[發明專利]一種IMC氮化硅陶瓷基復合剎車片的制作方法

無效

• 申請號: 201110435430.2
• 申請日: 2011-12-23
• 公開（公告）號: CN102430756A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 田曉峰;張衛珂;張敏;高利珍
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B22F7/04
• 分類號: B22F7/04;B22F3/14;C22C29/16;C22C32/00;C22C1/05;F16D69/02
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 戎文華

技術領域

本發明涉及一種復合剎車片的制作方法，特別是一種鐵鋁金屬間化合物作為基體的汽車制動剎車片的制作方法。

背景技術

汽車制動剎車片是控制和保障汽車安全行駛的重要功能零件。近年來，公路、鐵路交通發展加速了汽車、火車等運輸機械高速重載化的進程，從而對制動裝置中摩擦材料的性能提出了更高的要求。車輛行駛速度的提升要求摩擦材料能夠在較寬的速度、溫度范圍內具有穩定的摩擦性能。

現有技術中，已有剎車片材料多為金屬制作，在使用中存在長時間剎車摩擦放熱、剎車片金屬軟化、強度降低等缺陷，造成剎車失效，嚴重影響行車安全。分析大量國內外相關文獻，根據國際上摩擦材料研究及應用情況，對新型陶瓷材料配方的摩擦材料綜合性能評定、摩擦磨損機制等方面進行研究發現，采用陶瓷與金屬或金屬間化合物復合可在一定程度上改善摩擦材料的性能。而在實際應用當中，經常采用陶瓷與金屬配副，由于陶瓷與金屬硬度、熱傳導率有較大差異，嚴重影響著配副雙方的使用壽命，不同的配副材料和使用不同的潤滑劑其雙方磨損速率差異比較大，盡管銅基和鐵基為主的粉末冶金摩擦材料體獲得了廣泛的應用，但是粉末冶金摩擦材料由于上述原因致使其摩擦性能以及應用方面仍存在某些缺陷，例如銅基摩擦材料具有良好的導熱性，耐磨性，摩擦性能穩定，對偶件磨損小等優點，但高溫性能差，成本高，因而極大限地制了其應用；鐵基摩擦材料的耐磨性、柔軟性通常不如銅基材料，但其摩擦系數高，耐熱性好，實際使用成本并不高于石棉基材料且無毒、安全可靠，因而日益受到人們的重視，但鐵基摩擦材料仍然存在很多不足之處，如高溫磨損嚴重，易與對偶件表面“粘著”，對偶件磨損大，而且抗氧化性差，易銹蝕，對其摩擦性能有很大影響。

基于上述現有技術，以Fe₃Al/Si₃N₄作為基體材料可在一定程度上改善現有剎車片的缺陷，提高剎車片軟化溫度。金屬間化合物（IMC）原子排列長程有序，結合力強，兼有金屬鍵和共價鍵特征，具有高溫結構材料所期望的優異性能而成為近二十年來材料研究的熱點之一。其中，Fe-Al系金屬間化合物原料易得、成本低廉、比重小、比強度高，且具有優異的抗高溫氧化和耐腐蝕性能，是航空航天、汽車、化工等領域極具潛力的工程材料。Fe-Al系金屬間化合物中最受關注的是Fe₃A1和FeAl金屬間化合物。Fe₃A1金屬間化合物一般是指鋁含量為25-35?at%的Fe-A1合金，具有超點陣晶體結構，原子間的結合既有金屬鍵，又有共價鍵和離子鍵，這種獨特的結構決定了它的特殊性能，其抗氧化、硫化性，抗硝酸腐蝕性以及高溫強度、高溫蠕變性能都優于大部分金屬材料，而導熱性與塑性好于非金屬材料，是介于合金與陶瓷之間的一種新型廉價材料，被稱為半金屬-半陶瓷材料。最近研究表明Fe₃A1基合金還具有良好的抗粘著磨損、磨粒磨損和高溫下抗腐蝕磨損的性能，是一種潛在的良好的耐磨材料。因此，嘗試將Fe₃Al金屬間化合物作為摩擦材料的基體，利用其耐磨、耐腐蝕、高溫強度好等方面的優勢，添加起增摩、減磨作用的其他組元，通過成分設計和燒結工藝調整，獲得一種綜合性能良好且低成本的新型粉末冶金摩擦材料。

發明內容

為了克服上述現有汽車剎車片在汽車剎車過程中，由于摩擦過熱、磨損嚴重等不足，本發明提供一種IMC氮化硅陶瓷基復合剎車片的制作方法。

為了實現上述目的，本發明采取的措施是一種IMC氮化硅陶瓷基復合剎車片的制作方法，該方法是通過下列步驟實現的：

（1）機械合金化制備Fe₃Al/Si₃N₄復合材料；

（2）將步驟（1）所制備的Fe₃Al/Si₃N₄復合材料磨成1200目；

（3）再將上述步驟（2）磨后的Fe₃Al/Si₃N₄復合材料82-97份，石墨粉1-15份，Al₂O₃粉1-5份混合均勻，在石墨模具中，進行真空熱壓燒結，燒結溫度為1300℃，升溫速率5-20℃?/min，軸向壓力為5-20?MPa，保溫時間10-60min，自然隨爐冷卻，制得Fe₃Al/Si₃N₄基復合剎車片原料；