专利名称：船用湿式摩擦材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种摩擦材料，具体地讲，是一种以铜合金为基体的、适用于高速、重 载荷工况的船用湿式摩擦材料。
背景技术：
摩擦材料是各种机械设备中离合器部件中最重要的零件之一，它们利用摩擦偶之 间形成的摩擦力进行扭矩的传输和控制，摩擦材料要安全可靠的传导扭矩，必须具有足够 高且稳定的摩擦系数，耐磨性、耐热性、机械强度，并且要与对偶元件之间要有良好的共存 性。摩擦材料从材料体系上大体可分为金属基和非金属基两大类，金属基包括铜基、铁基， 非金属基包括树脂基、石棉、半金属、无石棉、纸基、碳基等。粉末冶金摩擦材料属于金属基 摩擦材料，在制作方法上采用粉末冶金的制造方法，它是将金属粉末和非金属粉末均勻的 混合在一起在一定烧结气氛保护下发生一系列物理和化学变化的假合金。目前，船用摩擦材料是以铜锡青铜相为基体组元，以细颗粒低含量石墨和高含 量铅为润滑组元，以细颗粒低含量二氧化硅和铁粉为摩擦组元，将这些原料进行混合、压 制、高温烧结后制成摩擦材料。传统观点认为，如果石墨的含量过大会导致摩擦材料强 度差、传热性能不好及摩擦系数低的问题，因此，目前的湿式铜基粉末冶金摩擦材料中石 墨的含量一般小于10%，如中国专利“湿式铜基粉末冶金摩擦片及制造方法”(公开号 CN101178102，
公开日2008.05. 14)，铜基粉末冶金摩擦片中石墨的含量为5 11%，但是 按照“粘着-变形”摩擦理论，这种成分配比组合之间的物质“键能”产生的粘着力比较小， 也就是说在高温重载湿式摩擦润滑状态下，由于在离合器内部吸附油膜的不断解析下，摩 擦副之间的摩擦面直接接触不断加大，使摩擦材料的抗粘结性能和耐烧伤性不断下降，同 时导致摩擦材料的热负荷和摩擦系数稳定性降低。反映在摩擦副的表观状况就为粘结、变 形、断裂等一系列直观不良现象。因此，现有摩擦材料不能满足高速、重载荷的湿式摩擦润 滑工况。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种船用湿式摩擦材料，提高摩擦材料磨损 性能和热负荷能力，能满足高速、重载荷工况的要求。为了解决上述问题，本发明的技术方案为一种船用湿式摩擦材料，含有3 6. 5%重量的Sn，3 6%重量的Zn，18 27% 重量的C，2 4. 5%重量的SW2或/和Fe，余量为Cu。本发明在润滑组元中大大的提高石墨的重量比，使其粒度构成相对丰富；并且，为 了稳定其摩擦性能，相应提高了摩擦组元中二氧化硅的含量。由于改变了摩擦和润滑两大 组元，为了使摩擦材料中相应的软硬质点匹配，因此，对基体组元中也做了一些改变，具体 为降低了铅、锡的含量，适当的提高了锌的含量。最后通过将本发明之摩擦材料与现有摩擦 材料进行试环摩擦性能对比试验(具体试验条件为转速η = 6000rpm，惯量J=L OKgf.cm. s2，工作油压ρ = 2MPa)，试验结果表明本发明的平均动摩擦系数达0. 0837，而现有船用 摩擦材料的平均动摩擦系数仅为0. 067，大大提高了摩擦系数；而且解决了现有船用摩擦 材料在高温、高载荷下，出现的粘结、变形、断裂等各种不良状况，提高了船用湿式摩擦材料 的摩擦磨损性能和热负荷能力。作为优选实施例，摩擦材料还含有0. 1 1 %重量的此。同时，本发明提供了一种船用湿式摩擦材料的制备方法，按如下步骤进行先将铜 粉末、锡粉末、石墨粉末、二氧化硅粉末或/和铁粉末混合均勻，然后经压制和高温烧结制 得产品，所述各原料的重量百分比为锡3 6. 5%、锌3 6%、石墨18 27%、二氧化硅 或/和铁2 4. 5%、铜为余量。作为优选实施例，所述原料中含有0. 1 重量的铅；上述石墨为鳞片石墨或颗
粒石墨。与现有技术相比，本发明的有益效果是利用此摩擦材料配比进行混合、压制、高 温烧结后，制作的船用湿式摩擦材料与现有船用湿式摩擦相比具有摩擦系数高、摩擦系数 稳定、传递扭矩能力强、抗热负荷能力好、磨损率低等优点，解决了大功率船用湿式齿轮箱 在应用中出现的离合器打滑、摩擦片烧伤和倒顺车啮合过程噪音及震动过大等一系列问 题。
具体实施例方式下面通过实施例进一步对本发明加以说明。根据不同的工况要求，调整各组分的配比。实施例1，制备满足主机功率3300KW，传扭为m船用湿式离合器中使用的 摩擦材料。将3% (重量)的锡(Sn)粉末、3% (重量)的锌(Zn)粉末、23% (重量)的石墨 (C)粉末、2% (重量)的二氧化硅(SiO2)粉末和69% (重量)的铜(Cu)粉末进行混合均 勻，然后按照常规摩擦材料的加工方法，经压制和烧结后制得摩擦材料。实施例2，制备满足主机功率4320KW，传扭为34376N. m船用湿式离合器中使用的 摩擦材料。将4% (重量)的锡(Sn)粉末、3% (重量)的锌(Zn)粉末、22% (重量)的石墨 (C)粉末、3% (重量)的铁(Fe)粉末和68% (重量)的铜(Cu)粉末进行混合均勻，然后 经压制和烧结后制得摩擦材料。实施例3，制备满足主机功率5840KW，传扭为46478N. m船用湿式离合器中使用的 摩擦材料。将5% (重量)的锡(Sn)粉末、5% (重量)的锌(Zn)粉末、(重量)的铅 (Pb)粉末、25% (重量)的石墨(C)粉末、2% (重量)的铁(Fe)粉末、2% (重量)的二氧 化硅(SiO2)粉末和60% (重量)的铜(Cu)粉末进行混合均勻，然后按照常规摩擦材料的 加工方法，经压制和烧结后制得摩擦材料。实施例4，制备满足主机功率6985KW，传扭为70217N. m船用湿式离合器中使用的 摩擦材料。将6. 5% (重量)的锡(Sn)粉末、6% (重量)的锌(Zn)粉末、0. 7% (重量)的铅(Pb)粉末、(重量)的石墨(C)粉末、4. 5% (重量)的二氧化硅(SiO2)粉末和58. 3% (重量)的铜(Cu)粉末进行混合均勻，然后按照常规摩擦材料的加工方法，经压制和烧结后 制得摩擦材料。 将实施例1至实施例4制得的摩擦材料与传统摩擦材料在MM-1000摩擦材料试验 机上进行试环摩擦性能对比试验(试验条件为转速η = 6000rpm，惯量J=L OKgf. cm. s2， 工作油压品ρ = 2MPa)，分别试验10次，试验结果为，本发明的摩擦材料平均动摩擦系数 0.0837，而在相同试验条件下，对比摩擦材料在最后6 10次已发生摩擦材料转移、粘着等 现象，该对比摩擦材料前五次平均动摩擦系数仅为0. 067。
权利要求
1.一种船用湿式摩擦材料，其特征在于含有3 6. 5%重量的Sn，3 6%重量的Zn， 18 27%重量的C，2 4. 5%重量的SW2或/和Fe，余量为Cu。
2.根据权利要求1所述的船用湿式摩擦材料，其特征在于还含有0.1 重量的Pb。
3.一种船用湿式摩擦材料的制备方法，按如下步骤进行先将铜粉末、锡粉末、石墨粉 末、二氧化硅粉末或/和铁粉末混合均勻，然后经压制和高温烧结制得产品，其特征在于 所述各原料的重量百分比为锡3 6. 5%、锌3 6%、石墨18 27%、二氧化硅或/和 铁2 4.5%、铜为余量。
4.根据权利要求3所述的船用湿式摩擦材料的制备方法，其特征在于所述原料中含 有0. 1 重量的铅。
5.根据权利要求3或4所述的船用湿式摩擦材料的制备方法，所述石墨为鳞片石墨或 颗粒石墨。
全文摘要
本发明公开了一种船用湿式摩擦材料，含有3～6.5％重量的Sn，3～6％重量的锌，18～27％重量的C，2～4.5％重量的SiO2或/和Fe，余量为Cu。同时，本发明还公开了制备船用湿式摩擦材料的方法，按照此摩擦材料配比将原料进行混合、压制、高温烧结后，制作的船用湿式摩擦材料与现有船用湿式摩擦相比具有摩擦系数高、摩擦系数稳定、传递扭矩能力强、抗热负荷能力好、磨损率低等优点，解决了大功率船用湿式齿轮箱在应用中出现的离合器打滑、摩擦片烧伤和倒顺车啮合过程噪音及震动过大等一系列问题。
文档编号C22C9/02GK102094134SQ200910191919
公开日2011年6月15日 申请日期2009年12月15日 优先权日2009年12月15日
发明者徐昌彪 申请人:徐昌彪