本發明屬于粉末冶金銅基摩擦材料制備技術領域，特別提供了一種以霧化銅鐵合金粉末為原料制備fe相呈網狀均勻分布銅基摩擦材料的技術。
背景技術：
銅基摩擦材料是以銅作為基體，添加基體強化組元(ni、mo、ti、sn、zn、p等)，摩擦組元(fe、sio2、a12o3、sic、石棉、金屬、zro2等非金屬氧化物、碳化物、氮化物)和潤滑組元(石墨、mos2、caf2、ws2、b4c、bn、pb、bi等)燒結而成的復合材料，具有耐磨性好、導熱性高、抗粘著性強等優異特性，是高速列車制動閘片用的主要材料。鐵在銅基摩擦材料中充當摩擦組元，其硬度比基體銅大，在摩擦過程中當較軟的基體磨損后，fe顆粒便突出于摩擦表面，直接與對偶表面相接觸，承受摩擦阻力，從而提高材料的摩擦系數，起到增磨作用，因此fe相的存在形式、分布特征對銅基摩擦材料的性能有重要影響。目前，鐵以鐵粉的形式添加到銅基摩擦材料中，燒結后的材料中鐵的顆粒較粗大，分布不均勻，并且主要分布在銅基體中，與銅基體結合處由于原子擴散會產生孔隙，對于提高材料的摩擦性能有限，不能夠充分發揮出鐵相的優良特性。
本發明以氬氣霧化銅鐵合金粉末作為粉末冶金摩擦材料的基體成分，由于鐵在銅基體中的溶解度很低，霧化銅鐵合金粉末中鐵以過飽和固溶體的形式存在于銅基體中，在特定溫度下燒結過程中，鐵從銅基體中析出，并沿顆粒邊界分布，形成三維網狀結構，鐵相的寬度為0.1-0.3μm。與外加的鐵粉顆粒相比，重新析出的鐵相分布更均勻，并且主要分布在銅基體與石墨、二氧化硅等顆粒的界面處，對二氧化硅形成包裹，并與石墨發生發應形成鐵的碳化物，從而改善了銅基體和外加顆粒之間顆粒之間的潤濕性，提高了兩者之間的界面結合強度。同時，硬質鐵碳相牢固地鑲嵌在銅基體中，在摩擦表面形成均勻的微凸體網絡，起到高硬度、耐磨的作用，能夠有效降低材料的磨損量。此外，三維網狀分布的鐵相能夠對三體磨粒磨損過程中形成的氧化膜起到保護作用，有助于氧化膜的形成，并能減少氧化膜在摩擦磨損過程中的剝落，使材料摩擦系數趨于穩定，從而有效地提高銅基粉末冶金閘片的摩擦磨損性能。
技術實現要素：
本發明的目的是以氬氣霧化銅鐵合金粉末作為基體原料，采用粉末冶金工藝制備銅基摩擦材料，利用銅鐵合金粉末在燒結過程中形成的三維網狀骨架來提高復合材料的摩擦磨損性能。
一種fe相均勻分布的銅基摩擦材料的制備方法，其特征在于：
步驟一、以銅鐵合金粉末為銅基摩擦材料基體原料，添加基體強化組元、摩擦組元和潤滑組元：基體強化組元為ni、sn；摩擦組元為sio2、莫來石；潤滑組元為石墨、mos2、bi；質量百分比為錫粉5-10％，鎳粉1-5％，鱗片狀石墨粉5-10％，二氧化硅粉1-10％，二硫化鉬1-5％，莫來石5-15％；
步驟二、將上述原料粉末與粘結潤滑劑在雙錐混料機上進行混合，粘結潤滑劑及相應百分數為ebs蠟(25-55％)，聚酰胺蠟(20-40％)，月桂酸(5-15％)，異辛酸(0.1-1％)，硬脂酸(5-20％)，混合時間為8～10h；步驟三、將混合好的粉末進行冷壓成形，壓制壓力為400～500mpa，保壓時間為1-3min；
步驟四、燒結，氬氣保護，壓力為2～4mpa。
進一步的，步驟一所述銅鐵合金粉末采用氬氣霧化方式制得，鐵元素質量分數為2％～4％，在摩擦材料中銅鐵合金粉末所占的質量分數為70-80％。
進一步的，步驟四要求的燒結溫度需在850-950℃，保溫時間應在2-3h。
本發明創新地采用了一種fe相均勻分布的銅基摩擦材料的制備方法，在特定的溫度下進行相應的加熱和保溫之后，鐵相能夠均勻分布在相界面，在摩擦組元周圍形成一層保護膜，并與石墨反應生成鐵的碳化物，從而改善了銅基體和石墨，摩擦組元顆粒之間的潤濕性，提高了兩者之間的界面結合強度，并且生成的三維網狀硬質相對氧化膜和第三體有釘扎作用，使得銅基閘片材料表現出更加優異的摩擦磨損性能。
附圖說明
圖1為本發明的骨架相電鏡照片。
具體實施方式
實施例1：
1.準備原材料：質量配比為70％的銅鐵合金粉，7％錫粉，3％鎳粉，7％石墨粉(鱗片狀)，5％二氧化硅粉，1％二硫化鉬，7％莫來石；
2.將上述粉末倒入改進后的雙錐混料機中，混料筒不斷回轉使物料翻動，高壓氣體壓力在0.1mpa左右，噴射出的粘結潤滑劑溶液形成霧狀，與翻動的物料充分接觸，混料8小時；
3.將混合均勻的粉末冷壓成形，壓力為400mpa；
4.將冷坯體在熱壓燒結爐中燒結，加熱至850℃，在氫氮混合氣體中燒結，保溫180分鐘，熱壓壓力為2mpa，保持恒定；
5.冷卻至100℃以下取出，冷卻過程保持壓力恒定。
實施例2：
1.準備原材料：質量配比為73％的銅鐵合金粉，7％錫粉，3％鎳粉，7％石墨粉(鱗片狀)，2％二氧化硅粉，1％二硫化鉬，7％莫來石；
2.將上述粉末倒入改進后的雙錐混料機中，混料筒不斷回轉使物料翻動，高壓氣體壓力在0.1mpa左右，噴射出的粘結潤滑劑溶液形成霧狀，與翻動的物料充分接觸，混料8小時；
3.將混合均勻的粉末冷壓成形，壓力為400mpa；
4.將冷坯體在熱壓燒結爐中燒結，加熱至880℃，在氫氮混合氣體中燒結，保溫160分鐘，熱壓壓力為2.3mpa，保持恒定；
5.冷卻至100℃以下取出，冷卻過程保持壓力恒定。
實施例3：
1.準備原材料：質量配比為77％的銅鐵合金粉，5％錫粉，2％鎳粉，5％石墨粉(鱗片狀)，3％二氧化硅粉，1％二硫化鉬，7％莫來石；
2.將上述粉末倒入改進后的雙錐混料機中，混料筒不斷回轉使物料翻動，高壓氣體壓力在0.1mpa左右，噴射出的粘結潤滑劑溶液形成霧狀，與翻動的物料充分接觸，混料8小時；
3.將混合均勻的粉末冷壓成形，壓力為400mpa；
4.將冷坯體在熱壓燒結爐中燒結，加熱至920℃，在氫氮混合氣體中燒結，保溫140分鐘，熱壓壓力為2.7mpa，保持恒定；
5.冷卻至100℃以下取出，冷卻過程保持壓力恒定。
實施例4：
1.準備原材料：質量配比為80％的銅鐵合金粉，5％錫粉，2％鎳粉，5％石墨粉(鱗片狀)，1％二硫化鉬，3％二氧化硅粉，5％莫來石；
2.將上述粉末倒入改進后的雙錐混料機中，混料筒不斷回轉使物料翻動，高壓氣體壓力在0.1mpa左右，噴射出的粘結潤滑劑溶液形成霧狀，與翻動的物料充分接觸，混料8小時；
3.將混合均勻的粉末冷壓成形，壓力為400mpa；
4.將冷坯體在熱壓燒結爐中燒結，加熱至950℃，在氫氮混合氣體中燒結，保溫120分鐘，熱壓壓力為3mpa，保持恒定；
5.冷卻至100℃以下取出，冷卻過程保持壓力恒定。