一种离合器用干式铜基粉末冶金摩擦材料及其制备方法
【专利摘要】一种离合器用干式铜基粉末冶金摩擦材料及其制备方法，所述的摩擦材料采用Cu、Fe为基体组元，石墨为润滑组元，SiC、ZrSiO4为摩擦组元，加入Ni、Sn合金元素强化基体；所述粉末冶金材料的各组成成份按照如下重量百分比是：铜粉45?65%，铁粉5?18%，石墨粉5?12%，碳化硅粉2?8%，锆英砂粉10?20%，镍0?6%，锡4?10%。所述的制备方法是：将上述组成成份在V形混料机混合均匀，压制成坯，将该压坯固定在支撑钢背上，通过高温烧结得到所需的铜基粉末冶金摩擦材料，它具有良好的摩擦稳定性和耐热性，使用过程中噪声少，全环境适用，性能满足拖拉机干式离合器面片的要求等特点。
【专利说明】
-种离合器用干式铜基粉末冶金摩擦材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种离合器用干式铜基粉末冶金摩擦材料及其制备方法，尤其是一种 用于拖拉机离合器的高性能干式铜基粉末冶金摩擦材料及其制备方法，属于摩擦材料及其 制备技术领域。
【背景技术】
[0002] 拖拉机是现代化农业生产中不可替代的动力机械，在农业生产中具有广泛的用 途。拖拉机离合器的主要功用是分离发动机传来的动力，W使变速箱顺利挂挡或换挡，柔顺 地接合动力，保证车辆平稳起步，超负荷时离合器打滑W保护零件免受损坏。
[0003] 根据传递动力的方式，离合器分为摩擦式和液力式两种，目前摩擦式应用广泛。直 到今天，拖拉机离合器的摩擦材料中多数还是W石棉为基础的材料编制而成，运种编制的 面片是由石棉纤维和铜丝或锋丝绕制成石棉线绳制成。石棉纤维对于材料的摩擦系数、抗 磨损性、耐热性、强度、模量和硬度等各性能都起到了一定的改良作用，且原材料来源广泛， 价格低廉。但也存在一些明显的缺点，首先是石棉的热稳定性欠佳，因而导致其所增强的离 合器摩擦材料的抗热衰退性不良，一般来说，在250°C开始明显衰退，在350°C可能出现失 效;其次是它对人体的伤害，石棉纤维被大量吸入肺部可能会造成石棉肺、肺癌等疾病。粉 末冶金摩擦材料作为离合器从动盘的摩擦面片，国外从20世纪50年代起，在工程机械及载 货汽车上就开始使用。由于粉末冶金摩擦面片的摩擦系数高于树脂基摩擦片，装用粉末冶 金摩擦面片的离合器相对于采用树脂基摩擦片的离合器来说，在同一夹紧载荷下可提供更 大的摩擦力矩，即离合器的转矩容量较有机片大，或在相同转矩容量下，所用夹紧载荷可较 小，使离合器接合更柔和，分离力更小。
[0004] 现有技术中的拖拉机离合器粉末冶金摩擦面片在使用过程中，存在耐热性能偏 低，磨损较大的问题，使得离合器打滑和发抖，并且在离合过程中的噪声现象突出。
[0005] 为了解决上述不足，必须运用最优化原理和计算机技术进行材料的优化设计，从 而得到最佳性能的成分配比。目前，铜基摩擦材料和铁基摩擦材料仍然是粉末冶金摩擦材 料的两大主要系列。较轻负荷的条件下通常采用铜基摩擦材料，其可用于干摩擦或有液体 润滑的工作条件中，比铁基粉末冶金摩擦材料具有更好的综合性能，且具有优异的制动效 果；重负荷或超重负荷的条件下常采用铁基摩擦材料，其制造成本低，一般在干摩擦下使 用。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种能有效解决耐热性能偏 低，磨损较大的问题，同时使用过程中噪声少，溫度和气候的变化对摩擦性能影响小，不污 染环境的离合器用干式铜基粉末冶金摩擦材料及其制备方法。
[0007] 本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种离合器用干式铜基粉末冶金摩 擦材料，所述的摩擦材料采用化、Fe为基体组元，石墨为润滑组元，SiC、ZrSi04为摩擦组元， 加入Ni、Sn合金元素强化基体;所述粉末冶金材料的各组成成份按照如下重量百分比是:铜 粉45-65%，铁粉5-18%，石墨粉5-12%，碳化娃粉2-8%，错英砂粉10-20%，儀0-6%，锡4- 10%。
[000引作为优选:所述的摩擦材料的各组成成份按照如下重量百分比是:铜粉56%，铁粉 10%，石墨粉8%，碳化娃粉4%，错英砂粉10%，儀4%，锡8%。
[0009] -种如上所述的离合器用干式铜基粉末冶金摩擦材料的制备方法，所述的制备方 法是:将上述组成成份在V形混料机混合均匀，压制成巧，将该压巧固定在支撑钢背上，通过 高溫烧结得到所需的铜基粉末冶金摩擦材料，具体是：
[0010] 将上述组成成分在V形混料机混合2-地，并在500-600M化压力下压制得到压巧，压 巧密度4.5-5.5旨八1113，将该压巧固定在支撑钢背上，在钟罩炉中于840-960°(：烧结，压力为 1.0- 3.OMPa，氨气保护下烧结，保溫2-4 h，保溫结束后吊炉空冷至500°C后水冷，得到所需 要的粉末冶金材料。
[0011] 作为优选:所述的制备方法是:将上述组成成分在V形混料机混合化，并在550MPa 压力下压制得到压巧，压巧密度5 . Og/cm3，将该压巧固定在支撑钢背上，在钟罩炉中于900 °C烧结，压力为2.0MPa，氨气保护下烧结，保溫化，保溫结束后吊炉空冷至500°C后水冷，得 到所需要的粉末冶金材料。
[0012] 本发明具有良好的摩擦稳定性和耐热性，使用过程中噪声少，全环境适用，性能满 足拖拉机干式离合器面片的要求等特点。
【附图说明】
[0013] 图1是本发明制备的拖拉机离合器用干式铜基粉末冶金摩擦面片图；
[0014] 图2是本发明制备的铜基粉末冶金摩擦材料的金相显微形貌图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。一种离合器用干式铜基粉末冶金 摩擦材料，所述的摩擦材料采用Cu、Fe为基体组元，石墨为润滑组元，SiC、ZrSi04为摩擦组 元，加入Μ、Sn合金元素强化基体;所述粉末冶金材料的各组成成份按照如下重量百分比 是:铜粉45-65%，铁粉5-18%，石墨粉5-12%，碳化娃粉2-8%，错英砂粉10-20 %，儀0-6 %， 锡 4-10 %。
[0016] 优选的实施例是：所述的摩擦材料的各组成成份按照如下重量百分比是：铜粉 56%，铁粉10%，石墨粉8%，碳化娃粉4%，错英砂粉10%，儀4%，锡8%。
[0017] -种如上所述的离合器用干式铜基粉末冶金摩擦材料的制备方法，所述的制备方 法是:将上述组成成份在V形混料机混合均匀，压制成巧，将该压巧固定在支撑钢背上，通过 高溫烧结得到所需的铜基粉末冶金摩擦材料，具体是：
[0018] 将上述组成成分在V形混料机混合2-地，并在500-600M化压力下压制得到压巧，压 巧密度4.5-5.5旨八1113，将该压巧固定在支撑钢背上，在钟罩炉中于840-960°(：烧结，压力为 1.0- 3.OMPa，氨气保护下烧结，保溫2-4 h，保溫结束后吊炉空冷至500°C后水冷，得到所需 要的粉末冶金材料。
[0019] 作为优选的实施例是：所述的制备方法是：将上述组成成分在V形混料机混合化， 并在550M化压力下压制得到压巧，压巧密度5. Og/cm3，将该压巧固定在支撑钢背上，在钟罩 炉中于900°C烧结，压力为2.0M化，氨气保护下烧结，保溫化，保溫结束后吊炉空冷至500°C 后水冷，得到所需要的粉末冶金材料。
[0020] 实施例1:
[0021] 按照重量比准备各组分:包括铜粉60%，铁粉6%，石墨粉8 %，碳化娃粉4%，错英 砂粉14%，儀0%，锡8% ;将上述组成成分在V形混料机混合化，并在600M化压力下压制得到 压巧，压巧密度5.Og/cm3,将该压巧固定在支撑钢背上，在钟罩炉中于840°C烧结，压力为 2.0 MPa，氨气保护下烧结，保溫3.化，保溫结束后吊炉空冷至500°C后水冷，得到所需要的 铜基粉末冶金摩擦材料。
[0022] W合金钢对偶件为，在MM-3000型摩擦磨损试验机上进行摩擦试验，铜基粉末冶金 摩擦试环尺寸:外径为75mm，内径为53 mm，厚度为12 mm。试验前摩擦试环表面磨合到80% 后测定20次，最后结果取平均值。测试参数为：制动比压O.eOMpa，转动惯性0.35 kg · m2,试 样面积20.0cm2，摩擦线速度分别为6500;r/min和SOOOr/min。试验结果如表1所示。
[0023] 表1铜基粉末冶金摩擦材料的MM-3000摩擦磨损性能
[0024]
[0025] 实施例2:
[0026] 按照重量比准备各组分:包括铜粉56%，铁粉10%，石墨粉8%，碳化娃粉4%，错英 砂粉10%，儀4%，锡8% ;将上述组成成分在V形混料机混合均匀，并在580M化压力下压制得 到压巧，压巧密度5. Ig/cm3,将该压巧固定在支撑钢背上，在钟罩炉中于900°C烧结，压力为 3.0 MPa,氨气保护下烧结，保溫4 h，保溫结束后吊炉空冷至500°C后水冷，得到所需要的铜 基粉末冶金摩擦材料。
[0027] 在DM-S定速式摩擦试验机上W转速400~600r/min，压力0.49MPa，按GB/T5764汽 车离合器面片规定试验方法进行摩擦磨损性能检测，实验结果如表1所示。检测结果表明： 铜基粉末冶金摩擦材料的平均摩擦系数为0.50，磨损率仅为0.12 X l(T7cm3 . pi，噪声少。
[0028] 表2铜基粉末冶金摩擦材料的DM-S定速摩擦磨损性能
[0029]
[0030] 实施例3:
[0031] 按照重量比准备各组分:包括铜粉45%，铁粉18%，石墨粉12%，碳化娃粉4%，错 英砂粉15%，儀2%，锡4% ;将上述组成成分在V形混料机混合均匀，并在eOOMPa压力下压制 得到压巧，压巧密度5.2g/cm3，将该压巧固定在支撑钢背上，在钟罩炉中于96(TC烧结，压力 为1.0 MPa,氨气保护下烧结，保溫3 h，保溫结束后吊炉空冷至500°C后水冷，得到所需要的 铜基粉末冶金摩擦材料。按照上述工艺制备的铜基粉末冶金材料的硬度为60皿，抗压强度 为203M化。
[0032] 实施例4:
[0033] 按照重量比准备各组分:包括铜粉62%，铁粉5%，石墨粉5 %，碳化娃粉8%，错英 砂粉10 %，儀0 %，锡10 % ;将上述组成成分在V形混料机混合均匀，并在500MPa压力下压制 得到压巧，压巧密度4.9g/cm3，将该压巧固定在支撑钢背上，在钟罩炉中于88(TC烧结，压力 为1.5 MPa,氨气保护下烧结，保溫2 h，保溫结束后吊炉空冷至500°C后水冷，得到所需要的 铜基粉末冶金摩擦材料。按照上述工艺制备的铜基粉末冶金材料的硬度为50皿，抗压强度 为168M化。
[0034] 由此可见，通过该制备方法得到的铜基粉末冶金摩擦材料的硬度可达60皿，抗压 强度可达203M化，在MM-3000型摩擦磨损试验机和DM-S定速式摩擦试验机上的测试结果表 面，具有优良的摩擦磨损性能和摩擦稳定性，耐热性能良好，噪声少，可W满足拖拉机干式 离合器摩擦面片的技术要求。
[0035] 上述实施例中铜基粉末冶金摩擦材料的组元比例、压制压力和烧结溫度等仅是本 发明的一个【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本领域的技术人 员在本发明掲露的技术范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应涵盖在本发明的保护范 围之内。
【主权项】
1. 一种离合器用干式铜基粉末冶金摩擦材料，其特征在于所述的摩擦材料采用Cu、Fe 为基体组元，石墨为润滑组元，SiC、ZrSi04为摩擦组元，加入Ni、Sn合金元素强化基体;所述 粉末冶金材料的各组成成份按照如下重量百分比是：铜粉45-65%，铁粉5-18%，石墨粉5-12%，碳化硅粉2-8%，锆英砂粉10-20%，镍0-6%，锡4-10%。2. 根据权利要求1所述的离合器用干式铜基粉末冶金摩擦材料，其特征在于所述的摩 擦材料的各组成成份按照如下重量百分比是:铜粉56%，铁粉10%，石墨粉8%，碳化硅粉4%，锆 英砂粉10%，镍4%，锡8%。3. -种如权利要求1或2所述的离合器用干式铜基粉末冶金摩擦材料的制备方法，其特 征在于所述的制备方法是:将上述组成成份在V形混料机混合均匀，压制成坯，将该压坯固 定在支撑钢背上，通过高温烧结得到所需的铜基粉末冶金摩擦材料，具体是： 将上述组成成分在V形混料机混合2-4h，并在500-600MPa压力下压制得到压坯，压坯 密度4.5-5.5g/cm3，将该压坯固定在支撑钢背上，在钟罩炉中于840-960 °C烧结，压力为 1.0-3.0 MPa，氢气保护下烧结，保温2-4 h，保温结束后吊炉空冷至500 °C后水冷，得到所 需要的粉末冶金材料。4. 根据权利要求3所述的离合器用干式铜基粉末冶金摩擦材料的制备方法，其特征在 于所述的制备方法是:将上述组成成分在V形混料机混合3h，并在550MPa压力下压制得到压 坯，压坯密度5. Og/cm3,将该压坯固定在支撑钢背上，在钟罩炉中于900 °C烧结，压力为 2.0MPa，氢气保护下烧结，保温3h，保温结束后吊炉空冷至500°C后水冷，得到所需要的粉末 冶金材料。
【文档编号】C22C30/02GK106011520SQ201610518088
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】李专, 张国洪, 韩建国, 许成法, 戴国文
【申请人】杭州前进齿轮箱集团股份有限公司