[发明专利]一种高速列车制动用铜铁基粉末冶金摩擦材料及制备方法

说明书

一种高速列车制动用铜铁基粉末冶金摩擦材料于包括原料质量百分组成是：铜粉35‑65wt%，铁粉15‑45wt%，石墨粉6‑17wt%，二硫化钼2‑5wt%，钨铁合金粉2‑6 wt%，氧化锆粉1‑8wt%，氧化铝粉0‑2 wt%，氧化硅粉0‑1wt%，铬粉0.5‑6wt%。本发明具有在硬度、磨损量、剪切强度、摩擦系数等性能指标方面都能达到时速300～350km及以上高速列车的制动要求，且具有制动平稳、磨损量小、对对偶盘损伤小等优点。

技术领域

本发明属于一种高速列车闸片和粉末冶金技术领域，尤其涉及一种高速列车制动用铜铁基粉末冶金摩擦材料及制备方法。

背景技术

随着高速铁路运输速度的不断提高，制动系统作为安全运行最后保障，对其要求愈来愈高，闸片作为制动系统最关键和最核心的材料和部件，其产品性能和制动效果也需要逐步提高。中铁铁路产品认证中心（CRCC）的认证标准（TB/T3470-2016）中对用于高速列车的粉末冶金闸片摩擦材料的元素含量和具体性能列出了明确规定，主要要求有：Si元素含量不大于1％，且Al+Si元素的总含量不应超过1％，Cr+Zr+W元素含量总和不应超过10％；磨耗量不应超过0 .35 cm3/MJ，硬度10-30HB，摩擦体剪切强度大于6MPa，静摩擦系数大于0.32。

但目前国内所申请的高铁制动闸片专利在材料元素含量上大都不能满足CRCC认证标准的要求，存在规定元素含量超过规定范围的问题，或者硬度、磨损量等一些关键指标不能满足要求的问题。

专利（CN101280374）一种高速动车组用粉末冶金制动闸片材料及其制备工艺，配方中碳化硅1-3%，氧化铝1-4%，硅铁粉2-8%；专利（CN102011043A）一种列车闸片用粉末冶金材料的制备方法，配方中氧化硅2-7%，氧化铝2-8%，硅铁粉2-8%；专利（CN101493127A）铜基粉末冶金高速闸片，配方中氧化硅3-8%，氧化铝2-6%；专利（CN103244586）用于高速列车的金属基粉末冶金制动闸片及其制备方法，配方中刚玉粉1-3%，硅砂1-3%。专利（CN1995436A）一种铜基粒子强化摩擦材料，配方中氧化硅2-15%，氧化铝2-15%，铝1-15%。以上专利中硅和铝元素的总含量远远大于规定中1%的上限，不能满足认证标准的要求，也容易造成对偶制动盘的损伤和高速下摩擦性能的衰减。且专利（CN102011043A）硬度为53-58HB，超出了规定硬度范围10-30 HB；专利（CN1995436A）磨损量0.41-0.65 cm3/MJ超出了规定中0.35 cm3/MJ的上限。

专利（CN105506346A）粉末冶金制动闸片摩擦材料及其制备方法，配方中铬铁粉25-35%；专利（CN106399743A）一种高速列车闸片用超简组元粉末冶金摩擦材料，配方中铬铁粉6--15%，氧化锆1-10%，这两个专利中铬和锆元素含量元素总含量大于规定中10%的上限，也易造成对制动对偶盘的损伤。

发明内容

本发明的目的是提供一种制动平稳、磨损量小、对偶盘损伤小的高速列车制动用铜铁基粉末冶金摩擦材料及制备方法。

本发明一种高速列车制动用铜铁基粉末冶金摩擦材料，包括原料质量百分组成是：铜粉35-65wt%，铁粉15-45wt%，其中铜粉和铁粉重量之和占铜铁基粉末冶金摩擦材料的64.5-80wt%；石墨粉6-17wt%，二硫化钼2-5wt%，其中石墨粉和二硫化钼重量之和占铜铁基粉末冶金摩擦材料的8-22 wt%；钨铁合金粉2-6 wt%，氧化锆粉1-8wt%，其中钨铁合金粉和氧化锆粉重量之和占铜铁基粉末冶金摩擦材料的5-11wt%；氧化铝粉0-2 wt%，氧化硅粉0-1wt%，其中氧化铝粉和氧化硅粉重量之和占铜铁基粉末冶金摩擦材料的0.5-2wt%；铬粉0.5-6wt%。

本发明方案中，基体组元为铜粉和铁粉，其中的铜粉为电解铜粉或雾化铜粉，铁粉为雾化铁粉或还原铁粉，基体组元粉体颗粒尺寸小于250μ。