[发明专利]高速列车粉末冶金闸片摩擦片及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及制动用粉末冶金闸片领域，特别是一种高速列车粉末冶金闸片摩擦片及其制备工艺。

背景技术

目前，我国商用高速列车粉末冶金闸片均是购买国外的产品，至今没有我国的高速列车用粉末冶金闸片投入使用。为了降低高速列车制动系统的使用成本，铁道部提出加速国产化高速列车用粉末冶金闸片的研制进程。

制动闸片的类型主要有合成闸片、粉末冶金闸片、碳纤维复合材料闸片以及陶瓷复合材料闸片等。由于高速列车制动时， 制动盘及闸片的温度在 500℃以上，瞬时可达1000℃, 由粘合剂、树脂、橡胶、纤维、中石墨、钾长石等组分合成的合成闸片难以承受。碳纤维复合材料闸片和陶瓷复合材料闸片虽然有着优良的技术潜力， 但其高昂的生产成本和不稳定性使其目前难以应用在高速列车上。

现有的粉末冶金闸片不能形成摩擦组元的合金化和多元化，过量的SiO2被还原和溶解于铁而引起碳化铁含量减少从而降低摩擦性能，其产品存在制动力不足、可靠性差、使用寿命短、和对制动盘损伤大等技术缺陷,主要适用于普通提速列车，对于速度高于300km/h的高铁列车制动不能满足要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的铜基粉末冶金制动闸片，即高速列车粉末冶金闸片摩擦片及其制备工艺，使摩擦组元合金化和多元化，提高摩擦片的耐磨和耐热性能，既保证了材料基体强度，又具有较好的热物理性能和稳定的摩擦性能，显著提高闸片的使用寿命和制动性能，进而满足300km/h高速列车的制动需要。

本发明的技术方案是：

该高速列车粉末冶金闸片摩擦片，其特殊之处是：按照重量百分比基本组成为

铜      65-70%

锌       3-5%

铁       8-10%

石墨     5-8%

铅粉     2-6%

二氧化硅1-3%

碳化硅   1-4%。

所述高速列车粉末冶金闸片摩擦片，还有锡6-8%，氧化铝2-5%、二硫化钼1-3%。

所述高速列车粉末冶金闸片摩擦片的制备工艺，包括以下步骤： 

1）、原料预处理，将原料研磨成粉末，对原料进行热处理，烘干温度为100-120℃，保温3-5小时；

2）、配料和混料，按照上述各组分的重量百分比称取原料，将各组分粉末混合均匀；

3）、压制成型，将混合料压制成压坯，压制压力为380-600MPa，将压坯固定于钢背上；

4）、烧结处理，常压升温至800-900℃开始保温，烧结保温压力控制在1.3-2.0MPa，烧结过程中通入氢气保护；

5）、冷却处理，烧结后的闸片块在氢气中自然冷却至100℃以下后出炉；

6）、机加工，制得高速列车粉末冶金闸片摩擦片。

所述原料中还有锡6-8%，氧化铝2-5%、二硫化钼1-3%。

所述烧结处理时，先升温至800-860℃，提高炉内压力，炉温再升高40～50℃，保持压力状态恒温2.5～3小时。

所述钢背采用20号钢或者低合金钢。

本发明的有益效果是：采用了铁、锌作为组成元素，获得了新的制动材料基体，在摩擦组元中添加二氧化硅、碳化硅，使摩擦组元合金化和多元化，提高了摩擦片的耐磨和耐热性能；在压力条件下气体保护气氛烧结处理，使各组元成分充分反应，保证了制动材料的致密化，通过优化摩擦材料的混合方法、烧结工艺参数和烧结方法，明显提高了摩擦片的机械强度和制动性能，延长了制动闸片的使用寿命。采用该摩擦片制得的制动闸片能满足300km/h及以上的高速列车制动要求，主要物理性能见表1。

表1制动材料主要物理性能

硬度（HB）密度（g/cm2 ）38.5～485.05～5.6

具体实施方式

实施例1