[发明专利]一种用于湿式同步器齿环的铜基粉末冶金摩擦材料

说明书

本发明涉及一种用于湿式同步器齿环的铜基粉末冶金摩擦材料，其特征在于包括如下组分，其中每个成分的含量以重量百分比来表示：2.0‑4.0%石墨，1.5‑2.5%Al，0.2‑1.3%SiO₂，0.5‑1.5%Fe，3.5‑6.5%Mo，1.5‑3.5%Sn，2.0‑5.0%W，12.0‑15.0%Zn，其余为Cu；具体工艺过程如下：按上述组元成分及配比进行混粉、压制，压制后的铜基粉末冶金摩擦材料与钢背烧结为一体，最终安装于同步环工作锥面。该摩擦材料以Cu为基体，添加Al、Mo、W等元素，并优化了成分配比，经混粉、压制后，与钢背烧结成一体，安装于同步环工作锥面，该材料的摩擦学性能优于传统的黄铜合金，有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种用于湿式同步器齿环的铜基粉末冶金摩擦材料，属汽车摩擦材料技术领域。

背景技术

同步器齿环是汽车变速系统的关键部件。同步环安装在同步器接合套内，图1为同步环的零件示意图，其工作原理主要是：在变速器换挡时拨叉带动接合套靠近待接合齿，同步环内锥面与待接合齿齿圈外锥面接触产生摩擦，通过摩擦的作用使接合套与待接合齿迅速实现同步，避免了转速不同的齿轮直接接触，完成平稳的换挡。目前，市场上的同步器大多为湿式，为保证换挡过程的平顺、稳定，通常要求同步环具有如下摩擦磨损特性：（1）低磨损率；（2）静、动摩擦系数比接近于1.0；（3）持续稳定的动摩擦系数。此外，由于个别驾驶员的野蛮操作及可能出现的恶劣工况条件，要求同步环材料须具备一定的抗过载能力。

早期的同步环均采用铜合金制造。随着汽车向高速重载的趋势发展，传统的铜合金材料在磨损率、摩擦系数稳定性等方面的性能指标已不再能满足现代汽车技术的发展需求。在同步环工作锥面制备功能层材料，可显著改善同步环的摩擦磨损特性。常用的功能层材料主要有纸基材料、喷钼材料、铜基粉末冶金材料、碳复合材料等。其中，铜基粉末冶金材料具有磨损小、耐高温，摩擦系数稳定、噪音低等优点。为增加强度，通常将铜基粉末冶金材料压制后与钢背烧结为一体安装于所需零件中。

中国专利文献（CN 105154710A）中公开了一种耐摩擦氮磷复合铜基粉末冶金材料及其制备方法，其中铁15%~25%，镁3.0%~7.5%，镍0.45%~1.65%，钴0.29%~1.45%，硬脂酸锌0.18%~0.65%，硬脂酸钙0.15%~1.36%，三氧化二铝1.6%~3.8%，氮化硅2.4%~5.7%，膨润土0.13%~1.25%，磷酸三苯酯1.3%~3.4%，余量为铜。

中国专利文献（105778406A）中公开了一种车用铜基粉末冶金复合摩擦材料及其制备方法，所述基体材料的原料配比组成为：铜粉基组分55‐70％，摩擦组分15‐20％，润滑组分10‐25％；以质量百分比计，所述铜基粉组分由75‐95％铜粉和5‐25％铁粉；摩擦组分为石英石、三氧化二铝和碳化硅中的一种或多种；润滑组分为CaF2、WS2、BN、Pb和Bi中的两种以上。

中国专利文献（CN 104384504 A）中公开了一种铜基粉末冶金摩擦材料及其制备方法。该材料由以下重量份配比的原料制成：铜粉60-64份、铁粉6-10份、碳化硅粉3-6份、硫化锰粉3-6份、锆刚玉粉4-7份、镍粉1-4份、钴粉2-5份、氧化铝粉2-5份、钾长石粉2-5份、硅微粉1-4份。

在所查询的专利中，未查到同时添加Al、Mo、Sn、W元素的粉末冶金材料，尤其未查询到添加W的铜基粉末冶金材料。

同步环的使用特性决定了其材料必须具备稳定的动摩擦系数、接近的静、动摩擦系数比值、较小的磨损及较大的抗极压载荷等性能。在所查询专利的权利要求中，未查询到对于静、动摩擦系数比及抗极压载荷的保护内容，特别是没有查到利用阶梯加载方式评价材料抗过载能力的相关内容。

发明内容