[发明专利]一种铜基粉末合金刹车材料及刹车片的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于航空制动技术和粉末冶金技术，具体为一种铜基粉末合金刹车材料及其制备方法。

背景技术

粉末合金刹车材料是一种常用的飞机刹车材料，现在正在航空公司和部队使用的许多飞机，都在使用粉末合金刹车材料。

铁基粉末合金刹车材料基体强度较高，适用于重负荷工况条件，但是导热性差，容易与摩擦对偶粘接，拉伤对偶表面，在对偶表面形成沟槽，摩擦性能稳定性差。铜及铜合金的导热性能良好，摩擦性能稳定，适合于能载较轻的飞机制动装置。本发明提出的铜基摩擦材料，大量使用了蓝晶石原材料，既使刹车材料成本降低，又使刹车材料具有的良好的热物理性能和稳定的摩擦磨损性能，可以满足飞机的制动使用要求。在一般飞机使用条件下摩擦系数可以达到0.25～0.45范围，对摩擦对偶材料没有严格限制，低合金钢、中碳钢、铸铁等都可供选择。

检索到的相关专利文献包括：

CN87106352.2：一种摩擦片及其制造方法；

CN1594621：一种铜基粉末冶金摩擦材料；

CN102002609A：海基风电机组用铜基粉末冶金制动闸片材料及制备工艺；

CN200910190882.1：一种铜基粉末冶金离合器摩擦体；

CN200810000986.7：湿式重负荷铜基粉末冶金摩擦材料；

CN200910102972.0：铜基粉末冶金偏航刹车片；

CN201010609618.X：纳米增强湿式铜基摩擦片的制作方法。

上述技术方案中，一般用二氧化硅或类似粉末作为摩擦剂加入，未使用或者很少使用蓝晶石粉末材料，基体铜粉含量往往较高，使得粉末合金材料与钢材的摩擦系数较低，并且摩擦性能不稳定，长期使用后会衰减。并且由于较多的使用铜粉，使原材料成本增加。

刹车材料的性能鉴定是在惯性动力试验台上进行的，可以模拟飞机着陆刹车时的能量、速度、制动压力等。将刹车材料做成刹车片，铆接成刹车盘，装在刹车装置上，再与飞机机轮配合组装于惯性动力试验台。

发明内容

为克服现有技术中存在的摩擦系数较低、摩擦性能不稳定，长期使用后会衰减，以及原材料成本较高的不足，本发明提出了一种铜基粉末合金刹车材料及刹车片的制备方法。

本发明提出的铜基粉末合金刹车材料采用铜粉为基体，加入锡、铁、锌、钼金属粉末，以及碳化硅、石墨、蓝晶石等非金属粉末，并加入矿物油；其具体配方按重量比例为：铜粉40-50％，锡粉2-5％，铁粉5％-15％，锌粉3-8％，钼粉2-8％，碳化硅2-8％，鳞状石墨5-12％，蓝晶石15-20％；矿物油为上述粉末总量的0.1-0.2％，矿物油用180号汽油和N32机油按1∶1兑制。

本发明还提出了一种采用铜基粉末合金刹车材料制备刹车片的方法，其具体过程是：

第一步，原材料预处理；对碳化硅、石墨粉料烘干；烘干温度为100-150℃，烘干时间为1小时；对蓝晶石在氢气保护热处理炉中热处理，热处理温度为800-900℃，处理时间为1小时；

第二步，配料；按比例称取各组分用量；

第三步，混料；将称量好的原材料置于混料机中搅拌混合均匀，混料机转速为30-60转/分，混料时间7-10小时；

第四步，压制成形；将得到的混合均匀的原料称量并加入模具中，在压力机上压制刹车片生坯；压制比压为340-420MPa；得到压制好的刹车片生坯；

第五步，烧结；把压制好的生坯与同形状的钢背或者钢盘叠合平放在烧结垫盘上，逐层堆垒，形成烧结料柱；把烧结柱吊入烧结箱，再把烧结箱吊入烧结炉中并输入保护气体，对烧结柱进行烧结；烧结时在压坯上施加1-2.4MPa的垂直方向比压；加热炉升温至820-950℃；对加热炉保温并同时保压；保温并保压时间为1-3小时出炉；冷却时压坯上仍然保持1-2.4MPa的垂直方向比压和烧结箱内气氛；当烧结炉的温度降至100℃以下出炉，得到铜基粉末合金刹车片；烧结炉降温中，按刹车片平面1.5MPa的比压加压。

第六步，机械加工；烧结之后根据设计精度要求对摩擦面进行磨削加工，对连接孔进行钻削加工。

所述的保护气体为氢气和氮气。

在本发明中铜、锡、铁、锌、钼粉为基体组元，压制、烧结后形成具有一定强度的材料基体。碳化硅、蓝晶石为摩擦组元，均匀混合在基体中，使材料在使用中保持一定的摩擦系数。石墨为润滑组元，均匀分布在基体中，在使用中使材料保持摩擦性能稳定并防止与对偶材料粘接。