一種離合器用干式銅基粉末冶金摩擦材料及其制備方法
【專利摘要】一種離合器用干式銅基粉末冶金摩擦材料及其制備方法，所述的摩擦材料采用Cu、Fe為基體組元，石墨為潤滑組元，SiC、ZrSiO4為摩擦組元，加入Ni、Sn合金元素強(qiáng)化基體；所述粉末冶金材料的各組成成份按照如下重量百分比是：銅粉45?65%，鐵粉5?18%，石墨粉5?12%，碳化硅粉2?8%，鋯英砂粉10?20%，鎳0?6%，錫4?10%。所述的制備方法是：將上述組成成份在V形混料機(jī)混合均勻，壓制成坯，將該壓坯固定在支撐鋼背上，通過高溫?zé)Y(jié)得到所需的銅基粉末冶金摩擦材料，它具有良好的摩擦穩(wěn)定性和耐熱性，使用過程中噪聲少，全環(huán)境適用，性能滿足拖拉機(jī)干式離合器面片的要求等特點(diǎn)。
【專利說明】
-種離合器用干式銅基粉末冶金摩擦材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種離合器用干式銅基粉末冶金摩擦材料及其制備方法，尤其是一種 用于拖拉機(jī)離合器的高性能干式銅基粉末冶金摩擦材料及其制備方法，屬于摩擦材料及其 制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 拖拉機(jī)是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可替代的動力機(jī)械，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的用 途。拖拉機(jī)離合器的主要功用是分離發(fā)動機(jī)傳來的動力，W使變速箱順利掛擋或換擋，柔順 地接合動力，保證車輛平穩(wěn)起步，超負(fù)荷時(shí)離合器打滑W保護(hù)零件免受損壞。
[0003] 根據(jù)傳遞動力的方式，離合器分為摩擦式和液力式兩種，目前摩擦式應(yīng)用廣泛。直 到今天，拖拉機(jī)離合器的摩擦材料中多數(shù)還是W石棉為基礎(chǔ)的材料編制而成，運(yùn)種編制的 面片是由石棉纖維和銅絲或鋒絲繞制成石棉線繩制成。石棉纖維對于材料的摩擦系數(shù)、抗 磨損性、耐熱性、強(qiáng)度、模量和硬度等各性能都起到了一定的改良作用，且原材料來源廣泛， 價(jià)格低廉。但也存在一些明顯的缺點(diǎn)，首先是石棉的熱穩(wěn)定性欠佳，因而導(dǎo)致其所增強(qiáng)的離 合器摩擦材料的抗熱衰退性不良，一般來說，在250°C開始明顯衰退，在350°C可能出現(xiàn)失 效;其次是它對人體的傷害，石棉纖維被大量吸入肺部可能會造成石棉肺、肺癌等疾病。粉 末冶金摩擦材料作為離合器從動盤的摩擦面片，國外從20世紀(jì)50年代起，在工程機(jī)械及載 貨汽車上就開始使用。由于粉末冶金摩擦面片的摩擦系數(shù)高于樹脂基摩擦片，裝用粉末冶 金摩擦面片的離合器相對于采用樹脂基摩擦片的離合器來說，在同一夾緊載荷下可提供更 大的摩擦力矩，即離合器的轉(zhuǎn)矩容量較有機(jī)片大，或在相同轉(zhuǎn)矩容量下，所用夾緊載荷可較 小，使離合器接合更柔和，分離力更小。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中的拖拉機(jī)離合器粉末冶金摩擦面片在使用過程中，存在耐熱性能偏 低，磨損較大的問題，使得離合器打滑和發(fā)抖，并且在離合過程中的噪聲現(xiàn)象突出。
[0005] 為了解決上述不足，必須運(yùn)用最優(yōu)化原理和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)，從 而得到最佳性能的成分配比。目前，銅基摩擦材料和鐵基摩擦材料仍然是粉末冶金摩擦材 料的兩大主要系列。較輕負(fù)荷的條件下通常采用銅基摩擦材料，其可用于干摩擦或有液體 潤滑的工作條件中，比鐵基粉末冶金摩擦材料具有更好的綜合性能，且具有優(yōu)異的制動效 果；重負(fù)荷或超重負(fù)荷的條件下常采用鐵基摩擦材料，其制造成本低，一般在干摩擦下使 用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種能有效解決耐熱性能偏 低，磨損較大的問題，同時(shí)使用過程中噪聲少，溫度和氣候的變化對摩擦性能影響小，不污 染環(huán)境的離合器用干式銅基粉末冶金摩擦材料及其制備方法。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，一種離合器用干式銅基粉末冶金摩 擦材料，所述的摩擦材料采用化、Fe為基體組元，石墨為潤滑組元，SiC、ZrSi04為摩擦組元， 加入Ni、Sn合金元素強(qiáng)化基體;所述粉末冶金材料的各組成成份按照如下重量百分比是:銅 粉45-65%，鐵粉5-18%，石墨粉5-12%，碳化娃粉2-8%，錯(cuò)英砂粉10-20%，儀0-6%，錫4- 10%。
[000引作為優(yōu)選:所述的摩擦材料的各組成成份按照如下重量百分比是:銅粉56%，鐵粉 10%，石墨粉8%，碳化娃粉4%，錯(cuò)英砂粉10%，儀4%，錫8%。
[0009] -種如上所述的離合器用干式銅基粉末冶金摩擦材料的制備方法，所述的制備方 法是:將上述組成成份在V形混料機(jī)混合均勻，壓制成巧，將該壓巧固定在支撐鋼背上，通過 高溫?zé)Y(jié)得到所需的銅基粉末冶金摩擦材料，具體是：
[0010] 將上述組成成分在V形混料機(jī)混合2-地，并在500-600M化壓力下壓制得到壓巧，壓 巧密度4.5-5.5旨八1113，將該壓巧固定在支撐鋼背上，在鐘罩爐中于840-960°(：燒結(jié)，壓力為 1.0- 3.OMPa，氨氣保護(hù)下燒結(jié)，保溫2-4 h，保溫結(jié)束后吊爐空冷至500°C后水冷，得到所需 要的粉末冶金材料。
[0011] 作為優(yōu)選:所述的制備方法是:將上述組成成分在V形混料機(jī)混合化，并在550MPa 壓力下壓制得到壓巧，壓巧密度5 . Og/cm3，將該壓巧固定在支撐鋼背上，在鐘罩爐中于900 °C燒結(jié)，壓力為2.0MPa，氨氣保護(hù)下燒結(jié)，保溫化，保溫結(jié)束后吊爐空冷至500°C后水冷，得 到所需要的粉末冶金材料。
[0012] 本發(fā)明具有良好的摩擦穩(wěn)定性和耐熱性，使用過程中噪聲少，全環(huán)境適用，性能滿 足拖拉機(jī)干式離合器面片的要求等特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明制備的拖拉機(jī)離合器用干式銅基粉末冶金摩擦面片圖；
[0014] 圖2是本發(fā)明制備的銅基粉末冶金摩擦材料的金相顯微形貌圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。一種離合器用干式銅基粉末冶金 摩擦材料，所述的摩擦材料采用Cu、Fe為基體組元，石墨為潤滑組元，SiC、ZrSi04為摩擦組 元，加入Μ、Sn合金元素強(qiáng)化基體;所述粉末冶金材料的各組成成份按照如下重量百分比 是:銅粉45-65%，鐵粉5-18%，石墨粉5-12%，碳化娃粉2-8%，錯(cuò)英砂粉10-20 %，儀0-6 %， 錫 4-10 %。
[0016] 優(yōu)選的實(shí)施例是：所述的摩擦材料的各組成成份按照如下重量百分比是：銅粉 56%，鐵粉10%，石墨粉8%，碳化娃粉4%，錯(cuò)英砂粉10%，儀4%，錫8%。
[0017] -種如上所述的離合器用干式銅基粉末冶金摩擦材料的制備方法，所述的制備方 法是:將上述組成成份在V形混料機(jī)混合均勻，壓制成巧，將該壓巧固定在支撐鋼背上，通過 高溫?zé)Y(jié)得到所需的銅基粉末冶金摩擦材料，具體是：
[0018] 將上述組成成分在V形混料機(jī)混合2-地，并在500-600M化壓力下壓制得到壓巧，壓 巧密度4.5-5.5旨八1113，將該壓巧固定在支撐鋼背上，在鐘罩爐中于840-960°(：燒結(jié)，壓力為 1.0- 3.OMPa，氨氣保護(hù)下燒結(jié)，保溫2-4 h，保溫結(jié)束后吊爐空冷至500°C后水冷，得到所需 要的粉末冶金材料。
[0019] 作為優(yōu)選的實(shí)施例是：所述的制備方法是：將上述組成成分在V形混料機(jī)混合化， 并在550M化壓力下壓制得到壓巧，壓巧密度5. Og/cm3，將該壓巧固定在支撐鋼背上，在鐘罩 爐中于900°C燒結(jié)，壓力為2.0M化，氨氣保護(hù)下燒結(jié)，保溫化，保溫結(jié)束后吊爐空冷至500°C 后水冷，得到所需要的粉末冶金材料。
[0020] 實(shí)施例1:
[0021] 按照重量比準(zhǔn)備各組分:包括銅粉60%，鐵粉6%，石墨粉8 %，碳化娃粉4%，錯(cuò)英 砂粉14%，儀0%，錫8% ;將上述組成成分在V形混料機(jī)混合化，并在600M化壓力下壓制得到 壓巧，壓巧密度5.Og/cm3,將該壓巧固定在支撐鋼背上，在鐘罩爐中于840°C燒結(jié)，壓力為 2.0 MPa，氨氣保護(hù)下燒結(jié)，保溫3.化，保溫結(jié)束后吊爐空冷至500°C后水冷，得到所需要的 銅基粉末冶金摩擦材料。
[0022] W合金鋼對偶件為，在MM-3000型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行摩擦試驗(yàn)，銅基粉末冶金 摩擦試環(huán)尺寸:外徑為75mm，內(nèi)徑為53 mm，厚度為12 mm。試驗(yàn)前摩擦試環(huán)表面磨合到80% 后測定20次，最后結(jié)果取平均值。測試參數(shù)為：制動比壓O.eOMpa，轉(zhuǎn)動慣性0.35 kg · m2,試 樣面積20.0cm2，摩擦線速度分別為6500;r/min和SOOOr/min。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。
[0023] 表1銅基粉末冶金摩擦材料的MM-3000摩擦磨損性能
[0024]
[0025] 實(shí)施例2:
[0026] 按照重量比準(zhǔn)備各組分:包括銅粉56%，鐵粉10%，石墨粉8%，碳化娃粉4%，錯(cuò)英 砂粉10%，儀4%，錫8% ;將上述組成成分在V形混料機(jī)混合均勻，并在580M化壓力下壓制得 到壓巧，壓巧密度5. Ig/cm3,將該壓巧固定在支撐鋼背上，在鐘罩爐中于900°C燒結(jié)，壓力為 3.0 MPa,氨氣保護(hù)下燒結(jié)，保溫4 h，保溫結(jié)束后吊爐空冷至500°C后水冷，得到所需要的銅 基粉末冶金摩擦材料。
[0027] 在DM-S定速式摩擦試驗(yàn)機(jī)上W轉(zhuǎn)速400~600r/min，壓力0.49MPa，按GB/T5764汽 車離合器面片規(guī)定試驗(yàn)方法進(jìn)行摩擦磨損性能檢測，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。檢測結(jié)果表明： 銅基粉末冶金摩擦材料的平均摩擦系數(shù)為0.50，磨損率僅為0.12 X l(T7cm3 . pi，噪聲少。
[0028] 表2銅基粉末冶金摩擦材料的DM-S定速摩擦磨損性能
[0029]
[0030] 實(shí)施例3:
[0031] 按照重量比準(zhǔn)備各組分:包括銅粉45%，鐵粉18%，石墨粉12%，碳化娃粉4%，錯(cuò) 英砂粉15%，儀2%，錫4% ;將上述組成成分在V形混料機(jī)混合均勻，并在eOOMPa壓力下壓制 得到壓巧，壓巧密度5.2g/cm3，將該壓巧固定在支撐鋼背上，在鐘罩爐中于96(TC燒結(jié)，壓力 為1.0 MPa,氨氣保護(hù)下燒結(jié)，保溫3 h，保溫結(jié)束后吊爐空冷至500°C后水冷，得到所需要的 銅基粉末冶金摩擦材料。按照上述工藝制備的銅基粉末冶金材料的硬度為60皿，抗壓強(qiáng)度 為203M化。
[0032] 實(shí)施例4:
[0033] 按照重量比準(zhǔn)備各組分:包括銅粉62%，鐵粉5%，石墨粉5 %，碳化娃粉8%，錯(cuò)英 砂粉10 %，儀0 %，錫10 % ;將上述組成成分在V形混料機(jī)混合均勻，并在500MPa壓力下壓制 得到壓巧，壓巧密度4.9g/cm3，將該壓巧固定在支撐鋼背上，在鐘罩爐中于88(TC燒結(jié)，壓力 為1.5 MPa,氨氣保護(hù)下燒結(jié)，保溫2 h，保溫結(jié)束后吊爐空冷至500°C后水冷，得到所需要的 銅基粉末冶金摩擦材料。按照上述工藝制備的銅基粉末冶金材料的硬度為50皿，抗壓強(qiáng)度 為168M化。
[0034] 由此可見，通過該制備方法得到的銅基粉末冶金摩擦材料的硬度可達(dá)60皿，抗壓 強(qiáng)度可達(dá)203M化，在MM-3000型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)和DM-S定速式摩擦試驗(yàn)機(jī)上的測試結(jié)果表 面，具有優(yōu)良的摩擦磨損性能和摩擦穩(wěn)定性，耐熱性能良好，噪聲少，可W滿足拖拉機(jī)干式 離合器摩擦面片的技術(shù)要求。
[0035] 上述實(shí)施例中銅基粉末冶金摩擦材料的組元比例、壓制壓力和燒結(jié)溫度等僅是本 發(fā)明的一個(gè)【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人 員在本發(fā)明掲露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或者替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范 圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種離合器用干式銅基粉末冶金摩擦材料，其特征在于所述的摩擦材料采用Cu、Fe 為基體組元，石墨為潤滑組元，SiC、ZrSi04為摩擦組元，加入Ni、Sn合金元素強(qiáng)化基體;所述 粉末冶金材料的各組成成份按照如下重量百分比是：銅粉45-65%，鐵粉5-18%，石墨粉5-12%，碳化硅粉2-8%，鋯英砂粉10-20%，鎳0-6%，錫4-10%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離合器用干式銅基粉末冶金摩擦材料，其特征在于所述的摩 擦材料的各組成成份按照如下重量百分比是:銅粉56%，鐵粉10%，石墨粉8%，碳化硅粉4%，鋯 英砂粉10%，鎳4%，錫8%。3. -種如權(quán)利要求1或2所述的離合器用干式銅基粉末冶金摩擦材料的制備方法，其特 征在于所述的制備方法是:將上述組成成份在V形混料機(jī)混合均勻，壓制成坯，將該壓坯固 定在支撐鋼背上，通過高溫?zé)Y(jié)得到所需的銅基粉末冶金摩擦材料，具體是： 將上述組成成分在V形混料機(jī)混合2-4h，并在500-600MPa壓力下壓制得到壓坯，壓坯 密度4.5-5.5g/cm3，將該壓坯固定在支撐鋼背上，在鐘罩爐中于840-960 °C燒結(jié)，壓力為 1.0-3.0 MPa，氫氣保護(hù)下燒結(jié)，保溫2-4 h，保溫結(jié)束后吊爐空冷至500 °C后水冷，得到所 需要的粉末冶金材料。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的離合器用干式銅基粉末冶金摩擦材料的制備方法，其特征在 于所述的制備方法是:將上述組成成分在V形混料機(jī)混合3h，并在550MPa壓力下壓制得到壓 坯，壓坯密度5. Og/cm3,將該壓坯固定在支撐鋼背上，在鐘罩爐中于900 °C燒結(jié)，壓力為 2.0MPa，氫氣保護(hù)下燒結(jié)，保溫3h，保溫結(jié)束后吊爐空冷至500°C后水冷，得到所需要的粉末 冶金材料。
【文檔編號】C22C30/02GK106011520SQ201610518088
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】李專, 張國洪, 韓建國, 許成法, 戴國文
【申請人】杭州前進(jìn)齒輪箱集團(tuán)股份有限公司