[发明专利]一种高能量密度高功率密度湿式铜基摩擦材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种高能量密度高功率密度湿式铜基摩擦材料，包括合金组元、润滑组元和摩擦组元；所述合金组元包括以下重量百分比原料：铜粉57％～66％、锡粉3％～8％、锌粉4％～8％、镍粉1％～4％、钛粉1％～4％；所述润滑组元包括以下重量百分比原料：石墨粉16％～20％、石油焦1％、PiS3％～5％；所述摩擦组元包括以下重量百分比原料：ZrO₂2％～5％、MgO 2％～5％。

技术领域

本发明涉及一种高能量密度高功率密度湿式铜基摩擦材料及制备方法，属于摩擦材料技术领域。

背景技术

湿式铜基摩擦材料因具有较高的摩擦因数，高导热性，高耐磨性，被广泛应用于船舶、工程车辆、特种军用车辆等重载及恶劣工况下的机械离合器和制动器中。尤其是在大型工程机械、重载军用装甲车辆的传动系统中，广泛采用了动力换档变速器，其中的多片式摩擦副在工作过程中，需要在高转速、结合时间短的条件下传递大的扭矩，因传递功率高，极易造成摩擦副表面因温度过高，使摩擦片摩擦因数降低，摩擦衬层材料在摩擦高温下出现烧蚀、掉块和材料转移，导致摩擦副失效，无法满足长期使用的时效需求，这已经成为配套高速、重载设备中摩擦材料急需解决的问题。

摩擦副在高能量密度工况下如何提高摩擦材料的耐热性、高速稳定性已经成为提升湿式摩擦材料性能的研究重点，也是高速、重载设备国产化急需解决的问题。

湿式铜基摩擦材料是以铜或铜合金为基体，添加润滑组元和摩擦组元，通过粉末冶金方法制备而成的多元复合材料。添加石墨、碳纤维等耐高温材料是改善铜基摩擦材料耐热性和高速稳定性的有效途径，但非金属组元含量过高易导致摩擦材料基体强度降低，摩擦学性能下降。改变合金元素、润滑组元和摩擦组元的种类、含量以及研究最佳的成分配比是保证摩擦材料性能的关键。

不同的使用工况对摩擦材料具有不同的要求。材料组成的选择将决定材料的性能，材料制备工艺也是影响材料性能的关键因素，烧结过程中的温度、压力、烧结保温时间都将决定摩擦材料质量性能的优劣。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种高能量密度高功率密度湿式铜基摩擦材料及制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高能量密度高功率密度湿式铜基摩擦材料，包括合金组元、润滑组元和摩擦组元；所述合金组元包括以下重量百分比原料：铜粉57％～66％、锡粉3％～8％、锌粉4％～8％、镍粉1％～4％、钛粉1％～4％；所述润滑组元包括以下重量百分比原料：石墨粉16％～20％、石油焦1％、PiS3％～5％；所述摩擦组元包括以下重量百分比原料：ZrO22％～5％、MgO2％～5％。

进一步的，铜粉含量≥99.7wt％，粒径为-325目；锡粉含量≥99.5wt％，粒径为-325目；锌粉含量≥99.7wt％，粒径为-325目；镍粉含量≥99.5wt％，粒径为-200目；钛粉含量≥99.8wt％，粒径为-325目；石墨粉含量≥97wt％，粒径为-200目，石墨粉采用磷片石墨粉；石油焦粒径为-325目；PiS含量≥98wt％，粒径为-325目；ZrO₂含量≥98.5wt％，粒径为-325目；MgO含量≥98wt％，粒径为为-325目。

一种高能量密度高功率密度湿式铜基摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将上述各成份原料按比例称取，首先将原料放入专用容器内，放入煤油将其搅拌均匀，其中煤油加入量为100kg原料加1000ml煤油，然后倒入V型混料机混合30～60分钟，之后将混合后的原料倒入混料机的桶内混合30分钟，出料后过筛得到混合料；

步骤2：将步骤1中所得的混合料按照产品规格在压模中冷压成型，在压制压力200～250MPa下压制成密度为4.0～4.4g/cm³的压坯；