金属基粉末冶金制动闸片材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了金属基粉末冶金制动闸片材料及制备方法。旨在克服现有技术生产粉末冶金制动闸片材料时材料强度随着陶瓷颗粒添加而降低等问题。该材料由按重量百分比的组分：Ｃｕ－Ｓｎ机械合金粉　１０－８０％、Ｔｉ－Ｃ　机械活化粉１．２５－１５％、Ｆｅ粉２－６５％、Ｎｉ粉　０－１０％、Ｃｒ粉　０－１２％、Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］粉　２－８％和石墨　７．７５－２３％组成。其中Ｃｕ－Ｓｎ机械合金粉由Ｓｎ粉占６－１０％的Ｃｕ粉与Ｓｎ粉预先经过机械合金化制成；Ｔｉ－Ｃ机械活化粉由２∶１至８∶１的Ｔｉ粉和Ｃ粉预先经过机械活化制成，并在烧结时形成ＴｉＣ。本发明专利技术还提供了二种采用机械活化、机械合金化与传统粉末冶金或放电等离子烧结方法相结合的制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种摩擦材料，尤其是用于制造高速列车制动闸片的摩擦材料， 更具体地说，本专利技术涉及一种金属基陶瓷强化粉末冶金制动闸片材料以及制备 这种金属基陶瓷强化粉末冶金制动间片材料的方法。
技术介绍
金属基粉末冶金材料尤其是铁、铜基粉末冶金材料广泛用于各种磨擦磨损 零件的重要材料，尤其是铜、铁基陶瓷强化粉末冶金材料由于具有较高的强度， 耐磨损，磨擦系数稳定，导热性好等特点而成为制造离合器，制动器的关键材 料，广泛的用于汽车，摩托车，火车，飞机等运输工具制造业之中，尤其在高性能制动材料制造方面，金属基陶瓷强化粉末冶金材料和c\c复合材料已经成为目前在国际上应用最为广泛的材料。其中金属基陶瓷强化复合材料是由金属 基体以及均匀分布的陶资颗粒和润滑颗粒组成，金属基体的强度和含量对于材 料的强度和韧性起主要作用，陶瓷颗粒和润滑颗粒的材料、性质、粒度以及含 量控制着材料的摩擦系数和磨损量。随着铁路交通的迅速发展，列车的速度，载重量也迅速增加，对于摩擦制 动材料的性能提出了越来越高的要求，需要制动材料在保证强度的同时，保证 摩擦系数的稳定，降低磨损量，由于制动功率与列车速度的三次方成正比，因 此对于高速列车上使用的制动材料来说，制动时所产生的大量热就对制动材料 的热传导性能提出了更高的要求，制动材料的热传导性能直接关系到闸片材料 的摩擦稳定性，因而传统树脂基制动材料在热传导性能上的劣势制约了其在高 速列车上的应用，而热传导性能更好的金属基材料也就逐渐代替树脂基材料成 为高速列车制动材料的首选。而由于高速列车越来越广泛的应用，制动闸片材料的制造成本也成为一个重要指标。综合各种因素，金属基，尤其是铜、铁、铝 基陶乾强化粉末冶金材料就成为了制造高速列车制动材料的首选。在铜、铁基粉末冶金制动摩^"材料及其制造方法方面，国内外均有相关专利报导1.中国专利公告号为1149273 ,公告日为2004.05.12,专利号为 01115331.8，专利技术名称为"含钢纤维的金属陶瓷摩擦材料及制造方法"的专利技术 创造描述了一种摩擦材料及其制造方法，该摩擦材料的组分含量为铜粉和锡 粉53-69%,其中铜粉与锡粉比为92: 8,短切钢纤维10-40%,铁粉0-10 %，无机氧化物或矿物3-8%,石墨5-12%， 二辟d匕钼0-4%。制造工艺 为150-300MPa下成型，在700-92(TC烧结3-8小时，烧结时采用还原性保护气4氛，烧结压力为l-2MPa,随炉冷却，取出并机械磨平为成品。2. 中国专利公开号为CN1032195 ，公开日为1989.04.05，专利号为 87106352.2，专利技术名称为" 一种摩擦片及其制造方法"的专利技术创造描述了一种 摩擦片及其制造方法，该摩擦片材料的组分含量为铜粉45-58 %，锡粉 0.5-2%,铁粉10-24%,钼粉2-5%，锰粉0.6-2.5%, 二碌d匕钼1-3%, 石墨10-12%, 二氧化硅5-10%,碳化硅1: -3%,氧化铝1-3%。制造 工艺为分级混料后在970-IOO(TC烧结温度下加压烧结2-4小时。3. 中国专利公开号为CN1257903，公开日为2000. 06. 28 ,专利号为 99122593.7,专利技术名称为" 一种制动用粉末冶金摩擦材料"的专利技术创造描述了 一种制动用粉末冶金摩擦材料，该摩擦材料的组分含量为铜粉15-30%，锡 粉3-7%,锑粉0.5-3%, 二硫化钼粉1-3%,石墨6-12%,氧化铝粉 1.5-6%,氧化硅粉1.5-6%,铁粉余量。制造工艺压制后在还原行气氛下在 980-100(TC下烧结2小时。4. 中国专利公告号为1272454,公告日为2006.08.30，专利号为 03126347. X，专利技术名称为" 一种铜基粉末冶金摩擦材料"的专利技术创造描述了一 种摩擦材料及其制造方法，该摩擦材料的组分含量为铜粉40-80%，锡粉 3-10%,铁粉2-20%，铝粉2-10%,碳化硅1-3%，四硼化碳1-3%,石 墨1-15%，铅粉》0-10%, 二硫化钼2-10%。钡粉5-20%,锰粉0-2 %,镁粉0-2%， 二氟化钙0_2%。制造工艺为在950-1050。C烧结温度下加 压烧结1. 5-2小时。5. 中国专利公告号为100467659,公告日为2009.03.11，专利号为 200610134187. X,专利技术名称为" 一种铜基粒子强化摩擦材料"的专利技术创造描述 了一种铜基粒子强化摩擦材料，该摩擦材料的组分含量为铜粉30-70 %，锡 粉4-11%,铝粉1-15%,铁粉5-18%,氧化铝2-15%,氧化硅2-15 %，铁铬合金0-15%,石墨5-20%。制造工艺为采用钟罩炉加压烧结法在 还原行气氛下在780-880。C下烧结40-60分钟，烧结压力l-2MPa,或采用电流 直加热模压烧结成型法在真空条件下在750-90(TC下烧结3-5分钟，烧结压力 为10-50MPa。比较已报导的专利可知，这些专利中提及的摩擦材料的制备工艺都是在原 始粉末中直接添加陶资颗粒，由于陶瓷颗粒的熔点一般较高，与基体金属之间 的润湿性也往往不佳，在烧结过程中不易与基体金属形成有效的冶金结合，因 而对于传统直接添加陶瓷颗粒的方法来说，材料的最终强度往往会随着陶瓷颗 粒的添加而降低，为了保证摩擦材料的强度，就必须采用较高的烧结温度和一 定的烧结压力，导致生产成本增加，直接增加生产成本，并且限制了陶瓷颗粒 的选才奪禾口添力口量。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服传统方法通过直接添加陶瓷颗粒而摩擦 材料的最终强度往往会随着陶瓷颗粒量的添加而降低和为了保证摩擦材料的强 度就必须采用较高的烧结温度和一定的烧结压力而导致生产成本增加并且限制 了陶乾颗粒组分含量的选择范围的问题。提供了一种不通过直接添加陶究颗粒而是在烧结过程中形成TiC的金属基陶瓷强化粉末冶金制动闸片材料。同时也 提供了 二种制备这种金属基陶瓷强化粉末冶金制动闸片材料的方法。为解决上述技术问题，本专利技术是采用如下技术方案金属基粉末冶金制动 闸片材料由按重量百分比计算的组分Cu粉10-70%、 Fe粉2-65°/。、 Sn粉1-10%、 Ni粉0-10%、 Cr粉0-12%、 Ti粉1-12%、人1203粉2-8°/。和石墨8-25%组 成。技术方案中所述的金属基粉末冶金制动闸片材料由按重量百分比计算的组 分Cu-Sn才几械合金粉10-80°/。、 Ti-C机械活化粉1.25-15°/" Fe粉2-65%、 Ni粉0-10%、 Cr粉0-12%、八1203粉:2-8%和石墨:7. 75-23°/ 组成；所述的 Cu-Sn机械合金粉是由按照重量百分比Sn粉占6-10%的Cu粉与Sn粉预先经过 机械合金化制成的Cu-Sn机械合金粉。Ti-C机械活化粉是由按照重量百分比为 2: l至8: 1的Ti粉和石墨预先经过机械活化制成高活度的并在烧结过程中形 成T i C的T i -C机械活化粉。一种制备金属基粉末冶金制动闸片材料的方法，该方法包括以下步骤1. 将按照重量百分比Sn粉含量为6-10%的Cu粉与Sn粉在球磨机里采用球 磨的方式经过机械合金化制成Cu-Sn机械合金粉，球磨机转速为200-500转/ 分钟，5求磨时间5-20小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属基粉末冶金制动闸片材料，其特征在于，金属基粉末冶金制动闸片材料由按重量百分比计算的组分Ｃｕ粉：１０－７０％、Ｆｅ粉：２－６５％、Ｓｎ粉：１－１０％、Ｎｉ粉：０－１０％、Ｃｒ粉：０－１２％、Ｔｉ粉：１－１２％、Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］粉：２－８％和石墨：８－２５％组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹占义，庄健，刘勇兵，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]