铁道车辆用烧结摩擦材料及其制造方法技术

提供：在280km/小时以上的高速区域中也具有优异的摩擦特性和耐磨耗性的铁道车辆用的烧结摩擦材料。铁道车辆用烧结摩擦材料为压粉体的烧结材料，所述压粉体以质量％计含有：Cu：50.0～75.0％；石墨：5.0～15.0％；选自由氧化镁、锆砂、二氧化硅、氧化锆、富铝红柱石和氮化硅组成的组中的1种以上：1.5～15.0％；选自由W和Mo组成的组中的1种以上：3.0～30.0％；以及，选自由铬铁、钨铁、钼铁和不锈钢组成的组中的1种以上：2.0～20.0％，余量为杂质。

Sintered Friction Materials for Railway Vehicles and Their Manufacturing Method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铁道车辆用烧结摩擦材料及其制造方法
本专利技术涉及烧结摩擦材料及其制造方法，更详细而言，涉及铁道中使用的铁道车辆用烧结摩擦材料及其制造方法。
技术介绍
铁道车辆用的制动衬片、盘式制动片中使用有将金属粉粒体等烧结而形成的烧结摩擦材料。对于这些铁道车辆用烧结摩擦材料，要求优异的摩擦特性、以及优异的耐磨耗性。日本特开平5-86359号公报(专利文献1)、日本特开平10-226842号公报(专利文献2)和日本特开2012-207289号公报(专利文献3)提出了关于提高烧结摩擦材料的耐磨耗性的技术的方案。专利文献1中公开的干式摩擦材料如下：将Cu或与Cu一起添加有选自Sn、Zn、Ni、Fe和Co中的1种或2种以上的物质作为基体成分；将选自金属氧化物、金属复合氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属碳氮化物、金属硼化物、金属间化合物和莫氏硬度为3.5以上的各种矿物中的1种或2种以上作为硬质颗粒成分；将选自石墨、焦炭、BN、金属硫化物、CaF2、BaF2、PbO、Pb和B2O3中的1种或2种以上作为润滑成分；添加选自W、Mo、Nb、Ta和Zr中的1种或2种以上且这些成分为0.5～30vol％，硬质颗粒成分为2～30vol％，润滑成分为10～70vol％，余量为10～70vol％的基体成分。专利文献2中公开的金属摩擦材料是以金属材料作为基体、至少加入摩擦调节材料、固体润滑材料并进行固相烧结而成的烧结摩擦材料。在该烧结摩擦材料中，形成基体的金属材料包含Cu和Ni作为主要成分，摩擦调节材料和固体润滑材料为粒径10～300μm的粉粒体，相对于烧结摩擦材料整体以总量计含有15～50％(重量％，以下相同)。专利文献3中公开的高速铁道用烧结摩擦材料以质量％计含有：7.5％以上的Fe、50％以上的Cu、5～15％的石墨、0.3～7％的二硫化钼和0.5～10％的二氧化硅，且Fe/Cu为0.15～0.40。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平5-86359号公报专利文献2：日本特开平10-226842号公报专利文献3：日本特开2012-207289号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题日本的新干线、德国的ICE(德国高铁(Intercity-Express))、法国的TGV(高速铁路(TrainaGrandeVitesse))等高速铁道车辆的行驶速度不仅达到0～70km/小时的低速区域、大于70且170km/小时以下的中速区域，还达到超过170km/小时、进而280km/小时以上的高速区域。因此，对于铁道车辆用的烧结摩擦材料，不仅在低速区域～中速区域要求优异的摩擦特性和耐磨耗性，在高速区域中也要求优异的摩擦特性和耐磨耗性。专利文献1和2中，制动试验中的制动初速度为220km/小时以下，未进行制动初速度为280km/小时以上的研究。因此，这些文献所公开的烧结摩擦材料中存在高速区域中的摩擦特性和耐磨耗性低的可能性。对于专利文献3中公开的高速铁道用烧结摩擦材料，研究了高速区域中的摩擦特性和耐磨耗性。然而，要求更优异的摩擦特性和耐磨耗性。本公开的目的在于，提供不仅是低速区域、中速区域、在280km/小时以上的高速区域也具有优异的耐磨耗性、还能够得到充分的摩擦特性的铁道车辆用的烧结摩擦材料。用于解决问题的方案本公开的铁道车辆用烧结摩擦材料为压粉体的烧结材料，所述压粉体以质量％计含有：Cu：50.0～75.0％；石墨：5.0～15.0％；选自由氧化镁、锆砂、二氧化硅、氧化锆、富铝红柱石和氮化硅组成的组中的1种以上：1.5～15.0％；选自由W和Mo组成的组中的1种以上：3.0～30.0％；以及，选自由铬铁、钨铁、钼铁、和不锈钢组成的组中的1种以上：2.0～20.0％，余量为杂质。本公开的铁道车辆用烧结摩擦材料的制造方法具备如下工序：成形工序，对上述混合粉末进行冷成形而制造压粉体；和，加压烧结工序，对于压粉体以800～1000℃的烧结温度实施加压烧结，制造铁道车辆用烧结摩擦材料。专利技术的效果本公开的铁道车辆用烧结摩擦材料不仅是低速区域、中速区域、在280km/小时以上的高速区域也具有优异的耐磨耗性，还可以得到充分的摩擦特性。附图说明图1为制动试验中使用的台式试验机的示意图。图2为示出实施例中的制动初速度(km/小时)与烧结摩擦材料的平均摩擦系数(μ)的关系的图。图3为示出实施例中的制动初速度(km/小时)与平均摩耗量(g/单面)的关系的图。具体实施方式本专利技术人等对不仅在低速区域、中速区域而且在280km/小时以上的高速区域中的摩擦特性和耐磨耗性进行了调查和研究。其结果发现：用公知的制造方法(加压烧结法)在公知的制造条件下将(1)以Cu作为基体成分而不含有Ni、Sn、Zn、且含有(2)选自由铬铁、钨铁、钼铁和不锈钢组成的组中的1种以上、和(3)选自由W和Mo组成的组中的1种以上的压粉体烧结而得到烧结摩擦材料不仅在低速区域、中速区域可以得到优异的摩擦特性和耐磨耗性，而且在280km/小时以上的高速区域也可以得到优异的摩擦特性和耐磨耗性。基于以上的见解而完成的本实施方式的铁道车辆用烧结摩擦材料为压粉体的烧结材料，所述压粉体以质量％计含有：Cu：50.0～75.0％；石墨：5.0～15.0％；选自由氧化镁、锆砂、二氧化硅、氧化锆、富铝红柱石和氮化硅组成的组中的1种以上：1.5～15.0％；选自由W和Mo组成的组中的1种以上：3.0～30.0％；以及，选自由铬铁、钨铁、钼铁和不锈钢组成的组中的1种以上：2.0～20.0％，余量为杂质。本实施方式的铁道车辆用烧结摩擦材料例如为将压粉体以800～1000℃进行加压烧结而形成的烧结材料。本实施方式的铁道车辆用烧结摩擦材料例如在实施如下的制动试验的情况下，制动初速度为365km/小时时的烧结摩擦材料的平均摩擦系数为0.280以上，且制动盘的每单面的烧结摩擦材料的平均摩擦量在制动初速度为300km/小时时为6.30g/单面以下，在制动初速度为325km/小时时为6.50g/单面以下，在制动初速度为365km/小时时为9.00g/单面以下，所述制动试验如下：准备直径为400mm、厚度为20mm、具有相当于JISG4053(2016)中规定的SCM440的化学组成、且具有约1000MPa的拉伸强度的制动盘、和对制动盘进行制动的卡钳，在卡钳的左右的内表面，分别使宽度38mm、长度55mm、高度15mm的4个烧结摩擦材料在以制动盘10的中心为中心半径为170mm的假想圆上围绕制动盘的中心轴以逐个错开25°的方式排列为一列，对于旋转的制动盘，将安装于卡钳的左右内表面的烧结摩擦材料以恒定的压力2.24kN挤压至制动盘的两面。此处，作为制动盘的拉伸强度的“约1000MPa”是指1000±20MPa的范围。需要说明的是，如上所述，本实施方式的铁道车辆用烧结摩擦材料为烧结材料。对于烧结材料本身的成分分析、颈的粗细、粉末颗粒彼此的结合状态(融合状体)、烧结材料内部的空孔的分散情况等烧结材料的化学构成(化学组成)和物理构成，利用目前的测定技术和解析技术极难通过数值限定等加以限定。因此，本实施方式的铁道车辆用烧结摩擦材料如上所述通过压粉体的构成、加压烧结时的烧结温度、烧结摩擦材料的机械特性(平均摩擦系数、平均摩擦量)等进行限定。需要说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁道车辆用烧结摩擦材料，其为压粉体的烧结材料，所述压粉体以质量％计含有：Cu：50.0～75.0％；石墨：5.0～15.0％；选自由氧化镁、锆砂、二氧化硅、氧化锆、富铝红柱石和氮化硅组成的组中的1种以上：1.5～15.0％；选自由W和Mo组成的组中的1种以上：3.0～30.0％；以及，选自由铬铁、钨铁、钼铁和不锈钢组成的组中的1种以上：2.0～20.0％，余量为杂质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.01 JP 2016-2345041.一种铁道车辆用烧结摩擦材料，其为压粉体的烧结材料，所述压粉体以质量％计含有：Cu：50.0～75.0％；石墨：5.0～15.0％；选自由氧化镁、锆砂、二氧化硅、氧化锆、富铝红柱石和氮化硅组成的组中的1种以上：1.5～15.0％；选自由W和Mo组成的组中的1种以上：3.0～30.0％；以及，选自由铬铁、钨铁、钼铁和不锈钢组成的组中的1种以上：2.0～20.0％，余量为杂质。2.根据权利要求1所述的铁道车辆用烧结摩擦材料，其为将所述压粉体以800～1000℃进行加压烧结而形成的烧结材料。3.根据权利要求1或权利要求2所述的铁道车辆用烧结摩擦材料，其中，在实施如下的制动试验的情况下，制动初速度为365km/小时时的所述烧结摩擦材料的平均摩擦系数为0.280以上，且如下制动盘的每单面的所述烧结摩擦材料的平均摩擦量在制动初速度为300km/小时时为6.30g/单面以下，在制动初速度为325km/小时时为6.50g/单面以下，在制动初速度为365km/小时时为9.00g/单面以下，所述制动试验如下：准备直径为400mm、厚度为20mm、具有相当于JI...

【专利技术属性】
技术研发人员：久保田学，阿佐部和孝，市川雄基，中野武，冈平季丈，岛添功，
申请(专利权)人：日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP