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1、10申请公布号CN102002609A43申请公布日20110406CN102002609ACN102002609A21申请号201010578588022申请日20101207C22C9/00200601C22C1/04200601F16D69/0220060171申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号72发明人姚萍屏樊坤阳佘直昌74专利代理机构长沙市融智专利事务所43114代理人颜勇54发明名称海基风电机组用铜基粉末冶金制动闸片材料及制备工艺57摘要海基风电机组用铜基粉末冶金制动闸片材料，由下述组分按重量百分比组成铜、FWCUZN30黄铜、石墨、海砂、碳化硅、铬铁。
2、、锡，其制备工艺，包括配料、压坯、制作支撑钢背、分段加压烧结、机加工成型五个步骤。本发明采用耐海水腐蚀的黄铜作为材料基体及超过30重量比的高含量非金属组元，可获得优异的耐腐蚀性能及高的摩擦系数和高的制动力矩，且摩擦系数稳定性好，所制备的粉末冶金制动闸片材料符合海基大功率风电机组高速轴制动装置使用性能要求，且组份配比合理，加工工艺简单，制备的粉末冶金制动闸片材料耐腐蚀性能好、摩擦系数高、摩擦系数稳定性好、强度高，适于工业化生产，适于作为功率大于35MW海基风电机组高速轴制动材料。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页CN102002620A1/1页。
3、21海基风电机组用铜基粉末冶金制动闸片材料，由下述组分按重量百分比组成铜1020FWCUZN30黄铜3040石墨1016海砂814碳化硅58铬铁510锡13。2根据权利要求1所述的海基风电机组用铜基粉末冶金制动闸片材料，其特征在于所述铜的粒度为2575UM，FWCUZN30黄铜的粒度为2575UM、石墨的粒度为50300UM、海砂的粒度为50300UM、碳化硅的粒度为25150UM、铬铁的粒度为2575UM、锡的粒度为2575UM。3制备如权利要求1所述的海基风电机组用铜基粉末冶金制动闸片材料工艺，包括下述步骤第一步配料根据设计的闸片材料组分配比称取各组份，混合均匀后，掺入硬脂酸锌和航空煤油，。
4、混合均匀；所述硬脂酸锌占各组分重量总和0208；所述航空煤油占各组分重量总和0510；第二步压坯将第一步所得混合料在350600MPA压力下模压制得压坯；第三步制作支撑钢背采用45号钢板按所述压坯尺寸制作支撑钢背，所述支撑钢背表面电镀铜，电镀层厚度1020M；第四步加压烧结将第二步所得压坯放置于支撑钢背上，支撑钢背平放在石墨板上，加压烧结后随炉冷却；加压烧结工艺如下氢气气氛保护，控制炉压1020MPA，按38/分钟的加热速度升温至380420后，调整炉压至2030MPA，继续加热至800870；保温23小时；第五步机加工成型将第四步所得烧结坯经机械强度、摩擦磨损性能检测合格后，机加工至产品要求。
5、的尺寸，即得到风电机组用铜基粉末冶金制动闸片。权利要求书CN102002609ACN102002620A1/3页3海基风电机组用铜基粉末冶金制动闸片材料及制备工艺技术领域0001本发明涉及一种风电机组用制动闸片材料及制备工艺，特别是指一种海基风电机组用铜基粉末冶金制动闸片材料及制备工艺，属于冶金材料制备技术领域。背景技术0002风能号称“蓝天白煤”，是全世界瞩目的可再生能源之一。陆基风电机组目前在中国的可能风场均开始应用，但由于陆基风电离我国电力主要使用的沿海发达地区远，不利于风电电力上网，因此，根据有关调查发现，陆基风电机组目前的发电利用率低于30。而海基风电由于风力大、利用时间长、离电力需。
6、求的发达城市近等优点，海基大功率国产风力发电机组的研制和使用成为绿色能源发展的新高潮。制动闸片是大功率风电机组制动装置中的易耗件，需定期更换。粉末冶金制动闸片材料是大功率风电机组制动装置中的关键材料之一，利用制动闸片材料与配对制动盘材料的摩擦力使大功率风电机组的动能转变为热能和其它形式的能量，散发到空气中，从而使制动装置达到制动的效果。应用于海基风电机组的粉末冶金制动闸片与陆基风电机组应用的闸片的最大区别在于海基风电机组处于腐蚀气氛中，要求摩擦片具有耐腐蚀性能；此外海基风电机组的功率一般大于35MW，大于陆基的25MW现状，因此，制动闸片所承受的制动力矩更大。0003目前海基大功率风电机组制动。
7、使用的粉末冶金闸片存在耐腐蚀性能差、使用可靠性差等技术缺陷。本发明通过材料设计和制造工艺研究及实际应用等方面的研究工作和验证工作，获得了一种新型耐腐蚀铜基粉末冶金制动闸片材料及其制备工艺。发明内容；0004本发明的目的在于提供一种组份配比合理，加工工艺简单、制备的材料耐腐蚀性能好、摩擦系数高、摩擦系数稳定性好、强度高的海基风电机组用铜基粉末冶金制动闸片材料及制备工艺。0005本发明海基风电机组用铜基粉末冶金制动闸片材料，由下述组分按重量百分比组成0006铜10200007FWCUZN30黄铜30400008石墨10160009海砂8140010碳化硅580011铬铁5100012锡130013。
8、本发明中，所述铜的粒度为2575UM，FWCUZN30黄铜的粒度为2575UM、石墨的粒度为50300UM、海砂的粒度为50300UM、碳化硅的粒度为25150UM、铬铁的粒度为2575UM、锡的粒度为2575UM。说明书CN102002609ACN102002620A2/3页40014本发明海基风电机组用铜基粉末冶金制动闸片材料的制备工艺，包括下述步骤0015第一步配料0016根据设计的闸片材料组分配比称取各组份，混合均匀后，掺入硬脂酸锌和航空煤油，混合均匀；所述硬脂酸锌占各组分重量总和0208；所述航空煤油占各组分重量总和0510；0017第二步压坯0018将第一步所得混合料在350600。
9、MPA压力下模压制得压坯；0019第三步制作支撑钢背0020采用45号钢板按所述压坯尺寸制作支撑钢背，所述支撑钢背表面电镀铜，电镀层厚度1020M；0021第四步加压烧结0022将第二步所得压坯放置于支撑钢背上，支撑钢背平放在石墨板上，加压烧结后随炉冷却；加压烧结工艺如下氢气气氛保护，控制炉压1020MPA，按38/分钟的加热速度升温至380420后，调整炉压至2030MPA，继续加热至800870；保温23小时；0023第五步机加工成型0024将第四步所得烧结坯经机械强度、摩擦磨损性能检测合格后，机加工至产品要求的尺寸，即得到风电机组用铜基粉末冶金制动闸片。0025本发明由于采用上述组份配比。
10、及制备工艺，采用耐海水腐蚀的黄铜作为材料基体及超过30重量比的高含量非金属组元，在获得优异的耐腐蚀性能的情况下，同时获得了高的摩擦系数和高的制动力矩，且摩擦系数稳定性好，所制备的粉末冶金制动闸片材料符合海基大功率风电机组高速轴制动装置使用性能要求。本发明获得的制动闸片材料主要物理机械性能指标见表1。可满足功率大于35MW海基风电机组高速轴制动要求，具体性能见实施例。0026表10027密度G/CM3孔隙度表观硬度HB抗压强度MPA4062205301000028本发明相对于现有粉末冶金闸片材料和制备技术，其优点如下00291创新性采用耐海水腐蚀的黄铜作为材料基体；有效提高材料的耐腐蚀性能；适应。
11、于海基风电机组所处的墙腐蚀环境使用。00302采用了超过30重量比的高含量非金属组元，获得了制动需要的高摩擦系数及摩擦系数稳定性和高的制动力矩及良好的耐腐蚀性能；适应于大功率海基风电机组使用。00313采用梯度升温和分阶段加压的加压烧结工艺，保证闸片材料的致密化和材料各组元反应充分；0032综上所述，本发明组份配比合理，加工工艺简单，制备的粉末冶金制动闸片材料耐腐蚀性能好、摩擦系数高、摩擦系数稳定性好、强度高，适于工业化生产，适于作为功率大于35MW海基风电机组高速轴制动材料。说明书CN102002609ACN102002620A3/3页5具体实施方式0033实施例15MW海基大功率风电机组高。
12、速轴用制动闸片0034制动闸片材料组元为15的铜、40的FWCUZN30黄铜、14的石墨、14的海砂、7的碳化硅、8的铬铁、2的锡。0035制动闸片材料组元粒度为所述铜的粒度为5575UM，FWCUZN30黄铜的粒度为5575UM、石墨的粒度为200300UM、海砂的粒度为200300UM、碳化硅的粒度为100150UM、铬铁的粒度为5575UM、锡的粒度为5575UM。0036制造工艺如下各组分按配比混合均匀后掺入占各组分总重量05的航空煤油和08的硬脂酸锌，并采用三维混料器混合均匀；混合料以压制压力350MPA成形粉末压坯；采用厚度25MM的45号钢板加工成钢背，镀铜，镀层厚度1020M；。
13、压坯加压烧结工艺如下氢气气氛保护，控制炉压10MPA，按35/分钟的加热速度升温至380420后，调整炉压至20MPA，继续加热至860870；保温2小时；0037摩擦磨损性能转速N6500RPM，惯量J10KGCMS2，刹车压力P10MPA，刹车10次；平均摩擦系数0450500038对采用新型耐腐蚀铜基粉末冶金制动材料制造的海基大功率风电机组用制动闸片在5MW风机上进行了应用试验，满足制动要求和人造海水加速腐蚀200H要求。0039实施例2004035MW海基大功率风电机组高速轴用制动闸片0041制动闸片材料组元为18的铜、39的FWCUZN30黄铜、12的石墨、12的海砂、8的碳化硅、9。
14、的铬铁、2的锡。0042制动闸片材料组元粒度为所述铜的粒度为2555UM，FWCUZN30黄铜的粒度为2555UM、石墨的粒度为50150UM、海砂的粒度为50150UM、碳化硅的粒度为25100UM、铬铁的粒度为2555UM、锡的粒度为2555UM。0043制造工艺如下0044各组分按配比混合均匀后掺入占各组分总重量1的航空煤油和02的硬脂酸锌，并采用三维混料器混合均匀；混合料以压制压力600MPA成形粉末压坯；采用厚度25MM的45号钢板加工成钢背，镀铜，镀层厚度1020M；压坯加压烧结工艺如下氢气气氛保护，控制炉压20MPA，按68/分钟的加热速度升温至380420后，调整炉压至30MPA，继续加热至800830；保温3小时；0045对采用新型耐腐蚀铜基粉末冶金制动闸片材料制造的35MW海基大功率风电机组用闸片进行了装机应用试验。试验结果表明，闸片的各项性能均符合海基大功率风电机组高速轴制动要求和耐腐蚀要求。0046摩擦磨损性能转速N6500RPM，惯量J10KGCMS2，刹车压力P10MPA；平均摩擦系数039045。说明书CN102002609A。