[发明专利]一种铜基粉末冶金制动闸片及制备方法

说明书

一种铜基粉末冶金制动闸片及制备方法，属于高速列车制动领域。制动闸片具有宽温域摩擦系数稳定性，成分包括铜粉、镍粉、铁粉、片状石墨粉、粒状石墨粉、碳化硅粉、莫来石、镀镍二硫化钨或者氟化钙或者氟化钡、六方氮化硼。粉末经过充分混合后冷压成形，所得坯体在振荡压力下烧结、冷却后即可制得铜基制动闸片。本发明充分发挥三种润滑组元在不同温度区间的优良润滑性能，并且利用振荡加压烧结，使得制备出的闸片的组织均匀性和致密度大幅提高。因此制得在宽温域下摩擦系数稳定的铜基制动闸片，且其在列车高速制动情况下的摩擦系数较高、磨耗量低，有效克服了目前铜基制动闸片在列车连续紧急高速制动时所存在的摩擦系数衰退明显、磨耗量大的问题，适合工业化生产。

技术领域

本发明属于利用粉末冶金工艺生产铜基高速列车制动闸片技术领域，特别提供了一种具有宽温域摩擦系数稳定性的铜基粉末冶金制动闸片及制备方法。

背景技术

现在广泛应运于高速列车的制动闸片主要是铜基粉末冶金制动闸片。在其他辅助制动方式均失效或者紧急制动的情况下，列车的制动主要通过铜基制动闸片抱刹制动盘的方式来进行。随着制动速度的日趋升高和制动载荷的逐渐加大，铜基闸片表面的工作温度和工作应力都逐渐增大。以300km/h速度运行的CRH380列车在紧急情况下制动时，摩擦制动系统必须能够使列车在3800m的制动距离内停止运行。在制动过程中会消耗巨大的动能，每平方毫米的制动材料需要在短时间内散失450焦耳的能量(总共约18MJ，2分钟)。制动盘/制动闸片接口处的闪点温度可达1000℃以上，如此高的温度对于铜基制动闸片保持稳定的摩擦系数来说是巨大挑战。铜基制动闸片能够维持稳定摩擦系数的一个重要原因是润滑组元的存在。在传统的铜基制动闸片中，往往加石墨来作为润滑相，减缓摩擦面之间的摩擦，维持摩擦系数的稳定性。但是石墨的工作温度不能超过400℃，超过400℃后由于氧化作用石墨的润滑作用会丧失。在已经公开的有关铜基粉末冶金制动闸片的专利中，还往往会添加二硫化钼来作为另一种润滑组元，比如中国专利文献CN104525949A即指出在铜基闸片中加入0.5-2％的二硫化钼，但是其并没有对二硫化钼的含量以及带来的作用进行具体的分析，这就造成了其专利的局限性。二硫化钼的工作温度能够达到650℃，然而在烧结以及高温摩擦时，会与基体中的铜以及铁发生反应，除了生成铁铜的硫化物以外，还会生成一系列的硬质相(比如铁钼金属间化合物)，并且二硫化钼与基体中的物质反应，使得基体的孔隙度上升，基体连续性下降，造成闸片性能的恶化。这限制了二硫化钼在铜基制动闸片中的应用。

发明内容

本发明的目的为在铜基制动闸片中添加能够在较宽温度范围内起作用的润滑组元，在整个混合粉中按照一定重量百分比进行配比，并且利用振荡加压烧结的方式进行烧结促进材料致密化，从而制备出能够在宽的温度域保持摩擦系数稳定，适用于高速列车高速重载制动情况下的铜基粉末冶金制动闸片。