[发明专利]制动Fe-Cu-Al-SiC复合摩擦材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明所述的制动Fe-Cu-Al-SiC复合摩擦材料的制备方法，涉及一种材料制备方法，具体地说是涉及一种新的制动Fe-Cu-Al-SiC复合摩擦材料的制备方法。

背景技术

目前摩擦材料是用于各种交通运输工具(如汽车、火车、飞机、舰船等)以及机器设备的制动器、离合器和摩擦传动装置中的制动材料。在这些制动装置中，利用摩擦材料的摩擦性能将转动的动能化为热能或其它形式的能量，从而使转动装置制动。

随着现代机械与机构的运转速度和负荷的急剧增加，以及由于机械、宇航、核能、军工等行业对安全要求，导致对于摩擦材料的高温制动性能有较高的要求，如重载机械、飞机制动等，在摩擦材料中添加摩擦组元来提高摩擦系数和改善抗滞性是提高其制动性能的重要途径。

目前的铜基、铁基和铜铁基摩擦材料存在的缺陷有：(1)使用温度范围较低，仅在400℃-500℃之间；(2)高温材料的强度、硬度和摩擦系数及磨损率等性能明显降低；(3)高温材料的粘结性较大，摩擦材料容易抱死；(4)高温的摩擦材料中必须要添加Ni和Co等元素，成本较高；(5)制备方法大多为压烧法，存在时间长、能耗大的缺点。针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的制动Fe-Cu-Al-SiC复合摩擦材料的制备方法，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。

发明内容

鉴于上述现有技术中所存在的问题，本发明的目的是研究设计一种新型的制动Fe-Cu-Al-SiC复合摩擦材料的制备方法，从而解决目前的铜基、铁基和铜铁基自润滑摩擦材料存在的，(1)使用温度范围较低，仅在400℃-500℃之间；(2)高温材料的强度、硬度和摩擦系数及磨损率等性能明显降低；(3)高温材料的粘结性较大，摩擦材料容易抱死；(4)高温的摩擦材料中必须要添加Ni和Co等元素，成本较高；(5)制备方法大多为压烧法，存在时间长、能耗大的等问题。

本发明所述的制动Fe-Cu-Al-SiC复合摩擦材料的制备方法，是以Fe-Cu-Al基合金为基体添加摩擦组元SiC、润滑组元石墨和合金组元Mn和Cr，制备出了制动Fe-Cu-Al-SiC复合摩擦材料；制备制动Fe-Cu-Al-SiC复合摩擦材料的具体工艺步骤如下：

第一步、选择原辅粉料；

还原铁粉(粒径＜100μm，W_Fe＞99.9％)；

电解铜粉(粒径＜100μm，W_Cu＞99.9％)；

铝粉(粒径＜100μm，W_Al＞99.9％)；

碳化硅粉(粒径＜75μm，W_SiC＞99.9％)；

石墨粉(粒径＜100μm，W_C＞99.9％)

锰粉(粒径＜100μm，W_Mn＞99.9％)；

铬粉(粒径＜100μm，W_Cr＞99.9％)；

第二步、按照质量配比，Fe-Cu-Al：70％-90％，SiC粉：5％-15％，石墨粉、Mn粉和Cr粉等：5％-15％；

第三步、机械搅拌混合均匀；

第四步、在800MPa-1000MPa压力下压成20mm圆柱形压坯；

第五步、将压坯放入不锈钢容器中并填充保护气体-氢气；

第六步、将容器放到中频感应加热线圈内加热，反应加热频率为：20HZ-50HZ，加热速度为50℃-100℃，当温度达到960℃-1060℃后，加热保温20min-60min后停止加热；随炉冷却至室温；

第七步、取出试样超声清洗后风干；

第八步、检测试样性能：硬度(HRC)50-80，抗弯强度(MPa)：300-400，摩擦系数0.40-0.65，磨损率(×10^-10g/N.m)4.0-6.0。

由于现代机械与机构的运转速度和负荷的急剧增加，以及由于宇航、核能、军工，低温技术的发展和食品，制药等行业对安全，卫生要求越来越高，对制动摩擦材料也提处了更高的要求。针对这种情况，本发明提出了一种新型的粉末冶金制备方法：感应加热烧结和燃烧反应合成方法，制备制动Fe-Cu-Al-SiC复合摩擦材料。本发明采用的制备方法具有工艺简单、反应时间短、温度可控制、成本低、生产效率高、污染少、节约能源、抗滞性好等特点，在实际的工业生产中能提高生产效率，节约成本。在该工艺条件下制备的具有良好制动性能Fe-Cu-Al-SiC复合摩擦材料很好地应用到交通运输工程中以解决制金属基摩擦材料粘结性高和磨损大的问题，同时也能够很好地制动摩擦材料的发展。