[发明专利]高速动车组制动闸片及其制备方法

说明书

本发明提供一种高速动车组制动闸片及其制备方法，属于制动闸片制造技术领域；本发明制动闸片的原料配方中包括以下组分：铜粉，纳米铜线，铁粉，铬铁粉，锆砂，钼铁粉，硼铁粉，碳化硅粉，二硫化钼粉剂，天然颗粒状石墨，天然鳞片状石墨，人造颗粒状石墨；将各原料组分充分混合后压制成型，所得坯体经热压烧结、等温冷却后即制得本发明的制动闸片。本发明的制动闸片的摩擦系数稳定性好，材料的磨损率低；材料的导热性能好，可有效减少制动过程中摩擦材料在制动盘上的粘着，对制动盘损伤较小。

技术领域

本发明涉及刹车闸片的制造技术，尤其涉及一种高速动车组制动闸片及其制备方法，属于高速列车制动设备制造生产技术领域。

背景技术

目前,广泛应用于高速列车制动闸片的主要是铜基粉末冶金制动闸片。随着中国高铁的快速发展，制动速度逐渐提高，制动载荷不断加大；铜基粉末冶金制动闸片表面工作温度和应力都逐渐加大。根据《动车组新型闸片运用考核紧急制动专项试验大纲》要求，速度300km/h运行的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的制动距离内停车。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，制动盘/制动闸片接触面处的闪点温度可达1000℃以上。因此，在紧急制动时，产生如此高的温度对于铜基粉末冶金制动闸片要保持稳定的摩擦系数来说是巨大的挑战。

现在使用的铜基粉末冶金制动闸片主要包括铜粉、摩擦组元以及润滑组元等，其材料的导热系数一般在35W/m·K左右。其材料的导热系数主要依靠铜粉建立材料内部的导热通道。依据现有动车组闸片的制备工艺，铜粉在烧结过程中会软化，铜颗粒之间会形成点接触或面接触，从而建立起内部的导热通道；但其内部的导热通道也存在被非金属成分阻断的情况。故现有使用的铜基粉末冶金制动闸片的导热系数都偏低，难以满足高速列车快速发展对制动材料的要求。在新的技术标准条件下，制动速度和制动载荷都急剧提高，制动时会产生大量的热量，热量若不能及时散失，会使制动盘/制动闸片接触面处的温度急剧升高，从而导致制动闸片表面软化，与制动盘粘着，致使摩擦系数不稳定，难以满足高速列车的运行要求。

CN101602105B公开了一种金属基粉末冶金制动闸片材料，由如下原料制成：Cu-Sn机械合金粉10-80％、Ti-C机械活化粉1.25-15％、Fe粉2-65％、Ni粉0-10％、Cr粉0-12％、Al2O3粉2-8％和石墨7.75-23％组成。其中Cu-Sn机械合金粉由Sn粉占6-10％的Cu粉与Sn粉预先经过机械合金化制成；Ti-C机械活化粉由2∶1至8∶1的Ti粉和C粉预先经过机械活化制成，并在烧结时形成TiC。上述配方中由于锡是低熔点(231.86℃)金属，制动表面的瞬间摩擦高温足以使其软化甚至融化，一样会产生粘着和粘着磨损现象，致使上述闸片材料在列车高速制动情况下摩擦系数波动较大，且随着服役时间的推移，材料的强度和摩擦性能都将急剧衰减，与全新状态相比磨损状态下的摩擦系数会大幅降低、磨耗量增加，导致上述制动闸片不能有效制动。另外，上述配方中Al2O3粉含量高达2-8％，不能满足标准TJ/CL307-2019《动车组闸片暂行技术条件》中有关限制元素含量的要求。

CN106238722B公开了一种具有高摩擦系数的制动闸片，包括以下原料组分：铜源，52-62重量份；共析钢研磨粉，8-12重量份；镀铜石墨粉，6-15重量份；硫化亚铁，2-6重量份；镍源，3-8重量份；二氧化硅，4-6重量份；氧化钼，6-12重量份。上述配方以铜为主，含有共析钢研磨粉，摩擦组元以二氧化硅为主；以此配方制备的制动闸片虽然在高速制动情况下具有摩擦系数高、磨损小的特点，但是由于含有较高含量的硬质颗粒二氧化硅，此闸片对制动盘表面的磨损较大，且随着服役时间的推移，制动盘表面会产生较多的划痕、犁沟等损伤。而且，上述配方中二氧化硅含量高达4-6重量份，不能满足标准TJ/CL307-2019《动车组闸片暂行技术条件》中有关限制元素含量的要求。另外，上述配方制动闸片分别在300km/h、350km/h时制动的摩擦系数高达0.421-0.468，已经超出了标准TJ/CL307-2019《动车组闸片暂行技术条件》要求的摩擦系数。

发明内容