[发明专利]一种高速列车电机摩擦盘材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高速列车电机摩擦盘材料及其制备方法，所述摩擦盘材料的原料组份及质量百分比为：Sn：5.0~9.5，Zn：5.0~7.5，Al：4.0~6.5，Mg：1.0~2.5，Ni：2.0~4.5，Si：0~0.6，Zr：0.01~0.08，B：0~0.03，Sc：0~0.04，Ag：0~0.5，余量为Cu。本发明还公开了所述摩擦盘材料的制备方法，包括：（A）Cu合金化学成分设计；（B）合金液熔炼及精炼处理；（C）挤压成型及热处理。得到产品的硬度是HB 205~255，摩擦系数稳定在0.12~0.18，电导率为16%~20%。

技术领域

本发明涉及高速列车用零部件技术领域，尤其涉及一种高速列车电机摩擦盘材料及其制备方法。

背景技术

高速列车因快捷、舒适，而被越来越多的人们首选为公共交通工具。高速列车的产业随之迅速发展、壮大，其中关键的零部件仍需依懒进口。高速列车中的牵引电机的摩擦盘零部件一般为进口件。摩擦盘需要有高的耐磨性能、良好的导电性能。摩擦盘的材质为铜合金，要保持摩擦盘良好的导电性性能，需要增加合金中铜的含量，但会降低合金的硬度，耐磨性会变差，同时还会增加摩擦盘制造材料的成本。

如发明申请CN201710350239.5公开了一种高铁列车电机摩擦盘的生产工艺及系统，该专利所述的铜合金Cu含量大于80%，Sn在10%~12.5%，Ni在0.9%~5.3%，其余的元素为Zn、Al、Ag、Fe、Mn中的至少一种。其中通过拉拔连铸的方法获得摩擦盘的坯料，切断坯料机加工成零件。该方法的成分中Cu和Sn含量的总和超过90%，合金成本高，坯料的制造过程中还易造成中心偏析和疏松，同时机械加工工时长，材料利用率较低。申请号为201611001511.0的专利公开了一种高铁用摩擦盘及其制备方法，其组分及重量百分比为：Sn：3.5~5.5%，Zn：4.0~6.0%，Ni：1.0~3.0%，Pb：1.5~3.5%，Be：0.2~0.4%，余量为铜，组分铜的含量接近90%。其中采用真空吸气熔模铸造方法成型零件。该方法散热，易造成铸件中心部位晶粒粗大，降低合金的硬度，而且熔模铸造工艺流程较复杂。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有摩擦盘制备过程复杂、合金材料成本高，机械加工工时长和材料利用低，摩擦盘材料硬度低和耐磨性较差等问题，提供一种高速列车用电机摩擦盘材料，基于特定成分的Cu合金，通过近净成型的挤压铸造方法，结合固溶和时效的热处理工艺，通过改变热处理保温温度和保温时间，调控Cu合金的微观组织。通过热处理，不但提高了Cu合金的硬度，还提高了Cu合金的导电率，获得了耐磨性好、导电率良好的Cu合金材料，而且制造成本较低。

本发明公开了一种高速列车电机摩擦盘材料，其组成配方及质量百分比如下：

Sn：5.0 ~9.5，Zn：5.0~7.5，Al：4.0~6.5，Mg：1.0~2.5，Ni：2.0~4.5，Si：0~0.6，Zr：0.01~0.08，B：0~0.03，Sc：0~0.04，Ag：0~0.5，余量为Cu。

优选地，所述Cu含量为总重量的70~75%。

本发明还公开了上述摩擦盘材料的制备方法，包括：

（A）Cu合金化学成分设计；原材料包括紫铜、纯Ni或B-Ni中间合金、纯Al 或Al-Sc中间合金、Al-Zr中间合金、Al-Si中间合金、Zn-Cu中间合金、纯Sn、纯Ag或纯Mg；

（B）合金液熔炼及精炼；

（C）挤压成型及热处理。