本發(fā)明涉及銅基粉末冶金摩擦材料，尤其是一種耐高溫性能粉末冶金摩擦材料及其制備方法。

背景技術：

1、銅基粉末冶金摩擦材料具有摩擦系數(shù)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定性好、與鋼鐵摩擦副適配性好等優(yōu)點，是一種高性能摩擦材料。在許多要求苛刻的工況下，例如制動慣量大、需要持續(xù)制動等情況有著重要應用。銅基粉末冶金摩擦材料的主要成分由三部分組成，分別是：1、由銅、鐵以及其合金成分組成的基礎組元；2、由石墨、金屬硫化物、低熔點金屬等組成的潤滑組元；3、由金屬氧化物和金屬碳化物等陶瓷材料組成的摩擦組元。

2、為滿足摩擦材料無噪聲、不傷對偶等要求，摩擦材料對硬度和孔隙度的要求十分嚴格。由于石墨和銅等金屬的潤濕性差，銅基粉末冶金摩擦材料的孔隙度一般沿銅和石墨的界面形成，這雖然滿足了摩擦材料的正常使用要求，但在一些高溫工況下，由于銅本身的氧化和材料整體的熱脹效應，會導致銅和石墨界面分離風險增大，材料的整體剪切強度下降，掉邊掉塊的幾率提高，增加了材料使用中失效風險。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種耐高溫性能粉末冶金摩擦材料及其制備方法，在混料過程中，將石墨與氧化鐵粉和鐵銅合金粉預先混合，然后在燒結過程中，通過石墨與氧化鐵粉和鐵銅合金粉的化學反應，將石墨與金屬牢固結合到一起，并形成特有的孔隙，既不影響材料的吸噪性能，又顯著提高材料抗高溫剪切性能。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術方案來實現(xiàn)：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種耐高溫性能粉末冶金摩擦材料，主要成分的材料配比為：

4、40～70％的銅粉、5～20％的鐵銅合金粉、5％的氧化鐵粉、10～20％的石墨顆粒、2～5％的低熔點金屬粉末以及8～10％的摩擦組元顆粒。

5、作為進一步的實現(xiàn)方式，所述低熔點金屬粉末為熔點低于800℃的粉末。

6、作為進一步的實現(xiàn)方式，所述低熔點金屬粉末為錫粉或鋅粉。

7、作為進一步的實現(xiàn)方式，所述摩擦組元顆粒為碳化硅、氧化鋁或碳化鎢。

8、第二方面，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第一方面所述耐高溫性能粉末冶金摩擦材料的制備方法，包括以下步驟：

9、制備方法順序依次為混料過程、成型過程、燒結過程；在所述混料過程中，首先將石墨顆粒與氧化鐵粉在液體石蠟作用下，用包衣機包裹到一起，形成石墨顆粒作為核，氧化鐵粉作為外衣的顆粒一；然后將顆粒一與鐵銅合金粉在液體石蠟作用下，用包衣機包裹到一起，形成以顆粒一作為核，鐵銅合金粉作為外衣的顆粒二；最后將顆粒二與其他剩余粉料混合到一起。

10、作為進一步的實現(xiàn)方式所述燒結過程需在氫氣氮氣混合氣氛中進行。

11、作為進一步的實現(xiàn)方式，燒結時對產品上下面進行加壓保護。

12、作為進一步的實現(xiàn)方式，燒結溫度為800～1000℃。

13、作為進一步的實現(xiàn)方式，顆粒二與其他剩余粉料混合的混料時間為30～180min。

14、作為進一步的實現(xiàn)方式，所述成型過程按照正常粉末冶金成型工藝進行。

15、上述本發(fā)明的有益效果如下：

16、1.本發(fā)明在混料過程中，將石墨與氧化鐵粉和鐵銅合金粉預先混合，然后在燒結過程中，通過石墨與氧化鐵粉和鐵銅合金粉的化學反應，將石墨與金屬牢固結合到一起，并形成特有的孔隙，既不影響材料的吸噪性能，又顯著提高了材料抗高溫剪切性能。在保持材料摩擦性能的條件下，可以將材料的高溫剪切性能提高20％～50％。

17、2.本發(fā)明在燒結過程中，氧化鐵在高溫燒結時被環(huán)境中氫氣和所包裹的石墨還原成鐵，同時石墨由于參與還原并生成二氧化碳，表面變粗糙，形成微孔隙。鐵粉向內與石墨結合到一起，向外與鐵銅合金粉結合到一起，對石墨顆粒形成良好的把持力，鐵銅合金粉與銅粉在燒結過程中產生合金化，使得摩擦材料中的金屬形成網狀連續(xù)合金。在摩擦過程中，由于鐵的耐高溫能力強，與石墨結合性好，所以顆粒較大的石墨顆粒更不容易脫出，材料的耐高溫性更好。

技術特征：

1.一種耐高溫性能粉末冶金摩擦材料，其特征在于，主要成分的材料配比為：40～70％的銅粉、5～20％的鐵銅合金粉、5％的氧化鐵粉、10～20％的石墨顆粒、2～5％的低熔點金屬粉末以及8～10％的摩擦組元顆粒。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種耐高溫性能粉末冶金摩擦材料，其特征在于，所述低熔點金屬粉末為熔點低于800℃的粉末。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種耐高溫性能粉末冶金摩擦材料，其特征在于，所述低熔點金屬粉末為錫粉或鋅粉。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種耐高溫性能粉末冶金摩擦材料，其特征在于，所述摩擦組元顆粒為碳化硅、氧化鋁或碳化鎢。

5.一種根據(jù)權利要求1-4任一項所述耐高溫性能粉末冶金摩擦材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

6.根據(jù)權利要求5所述的一種根據(jù)權利要求1-4任一項所述耐高溫性能粉末冶金摩擦材料的制備方法，其特征在于，所述燒結過程需在氫氣氮氣混合氣氛中進行。

7.根據(jù)權利要求6所述的一種根據(jù)權利要求1-4任一項所述耐高溫性能粉末冶金摩擦材料的制備方法，其特征在于，燒結時對產品上下面進行加壓保護。

8.根據(jù)權利要求7所述的一種根據(jù)權利要求1-4任一項所述耐高溫性能粉末冶金摩擦材料的制備方法，其特征在于，燒結溫度為800～1000℃。

9.根據(jù)權利要求5所述的一種根據(jù)權利要求1-4任一項所述耐高溫性能粉末冶金摩擦材料的制備方法，其特征在于，顆粒二與其他剩余粉料混合的混料時間為30～180min。

10.根據(jù)權利要求5所述的一種根據(jù)權利要求1-4任一項所述耐高溫性能粉末冶金摩擦材料的制備方法，其特征在于，所述成型過程按照正常粉末冶金成型工藝進行。

技術總結
本發(fā)明涉及銅基粉末冶金摩擦材料技術領域，尤其是一種耐高溫性能粉末冶金摩擦材料及其制備方法；制備方法包括以下步驟：制備方法順序依次為混料過程、成型過程、燒結過程；在混料過程中，首先將石墨顆粒與氧化鐵粉在液體石蠟作用下，用包衣機包裹到一起，形成石墨顆粒作為核，氧化鐵粉作為外衣的顆粒一；將顆粒一與鐵銅合金粉在液體石蠟作用下，用包衣機包裹到一起，形成以顆粒一作為核，鐵銅合金粉作為外衣的顆粒二；最后將顆粒二與其他剩余粉料混合；本發(fā)明將石墨與氧化鐵粉和鐵銅合金粉預先混合，然后在燒結過程中，通過石墨與氧化鐵粉和鐵銅合金粉的化學反應，形成特有的孔隙，既不影響材料的吸噪性能，又顯著提高材料抗高溫剪切性能。

技術研發(fā)人員：董小江,王震寧,辛曉曉,管延光,季祥營
受保護的技術使用者：山東百德瑞軌道交通科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/17