一種濕式鐵基粉末冶金摩擦材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，具體是一種濕式鐵基粉末冶金摩擦材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鐵基粉末冶金摩擦材料因具有許用壓力大、摩擦系數(shù)高、耐磨性好等特點(diǎn)，通常在 干摩擦條件下用于重負(fù)荷或超重負(fù)荷的工作條件。然而，隨著航空工業(yè)的迅速發(fā)展，為滿足 工程機(jī)械特殊的摩擦制動要求，鐵基粉末冶金摩擦材料的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的拓寬發(fā)展， 但在某些工況條件下依舊未能涉足。如某型軍用飛機(jī)襟翼防收制動裝置用靜摩擦片就屬于 薄型骨架雙面燒結(jié)超薄粉末層的特殊結(jié)構(gòu)（即65Mn骨架厚度0. 8mm、粉末冶金摩擦層單面 厚度0? 35臟，平行度0? 05mm、平面度0? 05mm)高精密零件，其工況條件屬于中速、高比壓的 濕式條件，本發(fā)明所述的濕式鐵基粉末冶金摩擦材料在15號航空液壓油介質(zhì)中，以線速度 18. 5m/s，比壓14Kg/cm2條件工作時，濕摩擦系數(shù)彡0. 14,磨損量< 0. 0003mm/面?次。
[0003] 干摩擦的缺點(diǎn)除了磨損大以外，還在于當(dāng)工作環(huán)境靠近潤滑的軸承、齒輪和轉(zhuǎn)軸 時，摩擦材料工作表面常常會落有油，致使工作效率顯著降低。濕式摩擦材料的特點(diǎn)是起動 平穩(wěn)，耐磨損壽命長，冷卻容易，可靠。但由于摩擦過程中有潤滑油存在，摩擦材料的摩擦 效果降低非常明顯，一般摩擦系數(shù)比干式條件下的摩擦系數(shù)會降低三分之二左右。常規(guī)的 濕式銅基粉末冶金摩擦材料在上述條件下濕式摩擦系數(shù)僅能達(dá)到〇. 10左右，磨損量大于 0. 0004mm/面?次?，F(xiàn)有鐵基粉末冶金摩擦材料主要用于中比壓、高速、高能載的干式條件 下，不適用于濕式摩擦。
[0004] 針對現(xiàn)有鐵基粉末冶金摩擦材料技術(shù)性能中存在的不足，本發(fā)明獲得了一種在15 號航空液壓油、中速、高比壓條件下使用的長壽命濕式鐵基粉末冶金摩擦材料及其制備方 法。
[0005] 專利CN200710157157. 5是一種濕式銅基粉末冶金摩擦片及制造方法，特征是無 壓燒結(jié)，產(chǎn)品密度較低，強(qiáng)度較低，磨損量較大，不適用于重負(fù)荷下工作，僅適用于離合器傳 動。專利CN200510130067.8是一種濕式重負(fù)荷銅基粉末冶金摩擦材料，適用于裝甲車輛 及工程機(jī)械車輛中、重負(fù)荷的離合及制動，但并未明確其使用工礦條件、濕式摩擦系數(shù)、磨 損量等?，F(xiàn)有濕式銅基粉末冶金摩擦材料如F1131L、F1132L、F1133L在上述條件下濕式摩 擦系數(shù)僅能達(dá)到0.09?0. 11，磨損量在0.0046?0.0079mm/面?次之間，主要應(yīng)用于各 種離合器。現(xiàn)有鐵基粉末冶金摩擦材料大多在中、高比壓、高速、高能載的干式摩擦下使用， 未見專利有用于濕式摩擦的。本發(fā)明獲得的鐵基粉末冶金摩擦材料在15號航空液壓油、 線速度18. 5m/s，比壓14Kg/cm2的條件下工作時，濕摩擦系數(shù)彡0. 14,磨損量彡0. 0003mm/ 面?次，主要用于制造某型軍用飛機(jī)襟翼防收制動裝置用靜摩擦片，國內(nèi)尚無與本發(fā)明相近 的專利技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不適用于濕式摩擦的不足，本發(fā)明提出了一種濕式鐵基 粉末冶金摩擦材料及其制備方法。
[0007] 本發(fā)明由55?74%的鐵粉、10?13%的石墨粉、2?5%的二硫化鑰粉、2?8% 的二氧化硅粉、6?15%的石棉粉和4?9%的沉淀硫酸鋇粉組成，所述的百分比均為質(zhì)量 百分比。
[0008] 所述鐵粉為FHY200,并且鐵含量彡98%。所述石墨粉的為-70?+140目鱗片狀， 并且碳含量> 99. 99%。所述二氧化硅粉為-100?+200目。所述沉淀硫酸鋇為粉劑，BaS04 含量>98%。所述石棉粉為康-3-55。
[0009] 本發(fā)明提出的制備所述濕式鐵基粉末冶金摩擦材料的具體過程是：
[0010] 步驟1，原材料處理：所述原材料處理包括鐵粉還原、煅燒、球磨、烘干和過篩，具 體是：
[0011] 鐵粉還原：將鐵粉置于還原爐中，在氫氣保護(hù)下還原。還原溫度600?70(TC，保 溫時間為2?3h，得到還原后的鐵粉。
[0012] 煅燒：將石棉粉在900?1000°C條件下煅燒3. 5?4. 0h，以去除石棉中的結(jié)晶水。
[0013] 球磨：將還原合格的鐵粉放入球磨機(jī)中球磨0. 5?lh。將煅燒合格的石棉粉放入 球磨機(jī)中球磨3?3. 5h。
[0014] 烘干：將石墨粉、二硫化鑰粉和二氧化硅粉、沉淀硫酸鋇粉分別放入烘箱內(nèi)，在 120°C?150°C條件下保溫2. 5?3. 0h，以除去所述各粉末中的水分。
[0015] 過篩：將烘干的二氧化硅粉進(jìn)行過篩，分別取+100目、-100?+200目、-200? +300目和-300目的二氧化硅粉。將球磨過的石棉用70目篩網(wǎng)過篩，取-70目石棉粉。
[0016] 步驟2,配料、混料：
[0017] 按比例稱量上述經(jīng)過處理的原材料。將稱量的鐵粉、二硫化鑰粉、硫酸鋇粉、二氧 化硅粉、石棉粉放入料盒，加入混合油攪拌均勻后形成預(yù)混合料。將得到的預(yù)混合料裝入混 料機(jī)混合3?3. 5h后，加入石墨粉繼續(xù)混合17?18h，得到混合料?；炝蠙C(jī)預(yù)混合料轉(zhuǎn)速 為40?45轉(zhuǎn)/分。
[0018] 所述的混合油是由1 :1的機(jī)油和汽油混合而成，每公斤預(yù)混合料加入8ml所述的 混合油。步驟3,壓制。
[0019] 根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求稱量上述混合料，倒入模具中，并用刮平器刮平，采用常規(guī)方 法在液壓機(jī)上冷壓成型，得到密度為5. 0?5. 4g/cm3的鐵基粉末冶金摩擦材料的壓坯。所 述冷壓成型中，鐵基粉末冶金摩擦材料壓坯單位面積承受的壓力為400?600MPa。
[0020] 步驟4,燒結(jié)。
[0021] 將得到的鐵基粉末冶金摩擦材料的壓坯與摩擦材料的鋼背用膠帶紙組裝成為組 裝件。將各組裝件疊放形成料柱，各組裝件之間用石墨墊板隔開。將疊放后的組裝件裝入加 壓燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)。對所述加壓燒結(jié)爐在通氫氣條件下升溫至80(TC，加壓20?25kg/ cm2并保壓，繼續(xù)升溫至1050?1080°C并保溫3. 0?4. 5h，隨爐冷卻到900°C后，水冷卻到 60°C以下卸壓，出爐，得到濕式鐵基粉末冶金摩擦材料。
[0022] 由于采取上述技術(shù)措施，使本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較，具有以下特點(diǎn)和有益效果：
[0023] 1、利用粉末冶金制備技術(shù)，通過材料的各種成分組成科學(xué)設(shè)計(jì)，發(fā)揮鐵合金基體、 增強(qiáng)相、固體潤滑相等系統(tǒng)匹配效應(yīng)，研究發(fā)明了一種在保證密度較低（5. 0?5. 4g/cm2) 的條件下，具備燒結(jié)后較小膨脹系數(shù)、良好的機(jī)械強(qiáng)度和與65Mn骨架結(jié)合強(qiáng)度、高且穩(wěn)定 的濕式摩擦系數(shù)及耐磨損性能，適用于燒結(jié)薄型粉末冶金件的新型濕式鐵基粉末冶金摩擦 材料及其制備技術(shù)。
[0024] 2、本發(fā)明從材料設(shè)計(jì)角度出發(fā)，采用鐵石墨材料中加入二氧化硅和石棉作為摩擦 齊[J，其中二氧化硅采用復(fù)合粒度，包括6?10%的粒度為+100目的粗粒、50?70%的粒度 為-100?+200的中粒、20?40%的粒度為-200?+300目和5?10%的粒度為-300目 的細(xì)粒。粗粒的加入滿足配方中摩擦材料應(yīng)具有足夠高的機(jī)械強(qiáng)度和硬度的要求，中粒的 加入保證了摩擦材料具有較高的摩擦系數(shù)和抗磨損性能，但考慮到較多粗粒度二氧化硅在 大幅度提高材料強(qiáng)度及抗磨損的同時，會在很大程度上劃傷磨損對偶件，因此在本發(fā)明中 用一定量的細(xì)粒二氧化硅取代了粗、中粒二氧化硅，這樣既起到了在摩擦劑總重量不變的 條件下獲得高的摩擦系數(shù)，又起到了保護(hù)對偶件的作用。三者相互補(bǔ)充，共同作用，確保了 摩擦組元與基體合金的牢固黏附結(jié)合這一特點(diǎn)，從而提高了材料的強(qiáng)度及耐磨性和摩擦磨 損穩(wěn)定性。
[0025] 3、本發(fā)明的混合程序首先是將鐵粉，硫酸鋇、二硫化鑰、二氧化硅、石棉和混合油 一起混合3?5小時后，再加入