一種用于制備電力機(jī)車用粉末冶金閘瓦的材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于制備電力機(jī)車用粉末冶金閘瓦的材料，所述閘瓦是一種用于電力機(jī)車剎車的剎車片，包括如下原料：鐵粉、銅粉、天然石墨、添加劑和潤滑劑；其中，所述添加劑包括二硫化鉬、碳化硅和鎳粉；其中，所述潤滑劑包括硬脂酸鋅和煤油。應(yīng)用本發(fā)明的材料制備的電力機(jī)車用閘瓦耐熱，高負(fù)荷條件下摩擦系數(shù)穩(wěn)定，衰減小，磨損小、熱傳導(dǎo)好，能把摩擦副表面的摩擦熱很快傳導(dǎo)出去并具有良好的物理、化學(xué)、力學(xué)性能。
【專利說明】
-種用于制備電力機(jī)車用粉末冶金闡瓦的材料
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，設(shè)及鐵路機(jī)車配件材料領(lǐng)域，特別設(shè)及一種中低速電力機(jī) 車用粉末冶金閩瓦。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活消費水平不斷提高，對運輸?shù)谋憬菪院褪孢m 性要求也不斷提高。列車告訴化已成為列車運輸發(fā)展的必然趨勢，相對帶來的安全問題也 越來越受到人們的重視。列車的剎車性能是決定列車安全運輸?shù)闹匾蛩兀熊囋谶\行過 程中，直接摩擦車輪使火車停車的零件就是閩瓦，閩瓦是列車最關(guān)鍵的安全零件，所有剎車 效果的好壞都是由閩瓦起決定性作用。
[0003] 閩瓦是由鑄鐵或其它材料制成的瓦狀制動塊，在列車制動時抱緊車輪踏面，通過 摩擦使車輪停止轉(zhuǎn)動而達(dá)到剎車的目的。在運一過程中，制動裝置要將巨大的動能轉(zhuǎn)變?yōu)?熱能消散于大氣之中。運種制動效果的好壞，主要取決于摩擦熱能的消散能力。使用運種 制動方式時，閩瓦摩擦面積小，大部分熱負(fù)荷由車輪來承擔(dān)。列車速度越高，制動時車輪的 熱負(fù)荷也越大。如用鑄鐵閩瓦，溫度可使閩瓦烙化；即使采用較先進(jìn)的合成閩瓦，溫度也會 高達(dá)400-450°C。當(dāng)車輪踏面溫度增高到一定程度時，就會使踏面磨耗、裂紋或剝離，及影響 使用壽命，也影響行車安全。因此，傳統(tǒng)的踏面閩瓦不能滿足列車制動的需求。
[0004] 閩瓦按類型可分為灰鑄鐵、高憐鑄鐵、合金鑄鐵、粉末冶金和合成閩瓦；按閩瓦的 使用對象可分為電力機(jī)車用閩瓦、內(nèi)燃機(jī)車用閩瓦和高速機(jī)車用閩瓦。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽〇化]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有機(jī)車存在的技術(shù)問題提供一種用于制備電力機(jī)車用粉 末冶金閩瓦的材料，應(yīng)用本發(fā)明的材料制備的電力機(jī)車用閩瓦耐熱，高負(fù)荷條件下摩擦系 數(shù)穩(wěn)定，衰減小，磨損小、熱傳導(dǎo)好，能把摩擦副表面的摩擦熱很快傳導(dǎo)出去并具有良好的 物理、化學(xué)、力學(xué)性能。
[0006] 為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種用于制備電力機(jī)車用粉末冶金閩瓦的材 料，所述電力機(jī)車用粉末冶金閩瓦是一種用于電力機(jī)車剎車的剎車片，其特征在于，包括如 下原料：
[0007] 鐵粉、銅粉、天然石墨、添加劑和潤滑劑；
[000引其中，所述添加劑包括二硫化鋼、碳化娃和儀粉；
[0009] 其中，所述潤滑劑包括硬脂酸鋒和煤油。
[0010] 其中，所述鐵粉、銅粉、天然石墨、添加劑和潤滑劑的重量份配比為：鐵粉20-40、 銅粉10-30、天然石墨30-60、添加劑7-15、潤滑劑1-4。 W11] 特別是，所述鐵粉、銅粉、天然石墨、添加劑和潤滑劑的重量份配比為：鐵粉 25-40、銅粉15-30、天然石墨35-55、添加劑10-15、潤滑劑1-3。
[0012] 尤其是，所述鐵粉為還原鐵粉，灰色粉末，粒度為100目，鐵含量> 98 %，碳含量 《0. 01 %，憐含量< 0. 03 %，硫含量0. 03 %，氨損為0. 1-0. 2 %。
[0013] 還原鐵粉是粉末冶金工業(yè)中的一種重要的金屬粉末，具有耐熱、摩擦系數(shù)穩(wěn)定、損 耗低等優(yōu)點。
[0014] 特別是，所述銅粉為電解銅粉，玫瑰紅色粉末，粒度為200-300目，其中銅含量 > 99,灰分《1%。
[0015] 尤其是，所述天然石墨的粒度為50-200目，其中碳含量>99,灰分《1%。
[0016] 特別是，所述天然石墨優(yōu)選為鱗片石墨，其平均粒徑優(yōu)選為50目或200目。
[0017] 本發(fā)明的天然石墨質(zhì)量輕、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、潤滑性能好、機(jī)械加工性能優(yōu)良。
[001引其中，所述添加劑包括二硫化鋼、碳化娃和儀粉。
[0019] 尤其是，所述二硫化鋼、碳化娃和儀粉的重量份配比為1-5:1-8:0. 5-4。
[0020] 特別是，所述二硫鋼、碳化娃和儀粉的重量份配比優(yōu)選為1. 5-4. 5:3-7:0. 5-3。
[0021] 尤其是，所述二硫化鋼為黑色固體粉末，粒度為100-200目，優(yōu)選為200目。
[0022] 二硫化鋼的加入可W提高閩瓦的耐磨性、潤滑性和環(huán)境適應(yīng)性。
[0023] 特別是，所述碳化娃為綠色碳化娃，粒度為100-200目，優(yōu)選為200目，比重為 3. 20-3. 25,顯微硬度為 2840-3320kg/mm2。
[0024] 碳化娃具有很好的抗高溫性能和很高的強(qiáng)度，摩擦性能優(yōu)良，可W增加材料的摩 擦系數(shù)。
[00巧]尤其是，所述儀粉的粒度為100-200目，優(yōu)選為200目。
[00%] 其中，所述潤滑劑包括硬脂酸鋒和煤油。
[0027] 特別是，所述硬脂酸鋒與煤油的重量份配比為0. 5-1:1-3。
[002引尤其是，所述硬脂酸鋒與煤油的重量份配比優(yōu)選為0. 8:1. 5。
[0029] 特別是，所述硬脂酸鋒為白色黏結(jié)的細(xì)粉，有滑膩感，微具刺激性氣味，密度為 1. 0953g/mL(4-25°C )，烙點為1304。自燃點為9005。不溶于水、醇和酸，能溶于苯和松 節(jié)油等有機(jī)溶劑。
[0030] 硬脂酸鋒主要起穩(wěn)定劑、脫模劑和潤滑劑的作用。
[0031] 尤其是，所述煤油為無色透明液體，略帶臭味，密度為0.78-0. 80g/mL(4-15°C )。 煤油的加入可W在壓制成型時起到脫模作用。
[0032] 本發(fā)明的優(yōu)點如下：
[0033] 1、本發(fā)明用于制備電力機(jī)車用粉末冶金閩瓦的材料原料選擇合理，加入的天然石 墨具有質(zhì)量輕、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、潤滑性能好、機(jī)械加工性能優(yōu)良等優(yōu)點，非常適合用于制備電力 機(jī)車用粉末冶金閩瓦。
[0034] 2、本發(fā)明用于制備電力機(jī)車用粉末冶金閩瓦的材料選用二硫化鋼作為添加劑，可 W提高閩瓦的耐磨性能，提高閩瓦的潤滑性能及與車輪的剎車接觸良好，使其在任何環(huán)境 中可W抗環(huán)境因素干擾。
[0035] 3、本發(fā)明用于制備電力機(jī)車用粉末冶金閩瓦的材料選用綠色碳化娃作為添加劑， 碳化娃的硬度較大，耐磨性能良好，可W增強(qiáng)閩瓦的強(qiáng)度和初性及抗高溫性能。
[0036] 4、本發(fā)明用于制備電力機(jī)車用粉末冶金閩瓦的材料選用硬脂酸鋒和航空煤油作 為潤滑劑，其潤滑性能好，在瓦片狀的粉末冶金組件的壓制成型過程中，可W很好的起到脫 模作用。
[0037] 5、應(yīng)用本發(fā)明用于制備電力機(jī)車用粉末冶金閩瓦的材料制備的電力機(jī)車用粉末 冶金閩瓦密度為5. 0-5. Ig/cm3,布氏硬度為90-100皿，抗剪強(qiáng)度為70-90MPa，沖擊初性為 6-8J/M2,抗壓強(qiáng)度為180-230MPa，達(dá)到鐵路Η型標(biāo)準(zhǔn)。
【具體實施方式】
[0038] 下面結(jié)合具體實施例來進(jìn)一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點和特點將會隨著描述而 更為清楚。但運些實施例僅是范例性的，并不對本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域技術(shù) 人員應(yīng)該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可W對本發(fā)明技術(shù)方案的細(xì)節(jié)和形式 進(jìn)行修改或替換，但運些修改和替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0039] 原料與試劑：
[0040] 還原鐵粉購自湘潭凌飛金屬材料科技有限公司，灰色粉末，粒度為100目，鐵含量 > 98%，碳含量《0. 01 %，憐含量< 0. 03%，硫含量0. 03%，氨損為0. 1-0. 2% ;
[0041] 電解銅粉購自北京有研有色金屬有限公司，玫瑰紅色粉末，粒度為200-300目，其 中銅含量> 99,灰分《1% ;
[0042] 天然石墨購自青島天和公司，粒度為50-200目，其中碳含量> 99,灰分《1% ;
[0043] 二硫化鋼購自上海申雨工貿(mào)有限公司，黑色固體粉末，粒度為200目；
[0044] 碳化娃購自南通市金東方金剛砂廠，粒度為200目，比重為3. 20-3. 25,顯微硬度 為 2840-3320kg/mm2.
[0045] 儀粉購自上海九佳粉體材料有限公司，粒度為200目；
[0046] 硬脂酸鋒購自江西宏遠(yuǎn)化工有限公司，白色黏結(jié)的細(xì)粉，有滑膩感，微具刺激性氣 味，密度為1. 0953g/mL(4-25°C )，烙點為1304°C，自燃點為9005°C，不溶于水、醇和酸，能溶 于苯和松節(jié)油等有機(jī)溶劑；
[0047] 煤油購自上海梓琢能源科技有限公司，無色透明液體，略帶臭味，密度為 0. 78-0. 80g/mL(4-15°C ) 〇 陽04引實施例1
[0049] 1、按照如下重量份配比準(zhǔn)備原料： 陽化0] 鐵粉 巧 銅粉 30 天然石墨 35 二硫化鋼 么5 碳化娃 斗
[0051] 銀粉 1.5 硬脂酸薛 0.5 煤油 1.5
[0052] 2、在常溫狀態(tài)下，將鐵粉、銅粉、添加劑和硬脂酸鋒均勻混合，制得第一預(yù)混料；再 將天然石墨和煤油均勻混合，制得第二預(yù)混料；將第一預(yù)混料和第二預(yù)混料加入到混合設(shè) 備中混合化，制得預(yù)混料。
[0053] 3、將預(yù)混料置于模具中進(jìn)行壓制處理，壓制設(shè)備為315噸液壓機(jī)，壓制比重為 5. 3,制得瓦片狀的粉末冶金閩瓦摩擦塊巧料。
[0054] 4、對粉末冶金閩瓦摩擦塊巧料進(jìn)行賠燒處理，首先在5.化內(nèi)將燒結(jié)爐溫度提高 至1050°C，然后在此溫度下保持4.化，然后用冷水冷卻至室溫，制得瓦片狀的粉末冶金閩 瓦摩擦塊。
[0055] 5、將閩瓦摩擦塊與沖制處理好的鍛銅鋼背放置于加壓燒結(jié)爐中進(jìn)行加壓燒結(jié)處 理，首先在化內(nèi)將燒結(jié)溫度提高至950°C，然后在此溫度下保持3.化，此過程中保持加壓燒 結(jié)爐內(nèi)的壓力為3. 5MPa，然后用冷水冷卻至室溫，制得閩瓦摩擦塊組件。
[0056] 6、將壓制好的鋼瓦、扣套和擋塊進(jìn)行組合焊接，采用普通焊機(jī)400即可（焊條要 求：Φ 2. 5 X 300 mm )，焊接電流為120A，選擇開關(guān)處于I擋，在兩長孔和兩方孔內(nèi)電焊；然后 將焊接好的閩瓦骨架組件置于200°C的烘箱中進(jìn)行烘干處理化，去除冷卻至室溫。
[0057] 7、對閩瓦摩擦塊組件和閩瓦骨架組件進(jìn)行打磨處理，然后采用氣弧焊對打磨后的 閩瓦摩擦塊組件和閩瓦骨架組件進(jìn)行組合焊接處理，氣弧焊電流為115A，氣氣流量為18L/ min,使用碳鋼用氣焊絲燈IG-501. 8X 1000醒），制得閩瓦成品。
[0058] 8、將閩瓦成品浸沒在清漆中2秒，對其進(jìn)行浸清漆處理，然后將浸清漆處理后的 閩瓦成品于90°C下烘干化，最后對烘干處理后的閩瓦成品進(jìn)行噴漆處理，即得。
[0059] 按照GB/T10421-2002方法測定閩瓦的密度，按照GB/T10425-2002, GB/ T231. 1-2002方法測定閩瓦的布氏硬度，按照GB/T9135-1999方法測定閩瓦的抗剪強(qiáng)度， 按照GB/T9096-2002GB/T229-1994方法測定閩瓦的沖擊初性，按照GB/T10424-2002方 法測定閩瓦的抗壓強(qiáng)度，結(jié)果見表1。 W60] 實施例2
[0061] 1、按照如下重量份配比準(zhǔn)備原料：
[0062] 鑛潑 40 銅粉 15 天然石墨 30 二硫化鋼 1 碳他娃 8 銀粉 4 硬脂酸鋒 1 煤油 1
[0063] 2、在常溫狀態(tài)下，將鐵粉、銅粉、添加劑和硬脂酸鋒均勻混合，制得第一預(yù)混料；再 將天然石墨和煤油均勻混合，制得第二預(yù)混料；將第一預(yù)混料和第二預(yù)混料加入到混合設(shè) 備中混合化，制得預(yù)混料。
[0064] 3、將預(yù)混料置于模具中進(jìn)行壓制處理，壓制設(shè)備為315噸液壓機(jī)，壓制比重為 5. 6,制得粉末冶金閩瓦摩擦塊巧料。
[00化]4、對粉末冶金閩瓦摩擦塊巧料進(jìn)行賠燒處理，首先在化內(nèi)將燒結(jié)爐溫度提高至 1000°C，然后在此溫度下保持化，然后用冷水冷卻至室溫，制得瓦片狀的粉末冶金閩瓦摩擦 塊。
[0066] 5、將閩瓦摩擦塊與沖制處理好的鍛銅鋼背置于加壓燒結(jié)爐中進(jìn)行加壓燒結(jié)處理， 首先在化內(nèi)將燒結(jié)溫度提高至l〇〇〇°C，然后在此溫度下保持化，此過程中保持加壓燒結(jié)爐 內(nèi)的壓力為3. 8MPa，然后用冷水冷卻至室溫，制得閩瓦摩擦塊組件。
[0067] 6、將壓制好的鋼瓦、扣套和擋塊進(jìn)行組合焊接，采用普通焊機(jī)400即可（焊條要 求：Φ 2. 5 X 300 mm )，焊接電流為175A，選擇開關(guān)處于I擋，在兩長孔和兩方孔內(nèi)電焊；然后 將焊接好的閩瓦骨架組件置于190°C的烘箱中進(jìn)行烘干處理化，去除冷卻至室溫。
[0068] 7、對閩瓦摩擦塊組件和閩瓦骨架組件進(jìn)行打磨處理，然后采用氣弧焊對打磨后的 閩瓦摩擦塊組件和閩瓦骨架組件進(jìn)行組合焊接處理，氣弧焊電流為100A，氣氣流量為20L/ min,使用碳鋼用氣焊絲燈IG-501. 8X 1000醒），制得閩瓦成品。
[0069] 8、將閩瓦成品浸沒在清漆中3秒，對其進(jìn)行浸清漆處理，然后將浸清漆處理后的 閩瓦巧料于90°C下烘干化，最后對烘干處理后的閩瓦巧料進(jìn)行噴漆處理，即得。 W70] 按照GB/T10421-2002方法測定閩瓦的密度，按照GB/T10425-2002, GB/ T231. 1-2002方法測定閩瓦的布氏硬度，按照GB/T9135-1999方法測定閩瓦的抗剪強(qiáng)度， 按照GB/T9096-2002GB/T229-1994方法測定閩瓦的沖擊初性，按照GB/T10424-2002方 法測定閩瓦的抗壓強(qiáng)度，結(jié)果見表1。 陽0川 實施例3
[0072] 1、按照如下重量份配比準(zhǔn)備原料：
[0073] 鐵粉 20 銅粉 10 天然石墨 奶 二硫化鋼 5 碳化鞋 1 儀粉 0.5 硬脂酸轉(zhuǎn) 0.5 煤油 3
[0074] 2、在常溫狀態(tài)下，將鐵粉、銅粉、添加劑和硬脂酸鋒均勻混合，制得第一預(yù)混料；再 將天然石墨和煤油均勻混合，制得第二預(yù)混料；將第一預(yù)混料和第二預(yù)混料加入到混合設(shè) 備中混合lOh，制得預(yù)混料。
[00巧]3、將預(yù)混料置于模具中進(jìn)行壓制處理，壓制設(shè)備為315噸液壓機(jī)，壓制比重為 5. 0,制得粉末冶金閩瓦摩擦塊巧料。
[0076] 4、對粉末冶金閩瓦摩擦塊巧料進(jìn)行賠燒處理，首先在化內(nèi)將燒結(jié)爐溫度提高至 1100°C，然后在此溫度下保持化，然后用冷水冷卻至室溫，制得瓦片狀的粉末冶金閩瓦摩擦 塊。
[0077] 5、將閩瓦摩擦塊與沖制處理好的鍛銅鋼背置于加壓燒結(jié)爐中進(jìn)行加壓燒結(jié)處理， 首先在5.化內(nèi)將燒結(jié)溫度提高至980°C，然后在此溫度下保持地，此過程中保持加壓燒結(jié) 爐內(nèi)的壓力為3. 6MPa，然后用冷水冷卻至室溫，制得閩瓦摩擦塊組件。
[0078] 6、將壓制好的鋼瓦、扣套和擋塊進(jìn)行組合焊接，采用普通焊機(jī)400即可（焊條要 求：Φ 2. 5 X 300 mm )，焊接電流為65A，選擇開關(guān)處于I擋，在兩長孔和兩方孔內(nèi)電焊；然后 將焊接好的閩瓦骨架組件置于220°C的烘箱中進(jìn)行烘干處理化，去除冷卻至室溫。
[0079] 7、對閩瓦摩擦塊組件和閩瓦骨架組件進(jìn)行打磨處理，然后采用氣弧焊對打磨后的 閩瓦摩擦塊組件和閩瓦骨架組件進(jìn)行組合焊接處理，氣弧焊電流為130A，氣氣流量為15L/ min,使用碳鋼用氣焊絲燈IG-501. 8X 1000醒），制得閩瓦成品。
[0080] 8、將閩瓦巧成品沒在清漆中1秒，對其進(jìn)行浸清漆處理，然后將浸清漆處理后的 閩瓦巧料于90°C下烘干化，最后對烘干處理后的閩瓦巧料進(jìn)行噴漆處理，即得。
[0081] 按照GB/T10421-2002方法測定閩瓦的密度，按照GB/T10425-2002，
[0082] GB/T231. 1-2002方法測定閩瓦的布氏硬度，按照GB/T9135-1999方法測定閩 瓦的抗剪強(qiáng)度，按照GB/T9096-2002GB/T229-1994方法測定閩瓦的沖擊初性，按照GB/ T10424-2002方法測定閩瓦的抗壓強(qiáng)度，結(jié)果見表1。 陽〇8引對照例
[0084] W市售的閩瓦（樂清市粉末冶金廠，Η型）作為對照例。 陽0化]按照GB/T10421-2002方法測定閩瓦的密度，按照GB/T10425-2002，
[0086] GB/T231. 1-2002方法測定閩瓦的布氏硬度，按照GB/T9135-1999方法測定閩 瓦的抗剪強(qiáng)度，按照GB/T9096-2002GB/T229-1994方法測定閩瓦的沖擊初性，按照GB/ Τ10424-2002方法測定閩瓦的抗壓強(qiáng)度，結(jié)果見表1。
[0087] 表1閩瓦性能參數(shù)
[0088]
[0090] 由表1數(shù)據(jù)可知，應(yīng)用本發(fā)明的材料制備的電力機(jī)車用粉末冶金閩瓦密度為 5. 0-5. Ig/cm3,布氏硬度為90-100皿，抗剪強(qiáng)度為70-90MPa，沖擊初性為6-8J/M2,抗壓強(qiáng)度 為180-230MPa，達(dá)到鐵路機(jī)車粉末冶金閩瓦Η型摩擦系數(shù)等標(biāo)準(zhǔn)；與市售同類產(chǎn)品相比，布 氏硬度提高了 8. 6-42. 9 %，抗剪強(qiáng)度提高了 60-80 %，沖擊初性提高了 40-60 %，抗壓強(qiáng)度 提高了 38. 5-76. 9%。
【主權(quán)項】
1. 一種用于制備電力機(jī)車用粉末冶金閘瓦的材料，所述電力機(jī)車用粉末冶金閘瓦是一 種用于抱緊車輪踏面的瓦片狀制動塊，其特征在于，包括如下原料： 鐵粉、銅粉、天然石墨、添加劑和潤滑劑； 其中，所述添加劑包括二硫化鉬、碳化硅和鎳粉； 其中，所述潤滑劑包括硬脂酸鋅和煤油。2. 如權(quán)利要求1所述的用于制備電力機(jī)車用粉末冶金閘瓦的材料，其特征在于，所述 鐵粉、銅粉、天然石墨、添加劑和潤滑劑的重量份配比為：鐵粉20-40、銅粉10-30、天然石墨 30-60、添加劑7-15、潤滑劑1-4。3. 如權(quán)利要求2所述的用于制備電力機(jī)車用粉末冶金閘瓦的材料，其特征在于，所述 鐵粉、銅粉、天然石墨、添加劑和潤滑劑的重量份配比為：鐵粉25-40、銅粉15-30、天然石墨 35-55、添加劑10-15、潤滑劑1-3。4. 如權(quán)利要求1所述的用于制備電力機(jī)車用粉末冶金閘瓦的材料，其特征在于，所述 二硫化鉬、碳化硅和鎳粉的重量份配比為1-5:1-8:0. 5-4。5. 如權(quán)利要求1所述的用于制備電力機(jī)車用粉末冶金閘瓦的材料，其特征在于，所述 硬脂酸鋅與煤油的重量份配比為〇. 5-1:1-3。
【文檔編號】B22F1/00GK105983687SQ201510069891
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月10日
【發(fā)明人】林勇, 朱約輝
【申請人】蘇州東南電碳科技有限公司