CN1332140C - 在介质中工作的摩擦层 - Google Patents

Abstract

一种用于两摩擦部件的摩擦层，所述两摩擦部件相互对置并能相互相向和背向移动且在相互相向或背向移动期间转动，其中至少一个摩擦部件包括一个刚性设置在一载体上的摩擦层，且在摩擦层和其从属的摩擦配合部件之间有一种介质。用于摩擦层的材料组成物的材料成分这样来选择，使得材料组成物且因此摩擦层相对于摩擦层载体材料具有一种经由为制造摩擦层进行的热处理所引起的显著收缩特性。通过摩擦层在热处理过程中的这种收缩，在整个摩擦层中形成一种由不规则分布的和直接相互连接的通道式槽组成的网状结构；且摩擦层的网状结构的通道式槽在其深度上大多数延伸直到摩擦层的载体表面；被涂覆的摩擦层的材料除了通道式槽外在其总深度上还包括由小孔构成的空腔。

Description

在介质中工作的摩擦层

技术领域

本发明涉及一种用于两摩擦部件的摩擦层，所述两摩擦部件相互对置，能相互相向移动并且也能相互背向移动，且能在上述情况下转动，其中至少一个摩擦部件包括一个刚性设置在一载体上的摩擦层。

背景技术

本发明的技术应用领域为在两个相互对置的转动部件间摩擦锁合地进行力的传递，在所述两个部件之间有一种比如象形式上为油那样的流体介质。对这些摩擦层的使用比如在构成为同步环的一种载体上进行，或在离合器摩擦片、制动器、轴承壳以及类似物的场合。烧结钢制的同步环出于机械的原因尤其被用在不同类型的车辆中。烧结钢材料的同步环，一方面由于钢锥的原因因而不适合作为一种摩擦材料，因此烧结钢同步环必须被设置设有一个摩擦层。目前，几乎完全采用专用黄铜和烧结钢来作为同步环的材料，同时对较大零件和强度要求高的地方也采用烧结锻钢和锻压钢。专用黄铜也用作摩擦材料，但它的磨损特性在高负载作用时是不足够的。

根据现有技术，除专用黄铜同步环之外，最经常用在同步环上的还有钼注模层、有机纸摩擦衬里以及以铜合金为基的分散烧结型摩擦衬里等构成的摩擦材料层。根据现有技术，占支配地位的摩擦层材料为钼注模层。然而，在超过10m/s的较高速度下，当使用钼注模层时，会在配属于摩擦层的摩擦副部件上发生热痕和抓伤现象。

已知的有机纸衬里通常为具有酚醛树脂粘合剂和填充有硬材料颗粒和石墨颗粒的无石棉复合纤维材料。该衬里被比如粘接在同步环上。然而，纸衬里也不适合于较高强度负载的场合。

分散烧结型衬里通常通过将一种诸如铜、青铜或黄铜的金属粉末和诸如石墨和石英岩的非金属粉末组成的混合物分散在平板上烧结而成。该分散的粉末混合物然后被烧结在一个钢薄片上，并在其后用激光或点焊与钢同步环焊接在一起。已知的也有将烧结铁衬里直接压到并烧结在载体上，而不需要钢片衬底材料。在载体上涂设钼注模层，还有使用有机纸摩擦衬里以及分散烧结型摩擦衬里，都需要附加的生产步骤用于涂层。一般而言，当将摩擦层涂覆到载体上时，这些附加的生产步骤不能够被结合进载体的生产过程中去。通常这些生产步骤是由外部公司实施的，因此带来相应的运输费用，造成生产时间的延长和额外的经费支出。

为了比如在机动车的传动装置中实现摩擦锁合的力传递，必须在尽可能短的时间内传递高的摩擦力矩。由于同步环的相互对置的两摩擦部件在油中工作，因此需要快速和完全地排出存在于摩擦缝隙中的油。为此，已知有在摩擦面上设置不同的沟槽，设置一种高度的表面粗糙度，或在摩擦面上设置一种带有大量小孔的开口孔隙度。在摩擦面上设置沟槽首要地在切换过程一开始便影响了摩擦系数结构。根据现有技术，沟槽主要被设置为切槽和轴向槽的形式。切槽是通过对摩擦层进行机械加工来产生的，且因此意味着需要额外的加工费用。切槽在实际中常用在同步环摩擦层中，这些摩擦层是非多孔的，尤其是在黄铜同步环和钼注模层的情况下。轴向槽通常更容易设置，因为轴向槽通常通过一种非切削的模制成型工艺就能够来生产。因此，即使在黄铜同步环的情况下，切槽配置(Strehlung)也通常结合有轴向槽配置形式。对于用轴向槽来形成表面轮廓，在槽宽和槽间距宽度之间存在有一种最佳的关系，另外也可以在事后将槽压入。然而，这方面的缺点是，在轴向槽情况下，槽的刮油棱设置成与运动方向垂直，油也因此被较不快地带走，这样反过来对同步性和对缩短切换过程时间带来了负面影响。

因此，比如从DE 3532672 A1中已知有一种金属材料环，它具有一个在一个锥形摩擦面上由摩擦材料做成的层，该摩擦面上具有只要是轴向分布的槽，它们将摩擦面划分为条带形式的许多单个摩擦面。其中，摩擦面与一个由渗碳硬化钢做成的锥形辅助摩擦面一起工作。该环用高致密的烧结材料或烧结钢制成，且把镍或钼加入到一层中作为摩擦材料。其中披露了条带宽与摩擦面周边的特殊比例，以及槽深与条带宽的比例关系。根据DE 3532672中的这些特征，则可取得对摩擦材料较少的消耗，且利用较少的加工费用便可达到高的效率和寿命。

从DD 232743 A1中已知有一种在同步离合器的摩擦副上的切槽，用于齿轮变速装置，尤其是用于汽车的齿轮变速装置，其中一个摩擦副部件与一个用铝活塞浇铸合金做成的光滑摩擦副部件配对，其中该光滑摩擦副部件实施成同步锥、宽松锥环或扇形锥。螺纹形分布的切槽在渗碳硬化后被加入到摩擦面或钢制成的摩擦副部件的摩擦面中，使之能够产生一个0.2-0.6mm的切槽脊宽和一个30-90°的啮合角，其中槽可以是单道或多道的，且其宽度为0.5-1.0mm。切槽因此优选地被制于硬化的摩擦副部件中。通过上述的特征，在DD 232743的现有技术中，可以用普通的加工设备和工具来制造切槽，并通过将槽形成在用渗碳钢做成的摩擦副部件中来产生切槽脊，使它十分耐磨而不脆。

发明内容

因此本发明的任务是，尤其针对在介质中工作的摩擦层来说，能够将比如液体摩擦在最短时间里转换成固体与其从属的摩擦配合件间的高摩擦，并且通过对在摩擦衬里上的液体介质进行表面轮廓处理来产生一种具有大排油效果的摩擦层，该排油效果通过在所制成的摩擦层上做附加的加工是不能够达到的，最后从总体上达到能够降低在载体上制造摩擦层的时间和费用。

按本发明的用于两个摩擦部件的摩擦层，所述两个摩擦部件相互对置并能相互相向和背向移动且在相互相向或背向移动期间转动，其中至少一个摩擦部件包括一个刚性设置在一载体上的摩擦层，且在摩擦层和其从属的摩擦配合部件之间有一种液体介质，其特征为：摩擦层设有一种在整个摩擦层中的由不规则分布的和直接相互连接的通道式槽组成的网状结构，且摩擦层的网状结构的通道式槽在其深度上大多数延伸直到摩擦层的载体表面；被涂覆的摩擦层的材料除了通道式槽外在其总深度上还包括由小孔构成的空腔。

本发明的优点尤其是，通过一种对摩擦层的材料组成物的材料成分的规定选择，使得在材料的组成以及由此也在摩擦层中，在用于在载体上制造摩擦层所进行的热处理期间，出现一种由此所引起的显著的收缩特性以及相对于摩擦层载体材料的收缩现象。换言之，摩擦层材料组成物的材料成分在制造摩擦层所进行的热处理期间至少部分地使材料成分各自颗粒大小的体积减小。通过在摩擦层的热处理期间所出现的收缩过程，则在整个摩擦层中形成一个由不规则分布的和直接相互连接的通道式槽组成的网状结构。这些形式上为一种相互相连的网状结构的通道式槽通过改变材料组成物的材料成分而分两级形成，即在摩擦层热处理开始时由于较低的起始温度而首先产生摩擦层的收缩，亦即形成通道式的槽，其后在继续进行高温热处理时，再将摩擦层成分与摩擦层涂覆在其上的载体表面刚性连接。

在比如通过烧结工艺对摩擦层的热处理结束之后，则在覆盖在比如一种同步环的载体上的摩擦层中，形成一种有相互相连的通道式槽组成的牢固和完全地相互枝状的结构，这种结构能十分出色地将位于摩擦层和摩擦副部件之间间隙中的液体介质，比如是一种油，较之采用槽和通道的现有技术来说，能更快和更完全地从两摩擦部件间的间隙中排出来。通过这些不规则分布的网状结构的通道式槽，因此可以在摩擦面之间产生出这样的通道式槽，即它们在其频率和排泄能力方面均超过按现有技术已知的沟槽、刻槽、摩擦层的表面粗糙度或孔隙度。

在摩擦层中采用比如烧结工艺的热处理来制造摩擦层所形成的网状结构的通道式槽一般延伸到摩擦层的载体表面为止，这样对于通道式槽来说，就能利用摩擦层的总高度来排泄掉比如油那样的液体介质体积，且因此便出现了一种大的、能排泄位于摩擦层和从属摩擦副部件间的间隙中的油的效果。

此外，形式上为小孔的摩擦层的孔隙度提高了对液体介质的排泄能力，这些孔在摩擦层的整个表面上形成了空腔，并还能服务于通道式槽用于排油，其中小孔是这样产生的，即，摩擦层由基础粉末成分组成，它们与一种粘合剂成分混合，这样该粘合剂在烧结热处理期间蒸发且由此形成摩擦层中的小孔。

在根据本发明的位于载体上的摩擦层的情况下，在正常的热处理制造摩擦层时，会形成一种通道式槽结构，采用这些槽无需额外的工作过程和时间以及费用的支出，便能够形成这种位于摩擦层中的排泄通道。为产生大的宽度和尽可能多的通道式槽以形成由不规则分布和直接相互相连的通道式槽的网状结构，使用了一种由金属的和/或矿物的基础粉末成分组成的复合材料，该材料通常具有很细的小颗粒尺寸的粉末成分。同样，为加大通道式槽，使用基础粉末成分作为摩擦层成分，它们在用热处理制造摩擦层时会缩小它们各自的颗粒大小体积，这样比如象金属粉末成分，它们至少部分由氧化物构成，如氧化铁、氧化铜或其他类似材料。

在形式上为摩擦层烧结的热处理过程中，金属氧化物在相应的保护气氛中还原，并导致对通道式槽的尺寸加大。此外，掺合一种或多种形式上为金属盐的化合物到粘合剂成分中可用于促进收缩特性或材料成分的收缩以形成通道式槽，其中粘合剂成分本身构成为有机结合物，且因此同样在热处理中主要挥发了，因此也就留下了空腔。添加到粘合剂成分中的金属盐化合物在热处理过程中首先分解成氧化物，并且在较高温度的烧结过程将要结束时，由金属盐产生的氧化物转变成纯金属，这样便重新发生先前添加的金属盐或由此形成的氧化物的那种体积还原的过程，且因此也导致通道式槽的加大和这类通道式槽的数量增加。

附图说明

以下借助附图来详细说明本发明。

图1  为根据本发明的摩擦层的一个原理和局部图，此视图被大大放大。

具体实施方式

按本发明的摩擦层使用在两个相互对置的摩擦部件场合，其中至少一个摩擦部件由一个刚性设置在一个载体上的摩擦层组成。在所述两个摩擦部件之间，以及因此也在摩擦层及其从属的摩擦配合部件之间，有一种液体介质，比如油或任何一种适用于所述两相互对置的摩擦部件的介质。两相互对置的摩擦部件是比如可相互相向或相互背向运动的汽车传动装置同步环，且在这种情况下旋转地设置。这两个相互相对的摩擦部件用于摩擦锁合地传递力，比如在制动器、离合器的烧结钢片、同步环、轴承套、滑动轴承和导轨的工作面、以及所有其他要求高机械强性和确定的摩擦特性的摩擦元件中。所述两相互对置的摩擦部件能够比如构成为用于小汽车和载重汽车的高负载的传动机构的同步环。摩擦层也能够用于构造成滑动轴承、导轨以及其他类似零件的工作面，尤其是其后要在多孔层上涂覆如油、PTFE、石墨和/或油脂等润滑剂的情况下。

出于机械方面的原因，在这种高负载的传动机构中要求有烧结钢同步环。然而考虑到烧结钢材料的钢锥因而不适合用作摩擦材料，且因此必须设有一摩擦层。但摩擦层的载体却可以被锻造成或通过熔炼冶金来制造，或它们也可以由其他任何用于载体的材料组成物，其中载体必须适合于将一种摩擦层通过热处理比如烧结而涂覆在它上面。然而根据本发明，该种材料或该用于涂覆摩擦层的载体的材料前提条件是，载体材料在进行烧结这样的热处理中被加热期间，相对于待涂覆的和以下还要介绍的摩擦层的特性方面，没有或只具有很少的、亦即可忽略的收缩特性和由此造成的收缩。

对于通过两个相互对置的摩擦部件进行摩擦锁合地传递力来说，该摩擦部件在油那样的液体介质中运行，则要求在尽可能短的时间里能够传递高的摩擦力矩。对于摩擦力矩的大小，两摩擦部件的材料配对是关键的。对于建立摩擦力矩的时间，则要求尽量快地将由两摩擦部件间的油所造成的流体动力的润滑效果消除掉，亦即要将油尽快地从两摩擦部件的摩擦面之间的间隙中排出。在根据本发明的摩擦层情况下，将油从两摩擦部件的摩擦面之间排出通过由不规则分布和直接相互连接的通道式槽形成的网状结构来进行显得尤其有效。在本发明的另一个构造中，排油是通过摩擦层的一种特殊的材料组成物和对该摩擦层进行热处理以制它来实现的。摩擦层材料组成物的材料成分由一由一种或多种不同的基础粉末成分组成的复合材料组成物，另外，材料组成物的材料成分还是粉末状的其他的添加剂，且最终材料成分还可以是一种粘合剂组成物，其中基础成分、其他添加剂以及粘合剂成分在涂覆之前相互进行混合。摩擦层的层厚在这种情况下为10-1000μm。

由基础粉末成分组成的复合材料在这种情况下由一种或多种金属和/或合金或者也可以由一种或多种矿物组成。对金属基础粉末成分或对矿物基础粉末成分来说，一般它们由非常细的小颗粒粉末成分组成。金属基础粉末成分的平均粒度或颗粒大小在这种情况下在0.1-150μm范围内。基础粉末成分因此能包括如耐磨粉末，以及其他非金属添加剂，如石墨、石英粉和其他粉末状的材料。矿物的或金属的基础粉末成分与非金属添加剂一起后面再与一种以下要叙述的粘合剂成分混合，并被涂覆到载体的功能面上。通过眼下对涂覆在载体上的摩擦层进行的如烧结和/或还原成金属那样的热处理，通过在摩擦层上进行的热处理期间所发生的收缩过程，便能在整个摩擦层1中形成一种由不规则分布和直接相互连接的通道式槽2组成的网状结构，见图1。通道式槽2大范围且完全地被相互连接成为一种不规则和枝状的结构。

摩擦层网状结构的通道式槽2在其深度上一般延伸至摩擦层的载体表面，其中摩擦层1的载体在图1中未示出。此外还需指出的是，出于简略的原因，图1中仅仅示出了本发明关键的摩擦层组成。因此在图1中也仅仅示出载体上一个摩擦层的一部分视图。该部视图分被放大成56∶1，以便突出本发明的摩擦层1的表面情况。在各通道式槽2之间有复合材料构成的摩擦面3，它组成摩擦衬里。由复合材料组成的该摩擦面3然后又包括前述的金属粉末成分，比如由硬材料组成，又比如由固体润滑材料组成，诸如石墨以及那些能保证在应用中与压力载荷相应的材料展延性的材料。在涂覆于载体上的摩擦层1中，在热处理开始时，亦即在低的起始温下，首先产生摩擦层的收缩，亦即通道式槽的形成在热处理开始时进行，并接着在进一步的热处理期间，亦即在高温下，形成摩擦层或摩擦面3与载体表面的一种牢固和刚性的结合，因此材料组成物的材料成分的改变是在两阶段中进行的。

为了将液体介质油尽快地从摩擦层1和所属的摩擦配合部件之间的间隙中排出，要求有尽量大的宽度和多数量的通道式槽2。这一点如上所述部分地通过对复合材料的基础粉末成分的选择来实现，它们具有通常很细的微小颗粒尺寸的粉末成分。此外，按本发明的材料组成物还包括那些如复合材料的基础粉末成分形式的材料成分，以及粘合剂组成物的添加剂，它们同样十分有助于形成宽的、数量众多的通道式槽，对此将在下面叙述。包括不同材料的摩擦层材料组成物的材料成分，即比如金属的基础粉末成分，至少部分地用以下方式来制作，即在热处理期亦即烧结制造摩擦层1期间，材料成分的颗粒尺寸体积各自缩小。这意味着，金属基础粉末成分以十分大的含量至少部分地被形成为氧化物。这些金属氧化物，比如氧化铁、氧化铜以及其他类似物，在烧结热处理期间在保护气体氛围下被还原烧结，并由此缩减了其颗粒大小体积，从而形成通道式槽2。

由不同材料组成的摩擦层材料组成物的材料成分也可以包括其他的粉末状添加剂，其中也包括金属盐。这些金属盐被添加到粘合剂组成物中，其中粘合剂组成物也实施为有机粘合剂，且包括一种或多种粘合剂成分。在摩擦层热处理期间，有机粘合剂物质的分子结构发生分解，且该有机分子分裂物的一大部分挥发为气体，这样便同样使在热处理过程中摩擦层成分体积缩小。

所添加的金属盐化合物，如甲烷盐、醋酸盐、氢氧化物、碳酸盐、草酸盐或乙酰丙酮化物，在摩擦层热处理过程中首先转化为金属氧化物。在进一步的高温烧结过程中，则在存在一种还原气体的情况下，从该小颗粒尺寸的金属氧化物产生原始添加的金属盐的另一种分解产物，其方式是，在高温下从该金属氧化物中产生原始金属盐的一种具有缩减颗粒尺寸的纯金属。该添加金属盐的原始金属因此将通过根据不同应用情况对材料成分的选择如下地进行选择，即把起先产生的金属氧化物以及其后较高温度下产生的纯金属与在应用场合所使用的金属基础粉末成分加以很好地结合作为合金成分。

由于从原始的金属盐的金属氧化物所得到的纯金属具有很小的颗粒尺寸，对该纯金属颗粒的烧结过程要比在很大金属基础粉末成分的烧结过程开始得早。由原始的金属盐还原而来的纯金属颗粒因此对金属基础粉末成分间的烧结颈(Sinterhaelsen)的形成和生长起着决定性的作用。在相对较大的金属基础粉末成分和从金属盐产生的纯金属颗粒之间，在基础粉末成分的接触位置上便发生所述各成分的相互渗透和混合。这样，由金属盐产生的纯金属颗粒便在基础粉末成分的各自接触位置上相互变成组成基础粉末成分的合金成分。由此便能提高摩擦层1的强度，且同时通过金属盐的阶段式分解首先形成金属氧化物，然后再形成纯金属，而涂覆于载体上的摩擦层的体积也在热处理过程中收缩其颗粒尺寸，且这样也促进了宽而数量多的通道式槽2的形成。

添加以粘合剂组成物的金属盐化合物均各自选择为能够被溶解在液体如水、酒精和/或类似物中。如已叙述的那样，通过在各自应用情况下对金属盐所做的选择，可以将其分解产物与摩擦层基础粉末成分结合作为带合金成分的添加剂。对此特别适合的是那些金属盐化合物，当它们能够从容易被还原的金属中被制造出来时，它们便作为粘合剂组成物的粘合剂成分被添加。适合作为易还原的金属有易还原的金属Cu、Fe、Ni、Co、Sn、Mo、W或Ag等。由此能达到，当存在一种还原气氛时，在高过程温度的热处理结束时，从分解产物，亦即从金属盐产生的金属氧化物中，能够形成用于基础金属粉末成分的形式上为固体的作为纯金属的附加合金成分。

摩擦层用的金属组成物包含一种由一种或多种不同粉末成分组成的复合材料。由于这种复合材料主要由粉末成分所组成，因此该涂覆在载体上的摩擦层的材料在比如形式上为烧结的热处理结束后，在其总深度上具有构成为小孔的空腔，它们除通道式槽之外还经过粉末成分的烧结而形成在摩擦层中。这意味着，摩擦层在其总深上为小孔所穿透。由通道式槽的网状结构所构成的摩擦层的总孔隙度以及由穿过摩擦层总深的小孔所形成的附加孔隙度之和在20％和80％之间。孔隙度是一种材料特性，该特性对于材料在液体中的摩擦应力起着十分有利的作用。这不仅仅关系到排油功能，小孔同时也具有该功能，还关系到它的冷却作用和它对自润滑性能的积极影响。

如前所述，涂覆在载体上的总摩擦层也具有多孔的特性。涂覆在载体上的且通过形式上为烧结的热处理过程所制造的摩擦层因此在形成通道式槽之后在其高度上还能够进行形状处理。由烧结时的还原作用和由此产生的摩擦层可能的局部扭曲所造成的摩擦层可能出现的尺寸偏差和突起因此可通过对摩擦层的校准来加以补偿。涂覆于载体上的且通过热处理制备的摩擦层因此可通过在摩擦层表面上加压来校准至一个最终尺寸。摩擦层因此可具有这样的性质，即它们能通过加压进行校准，而在其有关到制动特性、通道式槽以及排油的孔隙度功能方面不造成损害。

为了进一步说明本发明的摩擦层，以下举出三个实施例：实施例1、2和3。

实施例1

1.材料

粉末：-氧化铁粉末(Fe₃O₄)，质量8g，

-粉末，成分为30％Mo，9％Cr，2.5％Si，其余为Fe；

质量2g，

粘合剂：2.5％聚乙烯吡咯烷酮水溶液，体积16ml。

2.混合各成分

用搅拌器将各材料搅拌10分钟混合。

3.涂层

用压缩空气将混合物进行雾化处理并喷涂在旋转的钢同步环的内锥上。喷涂厚度为550μm。在约5分钟的干燥时间后，涂层便具有一种高的湿砂强度，这样便可对环很好地操纵。

4.去除粘合剂、烧结和校准

去粘合剂和烧结过程可在同一炉中在氢气氛围下在一步中进行。为此将炉子以5K/min的加热率进行加热。去粘合剂过程开始于约300℃，且在600℃时结束。烧结过程在100℃至1200℃温度范围内进行，保持时间30min。被烧结的层用一个校准工具在一个表面压力为50-100MPa的条件下校准到300μm的层厚。

5.特性

在热处理之后，摩擦层具有75Vol％的铁和25Vol％的中间金属相。包括摩擦层的网状裂纹结构在内的总孔隙度为48％。

在同步环试验台上进行的试验显示如下结果：

油型	备用行程损耗(mm)	动摩擦系数
				试验开始	试验结束

A	0.07	0.105	0.085
				B	0.03	0.105	0.105
C	0.03	0.110	0.100

试验条件：表面压力：    4.7N/mm²

          滑动速度：    2.7m/sec

          惯性矩：      0.05kg m²

          比摩擦能：    0.1J/mm²

          比摩擦功率：  0.6W/mm²

          切换次数：    25000

摩擦几何尺寸：摩擦直径：63.2mm

              锥角：    6°30’

油：          A型：     矿物型，SAE80W

              B型：    全合成型，SAE75W

              C型：    全合成型，SAE75W-90

实施例2

1.材料

粉末：-氧化铁粉末(Fe₃O₄)，质量8.2g

-石墨粉末，质量1.8g，

粘合剂：2.5％聚乙烯吡咯烷酮水溶液，体积16ml。

2.混合各成分

用搅拌器将各材料搅拌10分钟混合。

3.涂层

用压缩空气将混合物进行雾化处理并喷涂在旋转的钢同步环的内锥上。喷涂厚度为700μm。在约8分钟的干燥时间后，喷涂层便具有一种高的湿砂强度，这样便可对环很好地操纵。

4.去除粘合剂、烧结和校准

去除粘合剂和烧结过程可在同一炉中在氢气氛围下以一个步骤进行。为此将炉子以5K/min的加热率进行加热。去除粘合剂过程开始于约300℃，且在600 ℃时结束。烧结过程在1000℃至1200 ℃的温度范围内发生，保持时间30min。被烧结的层用一个校准工具在一个表面压力为50-100MPa的条件下校准到300μm的层厚。

5.特性

烧结的摩擦层具有49Vol％的铁和51Vol％的石墨。包括摩擦层的网状裂纹结构在内的总孔隙度为50％。

在同步环试验台上进行的试验显示如下结果：

油型	备用行程损耗(mm)	动摩擦系数
				试验开始	试验结束
		A	0.04			0.125	0.090
B	0.07			0.120	0.100
		C	0.05			0.125	0.110

试验条件：表面压力：    4.7N/mm²

          滑动速度：    2.7m/sec

          惯性矩：      0.05kg m²

          比摩擦能：    0.1J/mm²

          比摩擦功率：  0.6W/mm²

          切换次数：    25000

摩擦几何尺寸：摩擦直径：63.2mm

              锥角：    6°30’

油：          A型：     矿物型，SAE80W

              B型：     全合成型，SAE75W

              C型：     全合成型，SAE75W-90

实施例3

1.材料

粉末：-氧化铜粉末(CuO)，质量8.6g

-锌粉末，质量0.58g

-石墨粉末，质量0.82g

粘合剂：2.5％聚乙烯吡咯烷酮水溶液，体积16ml。

2.混合各成分

用搅拌器将各材料搅拌10分钟混合。

3.涂层

用压缩空气将混合物进行雾化处理并喷涂在旋转的钢同步环的内锥上。喷涂厚度为680μm。在约8分钟的干燥时间后，喷涂层便具有一种高的湿砂强度，这样便可对环很好地操纵。

4.去除粘合剂、烧结和标定

去除粘合剂和烧结过程可在同一炉中在氢气氛围下以一个步骤进行。为此将炉子以5K/min的加热率进行加热。去除粘合剂过程开始于约300℃，且在600℃时结束。烧结过程在600℃至850℃的温度范围内发生，保持时间30min。被烧结的层用一个校准工具在一个表面压力为50-100MPa的条件下校准到300μm的层厚。

5.特性

烧结的摩擦层具有70Vol％的青铜和30Vol％的石墨。包括摩擦层的网状裂纹结构在内的总孔隙度为42％。

附图标记清单

1  摩擦层

2  通道式槽

3  摩擦面

Claims (30)

1.一种用于两个摩擦部件的摩擦层，所述两个摩擦部件相互对置并能相互相向和背向移动且在相互相向或背向移动期间转动，其中至少一个摩擦部件包括一个刚性设置在一载体上的摩擦层，且在摩擦层和其从属的摩擦配合部件之间有一种液体介质，其特征为：摩擦层设有一种在整个摩擦层中的由不规则分布的和直接相互连接的通道式槽组成的网状结构，且摩擦层的网状结构的通道式槽在其深度上大多数延伸直到摩擦层的载体表面；被涂覆的摩擦层的材料除了通道式槽外在其总深度上还包括由小孔构成的空腔。

2.如权利要求1所述的摩擦层，其特征为：该摩擦层由一种材料的与一种粘合剂混合的粉末成分组成，且该摩擦层为其制造而经受一种热处理；用于摩擦层的材料组成物的材料成分这样来选择，使得材料组成物且因此摩擦层相对于摩擦层载体材料具有一种经由为制造摩擦层进行的热处理所引起的显著收缩，且通过在热处理过程期间在摩擦层中的这种收缩，在整个摩擦层中形成由不规则分布的和直接相互连接的通道式槽组成的网状结构。

3.如权利要求1或2所述的摩擦层，其特征为：在位于载体上的摩擦层中，通过为其制造所用的热处理，以两个步骤实施对材料组成物的材料成分的一种改变，即在起始温度下摩擦层热处理开始时首先产生摩擦层的收缩，亦即形成通道式的槽，其后在高于起始温度的温度下继续热处理过程中，使摩擦层与载体表面刚性连接。

4.如权利要求1或2所述的摩擦层，其特征为：由通道式槽的网状结构形成的摩擦层的总孔隙度和由渗透摩擦层总深的小孔形成的附加孔隙度之和在20％和80％之间。

5.如权利要求1或2所述的摩擦层，其特征为：涂覆且制成在载体上的摩擦层在形成通道式槽之后可在其高度上变形。

6.如权利要求2所述的摩擦层，其特征为：涂覆且通过热处理制成在载体上的摩擦层可通过在摩擦层表面上加压来校准而被置于一个最终尺寸。

7.如权利要求2所述的摩擦层，其特征为：摩擦层的材料组成物的由不同材料组成的材料成分至少部分地具有这样的性质，使得在制造摩擦层进行的热处理过程中，材料成分的颗粒尺寸各自的体积缩小。

8.如权利要求2所述的摩擦层，其特征为：摩擦层的材料组成物包括一种由一种或多种不同基础粉末成分组成的复合材料，且该材料组成物还包括其他的粉末状添加剂。

9.如权利要求8所述的摩擦层，其特征为：复合材料由一种或多种形式上为基础粉末成分的矿物组成。

10.如权利要求8或9所述的摩擦层，其特征为：复合材料被添加了粉状非金属添加剂。

11.如权利要求10所述的摩擦层，其特征为：所述粉状非金属添加剂为石墨。

12.如权利要求8所述的摩擦层，其特征为：复合材料由一种或多种形式上为基础粉末成分的金属和/或金属合金组成。

13.如权利要求8或9所述的摩擦层，其特征为：复合材料由具有主要为小颗粒尺寸的很细的粉末成分的金属和/或矿物基础粉末成分组成。

14.如权利要求13所述的摩擦层，其特征为：复合材料包括一种平均颗粒尺寸为0.1-150μm的金属基础粉末成分。

15.如权利要求14所述的摩擦层，其特征为：金属基础粉末成分至少部分地实施为氧化物。

16.如权利要求15所述的摩擦层，其特征为：使用氧化铁和/或氧化铜作为氧化物。

17.如权利要求2所述的摩擦层，其特征为：粘合剂组成物构成为有机粘合剂，且由一种或多种粘合剂成分组成。

18.如权利要求17所述的摩擦层，其特征为：粘合剂组成物被添加了一种或多种形式上为金属盐的化合物作为其成分。

19.如权利要求18所述的摩擦层，其特征为：使用甲烷盐、醋酸盐、氢氧化物、碳酸盐、草酸盐或乙酰丙酮化物作为金属盐化合物。

20.如权利要求18或19所述的摩擦层，其特征为：金属盐化合物能够溶解在液体中。

21.如权利要求20所述的摩擦层，其特征为：金属盐化合物能够溶解在水或酒精中。

22.如权利要求18或19所述的摩擦层，其特征为：在存在一种还原气氛的条件下所进行的高过程温度的热处理结束时，从所分解的产物中，形成作为纯金属的形式上为固体的附加合金成分，用于基础粉末成分。

23.如权利要求22所述的摩擦层，其特征为：在存在一种还原气氛的条件下所进行的高过程温度的热处理结束时，从由金属盐所形成的金属氧化物中，形成作为纯金属的形式上为固体的附加合金成分，用于基础粉末成分。

24.如权利要求23所述的摩擦层，其特征为：通过根据不同应用情况对金属盐的选择，把其所分解的产物与作为附加的合金成分的摩擦层的基础粉末成分加以结合。

25.如权利要求18或19所述的摩擦层，其特征为：粘合剂组成物的由添加的金属盐组成的粘合剂成分包括易还原的金属。

26.如权利要求25所述的摩擦层，其特征为：易还原的金属包括Cu、Fe、Ni、Co、Sn、Mo、W或Ag。

27.如权利要求1或2所述的摩擦层，其特征为：位于摩擦层和摩擦配合部件间的液体介质为油。

28.如权利要求2所述的摩擦层，其特征为：对涂覆在载体上的摩擦层的材料组成物的热处理通过烧结进行。

29.如权利要求1或2所述的摩擦层，其特征为：摩擦层的层厚为10-1000μm。

30.一种如权利要求1-29之一项所述的摩擦层的应用，其特征为：摩擦层用于形成滑动轴承和导轨的工作面，且在摩擦层的总孔隙度中加入润滑剂。