一种铜基粉末冶金摩擦材料和具有铜基粉末冶金摩擦材料的板材及其制备方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种铜基粉末冶金摩擦材料和具有铜基粉末冶金摩擦材料的板材及其制备方法，铜基粉末冶金摩擦材料包括铜粉、合金粉、石墨粉、石英粉和铜基非晶粉。所述制备方法包括：将铜粉、合金粉、石墨粉、石英粉和铜基非晶粉混合压制成坯，得到坯件；将制得的坯件置于芯板上，在加压条件下进行烧结，制得板材。本发明专利技术通过铜基非晶粉的引入，基于其他材料的进一步选择，从而有效提高整体摩擦材料的导热性，并改善其综合力学性能，提高其摩擦系数，进一步实现良好的耐磨性能。

【技术实现步骤摘要】
一种铜基粉末冶金摩擦材料和具有铜基粉末冶金摩擦材料的板材及其制备方法
本专利技术实施例涉及铜基摩擦材料领域，具体涉及一种铜基粉末冶金摩擦材料和具有铜基粉末冶金摩擦材料的板材及其制备方法。
技术介绍
摩擦片是实现传动系统档位切换和功率传递的关键基础件，具有相对转速高、结构紧凑、传递功率大等特点，在各种汽车以及工程车辆上广泛使用。特殊的应用环境要求构成摩擦片的摩擦材料必须具有优异的综合性能，如稳定的摩擦系数，高度抗压性能，耐磨性好，导热性好，耐腐蚀等。铜基摩擦材料基体成分以铜为主，添加锡、锌，铁，镍、磷等成分在烧结过程中合金化，参与基体组成，并同时降低烧结温度，改善力学性能，添加二氧化硅、氧化铝、氧化钴等金属氧化物及其他金属碳化物作摩擦组元，提高摩擦系数，添加石墨、金属硫化物、氟化物、低熔点金属作为润滑组元，保护对偶、稳定摩擦系数。据目前研究，很多铜基的摩擦材料，无论是在润滑条件下或干摩擦条件下都能有效的应用。但铜基粉末冶金摩擦材料仍然存在一些问题，最主要的是在工作过程中常出现热衰退现象，摩擦系数不稳定，磨损量明显变大。目前，虽然国内对铜基粉末冶金摩擦进行了大量的研究，但是主要以材料工艺研制为主，有关成分设计与优化的研究较少。
技术实现思路
为此，本专利技术实施例提供一种铜基粉末冶金摩擦材料和具有铜基粉末冶金摩擦材料的板材及其制备方法，通过铜基非晶粉的引入，基于其他材料的进一步选择，从而有效提高整体摩擦材料的导热性，并改善其综合力学性能，提高其摩擦系数，进一步实现良好的耐磨性能。>为了实现上述目的，本专利技术的实施方式提供如下技术方案：在本专利技术实施例的一个方面，提供了一种铜基粉末冶金摩擦材料，包括铜粉、合金粉、石墨粉、石英粉和铜基非晶粉。作为本专利技术的一种优选方案，所述合金粉选自锌粉、锡粉、锑粉、铋粉、和锶粉中的至少两种；所述铜基非晶粉为纳米级铜基非晶合金粉末，且所述铜基非晶合金粉末选自铜锆系合金、铜钛系合金、铜锗系合金和铜硅系合金中的至少一种。作为本专利技术的一种优选方案，所述铜粉的含量为60-80重量％，所述合金粉的含量为2-20重量％，所述石墨粉的含量为10-25重量％，所述石英粉的含量为2-8重量％，所述铜基非晶粉的含量为1-10重量％。作为本专利技术的一种优选方案，所述合金粉至少包括锌粉和锡粉，且所述锌粉与所述锡粉的含量的重量比为1:0.5-1.5。作为本专利技术的一种优选方案，所述铜粉的粉末粒径不大于75μm，所述合金粉的粉末粒径不大于43μm，所述石墨粉的粉末粒径为200-500μm，所述石英粉的粉末粒径为100-300μm，所述铜基非晶粉的粉末粒径不大于200nm。作为本专利技术的一种优选方案，所述石墨粉选自鳞片石墨。在本专利技术的另一个方面，还提供了一种具有上述所述的铜基粉末冶金摩擦材料的板材的制备方法，所述制备方法包括：将铜粉、合金粉、石墨粉、石英粉和铜基非晶粉混合压制成坯，得到坯件；将制得的坯件置于芯板上，在加压条件下进行烧结，制得板材。作为本专利技术的一种优选方案，混合压制成坯过程具体包括：S100、在液体介质存在的条件下，将铜粉、合金粉、石英粉和铜基非晶粉进行球磨混合，得到半混料；S200、在底吹条件下，向所述预混物中加入石墨粉进行球磨混合，得到预混料；S300、停止底吹，在侧吹条件下对得到的预混料继续进行球磨混合，得到待处理混合料；S400、向盛装有待处理混合料的混合环境中增压，对待处理混合料进行预压制；S500、减压；S600、重复步骤S400和S500两至三次后，得到处理后的混合料；S700、将处理后的混合料压制成坯，得到坯件。作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤S100-S600采用混料装置进行制备，且所述混料装置包括内部形成有混料腔的混料罐，用于向所述混料罐中提供气体的气体提供机构，连通所述混料罐底部与所述气体提供机构的底吹组件，连通所述混料罐侧壁与所述气体提供机构的侧吹组件，以及至少部分位于所述混料罐中用于加压的增压组件；其中，所述底吹组件包括用于连通所述气体提供机构的主管道，以及一端连通所述主管道，另一端延伸位于所述混料罐中的次管道；多个所述次管道在所述混料罐中的开口端的高度不完全相同，且至少部分所述次管道中位于所述混料罐外侧的部分还连通设置有粉料存储槽。作为本专利技术的一种优选方案，位于所述混料罐中的所述次管道在所述混料罐的底部沿周向方向环绕形成为至少三组，且多组所述次管道的高度自外向内顺次降低；位于中间的一组所述次管道的直径大于位于外侧和内侧的多组所述次管道的直径，且位于外侧和内侧的所述次管道上沿高度方向排布形成有多个开口向下的出风口。作为本专利技术的一种优选方案，压制成坯过程中的压制压力为50-500MPa；烧结过程的加压压力为1-15MPa，烧结温度为650-950℃，烧结时间为3-10h。作为本专利技术的一种优选方案，还包括对烧结后的芯板进行冷却。在本专利技术的另一个方面，还提供了一种根据上述所述的制备方法制得的具有铜基粉末冶金摩擦材料的板材。本专利技术的实施方式具有如下优点：本专利技术实施例通过引入铜基非晶粉作为摩擦组元，在充分利用其良好导热性和高硬高韧特性的前提下，进一步引入其他的特定组分，形成一定状态的微合金，从而提高制得的整个铜基粉末冶金摩擦材料中的原料分子之间的结合应力；在此基础上，基于特定组分的复配，提高整体的耐热性和耐磨性能，有效地优化其综合力学性能。同时，在此基础上采用先制坯，在将坯件与芯板结合的方式进行烧结，使得铜基粉末冶金摩擦材料与芯板的结合界面之间的分子力有效提高，结合界面之间形成一定的嵌合，使得铜基粉末冶金摩擦材料有效覆盖芯板，提高整个制得的板材使用时的力学性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。图1为本专利技术实施例提供的其中一种具体的制备方法的流程图；图2为本专利技术实施例2中制得的摩擦片A2的摩擦磨损形貌图；图3为本专利技术对比例1中制得的摩擦片D1的摩擦磨损形貌图图4为本专利技术实施例提供的混料装置的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的混料罐的底部的局部结构示意图。图中：1-混料罐；2-底吹组件；3-侧吹组件；4-增压组件；11-混料腔；21-主管道；22-次管道；2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜基粉末冶金摩擦材料，其特征在于，包括铜粉、合金粉、石墨粉、石英粉和铜基非晶粉。/n

【技术特征摘要】
1.一种铜基粉末冶金摩擦材料，其特征在于，包括铜粉、合金粉、石墨粉、石英粉和铜基非晶粉。


2.根据权利要求1所述的一种铜基粉末冶金摩擦材料，其特征在于，所述合金粉选自锌粉、锡粉、锑粉、铋粉和锶粉中的至少两种；
所述铜基非晶粉为纳米级铜基非晶合金粉末，且所述铜基非晶合金粉末选自铜锆系合金、铜钛系合金、铜锗系合金和铜硅系合金中的至少一种。


3.根据权利要求1或2所述的一种铜基粉末冶金摩擦材料，其特征在于，所述铜粉的含量为60-80重量％，所述合金粉的含量为2-20重量％，所述石墨粉的含量为10-25重量％，所述石英粉的含量为2-8重量％，所述铜基非晶粉的含量为1-10重量％；其中，
所述合金粉至少包括锌粉和锡粉，且所述锌粉与所述锡粉的含量的重量比为1:0.5-1.5。


4.根据权利要求1或2所述的一种铜基粉末冶金摩擦材料，其特征在于，所述铜粉的粉末粒径不大于75μm，所述合金粉的粉末粒径不大于43μm，所述石墨粉的粉末粒径为200-500μm，所述石英粉的粉末粒径为100-300μm，所述铜基非晶粉的粉末粒径不大于200nm；
所述石墨粉选自鳞片石墨。


5.一种具有根据权利要求1-4中任意一项所述的铜基粉末冶金摩擦材料的板材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将铜粉、合金粉、石墨粉、石英粉和铜基非晶粉混合压制成坯，得到坯件；将制得的坯件置于芯板上，在加压条件下进行烧结，制得板材。


6.根据权利要求5所述的一种制备方法，其特征在于，混合压制成坯过程具体包括：
S100、在液体介质存在的条件下，将铜粉、合金粉、石英粉和铜基非晶粉进行球磨混合，得到半混料；
S200、在底吹条件下，向所述预混物中加入石墨粉进行球磨混合，得到预混料；
S300、停止底吹，在侧吹条件下对得到的预混料继续进行球磨混合，得到待处理混合料；
S400、向盛装有待处理混...

【专利技术属性】
技术研发人员：张坤，魏炳忱，胡铮，李炎森，唐伟奇，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11