混合溶液中的钛酸四丁酯和四氯化钛总份数：2‑5份、胶体石墨溶液中的胶体石墨：10‑25份和Mo粉：2.3‑3.6份；其中，所述胶体石墨溶液与钛酸四丁酯和四氯化钛的混合溶液混合后滴加到上述经过研磨后的预活化合金粉末中，混合均匀；钛酸四丁酯和四氯化钛混合溶液中的溶剂为无水乙醇；胶体石墨溶液中的溶剂为有水乙醇，所述有水乙醇中的含水量为1‑1.5%；钛酸四丁酯和四氯化钛混合溶液中钛酸四丁酯与四氯化钛的重量份数比为4‑5:1。

【技术特征摘要】
1.一种粉末冶金耐磨刹车片，其特征是，由下述重量份数的组分的物质混合均匀后，混料成型-烧结制得，具体为：Cu粉：20-30份、Fe粉：40-65份、Al粉：0.5-1份、Cr粉：2-5份、钛酸四丁酯和四氯化钛的混合溶液中的钛酸四丁酯和四氯化钛总份数：2-5份、胶体石墨溶液中的胶体石墨：10-25份和Mo粉：2.3-3.6份；其中，所述胶体石墨溶液与钛酸四丁酯和四氯化钛的混合溶液混合后滴加到上述经过研磨后的预活化合金粉末中，混合均匀；钛酸四丁酯和四氯化钛混合溶液中的溶剂为无水乙醇；胶体石墨溶液中的溶剂为有水乙醇，所述有水乙醇中的含水量为1-1.5%；钛酸四丁酯和四氯化钛混合溶液中钛酸四丁酯与四氯化钛的重量份数比为4-5:1。2.根据权利要求1所述一种粉末冶金耐磨刹车片，其特征是，经过研磨预活化后的上述混合粉末的粒度为2-10μm的预活化合金粉末。3.根据权利要求1所述一种粉末冶金耐磨刹车片，其特征是，所述胶体石墨溶液中胶体石墨与有水乙醇的体积比为3:9-18；所述钛酸四丁酯和四氯化钛混合溶液中钛酸四丁酯和四氯化钛的总体积与无水乙醇的体积比为3:9-18。4.根据权利要求1所述一种粉末冶金耐磨刹车片，其特征是，其中，胶体石墨溶液与钛酸四丁酯和四氯化钛的混合溶液按体积比5:1边混合边滴加到上述经过研磨后的预活化合金粉末中。5.根据权利要求1-4任一所述的粉末冶金耐磨刹车片的制备方法，其特征是，包括以下步骤：（1）配料按设计的粉末冶金的组分配比，分别称取Cu粉、Fe粉、Al粉、Cr粉和Mo粉放置到研磨机中研磨，制得预活化合金粉末，然后在超声和研磨条件下，先滴入钛酸四丁酯和四氯化钛的混合溶液、胶体石墨溶液两者总体积...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭起兵，刘玉英，
申请(专利权)人：天津冶金职业技术学院，
类型：发明
国别省市：天津,12