[发明专利]一种汽车同步环材料及其制备方法

说明书

一种汽车同步环材料，包括钢基体和合金摩擦层，合金摩擦层的原料组成包括铝青铜基粉、质量百分比含量为7%～15%的摩擦组分，铝青铜基粉的原料组成及其质量百分比含量为：Cu 80%～85%、Al 10%～11%、Fe 3%～5%、Ni 2%～4%，制备时，先向铝青铜基粉中加入摩擦组分混合均匀得到混合料，再对混合料进行预压松装或压制成坯后置于真空烧结炉中烧结，然后加工成型以得到合金摩擦层，接着采用环氧树脂胶将钢基体与合金摩擦层粘接后再进行加热固化即可。本发明不仅稳定提高了合金摩擦层材料的耐磨性能、降低了比重，而且制备方法同时适用于单锥和双锥同步环。

技术领域

本发明属于合金材料领域，具体涉及一种汽车同步环材料及其制备方法，适用于提高合金摩擦层的耐磨性、降低其比重、优化制备工艺。

背景技术

同步器是汽车变速箱的重要部件之一，它能够有效地降低汽车换挡过程中的震动、冲击和噪音，从而提高汽车操纵的稳定性和行驶的安全性。从目前同步器的发展趋势来看，改变同步器结构和同步器锥面的摩擦材料是提高同步器性能的最主要手段，为确保变速器良好的工作性能，要求同步环摩擦内衬材料具有高而稳定的摩擦系数、优异的加工性能、良好的耐磨性、高强度、耐高温、优异的抗冲击载荷能力、稳定的弹性模数。

目前，商用车同步环的合金摩擦层普遍以锡青铜、锰黄铜为基材，配以摩擦组分烧结形成铜合金，或采用喷钼、覆碳等材料，其制备方法包括带保护气氛的无压烧结、加压烧结或反应烧结，部分采用复合材料工艺，连接工艺主要采用烧结连接、焊接的方法将合金摩擦层材料与钢基体结合。这些设计存在以下缺陷：

1、在配方方面，传统的锡青铜、锰黄铜材质不仅耐磨性、动摩擦系数稳定性有限，影响同步环寿命和换档品质，而且铜合金层材质遍含由对环境有害的铅，同时其比重普遍较大，而覆碳材料的碳纤维成本昂贵；

2、在连接工艺方面，不仅烧结连接的结合强度不稳定，易出现合金层剥落导致恶化同步功能，而且烧结连接工艺需经高温加热，会改变钢基体的组织从而导致变形，因此并不适合制造带齿形结构的单锥同步环。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的合金摩擦层耐磨性不稳定、比重大的问题，提供一种具有稳定、优异的耐磨性且比重较小的汽车同步环材料及其制备方法。

为实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：

一种汽车同步环材料，包括钢基体和合金摩擦层，所述合金摩擦层的原料组成包括铝青铜基粉、摩擦组分，所述铝青铜基粉的原料组成及其质量百分比含量为：Cu80％～85％、Al 10％～11％、Fe 3％～5％、Ni 2％～4％，所述摩擦组分的质量百分比含量为7％～15％。

所述铝青铜基粉的原料组成及其质量百分比含量为：Cu 83％、Al 10％、Fe 4％、Ni 3％。

所述摩擦组分为氟化钙、硅酸锆、石墨、氧化铝、二硫化钼、石英、高速钢中的1～4种化合物。

所述材料还包括质量百分比含量为1.5％～8.0％的可调节烧结后致密度的其他组分、质量百分比含量在2％以下的工艺辅料。

所述可调节烧结后致密度的其他组分为氟化钙、硅酸锆、石墨、氧化铝、二硫化钼、石英、高速钢中的1～2种化合物，所述工艺辅料为硬脂酸锌和/或脱水锭子油。

一种上述汽车同步环材料的制备方法，所述同步环为单锥环或双锥环，所述制备方法依次包括以下步骤：

一、先向所述铝青铜基粉中加入摩擦组分混合均匀得到混合料，再将混合料压制成坯后置于真空烧结炉中烧结，然后加工成型以得到合金摩擦层；

二、采用环氧树脂胶将所述钢基体与步骤一得到的合金摩擦层粘接后再进行加热固化即得到同步环材料。

步骤一中，所述烧结温度为840±100℃，烧结时间为1±0.5h；