专利名称：一种列车闸片用粉末冶金材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及列车用闸瓦领域，尤其涉及一种列车闸片用粉末冶金材料的制备方法。
背景技术：
目前，铁路是国家的重要基础设施、国民经济的大动脉和大众化交通工具。为 了保证高速动车组高速安全运行，必须具备稳定且良好的制动系统，其中制动闸片是高 速列车制动系统的关键部件和易损件。随着高速动车组运行速度的不断提高，列车的制 动负荷也大幅增加，制动时闸片将巨大的动能通过摩擦转化为热能，所以要求闸片制动 材料应具有较高的机械强度、良好的耐热性和导热性、稳定的摩擦性能、较低的磨损以 及降低对车轮的磨耗。现有技术中普遍使用的闸片材料有粉末冶金和高分子合成材料两类，其中高分 子合成材料因强度低、耐热性差、热衰严重，不能适用于时速300公里以上高速列车的 制动要求；而粉末冶金通过优化配方和工艺，可以达到强度高、导热性好，摩擦性能稳 定等优点，因此是较为理想的闸片用制动材料，目前粉末冶金材料体系中通常加入金属 锡形成Cu-Sn合金以强化基体，但由于锡是低熔点金属(231.86°C)，因此由该基体制备 的粉末冶金材料的闸片使用温度在500°C以下，而超过500°C后材料的强度和摩擦性能将 急剧衰退，将不能有效制动。
发明内容
本发明实施例提供了一种列车闸片用粉末冶金材料的制备方法，通过该制备方 法得到的铜基粉末冶金材料的抗压强度超过125Mpa，具有优良的摩擦稳定性和耐热性， 从而使闸片的抗压强度和制动性能可以满足时速300km/h及以上的高速列车制动要求。本发明实施例提供了一种列车闸片用粉末冶金材料的制备方法，所述粉末冶金 材料的各组成成分按照重量划分，包括铜粉40-50%，铁粉10-25%，锰铁矿粉8-15%， 二氧化硅2-7%，二硫化钼5-9%，氧化铝2-8%，氮化硼1-5%，石墨15-25 %，聚丙烯 腈纤维0.2-1%，其中将上述组成成分经高速搅拌机混合均勻，压制素坯；将该素坯固定在支撑钢背 上，通过高温烧结工艺得到所需要的粉末冶金材料。所述将上述组成成分经高速搅拌机混合均勻，压制素坯；将该素坯固定在支撑 钢背上，通过高温烧结工艺得到所需要的粉末冶金材料，具体包括将上述组成成分经高速搅拌机混合均勻，并在600MPa压力下压制得到压坯； 将该压坯固定在支撑钢背上，在920°C、2MPa压力、氢气保护下通过烧结工艺烧结3小 时，得到所需要的粉末冶金材料。所述烧结工艺具体包括将烧结炉的温度控制在850-950°C，烧结压力控制在l_5MPa，并施加氢气保护。
由上述所提供的技术方案可以看出，所述粉末冶金材料的各组成成分按照重量 划分，包括铜粉40-50%，铁粉10-25%，锰铁矿粉8-15%，二氧化硅2_7%，二硫化钼 5-9%,氧化铝2-8%，氮化硼1-5%，石墨15-25%，聚丙烯腈纤维0.2-1 %，其中将上 述组成成分经高速搅拌机混合均勻，压制素坯；将该素坯固定在支撑钢背上，通过高温 烧结工艺得到所需要的粉末冶金材料。通过上述技术方案实施所得到的粉末冶金材料， 其抗压强度超过125Mpa，具有优良的摩擦稳定性和耐热性，从而使间片的抗压强度和制 动性能可以满足时速300km/h及以上的高速列车制动要求。
图1为本发明实施例所提供列车闸片用粉末冶金材料制备方法的流程示意图。
具体实施例方式本发明实施例提供了一种列车闸片用粉末冶金材料的制备方法，通过该制备方 法得到的铜基粉末冶金材料的抗压强度超过125Mpa，具有优良的摩擦稳定性和耐热性， 从而使闸片的抗压强度和制动性能可以满足时速300km/h及以上的高速列车制动要求。为更好的描述本发明实施例，现结合附图对本发明的具体实施方式
进行说明， 如图1所示为本发明实施例所提供列车闸片用粉末冶金材料制备方法的流程示意图，所 述方法包括步骤11:将粉末冶金材料各组成成分经高速搅拌机混合均勻，并压制成素坯。在具体实现过程中，该粉末冶金材料的各组成成分按照重量划分，可以包括铜 粉40%，铁粉24.8%，锰铁矿粉10%，二氧化硅2%，二硫化钼5%，氧化铝2%，氮化 硼1%，石墨15%，聚丙烯腈纤维0.2%。上述过程具体可以是将组成成分经高速搅拌机混合均勻，并在600MPa压力下压 制得到压坯。步骤12:将所得到的素坯固定在支撑钢背上，通过高温烧结工艺得到所需要的 粉末冶金材料。在具体实现过程中，可以将该压坯固定在支撑钢背上，在920°C、2MPa压力、 氢气保护下通过烧结工艺烧结3小时，得到所需要的粉末冶金材料。该烧结工艺具体包 括可以将烧结炉的温度控制在850-950°C，烧结压力控制在l_5MPa，并施加氢气保护。在上述技术方案中，采用金属铜为基体，保证摩擦材料良好的导热性；加入锰 铁矿粉作为基体增强组份，目的是提高铜基体的高温强度；配合具有较高导热系数的陶 瓷材料氮化硼，既保证了摩擦材料在高温下性能不衰退和高温自润滑性能，又保证了摩 擦材料在高速制动时的摩擦稳定性，减少了闸片与制动盘面的粘结和卡滞，并且不会对 制动盘面造成擦伤。聚丙烯腈纤维经处理后分散在基体中，经烧结后部分碳化，并在使 用过程中继续碳化，增强基体稳定摩擦。通过上述实施例制备得到的铜基粉末冶金材料的抗压强度超过125Mpa，具有优 良的摩擦稳定性和耐热性，从而使间片的抗压强度和制动性能可以满足时速300km/h及 以上的高速列车制动要求。
下面以各种具体的实例来对上述粉末冶金材料的制备过程进行进一步说明实施例1 按照重量比准备各组分铜粉40%，铁粉24.8%，锰铁矿粉10%，二氧化硅 2%, 二硫化钼5%，氧化铝2%，氮化硼1%，石墨15%，聚丙烯腈纤维0.2%;将上述 粉料混合均勻，在600MPa压力下压制得到压坯；将压坯固定在支撑钢背上，在920°C、 2MPa压力、氢气保护下烧结3小时，得到粉末冶金摩擦材料。按照上述工艺制备的粉末 冶金材料的硬度为56HB，抗压强度125MPa。实施例2 按照重量比准备各组分铜粉43%，铁粉12.6%，锰铁矿粉15%，二氧化硅 4%, 二硫化钼6%，氧化铝3%，氮化硼2%，石墨16%，聚丙烯腈纤维0.4%。将上述 粉料混合均勻，在600MPa压力下压制得到压坯；将压坯固定在支撑钢背上，在900°C、 3MPa压力、氢气保护下烧结3小时，得到粉末冶金摩擦材料。按照上述工艺制备的粉末 冶金材料的硬度为58HB，抗压强度132MPa.实施例3 按照重量比准备各组分铜粉40%，铁粉10.6%，锰铁矿粉11%，二氧化硅 2%, 二硫化钼5%，氧化铝2%，氮化硼5%，石墨24%，聚丙烯腈纤维0.4%。将上述 粉料混合均勻，在600MPa压力下压制得到压坯；将压坯固定在支撑钢背上，在950°C、 IMPa压力、氢气保护下烧结3小时，得到粉末冶金摩擦材料。按照上述工艺制备的粉末 冶金材料的硬度为53HB，抗压强度128MPa.实施例4 按照重量比准备各组分铜粉45%，铁粉10%，锰铁矿粉10%，二氧化硅 5%, 二硫化钼3.2%，氧化铝4%，氮化硼3%，石墨19%，聚丙烯腈纤维0.8%。将上述 粉料混合均勻，在600MPa压力下压制得到压坯；将压坯固定在支撑钢背上，在850°C、 5MPa压力、氢气保护下烧结3小时，得到粉末冶金摩擦材料。按照上述工艺制备的粉末 冶金材料的硬度为55HB，抗压强度140MPa。由此可见，通过该制备方法得到的铜基粉末冶金材料的抗压强度超过125Mpa， 具有优良的摩擦稳定性和耐热性，从而使间片的抗压强度和制动性能可以满足时速 300km/h及以上的高速列车制动要求。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于 此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或 替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书 的保护范围为准。
权利要求
1.一种列车闸片用粉末冶金材料的制备方法，其特征在于，所述粉末冶金材料的各 组成成分按照重量划分，包括铜粉40-50%，铁粉10-25%，锰铁矿粉8-15%，二氧化 硅2-7%，二硫化钼5-9%，氧化铝2-8%，氮化硼1-5%，石墨15-25 %，聚丙烯腈纤维 0.2-1%,其中将上述组成成份经高速搅拌机混合均勻，压制素坯；将该素坯固定在支撑钢背上， 通过高温烧结工艺得到所需要的粉末冶金材料。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将上述组成成分经高速搅拌机混 合均勻，压制素坯；将该素坯固定在支撑钢背上，通过高温烧结工艺得到所需要的粉末 冶金材料，具体包括将上述组成成分经高速搅拌机混合均勻，并在600MPa压力下压制得到压坯；将该 压坯固定在支撑钢背上，在920°C、2MPa压力、氢气保护下通过烧结工艺烧结3小时， 得到所需要的粉末冶金材料。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述烧结工艺具体包括将烧结炉的温度控制在850-950°C，烧结压力控制在l_5MPa，并施加氢气保护。
全文摘要
本发明实施例提供了一种列车闸片用粉末冶金材料的制备方法，所述粉末冶金材料的各组成成分按照重量划分，包括铜粉40-50％，铁粉10-25％，锰铁矿粉8-15％，二氧化硅2-7％，二硫化钼5-9％，氧化铝2-8％，氮化硼1-5％，石墨15-25％，聚丙烯腈纤维0.2-1％，其中将上述组成成分经高速搅拌机混合均匀，压制素坯；将该素坯固定在支撑钢背上，通过高温烧结工艺得到所需要的粉末冶金材料。通过上述技术方案实施所得到的粉末冶金材料，其抗压强度超过125MPa，具有优良的摩擦稳定性和耐热性，从而使闸片的抗压强度和制动性能可以满足时速300km/h及以上的高速列车制动要求。
文档编号C22C9/00GK102011043SQ20101061629
公开日2011年4月13日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者周建华, 张旭峰, 张肖璐, 邹怀森 申请人:北京瑞斯福科技有限公司