[发明专利]一种可用于高速列车制动的铜基耐磨材料

说明书

本发明公开一种可用于高速列车制动的铜基耐磨材料，其特征在于由下列重量份的原料组成：雾化铜粉20‑60、羰基铁粉10‑30、铬粉2‑6、铬铁粉5‑15、胶体石墨15‑25、二硫化钼1‑5、石墨0.5‑1.5、二氧化硅1‑2。针对现有技术的不足，本发明提出了一种可用于高速列车制动的铜基耐磨材料。该铜基耐磨材料选用多种原料并进行合理配比，使其硬度、强度、热导率、孔隙度符合质量标准，使最终生产出来的耐磨材料具有更稳定、耐磨性能。同时，该方法选用的细粒度基体粉体、高成型压力‑低烧结压力能够使得到的耐磨材料孔径小、孔隙率高、磨耗低，保证了其耐磨能力的稳定性。

技术领域

本发明属于耐磨材料制备技术领域，具体涉及一种可用于高速列车制动需要的铜基耐磨材料。

背景技术

目前我国时速200公里以上的高速列车刹车片基本依赖进口，时速250公里以上高速列车刹车片全部依赖进口。依赖进口产品不仅成本高昂、订货周期长，而且受制于人，必须尽快研制出具有自主知识产权的高性能刹车片替代进口产品，填补市场急需。

粉末冶金摩擦材料，又称烧结金属摩擦材料，是以金属及其合金为基体，添加摩擦组元和润滑组元，用粉末冶金技术制成的复合材料，是摩擦式离合器与制动器的关键组件。为了提高摩擦材料的摩擦因数和热稳定性，在一些材料中的摩擦添加剂已达到相当多的比例，材料几乎变成了金属陶瓷，因此这些摩擦材料有时也称作金属陶瓷摩擦材料。粉末冶金摩擦材料具有足够的强度，合适而稳定的摩擦因数，工作平稳可靠，耐磨及污染少等优点，是现代摩擦材料家族中应用面最广、量最大的材料。

铜具有良好的导热性和自润滑性能，以铜作为主要成分构成的铜基摩擦材料在干、湿态条件下均具有稳定的摩擦性能。以铜基体构成复合材料的骨架结构，各种具有特定摩擦性能的粒子被“机械”地包含在骨架结构中，随制动过程的开始，摩擦粒子和基体同时参与到摩擦过程中，在复杂的物理和化学作用下形成摩擦表面膜，并主导材料的摩擦性能。在高速制动摩擦过程中，基体中的铜网络结构形成热扩散的通道，能够在相对短的时间内将大量摩擦热散发到环境中，有效避免了热积聚对制动盘性能造成的不利影响。但是铜自身的硬度和强度较低，尤其是在高温时出现强度的衰减，限制了铜基材料在高速重载条件下的应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种可用于高速列车制动的铜基耐磨材料。该铜基耐磨材料选用多种原料并进行合理配比，使其硬度、强度、热导率、孔隙度符合质量标准，使最终生产出来的耐磨材料具有更稳定、耐磨性能。同时，该方法选用的细粒度基体粉体、高成型压力-低烧结压力能够使得到的耐磨材料孔径小、孔隙率高、磨耗低，保证了其耐磨能力的稳定性。

本发明提供的铜基耐磨材料由以下重量分数的原料组成：

雾化铜粉20-60、羰基铁粉10-30、铬粉2-6、铬铁粉5-15、胶体石墨15-25、二硫化钼1-5、石墨0.5-1.5、二氧化硅1-2。

本发明提供的铜基耐磨材料制备步骤为：

（1）首先对各配方中的金属粉体在行星式球磨机上混合均匀，转速300r/min、时间1h,球磨介质为8mm直径的不诱钢球、球料比为1：1进行球磨混合。

（2）球磨后混合金属粉与石墨、二硫化销、二氧化硅粉在型混料机中混合，按粉体总质量的1%加入粘结剂以保证物料混合均匀。混料机转速70r/min，混合时间1h。得到混合均匀的铜基摩擦材料粉料。

（3）将（1）和（2）中得到的粉料在600MPa压力下冷压成形，保压时间30s。得到铜基摩擦材料素坯。

（4）将（3）中得到素坯置于钟罩式热压烧结炉中，在950℃、5MPa压力下进行烧结，最高温度阶段保温2h。烧结过程结束后，样品随炉冷却。从开始加热到炉温降至室温的全过程都通入氮气与氢气混合的保护性气氛，两者的比例为4：1。