[发明专利]摩擦材料以及采用该摩擦材料的飞机刹车片制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种摩擦材料以及采用该摩擦材料的飞机刹车片制造工艺，更具体地说涉及一种用于大、中型运输类飞机刹车片的摩擦材料以及采用该摩擦材料的飞机刹车片制造工艺。

背景技术

现代大、中型运输类飞机刹车装置的特点是：制动效率高、工作安全可靠、使用寿命长、重量轻、体积小和结构紧凑等。体现刹车装置功能的关键技术是摩擦副(摩擦材料与对偶材料的总称)材料的性能。目前，国际上大、中型运输类飞机广泛使用的摩擦副材料基本有两大类，分别为金属陶瓷摩擦材料—钢和碳/碳复合材料。

碳/碳复合材料虽具有重量轻、工作温度高和使用寿命长等优点，但其价格昂贵、高温易氧化(因为防氧化涂层不能涂覆在摩擦表面上)以及严重的“排碳”等缺点使其性价比下降。

因此，金属陶瓷摩擦材料—钢仍具有较高的竞争力和性价比，美国的波音737-100/200/300/400/500/600/700/800/900及波音747-SP/200B等大、中型飞机仍全部采用铜基金属陶瓷摩擦材料—钢制造刹车副。

多年来，国内航空公司引进的波音737、747、767等大、中型飞机，其主要消耗件之一的刹车副基本依靠进口(美国Honeywell及Goodrich公司)，国内单位研发的刹车副占有市场份额很少，且存在使用寿命较短、刹车副磨损匹配性较差(摩擦材料将对摩钢严重磨损或损伤)等缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于大、中型运输类飞机刹车片的摩擦材料，这种摩擦材料能够大幅改善制造的飞机刹车副的力学、物理及摩擦磨损等性能、使用可靠性及使用寿命。采用的技术方案如下：

一种摩擦材料，其特征在于：各组分的重量百分比为：铜62～72％、铁6～15％、铝2～6％、锡3～8％、镍1～5％、蓝晶石(Al₂O₃·SiO₂)3～10％、氮化硼(BN)2～7％、石墨8～16％、二硫化钼1～4％。

较优的方案，所述各组分均为粉料。

所述采用该摩擦材料的飞机刹车片的制造工艺，包括如下步骤：

(1)刹车片摩擦材料混合料制备：按上述配比称取各组分粉料，采用分级混合方法，先将铜、铁、铝、锡、镍及二硫化钼混合均匀，然后加入蓝晶石和氮化硼粉并混合均匀；然后再加入10#机油并混合均匀；最终加入石墨粉并混合均匀，制成混合料；

(2)压制成型：将上述混合料放入压膜腔内，按额定压力压制成刹车片粉末压坯；

(3)制备钢背(钢背是金属陶瓷刹车片的骨架)：钢背采用钢板冲压制成；

(4)刹车片加压烧结：将上述粉末压坯放入钢背内后，放置在石墨垫板上，并吊入烧结炉中进行加压烧结。

所述步骤(1)中10#机油的重量是摩擦材料总重的0.5～0.7％。

所述步骤(2)中压制的压力为350～390Mpa。

所述步骤(3)中钢背表面需电镀上一层厚度为15～25μm的铜-锡合金，所述钢板为30CrMoA钢板。

所述步骤(4)中加压烧结工艺参数如下：由室温(25度)加热至保温温度的时间为3～6小时，保温温度为900～950℃，保温时间为2～3小时，保温压力为2～3MPa；加压烧结全过程中，烧结件需用还原气氛保护。

所述步骤(4)中由室温(25度)加热至保温温度的过程为：升温1-2小时，升温过程中加压0.5Mpa；当温度达到700℃时，均温1小时，均温过程中加压1-2Mpa；然后继续升温1-3小时，直到保温温度，升温过程中加压2.0MPa。

较优的方案，所述还原气氛为氢气。

所述步骤(1)中混合的方法为机混。

加压烧结后获得的刹车片，经密度、硬度及摩擦磨损性能试验合格后，进一步进行机械加工，其几何形状及尺寸需符合图样要求。

本发明铜基金属陶瓷摩擦材料的主要物理、力学性能及其与进口刹车片摩擦材料的性能比较见表1。

表1物理、力学性能比较

注：进口公司材料为波音737-700/800飞机进口刹车片切取的试样材料。

本发明相对现有航空用金属陶瓷摩擦材料和制备技术，其特点如下：

材料配方由于选用镍、锡、铝等作为合金元素，提高了摩擦材料基体组元的耐热性、磨合性及耐蚀性等；

制备工艺由于采用混合料的分级混合和加压烧结工艺，有利于提高摩擦材料基体组元合金化效果及非金属组元的均匀分布程度；