本發(fā)明涉及粉末冶金摩擦材料領(lǐng)域，具體涉及在高速重載車輛制動器閘片/瓦中使用的通過粉末冶金工藝得到的摩擦塊摩擦材料的固體潤滑劑。

背景技術(shù)：

銅/鐵基粉末冶金摩擦材料由于具有導熱、耐熱性好，強度高，工藝簡單等優(yōu)點，已被廣泛應用在飛機、坦克、汽車、高鐵、船舶、風電機組和機床等的制動器或工業(yè)離合器中。銅/鐵基摩擦材料通常由三類組分構(gòu)成：1）形成材料基體并促成一定物理-力學性能的基體組元；2）補償固體潤滑劑的影響以及在不損害摩擦表面前提下增加滑動阻力的摩擦劑；3）促使摩擦過程平穩(wěn)并減小材料磨損的固體潤滑劑。

二硫化鉬是銅/鐵基摩擦材料中廣泛使用的固體潤滑劑，其用量一般在2%~12%（質(zhì)量分數(shù)），它的加入能夠有效地阻止粘著、穩(wěn)定摩擦、減小磨損、提高部件壽命等。由于研究人員發(fā)現(xiàn)摩擦材料中采用單一石墨潤滑組元難以達到理想的摩擦磨損特性，因此石墨搭配二硫化鉬的雙固體潤滑劑摩擦材料設(shè)計思路已成為目前的主流方案。然而，將二硫化鉬用作固體潤滑劑存在兩方面缺陷：一是二硫化鉬粉末價格高昂（大約17萬元/噸），大幅度提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)制造成本；二是高溫條件下二硫化鉬在銅/鐵基體中不能穩(wěn)定存在。已有研究表明，二硫化鉬會與鐵組分在燒結(jié)過程中發(fā)生反應并失去其層片狀結(jié)構(gòu)，反應會生成硫化亞鐵，單質(zhì)鉬等新相。因此，在這類添加二硫化鉬作固體潤滑劑的銅/鐵基摩擦材料中起潤滑作用的可能并非二硫化鉬本身。由于二硫化鉬的價格較高，直接影響了生產(chǎn)成本。

作為反應產(chǎn)物，雖然硫化亞鐵相較于二硫化鉬在銅、鐵基體中具有更好的熱力學穩(wěn)定性。另外，當達到一定的燒結(jié)溫度，硫化亞鐵能與鐵產(chǎn)生低熔點共晶，形成液相，促進燒結(jié)致密化，但目前人們發(fā)現(xiàn)使用硫化亞鐵所得摩擦材料的潤滑性不及使用二硫化鉬所得的摩擦材料，兩種材料的摩擦性能受溫度及固體潤滑劑含量的影響規(guī)律不同，因此需要進一步研發(fā)工藝技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種低成本摩擦材料，解決現(xiàn)有摩擦材料中廣泛使用的固體潤滑劑二硫化鉬易與銅或鐵基體反應，且價格高昂的問題，提出采用硫化亞鐵加入到摩擦材料中，在保證潤滑性、耐磨性的前提條件下有效降低了摩擦材料的生產(chǎn)成本。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

將各組成成分按重量百分比銅粉25-55%、鐵粉20-45%、鉻鐵粉5-15%、二氧化硅1-5%、氧化鋁0.6-2%、鉻粉0-5%、石墨10-20%、硫化亞鐵2-12%、聚乙二醇0.5-6%進行配料并混合均勻，再將混合粉末帶著摩擦塊背板進行壓制得到素坯；將該素坯通過高溫燒結(jié)工藝得到所需的摩擦材料。

所述混合均勻是將上述組成成分（除石墨外）首先經(jīng)過高速攪拌機初步混合，再加入石墨于v型混料機中混合均勻。

所述壓制是將所得混合粉末帶著摩擦塊背板在100-600mpa壓力下壓制得到素坯。

所述燒結(jié)是將燒結(jié)爐的溫度控制在950-1050℃，升溫速率控制在3-10℃/min，保溫時間控制在0.25-1.5h，并施加氮氫混合氣氛進行保護，氣體流量比（氮氣：氫氣）控制在5:1~1:1之間。

本發(fā)明的優(yōu)點：

1.本發(fā)明選用價格相對低廉的硫化亞鐵作為固體潤滑劑，硫化亞鐵屬六方晶系層狀結(jié)構(gòu)，易沿密排面滑移，塑性流變能力強，具有良好的潤滑特性，使制得的摩擦材料在保證潤滑性、耐磨性的前提下有效降低了摩擦材料的生產(chǎn)成本。

2.本發(fā)明加入硫化亞鐵，高溫下硫化亞鐵在銅或鐵基體中能穩(wěn)定存在；而且搭配適當?shù)臒Y(jié)制度，硫化亞鐵能與鐵產(chǎn)生低熔點共晶，能產(chǎn)生液相燒結(jié)，促進材料燒結(jié)致密化，提高摩擦材料的力學性能并降低燒結(jié)溫度。

附圖說明

圖1為實施例1中使用硫化亞鐵（實線）與二硫化鉬（虛線）在不同制動初速度下的平均摩擦因數(shù)對比。

圖2為實施例1中使用硫化亞鐵（實線）與二硫化鉬（虛線）在不同制動初速度下的磨損率對比。

圖3為實施例2中使用硫化亞鐵（實線）與二硫化鉬（虛線）在不同制動初速度下的平均摩擦因數(shù)對比。

圖4為實施例2中使用硫化亞鐵（實線）與二硫化鉬（虛線）在不同制動初速度下的磨損率對比。

圖5為實施例3中使用硫化亞鐵（實線）與二硫化鉬（虛線）在不同制動初速度下的平均摩擦因數(shù)對比。

圖6為實施例3中使用硫化亞鐵（實線）與二硫化鉬（虛線）在不同制動初速度下的磨損率對比。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進一步說明

實施例1：

一種低成本摩擦材料，包括以下重量比的組分：銅粉45%，鐵粉28%，鉻鐵粉10%，二氧化硅2%，氧化鋁1%，石墨10%，硫化亞鐵3%，聚乙二醇1%。

將上述粉料（除石墨外）首先經(jīng)過高速攪拌機初步混合，再加入石墨于v型混料機中混合均勻，將所得混合粉末帶著摩擦塊背板在300mpa壓力下壓制得到素坯；將素坯在1000℃、升溫速率5℃/min，氮氫混合氣氛（氣體流量比：氮氣：氫氣=3:1）保護下通過燒結(jié)工藝燒結(jié)1h，隨爐冷卻至室溫，即得到所需的摩擦材料樣件。

再按照上述實施方法，在1030℃下制備只添加等效重量比的二硫化鉬的樣件，并將其按tj/cl307-2014與所得樣件進行對比檢驗，結(jié)果見圖1和圖2。可以看出，采用硫化亞鐵作為固體潤滑劑與采用二硫化鉬作為固體潤滑劑的摩擦材料在時速50-300km/h范圍內(nèi)具有相似的摩擦系數(shù)以及磨損率。并且摩擦系數(shù)在不同速度下保持穩(wěn)定，具有良好的抗衰退性。此外，采用硫化亞鐵作為固體潤滑劑可降低原材料成本約5%。

實施例2：

一種低成本摩擦材料，包括以下重量比的組分：銅粉28%，鐵粉40%，鉻鐵粉12%，二氧化硅1.5%，氧化鋁1%，鉻粉0.5%，石墨10%，硫化亞鐵5%，聚乙二醇2%。

將上述粉料（除石墨外）首先經(jīng)過高速攪拌機初步混合，再加入石墨于v型混料機中混合均勻，將所得混合粉末帶著摩擦塊背板在300mpa壓力下壓制得到素坯；將素坯在960℃、升溫速率3℃/min，氮氫混合氣氛（氣體流量比：氮氣：氫氣=5:1）保護下通過燒結(jié)工藝燒結(jié)1.5h，隨爐冷卻至室溫，即得到所需的摩擦材料。

再按照上述實施方法，在995℃下制備只添加等效重量比的二硫化鉬的樣件，并將其按tj/cl307-2014與所得樣件進行對比檢驗，結(jié)果見圖3和圖4。可以看出，采用硫化亞鐵作為固體潤滑劑與采用二硫化鉬作為固體潤滑劑的摩擦材料在時速50-300km/h范圍內(nèi)具有相似的摩擦系數(shù)以及磨損率。并且摩擦系數(shù)在不同速度下保持穩(wěn)定，具有良好的抗衰退性。此外，采用硫化亞鐵作為固體潤滑劑可降低原材料成本約8%。

實施例3：

一種低成本摩擦材料，包括以下重量比的組分：銅粉35%，鐵粉35%，鉻鐵粉10%，二氧化硅3%，氧化鋁2%，石墨7%，硫化亞鐵7%，聚乙二醇1%。

將上述粉料（除石墨外）首先經(jīng)過高速攪拌機初步混合，再加入石墨于v型混料機中混合均勻，將所得混合粉末帶著摩擦塊背板在300mpa壓力下壓制得到素坯；將素坯在1025℃、升溫速率8℃/min，氮氫混合氣氛（氣體流量比：氮氣：氫氣=1:1）保護下通過燒結(jié)工藝燒結(jié)0.5h，隨爐冷卻至室溫，即得到所需的摩擦材料。

再按照上述實施方法，在1050℃下制備只添加等效重量比的二硫化鉬的樣件，并將其按tj/cl307-2014與所得樣件進行對比檢驗，結(jié)果見圖5和圖6?？梢钥闯觯捎昧蚧瘉嗚F作為固體潤滑劑與采用二硫化鉬作為固體潤滑劑的摩擦材料在時速50-300km/h范圍內(nèi)具有相似的摩擦系數(shù)以及磨損率。并且摩擦系數(shù)在不同速度下保持穩(wěn)定，具有良好的抗衰退性。此外，采用硫化亞鐵作為固體潤滑劑可降低原材料成本約11%。