一种新一代高速动车组用粉末冶金摩擦材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种新一代高速动车组用粉末冶金摩擦材料及其制备方法，包括以下质量份的各组分：低松比电解铜粉55～65份，铜包覆还原铁粉10～18份，铬合金粉3～6份，硫化锰矿粉1～3份，C/C

【技术实现步骤摘要】
一种新一代高速动车组用粉末冶金摩擦材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及粉末冶金摩擦材料
，尤其涉及一种新一代高速动车组用粉末冶金摩擦材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]新世纪，我国高速铁路迎来大发展，动车组的运行速度也由最初的160km/h提高到目前的350km/h，并逐渐形成了以技术引进的“和谐号”动车组向自主知识产权的“复兴号”动车组的过渡。截止2020年底，全国高速铁路营业里程达到3.8万公里，拥有动车组3918标准组、31340辆。为提高铁路运行效率，更好的满足人民群众的出行需求，2021年国家铁路集团开展时速400公里的高速动车组的研发工作。
[0003]动车组运行速度的提高对其制动性能提出了更为严苛的要求，尤其是在高速运行状态下，速度的提高会使摩擦材料的制动温度和磨耗量呈几何倍数增加，易导致摩擦材料熔化、摩擦系数降低和摩擦副异常磨损等问题，现有的动车组用粉末冶金摩擦材料难以满足时速400公里的新一代高速动车组的使用需求，因此研发适用于时速400公里的新一代高速动车组的粉末冶金摩擦材料及其制备方法成为了一个关键技术问题。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供了一种新一代高速动车组用粉末冶金摩擦材料及其制备方法，以解决现有技术中存在的上述技术问题。本专利技术优化了配方体系及制备工艺，提高了粉末冶金摩擦材料的应用上限，使其在高速工况下的摩擦系数稳定、磨耗量低，具备更高的安全性和经济性，能够充分满足动车组在时速400公里时的制动需求。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0007]一种新一代高速动车组用粉末冶金摩擦材料，包括以下质量份的各组分：低松比电解铜粉55～65份，铜包覆还原铁粉10～18份，铬合金粉3～6份，硫化锰矿粉1～3份，C/C
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SiC磨屑粉3～6份，玄武岩纤维1.5～3份，氧化镁粉2～5份，石墨粉9～13份，焦炭粉2～4份。
[0008]优选地，所述的低松比电解铜粉，松装密度0.8～1.0g/cm3，粒度为不大于75μm，比表面积大于3000cm2/g。
[0009]优选地，所述的铜包覆还原铁粉，铁含量为80wt％～90wt％，粒度为45～180μm。
[0010]优选地，所述的硫化锰矿粉，粒度为不大于15微米，MnS重量比为40％～60％。
[0011]优选地，所述的C/C
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SiC磨屑粉，粒度为不大于15微米，SiC重量比为50％～70％。
[0012]优选地，所述的石墨粉采用呈颗粒状的人造石墨，粒度为150～600μm。
[0013]一种新一代高速动车组用粉末冶金摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
[0014]步骤A、按照上述的新一代高速动车组用粉末冶金摩擦材料的各组分配比，称取低松比电解铜粉、铜包覆还原铁粉、铬合金粉、硫化锰矿粉、C/C
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SiC磨屑粉、玄武岩纤维、氧化镁粉、石墨粉和焦炭粉；
[0015]步骤B、将所述低松比电解铜粉、所述铜包覆还原铁粉和所述铬合金粉加入到混料机中，并加入分散剂进行混合，从而得到预合金粉；
[0016]步骤C、向所述预合金粉中加入所述硫化锰矿粉、所述C/C
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SiC磨屑粉、所述玄武岩纤维、所述氧化镁粉、所述石墨粉和所述焦炭粉，并进行混合，从而得到混合料；
[0017]步骤D、将所述混合料分步冷压：第一步是将所述混合料在厚度方向上进行压缩，并在所述混合料的厚度方向的中心位置压制出通孔，使所述混合料形成内部有通孔的素坯；第二步是将所述素坯的通孔内加入填充用铜粉，并进行最终压制成型，从而得到成型压坯；
[0018]步骤E、将所述成型压坯在还原性气氛中进行烧结，烧结压力为8～12MPa，烧结温度为930～990℃，保温时间3～5h，从而制得上述权利要求1至6中任一项所述的新一代高速动车组用粉末冶金摩擦材料。
[0019]优选地，在所述步骤B中，所述分散剂采用聚乙二醇PEG
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200，并且所述分散剂的用量为所述低松比电解铜粉、所述铜包覆还原铁粉和所述铬合金粉总重量的0.5％～1％。
[0020]优选地，在所述步骤B中，所述混料机的转速为150～180r/min。
[0021]优选地，在所述步骤D中，所述成型压坯的压坯密度为4.7～4.9g/cm3。
[0022]与现有技术相比，本专利技术采用了具有高比表面积的低松比电解铜粉以及铜包覆还原铁粉，不仅增强了压制的生坯强度，而且有利于烧结过程中金属粉末间的结合强度，提高了所制得粉末冶金摩擦材料的力学性能和耐磨性；本专利技术还采用了硫化锰矿粉和C/C
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SiC磨屑粉作为摩擦稳定剂和增强剂，这使所制得粉末冶金摩擦材料本身兼具润滑和增强两种功效，保证了摩擦系数在较大的速度范围内具有稳定适中的摩擦系数，同时避免了高温高速工况自身及制动盘的异常磨耗；同时，本专利技术在制备工艺上先对特定比例的低松比电解铜粉、铜包覆还原铁粉和铬合金粉，加入分散剂进行混合，使金属粉末表面被分散剂包覆，避免金属粉末在混合中焊合及氧化，然后与特定比例的硫化锰矿粉、C/C
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SiC磨屑粉、玄武岩纤维、氧化镁粉、石墨粉和焦炭粉进行混料，从而可有效避免不同比重金属粉末在混料过程中的偏聚现象，有利于烧结过程中金属合金组元的充分扩散，这有助于提升所制得粉末冶金摩擦材料的各项性能。本专利技术对混合料冷压是采用两步进行：第一步是预压成型将混合料在厚度方向上进行压缩得到内部中心位置在厚度方向上有通孔的素坯，第二步是在该通孔内加入填充用铜粉并最终压制成型得到成型压坯，然后对成型压坯进行特定工艺的烧结即可得到粉末冶金摩擦材料，这种特殊的分步冷压方式与特定工艺的烧结进行配合，有利于使摩擦面的热量沿厚度方向进行传导，降低摩擦面温度，使所制得粉末冶金摩擦材料更适合动车组在时速400公里时的高温高速工况；此外，本专利技术采用加压烧结工艺使烧结由原子自由扩散为主形成自由扩散和塑性变形相结合的烧结驱动机制，有利于摩擦材料粉末间烧结颈的形成，提高所制得粉末冶金摩擦材料的物理力学性能；因此，本专利技术优化了配方体系及制备工艺，提高了粉末冶金摩擦材料的应用上限，使其在较大的速度范围内摩擦系数稳定适中，在高速工况下的摩擦系数稳定、磨耗量低，具备更高的安全性和经济性，能够充分满足动车组在时速400公里时的制动需求。
具体实施方式
[0023]下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例
仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本专利技术的限制。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0024]首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：
[0025]术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新一代高速动车组用粉末冶金摩擦材料，其特征在于，包括以下质量份的各组分：低松比电解铜粉55～65份，铜包覆还原铁粉10～18份，铬合金粉3～6份，硫化锰矿粉1～3份，C/C
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SiC磨屑粉3～6份，玄武岩纤维1.5～3份，氧化镁粉2～5份，石墨粉9～13份，焦炭粉2～4份。2.根据权利要求1所述的新一代高速动车组用粉末冶金摩擦材料，其特征在于，所述的低松比电解铜粉，松装密度0.8～1.0g/cm3，粒度为不大于75μm，比表面积大于3000cm2/g。3.根据权利要求1至2中任一项所述的新一代高速动车组用粉末冶金摩擦材料，其特征在于，所述的铜包覆还原铁粉，铁含量为80wt％～90wt％，粒度为45～180μm。4.根据权利要求1至2中任一项所述的新一代高速动车组用粉末冶金摩擦材料，其特征在于，所述的硫化锰矿粉，粒度为不大于15微米，MnS重量比为40％～60％。5.根据权利要求1至2中任一项所述的新一代高速动车组用粉末冶金摩擦材料，其特征在于，所述的C/C
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SiC磨屑粉，粒度为不大于15微米，SiC重量比为50％～70％。6.根据权利要求1至2中任一项所述的新一代高速动车组用粉末冶金摩擦材料，其特征在于，所述的石墨粉采用呈颗粒状的人造石墨，粒度为150～600μm。7.一种新一代高速动车组用粉末冶金摩擦材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A、按照上述权利要求1至6中任一项所述的新一代高速动车组用粉末冶金摩擦材料的各组分配比，称取低松比电解铜粉、铜包覆还原铁粉、铬合金粉、硫化锰矿粉、C/C...

【专利技术属性】
技术研发人员：房冲，邹鹏，邹怀森，
申请(专利权)人：北京瑞斯福高新科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：