烧结金属摩擦材料现状与发展动态(doc 8页)

烧结金属摩擦材料现状与发展动态

1 前言

烧结金属摩擦材料是以金属及其合金为基体，添加摩擦组元和润滑组元，用粉末冶金技术制成的复合材料，是摩擦式离合器与制动器的关键组件。它具有足够的强度，合适而稳定的摩擦系数，工作平稳可靠，耐磨及污染少等优点，是现代摩擦材料家族中应用面最大、量最大的材料。

用粉末冶金技术制造烧结金属摩擦材料已有70年的历史，1929年美国开始了这项工作的研究，30年代末期首先将该材料用在了D-7、D-8铲运机中的离合器片上。发展到现在，所有载荷量高的飞机，包括米格、伊尔、波音707、747和三叉戟等，其制动器摩擦衬材料都采用了烧结金属摩擦材料。在我国，特别是在1965年以后，烧结金属摩擦材料的科研、生产得到迅速发展。迄今，我国已有十多个具有一定生产规模的生产企业，年产铜基和铁基摩擦制品约850万件，广泛应用于飞机、船舶、工程机械、农业机械、重型车辆等领域，基本满足了国内主机配套和引进设备摩擦片的备件供应和使用要求。

2 制造方法与工艺研究

2.1 制造方法

目前，国内外烧结金属摩擦材料的生产仍主要沿用1937年美国S•K•Wellman及其同事们创造的钟罩炉加压烧结法(压烧法)，该方法的基本工序是：钢背板加工→去油、电镀铜层(或铜、锡层)；配方料混合→压制成薄片→与钢背板烧结成一体→加工沟槽及平面。由于传统的压烧法存在着能耗大、生产效率相对低、原材料粉末利用率低、成本高等缺点。因此，一些国家对传统工艺作了一些改进，同时十分注重新工艺的研究，在改善或保证产品性能前提下探索和寻求提高经济效益的途径。

新的制造工艺相继问世，其中最令人瞩目的是喷撒工艺(Sprinkling powder procedure)，它以生产的高效率和显著的经济效益独具优势。喷撒工艺法以工业规模生产烧结金属摩擦材料始于70年代，美国的威

尔曼、西德的奥林豪斯和尤里特、奥地利的米巴等企业拥有这项技术。80年代中期，杭州粉末冶金研究所从奥地利米巴公司引进了该技术。

烧结金属摩擦材料现状与发展动态

1 前言

烧结金属摩擦材料是以金属及其合金为基体，添加摩擦组元和润滑组元，用粉末冶金技术制成的复合材料，是摩擦式离合器与制动器的关键组件。它具有足够的强度，合适而稳定的摩擦系数，工作平稳可靠，耐磨及污染少等优点，是现代摩擦材料家族中应用面最大、量最大的材料。

用粉末冶金技术制造烧结金属摩擦材料已有70年的历史，1929年美国开始了这项工作的研究，30年代末期首先将该材料用在了D-7、D-8铲运机中的离合器片上。发展到现在，所有载荷量高的飞机，包括米格、伊尔、波音707、747和三叉戟等，其制动器摩擦衬材料都采用了烧结金属摩擦材料。在我国，特别是在1965年以后，烧结金属摩擦材料的科研、生产得到迅速发展。迄今，我国已有十多个具有一定生产规模的生产企业，年产铜基和铁基摩擦制品约850万件，广泛应用于飞机、船舶、工程机械、农业机械、重型车辆等领域，基本满足了国内主机配套和引进设备摩擦片的备件供应和使用要求。

2 制造方法与工艺研究

2.1 制造方法

目前，国内外烧结金属摩擦材料的生产仍主要沿用1937年美国S•K•Wellman及其同事们创造的钟罩炉加压烧结法(压烧法)，该方法的基本工序是：钢背板加工→去油、电镀铜层(或铜、锡层)；配方料混合→压制成薄片→与钢背板烧结成一体→加工沟槽及平面。由于传统的压烧法存在着能耗大、生产效率相对低、原材料粉末利用率低、成本高等缺点。因此，一些国家对传统工艺作了一些改进，同时十分注重新工艺的研究，在改善或保证产品性能前提下探索和寻求提高经济效益的途径。

新的制造工艺相继问世，其中最令人瞩目的是喷撒工艺(Sprinkling powder procedure)，它以生产的高效率和显著的经济效益独具优势。喷撒工艺法以工业规模生产烧结金属摩擦材料始于70年代，美国的威尔曼、西德的奥林豪斯和尤里特、奥地利的米巴等企业拥有这项技术。80年代中期，杭州粉末冶金研究所从奥地利米巴公司引进了该技术。

喷撒工艺的基本流程是：钢背板在溶剂(如四氯化碳中脱脂处理(或钢背板电镀)→在钢背板上喷撒上混合材料→预烧→压沟槽→终烧→精整。

与传统的压烧法相比，喷撒工艺主要有下列一些优点：

(1)实现了无加压连续烧结，耗能低。 (2)采用松散烧结，粉末还原充分，可获得高孔隙度的摩擦衬层，对提高摩擦系数极为有利。

(3)用功能覆盖和冷压方法替代切削加工制取油槽，经济而有高效。

(4)采用精整平面取代切削加工，材料利用率高，产品厚度和平行度精度高。

(5)可以根据要求制取摩擦衬层极薄的摩擦片(0.2～0.35mm)，而用其它工艺则难以达到。

已有的数据表明。喷撒工艺法较压烧法可节约铜、锡、铅等有色金属粉末约45%，节电约75%，节省工时约40%。

目前喷撒工艺法似乎主要用于制造厚度较薄的铜基摩擦材料，而用于制取铁基摩擦材料，仅见一例。

国内外粉末冶金同行们还发明了20余种制取方法，投入应用和有前途的主要有以下几种：

2.1.1 冲切法

一种工艺是先冲后烧，混好的配方粉料从料斗经溜槽进入下面有带状输送带的定量斗，自动送入压力机压实成薄片，然后冲切成所需形状，烧结后即为成品。该工艺连续加压，不需压模，粉层密度、强度均匀一致，粉层厚度调节方便；另一种是先烧后冲，即在钢带上撒粉后先松散烧结，尔后冲切成形。其缺点是钢带进炉烧结易变形，引起

粉末层震动移位，造成粉层厚薄不匀。为克服这一缺点，该专利提出，在钢带背面涂上炭黑，先进入预氧化烧结炉，以15℃/s快速升到400℃(铜基)，然后再进入慢升温加热炉(5℃/s)，在还原气氛中烧结，可得到均匀的摩擦衬层。

2.1.2 等离子喷涂法

该法适用于喷涂耐高温的摩擦材料。如Co、Mg、Ti、W、Cr以及碳化物、氧化物的混合物，保护气氛为含20%氢气和80%氩气的混合气体，喷涂温度高达1500～2000℃，喷涂速度500～1000g/h，所得喷涂层硬度1000HV。该法特别适用于制取电磁离合器与制动装置摩擦片。

对于需要轻的摩擦组件，往往以铝来替代钢，但铝不耐磨，在其表面喷涂一层金属陶瓷耐磨层，可获得陶瓷硬而耐磨与金属延展性好及耐冲击二者相结合的优点。陶瓷与金属的重量比为85：15到75：25，只要确保在热喷涂中金属能完全熔化(不能超过金属的气化点)，就可以保证质量。

2.1.3 电解沉积充填法

先在金属或石墨处理过的多孔材料上用电解沉积法形成金属骨架。多孔材料一般用凝聚纤维，如海绵、泡沫材料。金属骨架形成后，多孔材料可以留在内部，也可以通过加热熔化或烧除，再用摩擦材料填充金属骨架间隙，填充的摩擦材料可以是金属，如Pb、Sn等，也可用热固性树脂。金属骨架只占整个体积的10%～30%。填充好摩擦材料后成为摩擦衬，可采用锡焊或铜焊将其焊接到钢背上，也可用环氧树脂等粘结剂粘贴到钢背上。

2.1.4 电阻烧结法

将钢背板镀上一层焊料(Cu、Cu-Sn、Cu-Zn、Sn或Ni)，再将已压制成形的摩擦衬放置到钢背板预定的位置上，送入加压机，一边加压，一边输入大电流(1例为52kA，另1例为4kA)，维持十几秒钟，就烧结好了。此法的优点是钢背板不受高温影响，花键与齿形部位强度不会降低。

另一专利介绍：在压模中设计有电极，装足粉后，放上经过电镀的钢背板，然后一边加压，一边通电，电流10～100kA(5.454A/mm2)，烧