铜合金粉末、铜合金烧结体和高速铁道用制动衬片的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铜合金粉末、铜合金烧结体和高速铁道用制动衬片。
【背景技术】
[0002] 高速铁道车辆中使用的制动衬片材料、圆盘制动块材料等基材使用有将金属粉末 成型并烧结而得到的烧结体。特别是，铜具有高的导热性，因此可能使摩擦时的界面温度降 低，因此大多用于高速铁道用衬片材料。另外，从磨耗性的观点出发，还研究了添加铁。 [0003] 专利文献1~4中记载了将铜铁合金用于制动?摩擦材料的例子。另外，专利文 献5和6中记载了如下技术：将混合了铜铁的高温熔体进行冷却时，通过超声波搅拌或骤 冷，使铁均匀微细地分散于铜中的技术。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1 :日本特开2009-102583号公报 [0007] 专利文献2 :日本特开平1-320329号公报
[0008] 专利文献3 :日本特开平5-86359号公报
[0009] 专利文献4 :日本特开2006-16680号公报
[0010] 专利文献5 :日本特开平6-17163号公报
[0011] 专利文献6 :日本特开平11-131111号公报
【发明内容】
[0012] 发明要解决的问题
[0013] 上述的任意文献中，使5%或其以上的铁含有于铜。这样的大量的铁的添加为了强 化铜合金是有效的，但存在使铜合金的导热性降低的问题。特别是，新干线等的高速铁道用 制动衬片在制动时温度上升至800°C左右，因此要求特别优异的导热性。
[0014] 本发明是为了解决这样的现有技术的问题而作出的，目的在于，以低成本得到能 够兼顾作为摩擦材料所需的强度和高导热性的烧结体。
[0015] 用于解决问题的方案
[0016] 本发明人等为了实现上述目的而反复研究，得到下述发现。
[0017] (a)为了提高烧结体的耐磨耗性，材料的高强度化、例如增大硬度是有效的。
[0018] (b)烧结体变为高温时，强度降低。由此，烧结体具有高的导热性，可以容易使摩擦 界面的温度降低。
[0019] 本发明人等基于上述发现进行了进一步的研究，得到下述发现。
[0020] (C)本发明人等开发了由在铜粉末中加入了铁粉末的混合粉末得到烧结体的技 术。该技术在烧结体衬片中所含的铁颗粒与钢盘摩擦时，通过相同组织金属效果而发挥优 异的制动力。然而，在铜粉末中加入铁粉末时，难以均匀地混合，其结果，烧结体中存在的铁 颗粒的粒径变大，难以均匀分散于烧结体整体。如此，将使用在铜粉末中加入了铁粉末的混 合粉末为前提时，铁颗粒的粒径变得较大，铁颗粒大量存在的部分的强度变高，但铁颗粒少 的部分的强度维持为较低，其结果，难以与烧结体的基材本身的强化相关联，而且铁也变为 放热源。
[0021] (d)因此，作为烧结原料使用包含微量铁的铜合金粉末是有效的。这是由于，通过 将铜粉末制成铜合金粉末，从而可以使微细的铁颗粒均匀地分散于烧结体中，可以进行基 材本身的强化。另外，铜与铁不发生固溶，因此铜合金粉末在铜中析出微小的铁。如此，如 果为包含微量铁的铜合金粉末，则铁颗粒由具有高导热的铜包围，因此摩擦热的发散变得 容易，可以抑制摩擦界面的温度上升。
[0022] (e)但是，如果在铜合金中所含的铁的量过多，则硬度上升，但铁颗粒变得过大，导 热率降低。由此，从铜合金的强化与导热率的平衡的方面出发，必须设定适当的铁含量。
[0023] 本发明是基于上述发现而作出的，将下述的发明作为主旨。
[0024] (1) -种铜合金粉末，其为用于制造高速铁道用烧结摩擦材料的铜合金粉末，
[0025] 所述铜合金粉末是由含有以质量％计0. 1~2. 0% Fe的铜合金通过雾化法而制造 的。
[0026] (2.) -种铜合金烧结体，其为将包含上述（1)所述的铜合金粉末的粉末成型并烧 结从而得到的。
[0027] (3)根据上述（2)所述的铜合金烧结体，其中，前述铜合金烧结体中所含的Fe颗粒 的平均粒径为5 μπι以下。
[0028] (4)根据上述（2)或（3)所述的铜合金烧结体，其中，烧结温度为1083Γ以下。
[0029] (5) -种高速铁道用制动衬片，其使用了上述⑵~⑷中任一项所述的铜合金烧 结体。
[0030] 发明的效果
[0031] 根据本发明，可以以低成本得到能够兼顾作为摩擦材料所需的强度和高导热性的 烧结体。所得烧结体具有优异的耐磨耗性，因此用于高速铁道用制动衬片等高速铁道用烧 结摩擦材料是最佳的。
【附图说明】
[0032] 图1为本发明例6的TEM照片
[0033] 图2为比较例9的TEM照片
【具体实施方式】
[0034] 本发明的铜合金粉末成为用于通过粉末冶金法进行成型并烧结得到铜合金烧结 体的原料，可以对所得铜合金烧结体实施必需的加工而作为高速铁道用烧结摩擦材料使 用。铜合金粉末含有以质量％计〇. 1~2. 0% Fe。
[0035] 铁具有提高铜合金的强度（硬度）的效果。为了获得该效果，将其含量设为0. 1% 以上。另一方面，铁的导热性差，因此其含量过剩的情况下，高速铁道的制动时等容易变为 高温化。然而，如果将铁的含量设为2.0%以下，则可以形成在具有高导热性的铜中析出了 微小的铁的铜合金粉末，摩擦热的发散变得容易，可以抑制摩擦界面的温度上升。铁的含量 的下限优选设为〇. 1 %，上限优选设为1. 〇 %。
[0036] 对于本发明的铜合金粉末，可以含有Fe :0. 1~2.0%、余量包含铜，或者也可以 在Fe的基础上，例如在Cu中含有对Fe赋予湿润性的微量的Ti。此处，过剩地包含Ti时， 有在颗粒内产生裂纹的担心。由此，含有Ti的情况下，也期望其含量设为0.01质量％以 下。另外，本发明的铜合金粉末可以包含杂质，但大量包含杂质时，有本发明的目的即高导 热性受损的担心。由此，Cu期望使用无氧铜，对于Fe期望使用电解铁粉（例如Toho Zinc Co.，Ltd.制的 7 卜 S 口 > )。
[0037] 需要说明的是，杂质是指，在各种原料中混入的成分、在合金粉的制造过程中混入 的成分等。作为杂质，只要分别为下述的范围就可以被允许。即，C :0.03质量％以下、Si: 0. 01质量％以下、Mn :0. 03质量％以下、P :0.