[發明專利]一種銅基粉末冶金摩擦材料和鋼背的連接方法

有效

• 申請號: 201310334432.1
• 申請日: 2013-08-02
• 公開（公告）號: CN103438132A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 燕青芝;王曄
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: F16D69/04
• 分類號: F16D69/04
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

本發明涉及一種高速列車銅基粉末冶金摩擦材料和鋼背的連接方法，屬于列車制動系統領域。

技術背景

銅基復合摩擦材料是指與制動盤摩擦制動的材料以銅粉為主體，并添加有合金粉、陶瓷粉、潤滑粉體等多種摩擦調節成分，經混合、成型、燒結三個主要工藝過程，制成摩擦系數穩定性高、導熱好、熱容高、耐高溫、耐雨雪的復合摩擦材料。摩擦材料（摩擦體）與起強度支撐作用的鋼背連接形成摩擦塊，摩擦塊通過具有特殊結構的鋼連接件連接在裝配背板上，最終組成完整剎車片。

由于列車制動時摩擦體直接緊貼制動盤，靠摩擦力將列車抱停。因此摩擦體與鋼背之間存在極大的剪切應力，而且由于摩擦制動過程中會產生巨大熱量，有文獻指出，銅基摩擦體的熱膨脹系數為：12.67×10^-6·℃^-1，鋼背的熱膨脹系數為：13.49×10^-6·℃^-1，兩者熱膨脹系數的不同，使它們之間還存在相當大的熱應力作用。為保證制動和行車安全，摩擦體與鋼背之間的連接必須萬無一失。

目前，包括銅基復合摩擦材料在內的摩擦材料采用多種連接方式，大致分為以下三類：第一類，通過增加摩擦體與鋼背接觸面積而增加結合強度的方式。專利200820190248.9，在鋼背一面沖有若干凹槽，凹槽所在位置的鋼背的另一面設有蘑菇狀凸塊，通過此凸塊增強與摩擦體的錨固能力，從而提高摩擦體和鋼背結合強度。專利200810197495.6通過在鋼背表面制造網狀凹槽，增加與摩擦體的接觸面積，提高兩者結合強度。專利200720000128.3通過在鋼背表面焊接突刺，增加對摩擦體的錨固能力，起到增強抗剪切能力的作用。上述專利均是通過在鋼背表面增加一定的異形結構，增加摩擦體與鋼背接觸面積，從而起到增強兩者結合強度的作用。這種方式加工程序復雜，在鋼背表面沖壓凹凸結構易造成鋼背的翹曲不平，不利于摩擦體與鋼背的貼合，影響裝配精度，需要增加后續的精整。第二類，通過對鋼背表面進行浸膠處理，起到增加結合強度的作用。這一類方式主要用于合成基體摩擦制動材料，由于其耐受溫度一般不超過300℃，因此不適用于金屬基體摩擦制動材料。還有一類摩擦材料，專利申請號02111805.1，通過在鋼背表面澆覆熔融合金液，與鋼背形成冶金結合，再連鑄形成特殊組織的工作層；專利97121068.3，通過在鋼背表面平敷燒結銅合金粉、石墨粉、玻璃粉混合制成的工作層，形成冶金結合，再通過軋制增強強度。上述兩種情況適用于工作層較薄的減摩耐磨材料，不適用于摩擦層較厚的摩擦制動材料的制備。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高速列車銅基粉末冶金復合摩擦材料與閘片鋼背的連接方法。通過在與銅基復合摩擦材料接觸的鋼背平面上噴涂一層過渡層，起到緩解復合摩擦材料和鋼背熱膨脹性能不匹配的問題，可顯著提高兩者的結合強度。

過渡層的噴涂包含以下步驟：

（1）將超細銅粉85-95%，超細鐵粉5-15%，在高速攪拌機中均勻混合；

（2）以混合金屬粉含量30-50%，有機溶劑含量50-70%的比例，混合粉末與有機溶劑，并在超聲波分散器中均勻分散。分散好的混合溶液倒入噴槍儲料罐待用；

（3）待用鋼背表面用無水乙醇擦拭去污，自然干燥后，在距離鋼背表面15-20cm范圍內用噴槍均勻噴涂混合液，根據不同厚度要求，可在已噴溶劑揮發后重復噴涂過程1-2次；自然干燥；

本發明提供了一種便捷可靠的摩擦體與鋼背結合方法，無須對鋼背表面進行沖槽、增加錨固結構等特殊處理，噴涂過渡層實施便捷；燒結過程中過渡層中殘余有機質揮發，不影響過渡層合金粉與鋼背之間的冶金結合；燒結冷卻后的成品，過渡層與摩擦體和鋼背的結合均牢固可靠，可耐受瞬時800℃以上高溫，不存在熱疲勞化問題；過渡層對摩擦體厚度、形狀、成分均無特殊要求，也無任何不良影響。

本發明的有益效果是，利用本發明的方法，在與摩擦體接觸的鋼背平面上均勻形成了一層銅復合粉體，無組織和成分偏析，過渡層厚度和組織均勻，彌補了鋼背和摩擦體熱膨脹性能的差異，達到了削弱界面差異，大幅增加鋼背和摩擦體結合強度的目的。經過上述噴涂步驟后的鋼背直接可用，鋼背與摩擦體粉體在模具中共同壓制，形成素坯。根據摩擦體工藝要求進行燒結。測試燒結后樣品摩擦體與鋼背結合強度≥16.7Mpa，而不經噴涂處理，兩者的結合強度為4-6Mpa。

附圖說明