一种高能量密度高功率密度湿式铜基摩擦材料及制备方法与流程

文档序号:29406745发布日期:2022-03-26 10:49阅读:299来源:国知局
325目;mgo含量≥98wt%,粒径为为-325目。
10.一种高能量密度&高功率密度湿式铜基摩擦材料的制备方法,包括以下步骤:
11.步骤1:将上述各成份原料按比例称取,首先将原料放入专用容器内,放入煤油将其搅拌均匀,其中煤油加入量为100kg原料加1000ml煤油,然后倒入v型混料机混合30~60分钟,之后将混合后的原料倒入混料机的桶内混合30分钟,出料后过筛得到混合料;
12.步骤2:将步骤1中所得的混合料按照产品规格在压模中冷压成型,在压制压力200~250mpa下压制成密度为4.0~4.4g/cm3的压坯;
13.步骤3:将压坯与镀铜钢芯板叠装放入钟罩式烧结炉中加压烧结,整个烧结过程在氮气和氢气的保护下完成,烧结温度为810~830℃,烧结压力为1.2mpa~1.5mpa,烧结保温时间3~4小时后,随炉冷却至室温出炉,经后续机加工后即可得到所需摩擦片成品;
14.步骤4:在塑料洛氏硬度计上测量烧结试样硬度,在电子天平上测量烧结试样密度。
15.与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
16.本发明一种高能量密度高功率密度湿式铜基摩擦材料成分中添加适量的镍粉可改善石墨粉和铜合金基体界面结合状态,界面结合更加牢固紧密,明显提高了铜基石墨复合材料的强度、硬度、韧性及高温强度;添加适量钛粉可以改善cu与c的润湿性,提高了石墨和铜合金基体的结合能力,有利于提高摩擦材料的硬度和相对密度,从而提高摩擦材料的耐磨性。添加适量锡粉,不仅可提高压坯强度,还可以提高烧结制品的强度和硬度,还与摩擦偶有迅速磨合的能力,sn易在cu中扩散,在800℃下烧结即可得到均匀的固溶体,在铜-锡系粉末中加锌显著强化了烧结时的扩散过程,添加zro2和mgo作为摩擦组元可以提高摩擦材料在高速下的摩擦性能。
17.本发明所提出摩擦材料配方成份设计合理,动、静摩擦因数高且稳定,静、动摩擦因比值小,抗压强度高、具有极好的载荷和抗磨损性能,导热性好,具有高能量吸收水平和高功率传递水平,接合平稳,无振颤噪音,性能稳定、可靠,制备方法简单,工艺成熟、稳定,可满足批量化生产。
具体实施方式
18.下面用具体实施例说明本发明,但并不是对发明的限制。
19.实施例1
20.一种高能量密度高功率密度湿式铜基摩擦材料,包括合金组元、润滑组元和摩擦组元;所述合金组元包括以下重量百分比原料:铜粉61%、锡粉6%、锌粉4%、镍粉2%、钛粉2%;所述润滑组元包括以下重量百分比原料:石墨粉16%、石油焦1%、pis3%;所述摩擦组元包括以下重量百分比原料:zro23%、mgo2%。
21.铜粉含量≥99.7wt%,粒径为-325目;锡粉含量≥99.5wt%,粒径为-325目;锌粉含量≥99.7wt%,粒径为-325目;镍粉含量≥99.5wt%,粒径为-200目;钛粉含量≥99.8wt%,粒径为-325目;石墨粉含量≥97wt%,粒径为-200目,石墨粉采用磷片石墨粉;石油焦粒径为-325目;pis含量≥98wt%,粒径为-325目;zro2含量≥98.5wt%,粒径为-325目;mgo含量≥98wt%,粒径为为-325目。
22.一种高能量密度高功率密度湿式铜基摩擦材料的制备方法,包括以下步骤:
23.步骤1:将上述各成份原料按比例称取,首先将原料放入专用容器内,放入煤油将其搅拌均匀,其中煤油加入量为100kg原料加1000ml煤油,然后倒入v型混料机混合30~60分钟,之后将混合后的原料倒入混料机的桶内混合30分钟,出料后过筛得到混合料;
24.步骤2:将步骤1中所得的混合料按照产品规格在压模中冷压成型,在压制压力220mpa下压制成密度为4.2g/cm3的压坯;
25.步骤3:将压坯与镀铜钢芯板叠装放入钟罩式烧结炉中加压烧结,整个烧结过程在氮气和氢气的保护下完成,烧结温度为810~830℃,烧结压力为1.5mpa,烧结保温时间3~4小时后,随炉冷却至室温出炉,经后续机加工后即可得到所需摩擦片成品;
26.步骤4:在塑料洛氏硬度计上测量烧结试样硬度,在电子天平上测量烧结试样密度。
27.实施例1获得的铜基摩擦材料试样密度为4.6g/cm3,表面硬度为hrr95~100。
28.实施例2
29.一种高能量密度高功率密度湿式铜基摩擦材料,包括合金组元、润滑组元和摩擦组元;所述合金组元包括以下重量百分比原料:铜粉57%、锡粉6%、锌粉5%、镍粉2%、钛粉2%;所述润滑组元包括以下重量百分比原料:石墨粉18%、石油焦1%、pis4%;所述摩擦组元包括以下重量百分比原料:zro23%、mgo2%。
30.铜粉含量≥99.7wt%,粒径为-325目;锡粉含量≥99.5wt%,粒径为-325目;锌粉含量≥99.7wt%,粒径为-325目;镍粉含量≥99.5wt%,粒径为-200目;钛粉含量≥99.8wt%,粒径为-325目;石墨粉含量≥97wt%,粒径为-200目,石墨粉采用磷片石墨粉;石油焦粒径为-325目;pis含量≥98wt%,粒径为-325目;zro2含量≥98.5wt%,粒径为-325目;mgo含量≥98wt%,粒径为为-325目。
31.一种高能量密度高功率密度湿式铜基摩擦材料的制备方法与实施例1相似,但烧结工艺参数不同:
32.步骤1:将实施例2中各成份原料按比例称取,首先将金属原料放入专用容器内,放入适量煤油将其拌均匀,其中煤油加入量为100kg原料加1000ml煤油。然后倒入v型混料机混合30分钟至60分钟后,之后将混合后的原料倒入混料机的桶内混合30分钟,出料后过筛得到混合料。
33.步骤2:将上述所得混合料按照产品规格在压模中冷压成型,在压制压力220mpa下压制成密度为4.2g/cm3的压坯。
34.步骤3:将在压坯与镀铜钢芯板叠装放入钟罩式烧结炉中加压烧结。整个烧结过程在氮气和氢气的保护下完成。烧结温度为810~830℃,烧结压力为1.4mpa,烧结保温时间3~4小时后,随炉冷却至室温出炉。经后续机加工后即可得到所需摩擦片成品。
35.步骤4:在塑料洛氏硬度计上测量烧结试样硬度,在电子天平上测量烧结试样密度。
36.实施例2获得的铜基摩擦材料试样密度为4.4g/cm3,表面硬度为hrr85~90。
37.实施例3
38.一种高能量密度高功率密度湿式铜基摩擦材料,包括合金组元、润滑组元和摩擦组元;所述合金组元包括以下重量百分比原料:铜粉57%、锡粉6%、锌粉4%、镍粉2%、钛粉2%;所述润滑组元包括以下重量百分比原料:石墨粉20%、石油焦1%、pis3%;所述摩擦组
元包括以下重量百分比原料:zro23%、mgo2%。
39.铜粉含量≥99.7wt%,粒径为-325目;锡粉含量≥99.5wt%,粒径为-325目;锌粉含量≥99.7wt%,粒径为-325目;镍粉含量≥99.5wt%,粒径为-200目;钛粉含量≥99.8wt%,粒径为-325目;石墨粉含量≥97wt%,粒径为-200目,石墨粉采用磷片石墨粉;石油焦粒径为-325目;pis含量≥98wt%,粒径为-325目;zro2含量≥98.5wt%,粒径为-325目;mgo含量≥98wt%,粒径为为-325目。
40.一种高能量密度高功率密度湿式铜基摩擦材料的制备方法与实施例1、例2相似,但烧结工艺参数不同:
41.步骤1:将实施例3中各成份原料按比例称取,首先将金属原料放入专用容器内,放入适量煤油将其拌均匀,其中煤油加入量为100kg原料加1000ml煤油。然后倒入v型混料机混合30分钟至60分钟后,之后将混合后的原料倒入混料机的桶内混合30分钟,出料后过筛得到混合料。
42.步骤2:将上述所得混合料按照产品规格在压模中冷压成型,在压制压力250mpa下压制成密度为4.2g/cm3的压坯。
43.步骤3:将在压坯与镀铜钢芯板叠装放入钟罩式烧结炉中加压烧结。整个烧结过程在氮气和氢气的保护下完成。烧结温度为810~830℃,烧结压力为1.2mpa,烧结保温时间3~4小时后,随炉冷却至室温出炉。经后续机加工后即可得到所需摩擦片成品。
44.步骤4:在塑料洛氏硬度计上测量烧结试样硬度,在电子天平上测量烧结试样密度。
45.实施例3获得的铜基摩擦材料试样密度为4.3g/cm3,表面硬度为hrr65~70。
46.试验验证
47.将本发明高能量密度高功率密度湿式铜基摩擦材料进行摩擦磨损性能试验,试验方法按jb/t 7909-2011《湿式烧结金属摩擦材料摩擦性能试验台试验方法》,试验设备为1:1惯性试验台架。
48.摩擦磨损检测结果见下表1,表1中编号中1#~3#分别为本发明实施例1~实施例3的铜基摩擦材料。
49.表1摩擦磨损检测结果
50.试样编号平均动摩擦因数μd平均静摩擦因数μj磨损率cm3/j能量负荷许用值cm1#0.0720.1645.44
×
10-9
524002#0.0810.1517.93
×
10-9
683763#0.0950.1429.56
×
10-9
82560
51.本发明所提出的一种高能量密度高功率密度湿式铜基摩擦材料成分是经过大量试制、测试后选取而得,动、静摩擦系数高而稳定,动、静摩擦系数比值小,抗压强度高,具有很好的抗磨损性能,导热性好,具有高的能量吸收水平和高功率传递水平,接合平稳,无振颤、噪音。本发明性能稳定、可靠,制备方法简单,工艺成熟、稳定,可满足批量生产要求,可适用于本大功率、高速重载的湿式摩擦传动和制动装置中。
52.本发明一种高能量密度高功率密度湿式铜基摩擦材料成分中添加适量的镍粉可改善石墨粉和铜合金基体界面结合状态,界面结合更加牢固紧密,明显提高了铜基石墨复合材料的强度、硬度、韧性及高温强度;添加适量钛粉可以改善cu与c的润湿性,提高了石墨
和铜合金基体的结合能力,有利于提高摩擦材料的硬度和相对密度,从而提高摩擦材料的耐磨性;添加适量锡粉,不仅可提高压坯强度,还可以提高烧结制品的强度和硬度,还与摩擦偶有迅速磨合的能力,sn易在cu中扩散,在800℃下烧结即可得到均匀的固溶体,在铜-锡系粉末中加锌显著强化了烧结时的扩散过程;添加zro2和mgo,作为摩擦组元可以提高摩擦材料在高速下的摩擦性能。
53.最后应说明的是,以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明,本领域技术人员应当理解,依然可以对本发明进行修改或者等同替换,而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换,其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
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