本发明涉及汽车制动系统技术领域，具体涉及一种粉末冶金汽车刹车片及制备方法。
背景技术：
在汽车的刹车系统中，刹车片是最关键的安全零件，所有刹车效果的好坏都是刹车片起决定性作用，所以说好的刹车片是人和汽车的保护神，目前市场上的赛车以及高档汽车等大多采用耐热性好以及重量轻的碳陶制动盘，从而对研发生产与之相配套的汽车刹车片提出了新的挑战。随着汽车速度的提高以及环保意识的逐步加强，汽车对刹车片的综合性能的要求也越来越高。用合成材料制成的汽车刹车片，在高温状态下摩擦系数会严重下降，且随着速度的变化，摩擦系数的波动幅度较大，从而导致制动力矩严重减小，影响行车安全；同时在磨损过程中形成的石棉粉尘等，对人类的身体健康造成威胁且污染环境。
技术实现要素：
本发明旨在提供一种粉末冶金汽车刹车片及制备方法，针对上述与碳陶制动盘相匹配的复合刹车片存在的问题，制造一种摩擦性能优越、超耐磨、耐高温且热衰退稳定的刹车片，特别适用于一些高档轿车、跑车、职业赛车。
本发明是通过如下技术方案予以实现的：
一种粉末冶金汽车刹车片，由以下重量份原料组成：铁粉50～70份、铜粉6～13份、石墨10～15份、碳化硅2～6份、石英砂2～8份、镍粉0.5～2份、碳化钨1～7份、二硫化钼2～7份。
所述的一种粉末冶金汽车刹车片，重量份原料优选为：铁粉55～65份、铜粉8～11份、石墨11～13份、碳化硅3～5份、石英砂4～6份、镍粉1～1.5份、碳化钨3～6份、二硫化钼4～5份。
所述的一种粉末冶金汽车刹车片，重量份原料优选为：铁粉60份、铜粉10份、石墨12份、碳化硅4份、石英砂5份、镍粉1份、碳化钨4份、二硫化钼4份。
所述组成原料的各组元微观性状分别为：铁粉纯度≥98％，粒度为20～75μm，海绵状；铜粉纯度≥99.5％，粒度为20～75μm，树枝状；石墨纯度≥92％，粒度为20～40μm，颗粒状；碳化硅纯度≥97％，粒度为50～63μm；石英砂纯度≥97％，粒度为40～100μm；镍粉纯度≥99.5％，粒度为20～63μm，球状；碳化钨纯度≥99.5％，灰色粉剂；二硫化钼纯度≥97％，粒度为20～45μm，层状粉剂。
该刹车片制备方法包括如下步骤：
(A)原材料的处理：将铜粉和铁粉进行还原处理，石墨、碳化硅、石英砂、二硫化钼需经过烘干处理；
(B)按比例称取经步骤(A)处理后的各组成原料并放入混料机进行均匀混料；
(C)将混合均匀后的混合料，按汽车刹车片压制参数进行称料，倒入压制模具中，在500～600MPa的压制压力，经压制过程，制得压坯；
(D)将压制得的压坯固定到经吹砂处理的汽车刹车片骨架上，按层叠放，每层刹车片之间用石墨盘隔开，在加压烧结炉中进行烧结；
(E)将所得的汽车刹车片的烧结毛坯，进一步机加修整外形；
(F)将步骤E得到的汽车刹车片进行喷漆处理后包装密封。
所述步骤(A)分为以下步骤：
(a1)铜粉和铁粉的还原处理：铜粉的还原温度为400～450℃，铁粉的还原温度为600～700℃，在氨分解气体环境中保温3小时后空冷至室温，还原后的铜粉和铁粉须经相应粒度的标准筛子过筛处理；
(a2)石墨、碳化硅、石英砂、二硫化钼需经过烘干处理，烘干温度为150～200℃，保温3小时后随炉冷却，并在20～60℃环境下恒温处理。
所述步骤(D)中烧结的工艺为：在氨分解气体保护下，以8～15℃/min的升温速度从室温升到500±20℃，给汽车刹车片施加0.8～1.0MPa的压力；到500±20℃时保温20～30min，给汽车刹车片施加0.8～1.0MPa的压力；再以5～8℃/min的升温速度从500±20℃升到900±30℃，给汽车刹车片施加1.5～2.0MPa的压力；接着在900±30℃时保温20～30min，给汽车刹车片施加2.4～3.0MPa的压力；继续以2～5℃/min的升温速度从900±30℃升到1000±50℃，给汽车刹车片施加3.5～4.0MPa的压力；然后在1000±50℃时保温150min，给汽车刹车片施加4.5～5.0MPa的压力；保温结束后以水冷方式将设备冷却到60℃以下并取出汽车刹车片。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明提供的一种粉末冶金汽车刹车片及制备方法，采用上述技术方案的与碳陶制动盘配套使用的粉末冶金汽车刹车片，以铁粉作为基体组元，通过加入铜粉、镍粉等强化组元，对基体进行强化；通过加入碳化硅、石英砂等组元，增加汽车刹车片的摩擦系数；通过加入石墨、碳化钨和二硫化钼等润滑组元，增加汽车刹车片磨损过程中表面的光滑度并减少对碳陶制动盘的磨损。使用本技术方案制备的汽车刹车片，平均摩擦系数比合成刹车片高，制动距离短，而且没有明显的热衰退现象，摩擦系数稳定且汽车刹车片以及碳陶制动盘的磨损量都比较小。
附图说明
图1是本发明的加工工艺流程图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明，但所要求的保护范围并不局限于所述；
本发明提供的一种粉末冶金汽车刹车片及制备方法，刹车片由以下重量份原料组成：铁粉50～70份、铜粉6～13份、石墨10～15份、碳化硅2～6份、石英砂2～8份、镍粉0.5～2份、碳化钨1～7份、二硫化钼2～7份。
所述组成原料的各组元微观性状分别为：铁粉纯度≥98％，粒度为20～75μm，海绵状；铜粉纯度≥99.5％，粒度为20～75μm，树枝状；石墨纯度≥92％，粒度为20～40μm，颗粒状；碳化硅纯度≥97％，粒度为50～63μm；石英砂纯度≥97％，粒度为40#～100#；镍粉纯度≥99.5％，粒度为20～63μm，球状；碳化钨纯度≥99.5％，灰色粉剂；二硫化钼纯度≥97％，粒度为20～45μm，层状粉剂。
实施例1：
按要求将铜粉和铁粉进行还原处理，铜粉的还原温度为400℃，铁粉的还原温度为600℃，在氨分解气体环境中保温3小时后空冷至室温，还原后的铜粉和铁粉须经相应粒度的标准筛子过筛处理；石墨、碳化硅、石英砂、二硫化钼需经过烘干处理，烘干温度为150℃，保温3小时后随炉冷却，并在20℃环境下恒温处理。将处理后的原材料按如下重量份称取各组元：铁粉60份、铜粉10份、石墨12份、碳化硅4份、石英砂4份、镍粉1份、碳化钨4份、二硫化钼5份。将成取后的原材料放入混料机中进行混料。混料转速为30r/min,混料时间为12h。将混合均匀后的混合料，按汽车刹车片压制参数进行称料，倒入压制模具中，在500MPa的压制压力，经压制过程，制得压坯。将压制得的压坯固定到经吹砂处理的汽车刹车片骨架上，按层叠放，每层刹车片之间用石墨盘隔开，在加压烧结炉中进行烧结。烧结工艺参数为：在氨分解气体保护下，以8℃/min的升温速度从室温升到500±20℃，给汽车刹车片施加0.8的压力；到500±20℃时保温30min，给汽车刹车片施加0.8MPa的压力；再以8℃/min的升温速度从500±20℃升到900±30℃，给汽车刹车片施加1.5MPa的压力；接着在900±30℃时保温30min，给汽车刹车片施加2.4MPa的压力；继续以2℃/min的升温速度从900±30℃升到1000±50℃，给汽车刹车片施加3.5MPa的压力；然后在1000±50℃时保温150min，给汽车刹车片施加4.5MPa的压力；保温结束后以水冷方式将设备冷却到60℃以下并取出汽车刹车片。将所得的烧结毛坯，进一步机加修整外形；最后将汽车刹车片进行喷漆处理后包装密封。
实施例2：
按要求将铜粉和铁粉进行还原处理，铜粉的还原温度为450℃，铁粉的还原温度为700℃，在氨分解气体环境中保温3小时后空冷至室温，还原后的铜粉和铁粉须经相应粒度的标准筛子过筛处理；石墨、碳化硅、石英砂、二硫化钼需经过烘干处理，烘干温度为200℃，保温3小时后随炉冷却，并在60℃环境下恒温处理。将处理后的原材料按如下重量份称取各组元：铁粉50份、铜粉13份、石墨15份、碳化硅6份、石英砂2份、镍粉2份、碳化钨7份、二硫化钼5份。将称取后的原材料放入混料机中进行混料。混料转速为60r/min,混料时间为6h。将混合均匀后的混合料，按汽车刹车片压制参数进行称料，倒入压制模具中，在600MPa的压制压力，经压制过程，制得压坯。将压制得的压坯固定到经吹砂处理的汽车刹车片骨架上，按层叠放，每层刹车片之间用石墨盘隔开，在加压烧结炉中进行烧结。烧结工艺参数为：在氨分解气体保护下，以15℃/min的升温速度从室温升到500±20℃，给汽车刹车片施加1.0MPa的压力；到500±20℃时保温20min，给汽车刹车片施加1.0MPa的压力；再以8℃/min的升温速度从500±20℃升到900±30℃，给汽车刹车片施加2.0MPa的压力；接着在900±30℃时保温20min，给汽车刹车片施加3.0MPa的压力；继续以5℃/min的升温速度从900±30℃升到1000±50℃，给汽车刹车片施加4.0MPa的压力；然后在1000±50℃时保温150min，给汽车刹车片施加5.0MPa的压力；保温结束后以水冷方式将设备冷却到60℃以下并取出汽车刹车片。将所得的刹车片烧结毛坯，进一步机加修整外形。将得到的汽车刹车片进行喷漆处理后包装密封。
实施例3：
按要求将铜粉和铁粉进行还原处理，铜粉的还原温度为420℃，铁粉的还原温度为630℃，在氨分解气体环境中保温3小时后空冷至室温，还原后的铜粉和铁粉须经相应粒度的标准筛子过筛处理；石墨、碳化硅、石英砂、二硫化钼需经过烘干处理，烘干温度为170℃，保温3小时后随炉冷却，并在30℃环境下恒温处理。将处理后的原材料按如下重量份称取各组元：铁粉70份、铜粉6份、石墨10份、碳化硅2份、石英砂3份、镍粉0.5份、碳化钨1.5份、二硫化钼7份。将成取后的原材料放入混料机中进行混料。混料转速为40r/min,混料时间为8h。将混合均匀后的混合料，按汽车刹车片压制参数进行称料，倒入压制模具中，在550MPa的压制压力，经压制过程，制得压坯。将压制得的压坯固定到经吹砂处理的汽车刹车片骨架上，按层叠放，每层刹车片之间用石墨盘隔开，在加压烧结炉中进行烧结。烧结工艺参数为：在氨分解气体保护下，以10/min的升温速度从室温升到500±20℃，给汽车刹车片施加0.9MPa的压力；到500±20℃时保温25min，给汽车刹车片施加0.9MPa的压力；再以6℃/min的升温速度从500±20℃升到900±30℃，给汽车刹车片施加1.7MPa的压力；接着在900±30℃时保温25min，给汽车刹车片施加2.8MPa的压力；继续以4℃/min的升温速度从900±30℃升到1000±50℃，给汽车刹车片施加3.7MPa的压力；然后在1000±50℃时保温150min，给汽车刹车片施加4.5MPa的压力；保温结束后以水冷方式将设备冷却到60℃以下并取出汽车刹车片。将所得的汽车刹车片的烧结毛坯，进一步机加修整外形。将得到的汽车刹车片进行喷漆处理后包装密封。
实施例4：
按要求将铜粉和铁粉进行还原处理，铜粉的还原温度为440℃，铁粉的还原温度为650℃，在氨分解气体环境中保温3小时后空冷至室温，还原后的铜粉和铁粉须经相应粒度的标准筛子过筛处理；石墨、碳化硅、石英砂、二硫化钼需经过烘干处理，烘干温度为180℃，保温3小时后随炉冷却，并在50℃环境下恒温处理。将处理后的原材料按如下重量份称取各组元：铁粉65份、铜粉7份、石墨12份、碳化硅3.5份、石英砂8份、镍粉1.5份、碳化钨1份、二硫化钼2份。将成取后的原材料放入混料机中进行混料。混料转速为50r/min,混料时间为9h。将混合均匀后的混合料，按汽车刹车片压制参数进行称料，倒入压制模具中，在580MPa的压制压力，经压制过程，制得压坯。将压制得的压坯固定到经吹砂处理的汽车刹车片骨架上，按层叠放，每层刹车片之间用石墨盘隔开，在加压烧结炉中进行烧结。烧结工艺参数为：在氨分解气体保护下，以12℃/min的升温速度从室温升到500±20℃，给汽车刹车片施加0.9MPa的压力；到500±20℃时保温28min，给汽车刹车片施加0.8MPa的压力；再以8℃/min的升温速度从500±20℃升到900±30℃，给汽车刹车片施加1.9MPa的压力；接着在900±30℃时保温28min，给汽车刹车片施加2.9MPa的压力；继续以4.8℃/min的升温速度从900±30℃升到1000±50℃，给汽车刹车片施加3.8MPa的压力；然后在1000±50℃时保温150min，给汽车刹车片施加5.0MPa的压力；保温结束后以水冷方式将设备冷却到60℃以下并取出汽车刹车片。将步骤E所得的汽车刹车片的烧结毛坯，进一步机加修整外形。将步骤F得到的汽车刹车片进行喷漆处理后包装密封。
实施例5：
按要求将铜粉和铁粉进行还原处理，铜粉的还原温度为410℃，铁粉的还原温度为690℃，在氨分解气体环境中保温3小时后空冷至室温，还原后的铜粉和铁粉须经相应粒度的标准筛子过筛处理；石墨、碳化硅、石英砂、二硫化钼需经过烘干处理，烘干温度为155℃，保温3小时后随炉冷却，并在22℃环境下恒温处理。将处理后的原材料按如下重量份称取各组元：铁粉52份、铜粉12份、石墨13份、碳化硅6份、石英砂7份、镍粉2份、碳化钨5份、二硫化钼3份。将成取后的原材料放入混料机中进行混料。混料转速为35r/min,混料时间为11h。将混合均匀后的混合料，按汽车刹车片压制参数进行称料，倒入压制模具中，在555MPa的压制压力，经压制过程，制得压坯。将压制得的压坯固定到经吹砂处理的汽车刹车片骨架上，按层叠放，每层刹车片之间用石墨盘隔开，在加压烧结炉中进行烧结。烧结工艺参数为：在氨分解气体保护下，以11℃/min的升温速度从室温升到500±20℃，给汽车刹车片施加0.85MPa的压力；到500±20℃时保温20～30min，给汽车刹车片施加0.85MPa的压力；再以5.5℃/min的升温速度从500±20℃升到900±30℃，给汽车刹车片施加1.75MPa的压力；接着在900±30℃时保温23min，给汽车刹车片施加2.7MPa的压力；继续以4.5℃/min的升温速度从900±30℃升到1000±50℃，给汽车刹车片施加3.8MPa的压力；然后在1000±50℃时保温150min，给汽车刹车片施加4.9MPa的压力；保温结束后以水冷方式将设备冷却到60℃以下并取出汽车刹车片。将所得的汽车刹车片的烧结毛坯，进一步机加修整外形。将得到的汽车刹车片进行喷漆处理后包装密封。