專利名稱：船用濕式摩擦材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種摩擦材料，具體地講，是一種以銅合金為基體的、適用于 高速、重載荷工況的船用濕式摩擦材料。
背景技術(shù)：
摩擦材料是各種機(jī)械設(shè)備中離合器部件中最重要的零件之一，它們利用摩 擦偶之間形成的摩擦力進(jìn)行扭矩的傳輸和控制，摩擦材料要安全可靠的傳導(dǎo)扭 矩，必須具有足夠高且穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，耐磨性、耐熱性、機(jī)械強(qiáng)度，并且要 與對(duì)偶元件之間要有良好的共存性。摩擦材料從材料體系上大體可分為金屬基 和非金屬基兩大類，金屬基包括銅基、鐵基，非金屬基包括樹脂基、石棉、半 金屬、無(wú)石棉、紙基、碳基等。粉末冶金摩擦材料屬于金屬基摩擦材料，在制 作方法上采用粉末冶金的制造方法，它是將金屬粉末和非金屬粉末均勻的混合 在一起在一定燒結(jié)氣氛保護(hù)下發(fā)生一系列物理和化學(xué)變化的假合金。
目前，船用摩擦材料是以銅錫青銅相為基體組元，以細(xì)顆粒低含量石墨和 高含量鉛為潤(rùn)滑組元，以細(xì)顆粒低含量二氧化硅和鐵粉為摩擦組元，將這些原 料進(jìn)行混合、壓制、高溫?zé)Y(jié)后制成摩擦材料。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，如果石墨的含 量過大會(huì)導(dǎo)致摩擦材料強(qiáng)度差、傳熱性能不好及摩擦系數(shù)低的問題，因此，目
前的濕式銅基粉末冶金摩擦材料中石墨的含量一般小于10%，如中國(guó)專利"濕 式銅基粉末冶金摩擦片及制造方法"(公開號(hào)CN101178102，
公開日
2008.05.14)，銅基粉末冶金摩擦片中石墨的含量為5 11%，但是按照"粘著 _變形"摩擦理論，這種成分配比組合之間的物質(zhì)"鍵能"產(chǎn)生的粘著力比較 小，也就是說在高溫重載濕式摩擦潤(rùn)滑狀態(tài)下，由于在離合器內(nèi)部吸附油膜的 不斷解析下，摩擦副之間的摩擦面直接接觸不斷加大，使摩擦材料的抗粘結(jié)性 能和耐燒傷性不斷下降，同時(shí)導(dǎo)致摩擦材料的熱負(fù)荷和摩擦系數(shù)穩(wěn)定性降低。 反映在摩擦副的表觀狀況就為粘結(jié)、變形、斷裂等一系列直觀不良現(xiàn)象。因此， 現(xiàn)有摩擦材料不能滿足高速、重載荷的濕式摩擦潤(rùn)滑工況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種船用濕式摩擦材料，提高摩擦材 料磨損性能和熱負(fù)荷能力，能滿足高速、重載荷工況的要求。 為了解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為-
一種船用濕式摩擦材料，含有3 6.5X重量的Sn, 3 6X重量的Zn, 18 27X重量的C， 2 4.5X重量的Si02或/和Fe，余量為Cu。
本發(fā)明在潤(rùn)滑組元中大大的提高石墨的重量比，使其粒度構(gòu)成相對(duì)豐富； 并且，為了穩(wěn)定其摩擦性能，相應(yīng)提高了摩擦組元中二氧化硅的含量。由于改 變了摩擦和潤(rùn)滑兩大組元，為了使摩擦材料中相應(yīng)的軟硬質(zhì)點(diǎn)匹配，因此，對(duì) 基體組元中也做了一些改變，具體為降低了鉛、錫的含量，適當(dāng)?shù)奶岣吡虽\的 含量。最后通過將本發(fā)明之摩擦材料與現(xiàn)有摩擦材料進(jìn)行試環(huán)摩擦性能對(duì)比試 驗(yàn)(具體試驗(yàn)條件為轉(zhuǎn)速n=6000rpm，慣量J=l. OKgf. cm， s2，工作油壓p=2MPa)， 試驗(yàn)結(jié)果表明本發(fā)明的平均動(dòng)摩擦系數(shù)達(dá)0.0837，而現(xiàn)有船用摩擦材料的平均 動(dòng)摩擦系數(shù)僅為0.067,大大提高了摩擦系數(shù)；而且解決了現(xiàn)有船用摩擦材料在 高溫、高載荷下，出現(xiàn)的粘結(jié)、變形、斷裂等各種不良狀況，提高了船用濕式
摩擦材料的摩擦磨損性能和熱負(fù)荷能力。
作為優(yōu)選實(shí)施例，摩擦材料還含有0.1 lX重量的Pb。 同時(shí)，本發(fā)明提供了一種船用濕式摩擦材料的制備方法，按如下步驟進(jìn)行 先將銅粉末、錫粉末、石墨粉末、二氧化硅粉末或/和鐵粉末混合均勻，然后經(jīng) 壓制和高溫?zé)Y(jié)制得產(chǎn)品，所述各原料的重量百分比為錫3 6.5%、鋅3 6 %、石墨18 27%、 二氧化硅或/和鐵2 4.5%、銅為余量。
作為優(yōu)選實(shí)施例，所述原料中含有0.1 1%重量的鉛；上述石墨為鱗片石
墨或顆粒石墨。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是利用此摩擦材料配比進(jìn)行混合、 壓制、高溫?zé)Y(jié)后，制作的船用濕式摩擦材料與現(xiàn)有船用濕式摩擦相比具有摩 擦系數(shù)高、摩擦系數(shù)穩(wěn)定、傳遞扭矩能力強(qiáng)、抗熱負(fù)荷能力好、磨損率低等優(yōu) 點(diǎn)，解決了大功率船用濕式齒輪箱在應(yīng)用中出現(xiàn)的離合器打滑、摩擦片燒傷和 倒順車嚙合過程噪音及震動(dòng)過大等一系列問題。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明加以說明。
根據(jù)不同的工況要求，調(diào)整各組分的配比。
實(shí)施例l，制備滿足主機(jī)功率3300KW，傳扭為26260N.m船用濕式離合器中 使用的摩擦材料。
將3X(重量)的錫(Sn)粉末、3X(重量)的鋅(Zn)粉末、23%(重量)的石墨 (C)粉末、2X(重量)的二氧化硅(Si02)粉末和69%(重量)的銅(01)粉末進(jìn)行混 合均勻，然后按照常規(guī)摩擦材料的加工方法，經(jīng)壓制和燒結(jié)后制得摩擦材料。
實(shí)施例2，制備滿足主機(jī)功率4320KW,傳扭為34376N. m船用濕式離合器中
使用的摩擦材料。
將4X(重量)的錫(Sn)粉末、3X(重量)的鋅(Zn)粉末、22%(重量)的石墨 (C)粉末、3X(重量)的鐵(Fe)粉末和68%(重量)的銅(01)粉末進(jìn)行混合均勻， 然后經(jīng)壓制和燒結(jié)后制得摩擦材料。
實(shí)施例3,制備滿足主機(jī)功率5840KW，傳扭為46478N. m船用濕式離合器中 使用的摩擦材料。
將5 % (重量)的錫(Sn)粉末、5 % (重量)的鋅(Zn)粉末、1 % (重量)的鉛(Pb) 粉末、25%(重量)的石墨(0粉末、2X(重量)的鐵(Fe)粉末、2%(重量)的二氧 化硅(Si02)粉末和60X(重量)的銅(Cu)粉末進(jìn)行混合均勻，然后按照常規(guī)摩擦
材料的加工方法，經(jīng)壓制和燒結(jié)后制得摩擦材料。
實(shí)施例4，制備滿足主機(jī)功率6985KW,傳扭為70217N.m船用濕式離合器中
使用的摩擦材料。
將6. 5% (重量)的錫(Sn)粉末、6% (重量)的鋅(Zn)粉末、0. 7% (重量)的鉛 (Pb)粉末、24%(重量)的石墨(0粉末、4.5X(重量)的二氧化硅(Si02)粉末和 58. 3% (重量)的銅(Cu)粉末進(jìn)行混合均勻，然后按照常規(guī)摩擦材料的加工方法， 經(jīng)壓制和燒結(jié)后制得摩擦材料。
將實(shí)施例1至實(shí)施例4制得的摩擦材料與傳統(tǒng)摩擦材料在固-1000摩擦材 料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試環(huán)摩擦性能對(duì)比試驗(yàn)(試驗(yàn)條件為轉(zhuǎn)速n=6000rpm，慣量 J=l. OKgf. cm. s2，工作油壓品p-2MPa)，分別試驗(yàn)10次，試驗(yàn)結(jié)果為，本發(fā)明 的摩擦材料平均動(dòng)摩擦系數(shù)0.0837，而在相同試驗(yàn)條件下，對(duì)比摩擦材料在最 后6 10次已發(fā)生摩擦材料轉(zhuǎn)移、粘著等現(xiàn)象，該對(duì)比摩擦材料前五次平均動(dòng) 摩擦系數(shù)僅為0. 067。
權(quán)利要求
1. 一種船用濕式摩擦材料，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SiO2或/和Fe，余量為Cu。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用濕式摩擦材料，其特征在于還含有0.1 1 ^重量的Pb。
3. —種船用濕式摩擦材料的制備方法，按如下步驟進(jìn)行先將銅粉末、錫粉末、石墨粉末、二氧化硅粉末或/和鐵粉末混合均勻，然后經(jīng)壓制和高溫?zé)Y(jié)制得產(chǎn)品，其特征在于所述各原料的重量百分比為錫3 6.5%、鋅3 6%、石墨18 27%、 二氧化硅或/和鐵2 4.5%、銅為余量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的船用濕式摩擦材料的制備方法，其特征在于所 述原料中含有0.1 1%重量的鉛。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的船用濕式摩擦材料的制備方法，所述石墨為 鱗片石墨或顆粒石墨。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種船用濕式摩擦材料，含有3～6.5％重量的Sn，3～6％重量的鋅，18～27％重量的C，2～4.5％重量的SiO₂或/和Fe，余量為Cu。同時(shí)，本發(fā)明還公開了制備船用濕式摩擦材料的方法，按照此摩擦材料配比將原料進(jìn)行混合、壓制、高溫?zé)Y(jié)后，制作的船用濕式摩擦材料與現(xiàn)有船用濕式摩擦相比具有摩擦系數(shù)高、摩擦系數(shù)穩(wěn)定、傳遞扭矩能力強(qiáng)、抗熱負(fù)荷能力好、磨損率低等優(yōu)點(diǎn)，解決了大功率船用濕式齒輪箱在應(yīng)用中出現(xiàn)的離合器打滑、摩擦片燒傷和倒順車嚙合過程噪音及震動(dòng)過大等一系列問題。
文檔編號(hào)C22C1/05GK101376934SQ20081007027
公開日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2008年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月10日
發(fā)明者周建渝, 張華興, 李安池 申請(qǐng)人:重慶齒輪箱有限責(zé)任公司