粉末冶金摩擦材料介紹
2007-08-17
用粉末冶金方法制成的、具有高摩擦系數(shù)和高耐磨性能的金屬和非金屬復(fù)合材料。主要用于制造各種制動和傳動機(jī)件。1930年美國韋爾曼(S.K.Wellman)研制出油中使用的(濕式)銅基粉末冶金摩擦材料,并應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。50年代出現(xiàn)了用于干摩擦的鐵基粉末冶金摩擦材料。同原來使用的金屬摩擦材料相比,這種材料的摩擦表面可承受的溫度由500~600℃提高到1000℃以上。中國粉末冶金摩擦材料的研究始于60年代,現(xiàn)已生產(chǎn)出十多種銅基和鐵基粉末冶金摩擦材料。 同非粉末冶金制作的摩擦材料(例如鑄鐵和鑄鋼,樹脂粘合石棉以及樹脂粘合的“金屬-非金屬”粉末混合料等)相比,粉末冶金摩擦材料的優(yōu)點(diǎn)是:能很快吸收動能,制動、傳動速度快,磨損小;強(qiáng)度高,耐高溫高壓,導(dǎo)熱性好,即使在高溫高壓下也能保持較穩(wěn)定的摩擦系數(shù);不易與對摩材料發(fā)生咬合,耐腐蝕,摩擦系數(shù)受油脂、潮濕的影響??;噪聲低,壽命長等?,F(xiàn)代機(jī)械向高速高負(fù)荷發(fā)展,對摩擦材料的綜合性能要求越來越高,因此粉末冶金摩擦材料日益重要。 材料構(gòu)成 主要由基體金屬、潤滑組元、摩擦組元三部分構(gòu)成。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:具有特殊性能的各種微粒均勻地分布在連續(xù)的金屬基體中,后者發(fā)揮導(dǎo)熱作用并承受機(jī)械應(yīng)力,前者保證摩擦性能。各個組元所用材料大致如下: 基體金屬 銅基材料通常是加錫、鉛、鋅組成合金,導(dǎo)熱性好,耐腐蝕,耐摩擦性好,主要用于“濕式”離合器。鐵基材料有更高的摩擦系數(shù)和耐熱性,多用于干式重負(fù)荷的制動器。 潤滑組元 通常是采用石墨和鉛,有時也選用硫化鉬、硫化銅、硫化鋇或氮化硼等固體潤滑劑。低熔點(diǎn)的鉛、錫等在高溫下會局部熔化,可以吸收摩擦熱并在摩擦面上形成一層薄膜,防止粘結(jié)、咬合和擦傷。 摩擦組元 用以提高材料的摩擦系數(shù)即增加滑動阻力。主要有氧化物(SiO2、Al2O3、Cr2O3)、碳化物(SiC、B4C)和礦物(石棉、莫來石等)。 制造工藝 為了能承受或傳遞巨大的壓力或動能,摩擦材料大都燒結(jié)在鋼板上。制造工藝主要為制備粉末、配料、混合、壓制成形(見粉末冶金成形)和燒結(jié)。壓制通常有兩種形式:一種是先將混合均勻的粉末壓制成形,再加壓燒結(jié)在鋼板上;一種是將混合均勻的粉末直接壓制在鋼板上進(jìn)行加壓燒結(jié)。燒結(jié)一方面是增加粉末層內(nèi)部顆粒間的結(jié)合強(qiáng)度,另一方面借助于高溫和壓力的作用,使粉末層和鋼板牢固地結(jié)合在一起。燒結(jié)一般在可以對樣品加壓的“鐘罩式”燒結(jié)爐內(nèi),在中性或還原性氣氛中進(jìn)行。也有采用噴涂法和粉末軋制法制造摩擦片的。各種方法各有短長,要根據(jù)使用的要求選擇合適的材質(zhì)和工藝。