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专利号: 2019106040236
申请人: 武汉理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-09-06
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种环境友好、微尘低噪的新型高铁刹车片,包括背板,其特征在于,还包括摩擦消耗层和吸声散热层;

摩擦消耗层组分及各组分的质量百分比为:铜33-39%、铁4-8%、钛硅碳3-6%、锰3-

6.4%、二硫化钼2-6%、碳化硅5-8%、三氧化二铝2.3-5%、碳化铬2-4.6%、氧化锆2-6%、铜-石墨复合球形粉28-37%、硫酸钡2-6%;

吸声散热层包括H62铜合金基体和泡沫铝,其中H62铜合金基体为多孔结构,泡沫铝位于H62铜合金基体的孔隙中;

所述吸声散热层固定连接在所述背板上,所述摩擦消耗层在所述吸声散热层上间隔分布,所述吸声散热层的H62铜合金基体上的孔分布在两个所述摩擦消耗层之间的间隙中。

2.根据权利要求1所述的环境友好、微尘低噪的新型高铁刹车片,其特征在于,所述铜-石墨复合球形粉为铜粉和镀铜石墨的混合物,其中铜粉和镀铜石墨的质量比为(39-43):(17-23)。

3.根据权利要求1所述的环境友好、微尘低噪的新型高铁刹车片,其特征在于,所述铜-石墨复合球形粉通过气雾化制粉法制备得到,尺寸为20-30μm。

4.根据权利要求1所述的环境友好、微尘低噪的新型高铁刹车片,其特征在于,所述H62铜合金基体的多孔结构是指:孔的直径为4mm-6mm,孔之间呈队列排布,其中孔的列间距为

30mm-40mm,行间距为8mm-12mm。

5.根据权利要求1所述的环境友好、微尘低噪的新型高铁刹车片,其特征在于,所述H62铜合金基体由20-30μm的H62铜合金球形粉组成;泡沫铝孔径为0.8-1.1mm,孔隙率为79%-

84%,其中铝源为Al-Si12合金,发泡剂为CaCO3。

6.根据权利要求1所述的环境友好、微尘低噪的新型高铁刹车片,其特征在于,所述摩擦消耗层厚度为13-16mm,所述吸声散热层厚度为3-5mm。

7.一种权利要求1-6任一项所述的环境友好、微尘低噪的新型高铁刹车片的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)制备摩擦消耗层:将铜通过化学镀镀到石墨上得到镀铜石墨,然后将铜粉和镀铜石墨通过气雾化制粉法得到铜-石墨复合球形粉,将铜-石墨复合球形粉28-37%与铜33-

39%、铁4-8%、钛硅碳3-6%、锰3-6.4%、二硫化钼2-6%、碳化硅5-8%、三氧化二铝2.3-

5%、碳化铬2-4.6%、氧化锆2-6%、硫酸钡2-6%通过冷压成型工艺和真空烧结得到高铁刹车片的摩擦消耗层;

(2)制备吸声散热层:将H62铜合金通过气雾化制粉法制成H62铜合金球形粉,然后再3D打印成型,得到多孔结构的H62铜合金基体,然后将泡沫铝注入H62铜合金基体的孔中进行冷却,即得高铁刹车片的吸声散热层;

(3)将摩擦消耗层进行打磨和抛丸,吸声散热层进行打磨,然后将吸声散热层固定连接到背板上,摩擦消耗层在吸声散热层上间隔分布连接,使得吸声散热层的H62铜合金基体上的孔分布在摩擦消耗层的间隙中,得环境友好、微尘低噪的新型高铁刹车片。

8.根据权利要求7所述的环境友好、微尘低噪的新型高铁刹车片的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述铜-石墨复合球形粉的制备具体步骤为:a.称取质量比为(39-43):(17-23)的铜粉和镀铜石墨进行振动混合,得到初始配料;

b.将步骤a所得的初始配料用电弧炉在真空中加热到1200-1350℃融化,得到融液;

c.将步骤b得到的融液通过雾化喷嘴得到细小的液滴,液滴在封闭的雾化筒内凝固成粉末,即为铜-石墨复合球形粉。

9.根据权利要求7所述的环境友好、微尘低噪的新型高铁刹车片的制备方法,其特征在于,所述冷压成型工艺条件为:在19-23KN的压力下压制成型;

所述真空烧结条件为:在900-950℃的真空条件下保温1.5-2h;

所述3D打印具体参数为:激光功率为1700-1800W,扫描速度为800-950mm/min,厚度为

0.05-0.10mm,送粉速率为6-10g/min;

所述多孔结构具体为:孔的直径为4mm-6mm,孔之间呈队列分布,其中孔的列间距为

30mm-40mm,行间距为8mm-12mm。

10.根据权利要求7所述的环境友好、微尘低噪的新型高铁刹车片的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述镀铜石墨的制备具体步骤为:

a.将石墨粉在400-420℃保温70-80min,冷却后在体积分数为20%-25%的HNO3溶液中煮沸10-15min,并用去离子水洗至中性;

b.将a步骤处理过的石墨粉置于含有18-20g/L SnCl2和10-13mL/L盐酸的溶液煮沸10-

15min,并用去离子水洗至中性;

c.将b步骤处理过的石墨粉置于3-6g/L AgNO3中搅拌10-15min,并用去离子水洗至中性;

d.将c步骤处理过的石墨粉和锌粉置于50-55g/L的硫酸铜溶液中,在40-45℃水浴条件下搅拌60-70min,以形成镀层;

步骤(2)中所述H62铜合金球形粉的制备具体步骤为:a.将H62铜合金用电弧炉在真空加热融化,得到融液;

b.将步骤a得到的融液通过雾化喷嘴得到细小的液滴,液滴在封闭的雾化筒内凝固成粉末,即得H62铜合金球形粉;

步骤(2)中所述泡沫铝注入H62铜合金基体的孔中具体步骤为:a.将Al-Si12合金加热到630-730℃保温5-10min;

b.加入活性剂Mg和增粘剂SiC,进行搅拌,搅拌速度为1400-1500r/min,搅拌时长为3-

5min;

c.加入2-3%的CaCO3,以1650-1800r/min的速度搅拌1-2min;

d.在630-680℃保温15-20min后,注入H62铜合金基体的孔中进行冷却。