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形混料機混合均勻，壓制成坯，將該壓坯固定在支撐鋼背上，通過高溫燒結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，性能滿足拖拉機干式離合器面片的要求等特點。
【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
技術領域
[0001] 本發(fā)明設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 制備技術領域。
【背景技術】
[0002] 拖拉機是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可替代的動力機械，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的用 途。拖拉機離合器的主要功用是分離發(fā)動機傳來的動力，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，超負荷時離合器打滑W保護零件免受損壞。
[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，目前摩擦式應用廣泛。直 到今天，拖拉機離合器的摩擦材料中多數(shù)還是W石棉為基礎的材料編制而成，運種編制的 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， 價格低廉。但也存在一些明顯的缺點，首先是石棉的熱穩(wěn)定性欠佳，因而導致其所增強的離 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50年代起，在工程機械及載 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，即離合器的轉矩容量較有機片大，或在相同轉矩容量下，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)有技術中的拖拉機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，必須運用最優(yōu)化原理和計算機技術進行材料的優(yōu)化設計，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；重負荷或超重負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)明內容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的不足，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形混料機混合均勻，壓制成巧，將該壓巧固定在支撐鋼背上，通過 高溫燒結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，壓力為 1.0- 3.OMPa，氨氣保護下燒結，保溫2-4 h，保溫結束后吊爐空冷至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，壓力為2.0MPa，氨氣保護下燒結，保溫化，保溫結束后吊爐空冷至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 足拖拉機干式離合器面片的要求等特點。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明制備的拖拉機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。
【具體實施方式】
[0015] 下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。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%，錯英砂粉10-20 %，儀0-6 %， 錫 4-10 %。
[0016] 優(yōu)選的實施例是：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形混料機混合均勻，壓制成巧，將該壓巧固定在支撐鋼背上，通過 高溫燒結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，壓力為 1.0- 3.OMPa，氨氣保護下燒結，保溫2-4 h，保溫結束后吊爐空冷至500°C后水冷，得到所需 要的粉末冶金材料。
[0019] 作為優(yōu)選的實施例是：所述的制備方法是：將上述組成成分在V形混料機混合化， 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，壓力為2.0M化，氨氣保護下燒結，保溫化，保溫結束后吊爐空冷至500°C 后水冷，得到所需要的粉末冶金材料。
[0020] 實施例1:
[0021] 按照重量比準備各組分:包括銅粉60%，鐵粉6%，石墨粉8 %，碳化娃粉4%，錯英 砂粉14%，儀0%，錫8% ;將上述組成成分在V形混料機混合化，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，壓力為 2.0 MPa，氨氣保護下燒結，保溫3.化，保溫結束后吊爐空冷至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型摩擦磨損試驗機上進行摩擦試驗，銅基粉末冶金 摩擦試環(huán)尺寸:外徑為75mm，內徑為53 mm，厚度為12 mm。試驗前摩擦試環(huán)表面磨合到80% 后測定20次，最后結果取平均值。測試參數(shù)為：制動比壓O.eOMpa，轉動慣性0.35 kg · m2,試 樣面積20.0cm2，摩擦線速度分別為6500;r/min和SOOOr/min。試驗結果如表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] 實施例2:
[0026] 按照重量比準備各組分:包括銅粉56%，鐵粉10%，石墨粉8%，碳化娃粉4%，錯英 砂粉10%，儀4%，錫8% ;將上述組成成分在V形混料機混合均勻，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，壓力為 3.0 MPa,氨氣保護下燒結，保溫4 h，保溫結束后吊爐空冷至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定速式摩擦試驗機上W轉速400~600r/min，壓力0.49MPa，按GB/T5764汽 車離合器面片規(guī)定試驗方法進行摩擦磨損性能檢測，實驗結果如表1所示。檢測結果表明： 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] 實施例3:
[0031] 按照重量比準備各組分:包括銅粉45%，鐵粉18%，石墨粉12%，碳化娃粉4%，錯 英砂粉15%，儀2%，錫4% ;將上述組成成分在V形混料機混合均勻，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，壓力 為1.0 MPa,氨氣保護下燒結，保溫3 h，保溫結束后吊爐空冷至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，抗壓強度 為203M化。
[0032] 實施例4:
[0033] 按照重量比準備各組分:包括銅粉62%，鐵粉5%，石墨粉5 %，碳化娃粉8%，錯英 砂粉10 %，儀0 %，錫10 % ;將上述組成成分在V形混料機混合均勻，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，壓力 為1.5 MPa,氨氣保護下燒結，保溫2 h，保溫結束后吊爐空冷至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60皿，抗壓 強度可達203M化，在MM-3000型摩擦磨損試驗機和DM-S定速式摩擦試驗機上的測試結果表 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滿足拖拉機干式 離合器摩擦面片的技術要求。
[0035] 上述實施例中銅基粉末冶金摩擦材料的組元比例、壓制壓力和燒結溫度等僅是本 發(fā)明的一個【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此。任何熟悉本領域的技術人 員在本發(fā)明掲露的技術范圍內，可輕易想到的變化或者替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范 圍之內。
【主權項】
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形混料機混合均勻，壓制成坯，將該壓坯固 定在支撐鋼背上，通過高溫燒結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，壓力為 1.0-3.0 MPa，氫氣保護下燒結，保溫2-4 h，保溫結束后吊爐空冷至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，壓力為 2.0MPa，氫氣保護下燒結，保溫3h，保溫結束后吊爐空冷至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】杭州前進齒輪箱集團股份有限公司