一種離合器鐵基復合摩擦材料及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種離合器鐵基復合摩擦材料及其制備方法，按質量百分比，原料包括以下組分：灰鑄鐵粉或球墨鑄鐵粉60～85％，耐磨粉料10～20％，石墨粉5～10％，炭纖維0～10％。制備方法包括：將原料混勻、球磨、烘干，得到粉料；將粉料模壓、燒結、熱處理，最后進行機械加工，即得離合器鐵基復合摩擦材料。本發明克服了現有鐵基摩擦材料組分和工藝過程復雜、成本高及部分組分污染環境等問題，制得的鐵基復合摩擦材料具有摩擦系數高且穩定性好、磨損低、使用壽命長等優點。
【專利說明】
一種離合器鐵基復合摩擦材料及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明屬于金屬基摩擦材料領域，特別涉及一種離合器鐵基復合摩擦材料及其制 備方法。
【背景技術】
[0002] 金屬基摩擦材料具有強度高、摩擦系數高且穩定、耐磨損、導熱性好等特點，因而 被廣泛用于制造汽車、摩托車、列車、飛機、石油鉆井、風力發電等的離合器摩擦片。常用的 離合器摩擦片以銅為基體，并以均勻分布的硬質合金粒子及潤滑粒子調控摩擦系數和磨損 率。然而，采用銅為基體的粉末冶金摩擦材料，不僅原材料價格昂貴，而且組分和工藝過程 復雜，導致摩擦片的成本較高。
[0003] 基于低成本化考慮，有技術采用鐵基粉末冶金材料制造離合器摩擦片。文獻"專利 號是ZL 200810069998.5和ZL200910002442.9的中國發明專利"公開了一種摩托車離合器 鐵基摩?祭片及制備工藝。該專利在鐵基體中添加猛、碳、銅、鑰、絡、銀、鉛、^氧化娃、硫化 鈣、石棉等，應用粉末冶金方法制備摩托車鐵基摩擦片。文獻"專利號為ZL200710106016.0 的中國發明專利"公開了一種鐵基粉末冶金摩擦材料，主要特征是將銅、鉬、鎳、鉛、石墨、二 硫化鉬、鑄石、碳化硅、莫來石等添加在鐵基體中。文獻"專利號為ZL 201510885064.9的中 國發明專利"公開了一種鐵基粉末冶金摩擦材料及其制造工藝，該專利將鐵、銅、錳、石墨、 氧化鋯、氧化硅、碳化硅及聚烯烴基聚合物粉料混合，經模壓及燒結后制成鐵基摩擦材料。 文獻"專利號是ZL 201410594038.6的中國發明專利"將鐵、錫、碳化硅、二硫化鉬、鈷、氧化 鋁、鉀長石、銅等粉料混勻，經壓制、燒結及冷卻后制成鐵基粉末冶金摩擦材料。文獻"中國 發明專利ZL 201410704348.9"將鐵、銅、錳、石墨、碳化硅、二硫化鉬、二氧化硅、三氧化二鋁 和沉淀硫酸鋇等粉體混勻、壓制及燒結后制成鐵基摩擦材料。
[0004] 然而，這些報道的鐵基摩擦材料組分仍較復雜，對控制工藝過程及穩定產品的摩 擦系數不利，并且包含了一些銅、鎳、鉬、鋯、鈷等價格昂貴的原料以及鉛、鉻、石棉等對環境 不利的組分。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題是提供一種離合器鐵基復合摩擦材料及其制備方法， 該摩擦材料的組分減少、成本明顯降低，避免了重金屬和石棉對環境的危害；同時，由于摩 擦材料的組分得到控制，其摩擦系數高且穩定性好、磨損低，特別適合用于各類離合器摩擦 片的制造;此外，損壞的摩擦片可以回收利用及修復。克服了現有鐵基摩擦材料成分復雜、 價格昂貴，以及部分組分對環境不友好的問題。
[0006] 本發明的一種離合器鐵基復合摩擦材料，所述鐵基復合摩擦材料按質量百分比， 原料包括以下組分:灰鑄鐵粉或球墨鑄鐵粉60~85%，耐磨粉料10~20%，石墨粉5~10%， 炭纖維0~10%。
[0007] 所述灰鑄鐵粉或球墨鑄鐵粉為ΗΤ250、QT450、QT500中的一種或幾種。
[0008] 灰鑄鐵和球墨鑄鐵的成分見表1。
[0009] 表1灰鑄鐵和球磨鑄鐵的化學成分
[0011] 所述耐磨粉料為硅粉、碳化硅粉中的一種或兩種。
[0012] 粉料目數均為300目，炭纖維長度為1~2mm。
[0013 ]本發明的一種離合器鐵基復合摩擦材料的制備方法，包括：
[0014] (1)按如下質量百分比進行配料:灰鑄鐵粉或球墨鑄鐵粉60~85%，耐磨粉料10~ 20%，石墨粉5~10%，炭纖維0~10% ;
[0015] (2)將原料混勻、球磨、烘干，得到粉料;將粉料模壓、燒結、熱處理，最后進行機械 加工，即得離合器鐵基復合摩擦材料。
[0016] 所述步驟(2)中的混勻具體為在轉速1000~1500轉/分鐘的混料機中混勻1~1.5 小時。
[0017] 所述步驟(2)中的球磨具體為在轉速300~500轉/分鐘的球磨機中球磨1~2小時。 [0018]所述步驟(2)中的模壓壓力為30~50MPa，模壓時間為1~2小時；模壓時粉料被加 熱至200~400 °C。
[0019] 所述步驟(2)中的燒結具體為升溫前抽真空并充氮氣至3~5MPa，燒結溫度為1150 ~1350°C，燒結3~5小時后降溫。
[0020] 所述步驟(2)中的熱處理具體為爐溫降至800~850 °C時保溫2小時，卸壓，取出材 料后在90~100°C的淬火油中淬火5~10分鐘，300~400°C下回火4~6小時。
[0021] 有益效果
[0022] 本發明摩擦材料的組分減少、成本明顯降低，避免了重金屬和石棉對環境的危害； 同時，由于摩擦材料的組分得到控制，其摩擦系數高且穩定性好、磨損低，特別適合用于各 類離合器摩擦片的制造;此外，損壞的摩擦片可以回收利用及修復。
【具體實施方式】
[0023] 下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明 而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人 員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定 的范圍。
[0024] 實施例1
[0025] (1)配料:按如下質量百分數配料:灰鑄鐵HT250粉60%、硅粉20%、石墨粉10%，炭 纖維10 %。粉料均為300目，炭纖維長度1~2mm。
[0026] (2)混料:將步驟（1)配好的粉料投入1000轉/分鐘的混料機中混勻1.5小時，隨之 用球磨機在500轉/分鐘下球磨1小時，烘干備用。
[0027] (3)模壓:將步驟⑵混勻的粉料裝入鋼質模具，應用壓力機在50MPa下壓制1小時 形成坯料，模壓時粉料溫度為200 °C。
[0028] (4)燒結:將步驟(3)壓制的坯料置于石墨模具，在燒結爐中燒結5小時后降溫。燒 結爐升溫前抽真空并充氮氣至3MPa，燒結溫度為1150°C。
[0029] (5)熱處理：當步驟(4)爐溫降至800°C時保溫2小時，卸壓，取出材料后迅速在90°C 的淬火油中淬火10分鐘，400 °C下回火4小時。
[0030] (6)機械加工:按設計要求將步驟(5)處理的鐵基復合摩擦材料加工成摩擦片。
[0031] 實施例2
[0032] (1)配料:按如下質量百分數配料:灰鑄鐵HT250粉85 %、硅粉10 %、石墨粉5%，炭 纖維0%。粉料均為300目，炭纖維長度1~2mm。
[0033] (2)混料:將步驟（1)配好的粉料投入1500轉/分鐘的混料機中混勻1小時，隨之用 球磨機在300轉/分鐘下球磨1小時，烘干備用。
[0034] (3)模壓:將步驟⑵混勻的粉料裝入鋼質模具，應用壓力機在30MPa下壓制2小時 形成坯料，模壓時粉料溫度為200 °C。
[0035] (4)燒結:將步驟(3)壓制的坯料置于石墨模具，在燒結爐中燒結3小時后降溫。燒 結爐升溫前抽真空并充氮氣至5MPa，燒結溫度為1350°C。
[0036] (5)熱處理：當步驟(4)爐溫降至850 °C時保溫2小時，卸壓，取出材料后迅速在100 °C的淬火油中淬火5分鐘，350°C下回火6小時。
[0037] (6)機械加工:按設計要求將步驟(5)處理的鐵基復合摩擦材料加工成摩擦片。
[0038] 實施例3
[0039] (1)配料：按如下質量百分數配料:灰鑄鐵HT250粉70%、碳化硅粉料15%、石墨粉 10%、炭纖維5%。粉料均為300目，炭纖維長度1~2mm。
[0040] (2)混料:將步驟（1)配好的粉料投入1250轉/分鐘的混料機中混勻1小時，然后用 球磨機在400轉/分鐘下球磨1.5小時，烘干備用。
[0041 ] (3)模壓:將步驟(2)混勻的粉料裝入鋼質模具，應用壓力機在40MPa下壓制1 · 5小 時形成坯料，模壓時粉料溫度為300°C。
[0042] (4)燒結:將步驟(3)壓制的坯料置于石墨模具，在燒結爐中燒結4小時后降溫。燒 結爐升溫前抽真空并充氮氣至4MPa，燒結溫度為1250°C。
[0043] (5)熱處理：當步驟(4)爐溫降至800°C時保溫2小時，卸壓，取出材料后迅速在95°C 的淬火油中淬火8分鐘，300 °C下回火6小時。
[0044] (6)機械加工:按設計要求將步驟(5)處理的鐵基復合摩擦材料加工成摩擦片。
[0045] 實施例4
[0046] (1)配料：按如下質量百分數配料:球墨鑄鐵QT450粉65 %、碳化硅粉料20 %、石墨 粉10 %，炭纖維5 %，粉料均為300目，炭纖維長度1~2mm。
[0047] (2)混料:將步驟（1)配好的粉料投入1500轉/分鐘的混料機中混勻1小時，然后用 球磨機在300轉/分鐘下球磨2小時，烘干備用。
[0048] (3)模壓:將步驟(2)混勻的粉料裝入鋼質模具，應用壓力機在45MPa下壓制1 · 5小 時形成坯料，模壓時粉料溫度為350°C。
[0049] (4)燒結:將步驟(3)壓制的坯料置于石墨模具，在燒結爐中燒結4小時后降溫。高 溫爐升溫前抽真空并充氮氣至3.5MPa，燒結溫度為1300°C。
[0050] (5)熱處理：當步驟(4)爐溫降至850°C時保溫2小時，卸壓，取出材料后迅速在90°C 的淬火油中淬火7分鐘，350°C下回火6小時。
[0051] (6)機械加工:按設計要求將步驟(5)處理的鐵基復合摩擦材料加工成摩擦片。
[0052] 實施例5
[0053] (1)配料:按如下質量百分數配料:球墨鑄鐵QT500粉75%、硅粉13%、石墨粉5%、 炭纖維7 %，粉料均為300目，炭纖維長度1~2mm。
[0054] (2)混料:將步驟（1)配好的粉料投入1000轉/分鐘的混料機中混勻1.5小時，隨之 用球磨機在500轉/分鐘下球磨1小時，烘干備用。
[0055] (3)模壓:將步驟(2)混勻的粉料裝入鋼質模具，應用壓力機在35MPa下壓制2小時 形成坯料，模壓時粉料溫度為400°C。
[0056] (4)燒結:將步驟(3)壓制的坯料置于石墨模具，在燒結爐中燒結4小時后降溫。燒 結爐升溫前抽真空并充氮氣至4.5MPa，燒結溫度為1200°C。
[0057] (5)熱處理：當步驟(4)爐溫降至825°C時保溫2小時，卸壓，取出材料后迅速在96°C 的淬火油中淬火5分鐘，350°C下回火6小時。
[0058] (6)機械加工:按設計要求將步驟(5)處理的鐵基復合摩擦材料加工成摩擦片。
[0059] 表2列出本發明實施例1、實施例2、實施例3、實施例4和實施例5制備鐵基復合摩擦 材料的硬度及其摩擦系數和磨損率。本發明材料的摩擦系數高且穩定好、磨損率低，特別適 合應用于制造離合器摩擦片。
[0060] 表2材料硬度和摩擦性能比較
[0062] 注：100°C、150°C、200°C、250°C和300°C指試驗機圓盤摩擦面溫度。
[0063] 按GB/T5764-2011測試材料的摩擦性能。測試設備：定速式摩擦試驗機。試樣的摩 擦面尺寸:25mm X 25mm。測試條件:圓盤轉速500轉/分鐘，壓力為0.49MPa，測試時間1小時。
【主權項】
1. 一種離合器鐵基復合摩擦材料，其特征在于:所述鐵基復合摩擦材料按質量百分比， 原料包括以下組分:灰鑄鐵粉或球墨鑄鐵粉60~85%，耐磨粉料10~20%，石墨粉5~10%， 炭纖維0~10%。2. 根據權利要求1所述的一種離合器鐵基復合摩擦材料，其特征在于:所述灰鑄鐵粉或 球墨鑄鐵粉為HT250、QT450、QT500中的一種或幾種。3. 根據權利要求1所述的一種離合器鐵基復合摩擦材料，其特征在于:所述耐磨粉料為 硅粉、碳化硅粉中的一種或兩種。4. 根據權利要求1所述的一種離合器鐵基復合摩擦材料，其特征在于：粉料目數均為 300目，炭纖維長度為1~2mm。5. -種離合器鐵基復合摩擦材料的制備方法，包括： (1) 按如下質量百分比進行配料：灰鑄鐵粉或球墨鑄鐵粉60~85%，耐磨粉料10~ 20%，石墨粉5~10%，炭纖維0~10% ; (2) 將原料混勻、球磨、烘干，得到粉料;將粉料模壓、燒結、熱處理，最后進行機械加工， 即得離合器鐵基復合摩擦材料。6. 根據權利要求5所述的一種離合器鐵基復合摩擦材料的制備方法，其特征在于:所述 步驟(2)中的混勻具體為在轉速1000~1500轉/分鐘的混料機中混勻1~1.5小時。7. 根據權利要求5所述的一種離合器鐵基復合摩擦材料的制備方法，其特征在于:所述 步驟(2)中的球磨具體為在轉速300~500轉/分鐘的球磨機中球磨1~2小時。8. 根據權利要求5所述的一種離合器鐵基復合摩擦材料的制備方法，其特征在于:所述 步驟(2)中的模壓壓力為30~50MPa，模壓時間為1~2小時;模壓時粉料被加熱至200~400 Γ。9. 根據權利要求5所述的一種離合器鐵基復合摩擦材料的制備方法，其特征在于:所述 步驟(2)中的燒結具體為升溫前抽真空并充氮氣至3~5MPa，燒結溫度為1150~1350 °C，燒 結3~5小時后降溫。10. 根據權利要求5所述的一種離合器鐵基復合摩擦材料的制備方法，其特征在于:所 述步驟(2)中的熱處理具體為爐溫降至800~850°C時保溫2小時，卸壓，取出材料后在90~ 100°C的淬火油中淬火5~10分鐘，300~400°C下回火4~6小時。
【文檔編號】C22C47/14GK106086718SQ201610556650
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月13日
【發明人】謝劍云, 胡宏, 王善南
【申請人】寧波宏協離合器有限公司