[发明专利]一种铁基粉末冶金摩擦材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料领域，具体是一种铁基粉末冶金摩擦材料及其制备方法。

背景技术

某运输飞机襟翼保护装置用刹车副属易耗件，其静摩擦片的摩擦材料起初采用美国C94500高铅锡青铜系材料，但该材料属国外限购材料，很难购买，国内不掌握核心技术，且随着后期对使用条件的加重，其摩擦磨损性能方面出现了某些缺陷。如：在低速、高比压使用条件下，材料磨损较大，摩擦系数较低。

国内现有铁基粉末冶金摩擦材料CN200710106016.0主要应用于中、高速，中比压的飞机、工程车和火炮的制动。CN200720153895.8主要应用于某型履带式挖掘机离合器中，发明的是一种摩擦片的结构和生产流程，并不包含铁基粉末冶金摩擦材料配方及其制备工艺。专利CN200710160660.6公开了一种用于制备铁基粉末冶金摩擦的组合物以及摩擦材料，其主要成分为铁、铜、锰、碳化硅、二氧化硅、三氧化二铝、碳化硼、硫酸亚铁和石墨，其特征在于所述成分含量为铁55-70％，铜5-20％，锰0.3-1.4％，碳化硅3-10％，二氧化硅5-15％，三氧化二铝0.9-1.8％，碳化硼2-5％，硫酸亚铁5-15％，石墨5-10％。在MM-1000型摩擦磨损试验机上得到磨损量为0.006-0.0094之间，但并未对其使用、试验工况条件进行说明。

发明内容

为克服现有技术中存在的在低速、高比压使用条件下，材料磨损较大，摩擦系数较低的不足，本发明提出了一种铁基粉末冶金摩擦材料及其制备方法。

本发明由61～73.5％的铁粉、6～12％的铜粉、2～5％的锰粉、8～14％的石墨粉、2～6％的碳化硅粉、2.0～4.0％的二硫化钼粉、2.0～4.0％的二氧化硅粉、2.0～5.0％的三氧化二铝粉和2～6％的沉淀硫酸钡粉组成，所述的百分比均为质量百分比。

所述铁粉为FHY200，铁的含量≥98％,；所述铜粉为FTD1，铜的含量≥99.8％；所述锰粉为-100～+300目DJMnD，锰的含量≥99.7％；所述石墨粉为+80目鳞片状，该石墨粉中碳的含量≥99.99％；所述二氧化硅粉为-100～+200目，并且三氧化二铝粉为-100～+250目的煅烧α型；所述碳化硅粉为-120目绿色碳化硅，含量为SiC≥98％；所述沉淀硫酸钡为粉剂，含量BaSO₄≥98％。

本发明提出的制备所述铁基粉末冶金摩擦材料的具体过程是：

步骤1，原材料处理：所述原材料处理包括铁粉和铜粉的还原、球磨、烘干和过筛，具体是：

铁粉和铜粉的还原：将铁粉和铜粉分别置于还原炉中，在氢气气氛保护下进行还原，以消除所述铁粉和铜粉中的氧含量及加工硬化现象；还原温度：铁粉为600～700℃，铜粉为350～450℃，保温时间均为2～3小时；得到还原后的还原铁粉和铜粉；

球磨：将还原合格的铁粉和铜粉分别放入球磨机中球磨0.5～1h；

烘干：将石墨粉、二硫化钼粉、二氧化硅粉、硫酸钡粉和碳化硅粉分别放入烘箱内，在120℃～150℃条件下保温2.5～3.0h，以除去所述各粉末中的水分；

过筛：将烘干的二氧化硅粉、三氧化二铝粉和碳化硅粉分别过筛，取-100～+200目二氧化硅粉，取-100～+250目三氧化二铝粉，取-120目碳化硅粉；

步骤2，配料、混料：

按比例称量上述经过处理的原材料；先将称量的铁粉、铜粉和锰粉放入混料机中混合10～12h，将混合后的铁粉、铜粉和锰粉与称量好的硫酸钡粉、二氧化硅粉、三氧化二铝粉、碳化硅粉和二硫化钼粉一起放入料盒并搅拌，组成预混合料；在得到的预混合料中加入混合油并人工搅拌均匀后，装入混料机继续混合3～5h；加入石墨粉混合7h，得到混合料；混料机转速为40～45转/分钟；

所述的混合油是由1：1的机油和汽油混合而成，每公斤预混合料加入10ml所述的混合油。

步骤3，压制：

根据产品的设计要求称量上述混合料，倒入模具中并刮平，采用常规方法在液压机上冷压成型，得到密度为5.2～5.6g/cm³的铁基粉末冶金摩擦材料的压坯；所述冷压成型中，铁基粉末冶金摩擦材料压坯单位面积承受的压力为400～600MPa；

步骤4，烧结：