CN102002623A - 制动二硫化钼-Cu-Fe基摩擦材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明所述的制动二硫化钼-Cu-Fe基摩擦材料的制备方法，是以Cu-Fe基合金为基体添加润滑组元MoS₂、摩擦组元SiC和合金组元Mn和Cr，制备出了制动二硫化钼-Cu-Fe基摩擦材料；具体工艺步骤为：1、选择原辅粉料，2、按照质量配比，3、机械搅拌混合均匀，4、压成圆柱形压坯；5、将压坯放入不锈钢容器中并填充保护气体-氢气；6、将容器放到中频感应加热线圈内加热，加热保温后停止加热；随炉冷却至室温；7、取出试样超声清洗后风干；8、检测试样性能。本发明采样感应加热烧结和燃烧反应合成方法，制备的具有良好制动性能的二硫化钼-Cu-Fe基摩擦材料具有自润滑、摩擦系数适中、磨损率小的特点。

Description

制动二硫化钼-Cu-Fe基摩擦材料的制备方法

技术领域

本发明所述的制动二硫化钼-Cu-Fe基摩擦材料的制备方法涉及一种新的摩擦材料制备，更具体地说，涉及一种制动二硫化钼-Cu-Fe基摩擦材料的制备方法。

背景技术

目前摩擦材料是用于各种交通运输工具以及机器设备的制动器、离合器和摩擦传动装置中的制动材料。在这些制动装置中，利用摩擦材料的摩擦性能将转动的动能化为热能或其它形式的能量，从而使转动装置制动。摩擦材料可以分为两大类：金属摩擦材料和非金属摩擦材料。传统的非金属摩擦材料-石棉摩擦材料的导热性和耐热性差，污染环境和高温热稳定性差等缺点，已经基本不用。金属基摩擦材料具有稳定性、导热性和抗粘性好、高强度、噪音小、耐高温性等优点，被广泛的应用。但是，随着科学技术的发展，现代交通工具和工程机械也向着高速、重载的方向发展，普遍重视提高其最大行驶速度、加速度、制动能力等，这就要求摩擦制动部件能在真空、高温、高速、重载、腐蚀介质和强辐射等恶劣条件下工作，因此对各种摩擦材料在性能及其制造技术上提出了越来越高的要求。针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的制动二硫化钼-Cu-Fe基摩擦材料的制备方法，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。

发明内容

鉴于上述现有技术中所存在的问题，本发明的目的是研究设计一种新型的制动二硫化钼-Cu-Fe基摩擦材料的制备方法，从而解决由于现代交通工具和工程机械向着高速、重载的方向发展，而带来对摩擦制动部件在真空、高温、高速、重载、腐蚀介质和强辐射等恶劣条件下工作要求的等问题。

本发明所述的制动二硫化钼-Cu-Fe基摩擦材料的制备方法，是以Cu-Fe基合金为基体添加润滑组元MoS₂、摩擦组元SiC和合金组元Mn和Cr，制备出了制动二硫化钼-Cu-Fe基摩擦材料；其特征在于制备制动二硫化钼-Cu-Fe基摩擦材料的具体工艺步骤如下：

第一步、选择原辅粉料；

电解铜粉(粒径＜75μm，W_Cu 99.9％)；

还原铁粉(粒径＜75μm，W_Fe＞99.9％)；

二硫化钼粉(粒径＜75μm，W_MoS2＞99.9％)；

锰粉(粒径＜75μm，W_Mn＞99.9％)；

铬粉(粒径＜75μm，W_Cr＞99.9％)；

碳化硅粉(粒径＜75μm，W_SiC＞99.9％)；

第二步、按照质量配比，Cu-Fe：70％-90％，MoS₂粉：5％-15％，SiC粉、Mn粉和Cr粉等：5％-15％；

第三步、机械搅拌混合均匀；

第四步、在800MPa-1000MPa压力下压成20mm圆柱形压坯；

第五步、将压坯放入不锈钢容器中并填充保护气体-氢气；

第六步、将容器放到中频感应加热线圈内加热，反应加热频率为：20HZ-50HZ，加热速度为50℃-100℃，当温度达到1000℃-1100℃后，加热保温20min-30min后停止加热；随炉冷却至室温；

第七步、取出试样超声清洗后风干；

第八步、检测试样性能：硬度(HRC)60-90，摩擦系数0.30-0.45，磨损率(×10^-10g/N.m)2.5-5.0。

本发明所述的制动二硫化钼-Cu-Fe基摩擦材料的制备方法，感应加热烧结和燃烧反应合成方法，制备新型的二硫化钼-铜铁基复合摩擦材料。本发明所述的制动二硫化钼-Cu-Fe基摩擦材料的制备方法制备的具有良好制动性能的二硫化钼-Cu-Fe基摩擦材料具有自润滑、摩擦系数适中、磨损率小的特点，能够很好地应用到交通运输、航空航天的行业中，以解决当前重载车辆、飞机和特殊环境的刹车和的制动问题。同时也提出了一种新的制备摩擦材料的方法，并能够很好地推动摩擦新材料和新工艺的发展。在实际的工业生产中能提高生产效率，节约成本。

本发明所述的制动二硫化钼-Cu-Fe基摩擦材料的制备方法具有以下优点：

(1)感应加热燃烧反应合成的方法工艺简单、成本低、效率高，能耗低、烧结温度可控制、污染少、制备时间短、适合批量生成；

(2)感应加热燃烧反应合成的方法污染少、节约资源，符合我国节约资源和能源的战略方针要求；

(3)制备的新型自润滑摩擦材料出本身抗摩擦外，润滑组元的存在还可以起到减磨的作用，实现自润滑作用；

(4)制备的新型自润滑摩擦材料，可以在高温无润滑的环境下使用。

具体实施方式

本发明的具体实施例如下：

实施例1

(1)制造工艺：

电解铜粉：粒径小于75μm，Cu纯度大于99.9％；

还原铁粉：粒径小于75μm，Fe纯度大于99.9％；

二硫化钼粉：粒径小于75μm；C纯度大于99.9％；

二氧化硅粉：粒径小于75μm，SiO₂纯度大于99.9％等。

制造工艺：

按照一定的质量配比(Cu-Fe：80％；MoS₂：10％；Cr、Mn和SiC等：10％)称量相应的粉末，而后机械混合均匀；

在800MPa的压力下，采用粉末冶金压模法压成20mm的圆柱形压坯；将压坯放入不锈钢容器中，容器壁厚度为2mm，填充保护气体；

将容器放到中频感应加热电源的线圈内，在加压3MPa下加热燃烧反应烧结，感应加热频率为30HZ，加热速度为50℃/min，当温度达到1050℃后，加热保温20min后停止加热；

压坯随炉冷却至室温；取出试样超声清洗后风干；

检测试样的硬度、摩擦系数和磨损率。

(2)检测结果：硬度HRC70、摩擦系数0.40、磨损率5.0×10^-10g/N.m。

实施例2

(1)制造工艺：

电解铜粉：粒径小于75μm，Cu纯度大于99.9％；

还原铁粉：粒径小于75μm，Fe纯度大于99.9％；

二硫化钼粉：粒径小于75μm；C纯度大于99.9％；

二氧化硅粉：粒径小于75μm，SiO₂纯度大于99.9％等。

制造工艺：

按照一定的质量配比(Cu-Fe：70％；二硫化钼、MoS₂：15％；Cr、Mn和SiC等：15％)称量相应的粉末，而后机械混合均匀；

在900MPa的压力下，采用粉末冶金压模法压成20mm的圆柱形压坯；将压坯放入不锈钢容器中，容器壁厚度为2mm，填充保护气体；

将容器放到中频感应加热电源的线圈内，在加压4MPa下加热燃烧反应烧结，感应加热频率40HZ，加热速度为70℃/min，当温度达到1000℃后，加热保温30min后停止加热；

压坯随炉冷却至室温；取出试样超声清洗后风干；

检测试样的硬度、摩擦系数和磨损率。

(2)检测结果：硬度HRC80、摩擦系数0.55、磨损率2.5×10^-10g/N.m。

实施例3

(1)制造工艺：

电解铜粉：粒径小于75μm，Cu纯度大于99.9％；

还原铁粉：粒径小于75μm，Fe纯度大于99.9％；

二硫化钼粉：粒径小于75μm；C纯度大于99.9％；

二氧化硅粉：粒径小于75μm，SiO₂纯度大于99.9％等。

制造工艺：

按照一定的质量配比(Cu-Fe：90％；二硫化钼、MoS₂：5％；Cr、Mn和SiC等：5％)称量相应的粉末，而后机械混合均匀；

在1000MPa的压力下，采用粉末冶金压模法压成20mm的圆柱形压坯；将压坯放入不锈钢容器中，容器壁厚度为2mm，填充保护气体；

将容器放到中频感应加热电源的线圈内，在加压5MPa下加热燃烧反应烧结，感应加热频率50HZ，加热速度为80℃/min，当温度达到1000℃后，加热保温60min后停止加热；

压坯随炉冷却至室温；取出试样超声清洗后风干；

检测试样的硬度、摩擦系数和磨损率。

(2)检测结果：硬度HRC90、摩擦系数0.45、磨损率4×10^-10g/N.m。

实施例4

(1)制造工艺：

电解铜粉：粒径小于75μm，Cu纯度大于99.9％；

还原铁粉：粒径小于75μm，Fe纯度大于99.9％；

二硫化钼粉：粒径小于75μm；C纯度大于99.9％；

二氧化硅粉：粒径小于75μm，SiO₂纯度大于99.9％等。

制造工艺：

按照一定的质量配比(Cu-Fe：80％；二硫化钼、MoS₂：15％；Cr、Mn和SiC等：5％)称量相应的粉末，而后机械混合均匀；

在850MPa的压力下，采用粉末冶金压模法压成20mm的圆柱形压坯；将压坯放入不锈钢容器中，容器壁厚度为2mm，填充保护气体；

将容器放到中频感应加热电源的线圈内，在加压4.5MPa下加热燃烧反应烧结，感应加热频率20HZ，加热速度为100℃/min，当温度达到1100℃后，加热保温30min后停止加热；

压坯随炉冷却至室温；取出试样超声清洗后风干；

检测试样的硬度、摩擦系数和磨损率。

(2)检测结果：硬度HRC60、摩擦系数0.30、磨损率3.0×10^-10g/N.m。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

具体实施例工艺参数见表1

具体实施例材料性能见表2

表1

表2

Claims (1)

1.一种制动二硫化钼-Cu-Fe基摩擦材料的制备方法，以Cu-Fe基合金为基体添加润滑组元MoS₂、摩擦组元SiC和合金组元Mn和Cr，制备出了制动二硫化钼-Cu-Fe基摩擦材料；其特征在于制备制动二硫化钼-Cu-Fe基摩擦材料的具体工艺步骤如下：

第一步、选择原辅粉料；

电解铜粉(粒径＜75μm，W_Cu 99.9％)；

还原铁粉(粒径＜75μm，W_Fe＞99.9％)；

二硫化钼粉(粒径＜75μm，W_MoS2＞99.9％)；

锰粉(粒径＜75μm，W_Mn＞99.9％)；

铬粉(粒径＜75μm，W_Cr＞99.9％)；

碳化硅粉(粒径＜75μm，W_SiC＞99.9％)；

第二步、按照质量配比，Cu-Fe：70％-90％，MoS₂粉：5％-15％，SiC、Mn粉和Cr粉等：5％-15％；

第三步、机械搅拌混合均匀；

第四步、在800MPa-1000MPa压力下压成20mm圆柱形压坯；

第五步、将压坯放入不锈钢容器中并填充保护气体-氢气；

第六步、将容器放到中频感应加热线圈内加热，反应加热频率为：20HZ-50HZ，加热速度为50℃-100℃，当温度达到1000℃-1100℃后，加热保温20min-60min后停止加热；随炉冷却至室温；

第七步、取出试样超声清洗后风干；

第八步、检测试样性能：硬度(HRC)60-90，摩擦系数0.30-0.45，磨损率(×10^-10g/N.m)2.5-5.0。