[发明专利]一种铜基粉末冶金刹车片材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种铜基粉末冶金刹车片材料及其制备方法和应用，该铜基粉末冶金刹车片材料由如下重量百分比的原料制得：铜粉54wt％～67wt％，石墨13wt％，铁粉4wt％～17wt％，铁铬合金8wt％～14wt％，碳化硅1wt％～4wt％，二氧化硅1wt％～4wt％；其制备方法包括如下步骤：1)按配比称取原料，放入混料机中混配均匀；2)将混配好的原料装入模具中，在真空气氛或在氮气保护下采用热压烧结或放电等离子烧结得到综合性能优异的刹车片材料。制得的刹车片材料致密度和硬度高，摩擦系数稳定，耐磨损，综合性能优异，可以满足高铁列车制动摩擦片需求。该铜基粉末冶金刹车片材料可用于制备刹车片，制备方法为：采用Q235作基材，将制备铜基粉末冶金刹车片材料的原料与基材经热压烧结工艺进行复合烧结，得到刹车片。

技术领域

本发明涉及一种刹车片材料及其制备方法和应用，特别涉及一种铜基粉末冶金刹车片材料及其制备方法和应用，属于粉末冶金刹车片技术领域。

背景技术

随着科技的进步，高速铁路的速度得到不断提高，其刹车制动装置的使用条件也越来越苛刻，人们要求刹车制动装置要在短时间使得高铁停下来，这会使的高铁巨大的动能转化成制动刹车片的摩擦热能，摩擦副表面会急剧上升，影响到摩擦材料的摩擦系数，使得高铁的安全性、可靠性降低。因此，为了满足高速铁路的综合技术指标，需要不断的探讨和开发出高性能的刹车材料。

制动材料需要同时满足以下几个方面的性能要求：①应具有较高而稳定的摩擦因数，即使受雨雪或酷热条件的影响，摩擦因数也不降低；②增粘效果好，难以发生滑移；③抗热裂性和耐磨性好，以延长使用寿命；④对车轮踏面不产生异常磨损和其它形式的损伤；⑤较高的强度；⑥具有适当的密度。

根据交通车辆和铁路机车的不同制动要求，通常要求刹车片摩擦材料适应于车辆负荷和减速要求，同时兼顾使用寿命，这对刹车片的摩擦系数、硬度和磨损性能提出高的要求。国内现在制备的高速列车摩擦材料仍然达不到高铁列车制动摩擦片的需求，需要大量从国外进口。因此迫切需要寻找一种具有密度适当、硬度、摩擦系数和磨损量的综合性能较好等优点的刹车片材料。

发明内容

发明目的：针对现有刹车片材料综合性能无法达到高铁列车制动摩擦片需求的问题，本发明提供了一种综合性能较好的铜基粉末冶金刹车片材料及其制备方法，并提供了该刹车片材料用于制备刹车片的应用以及刹车片的制备方法。

技术方案：本发明所述的一种铜基粉末冶金刹车片材料，该刹车片材料由如下重量份的原料制得：铜粉54wt％～67wt％，石墨13wt％，铁粉4wt％～17wt％，铁铬合金8wt％～14wt％，碳化硅1wt％～4wt％，二氧化硅1wt％～4wt％。

优选的，制备刹车片材料的各原料粒度分别为：铜粉400目，石墨0.2～0.8mm，铁粉40～400目，铁铬合金200目，碳化硅500目，二氧化硅5μm。

本发明所述的一种铜基粉末冶金刹车片材料的制备方法，包括如下步骤：

1)原料混配：按配比称取原料，放入混料机中混配均匀；

2)烧结成型：将混配好的原料装入模具中，在真空气氛或在氮气保护下采用热压烧结或放电等离子烧结得到刹车片材料。

上述步骤2)中，采用放电等离子烧结时，控制烧结温度为800～850℃，升温速率为100℃/min，保温时间为20min，对模具施加的压力为30～50MPa；采用热压烧结时，控制烧结温度为950～1000℃，保温时间为120min，对模具施加的压力为10～20MPa。

较优的，待烧结完成后，先将烧结得到的样品在真空气氛或氮气保护下冷却，然后将模具取出，脱模，得到刹车片材料。

本发明所述的刹车片，由该铜基粉末冶金刹车片材料制得。