[发明专利]一种粉末冶金摩擦块及制备方法

说明书

一种粉末冶金摩擦块及制备方法，其中粉末冶金摩擦块由摩擦体和钢背采用过渡层粘结后烧制而成，所述摩擦体按质量分数计算，包括如下组分：雾化铜粉45‑60％、Sn 2‑4％、Ni 2‑4％、铜包铁粉5‑15％、高碳Cr‑Fe粉4‑10％、短碳纤维1‑3％、TiBsubgt;2/subgt;supgt;subgt; /subgt;/supgt;3‑5％、NbC 7‑9％、人造石墨4.5‑9％、天然石墨0.5‑1％、MoSsubgt;2/subgt; 1‑5％，所述Sn、Ni、TiBsubgt;2/subgt;、NbC、MoSsubgt;2/subgt;均为粉末。本发明制备的粉末冶金摩擦块，即粉末冶金闸片，有效的解决了现有技术中粉末不易混匀，摩擦体与钢背结合强度差以及高温下粉末冶金闸片摩擦系数稳定性差等问题。

技术领域

本发明涉及一种粉末冶金摩擦块，具体涉及一种粉末冶金摩擦块及其制备方法，其应用于高速列车制动系统中。

背景技术

随着科技迅速发展，我国高速铁路的运行速度已超过380km/h，这也对列车在运行当中的安全性问题提出了更高的要求。高速列车闸片中的摩擦材料是制动系统的核心部件，其性能优劣对列车行驶速度和制动过程的安全性与稳定性起着至关重要的作用。由于传统的合成材料、树脂基摩擦材料已无法满足铁路高速化和重载化的发展需求，因此现如今高速列车闸片大多采用粉末冶金摩擦材料。

粉末冶金摩擦材料由基体金属、强化组元、润滑组元和摩擦组元组成，具有摩擦系数高，制动速度快、磨损小、强度高、耐高温以及优良的导热性和耐腐蚀性，被广泛应用于制动器行业。

现如今粉末冶金摩擦材料大多使用SiO₂、SiC和Al₂O₃等低密度陶瓷颗粒作为摩擦组元，导致摩擦组元体积占比大，粉末不容易混合均匀，降低粉末压制性能；同时这些颗粒与基体润湿性差，使得摩擦体与基体结合强度不高，在高速制动时容易剥落，导致磨耗增大。并且随着高速列车速度的提升，其在制动时摩擦表面上的瞬时最高温度有可能会达到900℃甚至更高，在高温下摩擦材料易出现掉块、开裂、摩擦系数不稳定等问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种粉末冶金摩擦块，有效的解决了现有技术中粉末不易混匀，摩擦体与钢背结合强度差以及高温下闸片摩擦系数稳定性差等问题。

本发明提供一种粉末冶金摩擦块，该粉末冶金摩擦块由摩擦体和钢背采用过渡层粘结后烧制而成，所述摩擦体按质量分数计算，包括如下组分：

雾化铜粉45-60％、Sn 2-4％、Ni 2-4％、铜包铁粉5-15％、高碳Cr-Fe粉4-10％、短碳纤维1-3％、TiB₂3-5％、NbC 7-9％、人造石墨 4.5-9％、天然石墨0.5-1％、MoS₂ 1-5％，所述Sn、Ni、TiB₂、NbC、 MoS₂均为粉末，以上组分质量百分比之和为100％。

特别的，于本发明中，选用铜包铁粉，若铜含量过少，会导致两者结合能力不够，若铜含量过多，将会增加成本，同时若铜含量过多相应的铁含量将会变少，如此会减弱增磨效果，因此本发明中所述铜包铁粉的组分质量百分比为：青铜粉15％、铁粉85％。

特别的，经实验发现在高速摩擦状态下，以微碳Cr-Fe为硬质颗粒的铜基粉末冶金摩擦材料的摩擦因数衰减严重，而以高碳Cr-Fe 为硬质颗粒的摩擦材料摩擦因数较稳定，然而随着Cr-Fe中含碳量的增加，Cr-Fe与Cu基体之间的结合状态会逐渐变差，因此本发明中所述高碳Cr-Fe粉含碳量为4-8％；于本发明中，铬可以增加材料的硬度，从而起到降低摩擦因数和磨损量的作用，而铬含量过低则最终获得的摩擦材料硬度不够，因此Cr含量≥60％。

特别的，于本发明中，若纤维长度过细、过短，其几乎没有承载能力，若纤维过长、过粗，将容易造成界面破坏，因此所述短碳纤维的直径为3-8μm，长度为30-80μm。