CN105772702A - 一种高速列车用粉末冶金刹车材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高速列车用粉末冶金刹车材料的制备方法，先取季戊四醇硬脂酸酯，加热保温，加入碳化硼、氮化硅、壳聚糖，搅拌，冷却，得到改性粉体；再取氧化铜粉、铝粉、二氧化硅、氧化镍粉、硬脂酸锌、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、硅酸钙，混合，加至乙醇、聚乙二醇、氯化铵的混合溶液中，加热搅拌，过滤，得固体混合物；然后将改性粉体与固体混合物混合，加入大豆卵磷脂、柠檬酸、甘油，混合，烘干，室温冷压，得压坯；最后将压坯进行真空烧结，冷却，即得。本发明高速列车用粉末冶金刹车材料不仅具有良好的摩擦性能，还有优异的力学性能。
Description
技术领域
本发明属于摩擦材料技术领域，具体涉及一种高速列车用粉末冶金刹车材料的制备方法。
背景技术
近年来，世界高速铁路发展迅猛，高速化近程度越来越高。我国铁路也正在向高速化方向发展。随着列车速度的提高，对制动装置及制动材料提出了更高的要求。
用于高速列车制动的摩擦材料应满足下列要求：(1)应具有高而稳定的摩擦因数，即使受雨雪或酷热条件的影响，摩擦因数也不降低；(2)增粘效果好，难以发生滑移；(3)抗热裂性和耐磨性好，以延长使用寿命；(3)对车轮踏面不产生异常磨损和其它形式的损伤；(4)制动火花少，以防发生火灾事故；(4)价格便宜.
由于人口不断增加，火车运输压力的逐渐增大，动车组已经逐渐成为我国铁路发展的必然趋势，现如今时速超过的火车渐渐成为铁路运输的主流，然而我国高速列车刹车片的发展跟不上高速列车的发展，在各条时速超过的火车线上刹车片材料基本靠国外进口的高性能刹车片材料，尤其是京津城际列车，时速达到，其刹车片全部釆用国外进口产品，才能满足国内对刹车时间和刹车距离的要求，国内所研制的高速列车刹车片在高速运行时并不能满足刹车需要。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种高速列车用粉末冶金刹车材料的制备方法，所得材料具有良好的摩擦材料。
一种高速列车用粉末冶金刹车材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，取季戊四醇硬脂酸酯20～30份，加热保温，加入碳化硼2～7份、氮化硅1～5份、壳聚糖3～6份，搅拌，冷却，得到改性粉体；
步骤2，以重量份计，取氧化铜粉2～6份、铝粉1～7份、二氧化硅3～7份、氧化镍粉2～5份、硬脂酸锌1～6份、聚乙烯醇2～7份、聚丙烯酰胺3～8份、硅酸钙2～7份，混合，加至乙醇、聚乙二醇、氯化铵的混合溶液20～30份中，加热搅拌，过滤，得固体混合物；
步骤3，以重量份计，将步骤1所得改性粉体与步骤2所得固体混合物混合，加入大豆卵磷脂4～9份、柠檬酸3～8份、甘油5～9份，混合，烘干，室温冷压，得压坯；
步骤4，将步骤3所得压坯进行真空烧结，冷却，即得。
进一步地，步骤1中加热温度为150～170℃。
进一步地，步骤2中加热温度为50～80℃，搅拌时间为30～50min。
进一步地，步骤2中混合溶液中乙醇、聚乙二醇、氯化铵的重量比为15:1～3:2～5，乙醇为无水乙醇，聚乙二醇为聚乙二醇2000。
进一步地，步骤3中烘干温度为70～90℃。
进一步地，步骤3中冷压压力为40～60MPa。
进一步地，步骤4中烧结温度为1200～1500℃，烧结时间为200～300min。
进一步地，步骤4中真空烧结在氮气或氩气氛围中进行，真空度为0.001～0.005MPa。
进一步地，步骤2中混合溶液中充满CO2。
本发明高速列车用粉末冶金刹车材料不仅具有良好的摩擦性能，还有优异的力学性能。
具体实施方式
实施例1
一种高速列车用粉末冶金刹车材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，取季戊四醇硬脂酸酯20份，加热保温，加入碳化硼2份、氮化硅1份、壳聚糖3份，搅拌，冷却，得到改性粉体；
步骤2，以重量份计，取氧化铜粉2份、铝粉1份、二氧化硅3份、氧化镍粉2份、硬脂酸锌1份、聚乙烯醇2份、聚丙烯酰胺3份、硅酸钙2份，混合，加至乙醇、聚乙二醇、氯化铵的混合溶液20份中，加热搅拌，过滤，得固体混合物；
步骤3，以重量份计，将步骤1所得改性粉体与步骤2所得固体混合物混合，加入大豆卵磷脂4份、柠檬酸3份、甘油5份，混合，烘干，室温冷压，得压坯；
步骤4，将步骤3所得压坯进行真空烧结，冷却，即得。
其中，步骤1中加热温度为150℃；步骤2中加热温度为50℃，搅拌时间为30min，混合溶液中乙醇、聚乙二醇、氯化铵的重量比为15:1:2，乙醇为无水乙醇，聚乙二醇为聚乙二醇2000；步骤3中烘干温度为70℃，冷压压力为40MPa；步骤4中烧结温度为1200℃，烧结时间为300min，真空烧结在氮气或氩气氛围中进行，真空度为0.001MPa。
实施例2
一种高速列车用粉末冶金刹车材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，取季戊四醇硬脂酸酯24份，加热保温，加入碳化硼5份、氮化硅2份、壳聚糖5份，搅拌，冷却，得到改性粉体；
步骤2，以重量份计，取氧化铜粉5份、铝粉2份、二氧化硅6份、氧化镍粉4份、硬脂酸锌4份、聚乙烯醇6份、聚丙烯酰胺4份、硅酸钙6份，混合，加至乙醇、聚乙二醇、氯化铵的混合溶液24份中，加热搅拌，过滤，得固体混合物；
步骤3，以重量份计，将步骤1所得改性粉体与步骤2所得固体混合物混合，加入大豆卵磷脂8份、柠檬酸7份、甘油6份，混合，烘干，室温冷压，得压坯；
步骤4，将步骤3所得压坯进行真空烧结，冷却，即得。
其中，步骤1中加热温度为160℃；步骤2中加热温度为70℃，搅拌时间为40min，混合溶液中乙醇、聚乙二醇、氯化铵的重量比为15:2:3，乙醇为无水乙醇，聚乙二醇为聚乙二醇2000；步骤3中烘干温度为80℃，冷压压力为50MPa；步骤4中烧结温度为1400℃，烧结时间为200min，真空烧结在氮气或氩气氛围中进行，真空度为0.003MPa。
实施例3
一种高速列车用粉末冶金刹车材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，取季戊四醇硬脂酸酯28份，加热保温，加入碳化硼6份、氮化硅4份、壳聚糖5份，搅拌，冷却，得到改性粉体；
步骤2，以重量份计，取氧化铜粉5份、铝粉4份、二氧化硅4份、氧化镍粉3份、硬脂酸锌4份、聚乙烯醇6份、聚丙烯酰胺7份、硅酸钙5份，混合，加至乙醇、聚乙二醇、氯化铵的混合溶液25份中，加热搅拌，过滤，得固体混合物；
步骤3，以重量份计，将步骤1所得改性粉体与步骤2所得固体混合物混合，加入大豆卵磷脂7份、柠檬酸4份、甘油8份，混合，烘干，室温冷压，得压坯；
步骤4，将步骤3所得压坯进行真空烧结，冷却，即得。
其中，步骤1中加热温度为160℃；步骤2中加热温度为70℃，搅拌时间为40min，混合溶液中乙醇、聚乙二醇、氯化铵的重量比为15:3:2，乙醇为无水乙醇，聚乙二醇为聚乙二醇2000；步骤3中烘干温度为80℃，冷压压力为40MPa；步骤4中烧结温度为1500℃，烧结时间为300min，真空烧结在氮气或氩气氛围中进行，真空度为0.005MPa。
实施例4
一种高速列车用粉末冶金刹车材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，取季戊四醇硬脂酸酯30份，加热保温，加入碳化硼7份、氮化硅5份、壳聚糖6份，搅拌，冷却，得到改性粉体；
步骤2，以重量份计，取氧化铜粉6份、铝粉7份、二氧化硅7份、氧化镍粉5份、硬脂酸锌6份、聚乙烯醇7份、聚丙烯酰胺8份、硅酸钙7份，混合，加至乙醇、聚乙二醇、氯化铵的混合溶液30份中，加热搅拌，过滤，得固体混合物；
步骤3，以重量份计，将步骤1所得改性粉体与步骤2所得固体混合物混合，加入大豆卵磷脂9份、柠檬酸8份、甘油9份，混合，烘干，室温冷压，得压坯；
步骤4，将步骤3所得压坯进行真空烧结，冷却，即得。
其中，步骤1中加热温度为170℃；步骤2中加热温度为80℃，搅拌时间为30min，混合溶液中乙醇、聚乙二醇、氯化铵的重量比为15:3:5，乙醇为无水乙醇，聚乙二醇为聚乙二醇2000；步骤3中烘干温度为90℃，冷压压力为40MPa；步骤4中烧结温度为1500℃，烧结时间为300min，真空烧结在氮气或氩气氛围中进行，真空度为0.004MPa。
实施例5
本实施例与实施例3的区别在于：步骤2中混合溶液中充满CO2。
一种高速列车用粉末冶金刹车材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，取季戊四醇硬脂酸酯28份，加热保温，加入碳化硼6份、氮化硅4份、壳聚糖5份，搅拌，冷却，得到改性粉体；
步骤2，以重量份计，取氧化铜粉5份、铝粉4份、二氧化硅4份、氧化镍粉3份、硬脂酸锌4份、聚乙烯醇6份、聚丙烯酰胺7份、硅酸钙5份，混合，加至乙醇、聚乙二醇、氯化铵的混合溶液25份中，加热搅拌，过滤，得固体混合物；
步骤3，以重量份计，将步骤1所得改性粉体与步骤2所得固体混合物混合，加入大豆卵磷脂7份、柠檬酸4份、甘油8份，混合，烘干，室温冷压，得压坯；
步骤4，将步骤3所得压坯进行真空烧结，冷却，即得。
其中，步骤1中加热温度为160℃；步骤2中加热温度为70℃，搅拌时间为40min，混合溶液中乙醇、聚乙二醇、氯化铵的重量比为15:3:2，乙醇为无水乙醇，聚乙二醇为聚乙二醇2000；步骤3中烘干温度为80℃，冷压压力为40MPa；步骤4中烧结温度为1500℃，烧结时间为300min，真空烧结在氮气或氩气氛围中进行，真空度为0.005MPa；步骤2中混合溶液中充满CO2。
将实施例1至5所得材料进行性能测试，结果如下：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 洛氏硬度/HRL | 61 | 59 | 61 | 62 | 70 |
| 抗拉强度/MPa | 40 | 40 | 41 | 44 | 50 |
| 抗弯强度/MPa | 90 | 95 | 98 | 93 | 96 |
| 抗压强度/MPa | 160 | 165 | 165 | 159 | 163 |
| 抗剪强度/MPa | 50 | 52 | 53 | 52 | 62 |
| 热导率/W·(m·K)-1 | 40 | 41 | 41 | 45 | 44 |
| 线膨胀系数/℃-1 | 11.0×10-6 | 11.3×10-6 | 11.1×10-6 | 10.5×10-6 | 10.0×10-6 |
由上表可知，本发明所得材料具有良好的摩擦性能。
Claims (9)
1.一种高速列车用粉末冶金刹车材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，取季戊四醇硬脂酸酯20～30份，加热保温，加入碳化硼2～7份、氮化硅1～5份、壳聚糖3～6份，搅拌，冷却，得到改性粉体；
步骤2，以重量份计，取氧化铜粉2～6份、铝粉1～7份、二氧化硅3～7份、氧化镍粉2～5份、硬脂酸锌1～6份、聚乙烯醇2～7份、聚丙烯酰胺3～8份、硅酸钙2～7份，混合，加至乙醇、聚乙二醇、氯化铵的混合溶液20～30份中，加热搅拌，过滤，得固体混合物；
步骤3，以重量份计，将步骤1所得改性粉体与步骤2所得固体混合物混合，加入大豆卵磷脂4～9份、柠檬酸3～8份、甘油5～9份，混合，烘干，室温冷压，得压坯；
步骤4，将步骤3所得压坯进行真空烧结，冷却，即得。
2.根据权利要求1所述的高速列车用粉末冶金刹车材料的制备方法，其特征在于：步骤1中加热温度为150～170℃。
3.根据权利要求1所述的高速列车用粉末冶金刹车材料的制备方法，其特征在于：步骤2中加热温度为50～80℃，搅拌时间为30～50min。
4.根据权利要求1所述的高速列车用粉末冶金刹车材料的制备方法，其特征在于：步骤2中混合溶液中乙醇、聚乙二醇、氯化铵的重量比为15:1～3:2～5，乙醇为无水乙醇，聚乙二醇为聚乙二醇2000。
5.根据权利要求1所述的高速列车用粉末冶金刹车材料的制备方法，其特征在于：步骤3中烘干温度为70～90℃。
6.根据权利要求1所述的高速列车用粉末冶金刹车材料的制备方法，其特征在于：步骤3中冷压压力为40～60MPa。
7.根据权利要求1所述的高速列车用粉末冶金刹车材料的制备方法，其特征在于：步骤4中烧结温度为1200～1500℃，烧结时间为200～300min。
8.根据权利要求1所述的高速列车用粉末冶金刹车材料的制备方法，其特征在于：步骤4中真空烧结在氮气或氩气氛围中进行，真空度为0.001～0.005MPa。
9.根据权利要求1所述的高速列车用粉末冶金刹车材料的制备方法，其特征在于：步骤2中混合溶液中充满CO2。
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