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铜基摩擦片成分

铜基摩擦片成分

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2022/01/08
【摘要】:
​​​​​​​目前,铜基摩擦片性能的提高主要途径是改变合金元素、润滑组元和摩擦 组元的种类、含量以及研究最佳的成分配比DM%国内外铜基摩擦片的主要研 究成果集中于以下几方面:

目前,铜基摩擦片性能的提高主要途径是改变合金元素、润滑组元和摩擦 组元的种类、含量以及研究最佳的成分配比DM%国内外铜基摩擦片的主要研 究成果集中于以下几方面:

  • 合金元素的研究

基体的组织、结构、物化性能在很大程度上决定了摩擦片的强度、热稳定 性、导热性及其摩擦磨损性能。目前,主要通过添加SnZnFeNiAlTi Mo等合金元素改善铜基体的摩擦性能4M2]o其中,Ni能与铜形成无限固溶体,对 铜起强化作用,Sn能溶入铜并形成复杂化合物以强化基体,AL Fe与铜作用形成 铝铁青铜,具有很高的强度。同时,由于低熔点的SnA1在烧结升温过程中溶 化,使烧结过程为液相烧结,能促进烧结的合金化和致密化过程。A1通过固溶强 化和所形成氧化铝的颗粒强化作用使基体硬度增加S'FeCu中的固溶度较小 (一般不超过0.4%0.5%), Fe颗粒主要呈游离态均匀分布于基体中,起到了一定 的颗粒强化作用〔42】。

  • 摩擦组元

摩擦片中常用的摩擦组元有SiChAI2O3SiCB4CZ1O2"夂],这几

种陶瓷材料均具有很高的熔点、硬度和化学稳定性,在高温下仍具有很强的摩擦 性能,加入基体可提高材料的摩擦系数,增强基体的强度。其中SiO2是铜基摩擦 材料中常用的摩擦剂,SiO2作为硬质点可以通过对偶件的犁削起到控制摩擦系数 的作用。随SiO2含量增加,材料的摩擦系数升高,磨损量降低,同时材料的硬度 增加,密度降低、孔隙度增加阳3]SiC硬度很高,随着SiC含量的增加,摩擦系 数增加,适当的含量可以降低磨损量,但过量的SiC会破坏基体的强度,易发生 剥落,从而加剧材料的磨损〔43】。AI2O3可稳定摩擦系数,烧结时无晶形转变,能提 高材料的热稳定性。

由于Fe在铜中的溶解度小,常以未熔夹杂物存在,因而Fe在基体中的主要 作用是增摩,提高耐磨性,还有磨削作用,防止摩擦表面与对偶面粘结。随Fe 量增加,材料的强度和硬度稍有提高,耐磨性增加。Fe粉在干式铜基摩擦片 的含量不应超过20%;湿式摩擦时,基体中含2%铁最耐磨,含铁量增加到8% 引起磨损量的增加42】。

③润滑组元

润滑组元可提高材料的抗擦伤性和耐磨性,铜基摩擦片中常加入的润滑组 分有:低熔点金属PbSnBi),非金属固体润滑剂(石墨、MoS2,六方BN BaSO4/“I其中,石墨对材料的耐磨性及刹车平稳性起着重要作用。片状 游离石墨能在金属表面形成牢固的转移膜,因此具有优良的润滑性。石墨与Cu FeSn间不互溶,烧结过程中石墨对金属原子间的扩散起阻碍作用,阻碍烧结颈 的形成,增大材料的孔隙度。孔隙常出现在石墨与金属的界面处,且呈狭长的扁 孔,易引起应力集中囹】。

通常,石墨的添加量较大而粒度选择较粗。如果石墨粒度较细,石墨可较均 匀地弥散分布于基体中,基体也连贯完整,可迅速传导开摩擦表面产生的热量, 降低摩擦表面温升,从而提高材料的耐磨性和耐热性。但是石墨粒度过细,材料 的强度和致密度都将受到不利影响,导致耐磨性降低。因此,在一定含量下,合 适的石墨粒度组成,可保证材料具有一定的强度和良好的耐磨性、较低的表面温

易熔金属如PbBi等一般以游离态存在于材料中。在干摩擦条件下,当摩擦 表面温度超过易熔金属的熔点时,易熔金属将发生熔化,在摩擦表面生成润滑膜。 润滑膜可降低摩擦系数和表面温度。而随着摩擦表面温度的降低,熔融的金属凝 固,摩擦系数恢复到原来的水平。表面液体润滑膜的形成促使滑动平稳,减轻高 温下金属基体的粘结和卡滞倾向。