專利名稱：在介質中工作的摩擦層的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于兩摩擦部件的摩擦層，所述兩摩擦部件相互對置，能相互相向移動并且也能相互背向移動，且能在上述情況下轉動，其中至少一個摩擦部件包括一個剛性設置在一載體上的摩擦層，具有在權利要求1前序部分中所述類型的特征。
背景技術：
本發明的技術應用領域為在兩個相互對置的轉動部件間摩擦鎖合地進行力的傳遞，在所述兩個部件之間有一種比如象形式上為油那樣的流體介質。對這些摩擦層的使用比如在構成為同步環的一種載體上進行，或在離合器摩擦片、制動器、軸承殼以及類似物的場合。燒結鋼制的同步環出于機械的原因尤其被用在不同類型的車輛中。燒結鋼材料的同步環，一方面由于鋼錐的原因因而不適合作為一種摩擦材料，因此燒結鋼同步環必須被設置設有一個摩擦層。目前，幾乎完全采用專用黃銅和燒結鋼來作為同步環的材料，同時對較大零件和強度要求高的地方也采用燒結鍛鋼和鍛壓鋼。專用黃銅也用作摩擦材料，但它的磨損特性在高負載作用時是不足夠的。
根據現有技術，除專用黃銅同步環之外，最經常用在同步環上的還有鉬注模層、有機紙摩擦襯里以及以銅合金為基的分散燒結型摩擦襯里等構成的摩擦材料層。根據現有技術，占支配地位的摩擦層材料為鉬注模層。然而，在超過10m/s的較高速度下，當使用鉬注模層時，會在配屬于摩擦層的摩擦副部件上發生熱痕和抓傷現象。
已知的有機紙襯里通常為具有酚醛樹脂粘合劑和填充有硬材料顆粒和石墨顆粒的無石棉復合纖維材料。該襯里被比如粘接在同步環上。然而，紙襯里也不適合于較高強度負載的場合。
分散燒結型襯里通常通過將一種諸如銅、青銅或黃銅的金屬粉末和諸如石墨和石英巖的非金屬粉末組成的混合物分散在平板上燒結而成。該分散的粉末混合物然后被燒結在一個鋼薄片上，并在其后用激光或點焊與鋼同步環焊接在一起。已知的也有將燒結鐵襯里直接壓到并燒結在載體上，而不需要鋼片襯底材料。在載體上涂設鉬注模層，還有使用有機紙摩擦襯里以及分散燒結型摩擦襯里，都需要附加的生產步驟用于涂層。一般而言，當將摩擦層涂覆到載體上時，這些附加的生產步驟不能夠被結合進載體的生產過程中去。通常這些生產步驟是由外部公司實施的，因此帶來相應的運輸費用，造成生產時間的延長和額外的經費支出。
為了比如在機動車的傳動裝置中實現摩擦鎖合的力傳遞，必須在盡可能短的時間內傳遞高的摩擦力矩。由于同步環的相互對置的兩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縫隙中的油。為此，已知有在摩擦面上設置不同的溝槽，設置一種高度的表面粗糙度，或在摩擦面上設置一種帶有大量小孔的開口孔隙度。在摩擦面上設置溝槽首要地在切換過程一開始便影響了摩擦系數結構。根據現有技術，溝槽主要被設置為切槽和軸向槽的形式。切槽是通過對摩擦層進行機械加工來產生的，且因此意味著需要額外的加工費用。切槽在實際中常用在同步環摩擦層中，這些摩擦層是非多孔的，尤其是在黃銅同步環和鉬注模層的情況下。軸向槽通常更容易設置，因為軸向槽通常通過一種非切削的模制成型工藝就能夠來生產。因此，即使在黃銅同步環的情況下，切槽配置(Strehlung)也通常結合有軸向槽配置形式。對于用軸向槽來形成表面輪廓，在槽寬和槽間距寬度之間存在有一種最佳的關系，另外也可以在事后將槽壓入。然而，這方面的缺點是，在軸向槽情況下，槽的刮油棱設置成與運動方向垂直，油也因此被較不快地帶走，這樣反過來對同步性和對縮短切換過程時間帶來了負面影響。
因此，比如從DE 35 32 672 A1中已知有一種金屬材料環，它具有一個在一個錐形摩擦面上由摩擦材料做成的層，該摩擦面上具有只要是軸向分布的槽，它們將摩擦面劃分為條帶形式的許多單個摩擦面。其中，摩擦面與一個由滲碳硬化鋼做成的錐形輔助摩擦面一起工作。該環用高致密的燒結材料或燒結鋼制成，且把鎳或鉬加入到一層中作為摩擦材料。在權利要求書中披露了條帶寬與摩擦面周邊的特殊比例，以及槽深與條帶寬的比例關系。根據DE 35 32 672中的這些特征，則可取得對摩擦材料較少的消耗，且利用較少的加工費用便可達到高的效率和壽命。
從DD 232 743 A1中已知有一種在同步離合器的摩擦副上的切槽，用于齒輪變速裝置，尤其是用于汽車的齒輪變速裝置，其中一個摩擦副部件與一個用鋁活塞澆鑄合金做成的光滑摩擦副部件配對，其中該光滑摩擦副部件實施成同步錐、寬松錐環或扇形錐。螺紋形分布的切槽在滲碳硬化后被加入到摩擦面或鋼制成的摩擦副部件的摩擦面中，使之能夠產生一個0.2-0.6mm的切槽脊寬和一個30-90°的嚙合角，其中槽可以是單道或多道的，且其寬度為0.5-1.0mm。切槽因此優選地被制于硬化的摩擦副部件中。通過上述的特征，在DD 232 743的現有技術中，可以用普通的加工設備和工具來制造切槽，并通過將槽形成在用滲碳鋼做成的摩擦副部件中來產生切槽脊，使它十分耐磨而不脆。
發明內容
因此本發明的任務是，尤其針對在介質中工作的摩擦層來說，能夠將比如液體摩擦在最短時間里轉換成固體與其從屬的摩擦配合件間的高摩擦，并且通過對在摩擦襯里上的液體介質進行表面輪廓處理來產生一種具有大排油效果的摩擦層，該排油效果通過在所制成的摩擦層上做附加的加工是不能夠達到的，最后從總體上達到能夠降低在載體上制造摩擦層的時間和費用。
本發明的優點尤其是，通過一種對摩擦層的材料組成物的材料成分的規定選擇，使得在材料的組成以及由此也在摩擦層中，在用于在載體上制造摩擦層所進行的熱處理期間，出現一種由此所引起的顯著的收縮特性以及相對于摩擦層載體材料的收縮現象。換言之，摩擦層材料組成物的材料成分在制造摩擦層所進行的熱處理期間至少部分地使材料成分各自顆粒大小的體積減小。通過在摩擦層的熱處理期間所出現的收縮過程，則在整個摩擦層中形成一個由不規則分布的和直接相互連接的通道式槽組成的網狀結構。這些形式上為一種相互相連的網狀結構的通道式槽通過改變材料組成物的材料成分而分兩級形成，即在摩擦層熱處理開始時由于較低的起始溫度而首先產生摩擦層的收縮，亦即形成通道式的槽，其后在繼續進行高溫熱處理時，再將摩擦層成分與摩擦層涂覆在其上的載體表面剛性連接。
在比如通過燒結工藝對摩擦層的熱處理結束之后，則在覆蓋在比如一種同步環的載體上的摩擦層中，形成一種有相互相連的通道式槽組成的牢固和完全地相互枝狀的結構，這種結構能十分出色地將位于摩擦層和摩擦副部件之間間隙中的液體介質，比如是一種油，較之采用槽和通道的現有技術來說，能更快和更完全地從兩摩擦部件間的間隙中排出來。通過這些不規則分布的網狀結構的通道式槽，因此可以在摩擦面之間產生出這樣的通道式槽，即它們在其頻率和排泄能力方面均超過按現有技術已知的溝槽、刻槽、摩擦層的表面粗糙度或孔隙度。
在摩擦層中采用比如燒結工藝的熱處理來制造摩擦層所形成的網狀結構的通道式槽一般延伸到摩擦層的載體表面為止，這樣對于通道式槽來說，就能利用摩擦層的總高度來排泄掉比如油那樣的液體介質體積，且因此便出現了一種大的、能排泄位于摩擦層和從屬摩擦副部件間的間隙中的油的效果。
此外，形式上為小孔的摩擦層的孔隙度提高了對液體介質的排泄能力，這些孔在摩擦層的整個表面上形成了空腔，并還能服務于通道式槽用于排油，其中小孔是這樣產生的，即，摩擦層由基礎粉末成分組成，它們與一種粘合劑成分混合，這樣該粘合劑在燒結熱處理期間蒸發且由此形成摩擦層中的小孔。
在根據本發明的位于載體上的摩擦層的情況下，在正常的熱處理制造摩擦層時，會形成一種通道式槽結構，采用這些槽無需額外的工作過程和時間以及費用的支出，便能夠形成這種位于摩擦層中的排泄通道。為產生大的寬度和盡可能多的通道式槽以形成由不規則分布和直接相互相連的通道式槽的網狀結構，使用了一種由金屬的和/或礦物的基礎粉末成分組成的復合材料，該材料通常具有很細的小顆粒尺寸的粉末成分。同樣，為加大通道式槽，使用基礎粉末成分作為摩擦層成分，它們在用熱處理制造摩擦層時會縮小它們各自的顆粒大小體積，這樣比如象金屬粉末成分，它們至少部分由氧化物構成，如氧化鐵、氧化銅或其他類似材料。
在形式上為摩擦層燒結的熱處理過程中，金屬氧化物在相應的保護氣氛中還原，并導致對通道式槽的尺寸加大。此外，摻合一種或多種形式上為金屬鹽的化合物到粘合劑成分中可用于促進收縮特性或材料成分的收縮以形成通道式槽，其中粘合劑成分本身構成為有機結合物，且因此同樣在熱處理中主要揮發了，因此也就留下了空腔。添加到粘合劑成分中的金屬鹽化合物在熱處理過程中首先分解成氧化物，并且在較高溫度的燒結過程將要結束時，由金屬鹽產生的氧化物轉變成純金屬，這樣便重新發生先前添加的金屬鹽或由此形成的氧化物的那種體積還原的過程，且因此也導致通道式槽的加大和這類通道式槽的數量增加。
以下借助附圖來詳細說明本發明。
圖1為根據本發明的摩擦層的一個原理和局部圖，此視圖被大大放大。
具體實施例方式
按本發明的摩擦層使用在兩個相互對置的摩擦部件場合，其中至少一個摩擦部件由一個剛性設置在一個載體上的摩擦層組成。在所述兩個摩擦部件之間，以及因此也在摩擦層及其從屬的摩擦配合部件之間，有一種液體介質，比如油或任何一種適用于所述兩相互對置的摩擦部件的介質。兩相互對置的摩擦部件是比如可相互相向或相互背向運動的汽車傳動裝置同步環，且在這種情況下旋轉地設置。這兩個相互相對的摩擦部件用于摩擦鎖合地傳遞力，比如在制動器、離合器的燒結鋼片、同步環、軸承套、滑動軸承和導軌的工作面、以及所有其他要求高機械強性和確定的摩擦特性的摩擦元件中。所述兩相互對置的摩擦部件能夠比如構成為用于小汽車和載重汽車的高負載的傳動機構的同步環。摩擦層也能夠用于構造成滑動軸承、導軌以及其他類似零件的工作面，尤其是其后要在多孔層上涂覆如油、PTFE、石墨和/或油脂等潤滑劑的情況下。
出于機械方面的原因，在這種高負載的傳動機構中要求有燒結鋼同步環。然而考慮到燒結鋼材料的鋼錐因而不適合用作摩擦材料，且因此必須設有一摩擦層。但摩擦層的載體卻可以被鍛造成或通過熔煉冶金來制造，或它們也可以由其他任何用于載體的材料組成物，其中載體必須適合于將一種摩擦層通過熱處理比如燒結而涂覆在它上面。然而根據本發明，該種材料或該用于涂覆摩擦層的載體的材料前提條件是，載體材料在進行燒結這樣的熱處理中被加熱期間，相對于待涂覆的和以下還要介紹的摩擦層的特性方面，沒有或只具有很少的、亦即可忽略的收縮特性和由此造成的收縮。
對于通過兩個相互對置的摩擦部件進行摩擦鎖合地傳遞力來說，該摩擦部件在油那樣的液體介質中運行，則要求在盡可能短的時間里能夠傳遞高的摩擦力矩。對于摩擦力矩的大小，兩摩擦部件的材料配對是關鍵的。對于建立摩擦力矩的時間，則要求盡量快地將由兩摩擦部件間的油所造成的流體動力的潤滑效果消除掉，亦即要將油盡快地從兩摩擦部件的摩擦面之間的間隙中排出。在根據本發明的摩擦層情況下，將油從兩摩擦部件的摩擦面之間排出通過由不規則分布和直接相互連接的通道式槽形成的網狀結構來進行顯得尤其有效。在本發明的另一個構造中，排油是通過摩擦層的一種特殊的材料組成物和對該摩擦層進行熱處理以制它來實現的。摩擦層材料組成物的材料成分由一由一種或多種不同的基礎粉末成分組成的復合材料組成物，另外，材料組成物的材料成分還是粉末狀的其他的添加劑，且最終材料成分還可以是一種粘合劑組成物，其中基礎成分、其他添加劑以及粘合劑成分在涂覆之前相互進行混合。摩擦層的層厚在這種情況下為10-1000μm。
由基礎粉末成分組成的復合材料在這種情況下由一種或多種金屬和/或合金或者也可以由一種或多種礦物組成。對金屬基礎粉末成分或對礦物基礎粉末成分來說，一般它們由非常細的小顆粒粉末成分組成。金屬基礎粉末成分的平均粒度或顆粒大小在這種情況下在0.1-150μm范圍內。基礎粉末成分因此能包括如耐磨粉末，以及其他非金屬添加劑，如石墨、石英粉和其他粉末狀的材料。礦物的或金屬的基礎粉末成分與非金屬添加劑一起后面再與一種以下要敘述的粘合劑成分混合，并被涂覆到載體的功能面上。通過眼下對涂覆在載體上的摩擦層進行的如燒結和/或還原成金屬那樣的熱處理，通過在摩擦層上進行的熱處理期間所發生的收縮過程，便能在整個摩擦層1中形成一種由不規則分布和直接相互連接的通道式槽2組成的網狀結構，見圖1。通道式槽2大范圍且完全地被相互連接成為一種不規則和枝狀的結構。
摩擦層網狀結構的通道式槽2在其深度上一般延伸至摩擦層的載體表面，其中摩擦層1的載體在圖1中未示出。此外還需指出的是，出于簡略的原因，圖1中僅僅示出了本發明關鍵的摩擦層組成。因此在圖1中也僅僅示出載體上一個摩擦層的一部分視圖。該部視圖分被放大成56∶1，以便突出本發明的摩擦層1的表面情況。在各通道式槽2之間有復合材料構成的摩擦面3，它組成摩擦襯里。由復合材料組成的該摩擦面3然后又包括前述的金屬粉末成分，比如由硬材料組成，又比如由固體潤滑材料組成，諸如石墨以及那些能保證在應用中與壓力載荷相應的材料展延性的材料。在涂覆于載體上的摩擦層1中，在熱處理開始時，亦即在低的起始溫下，首先產生摩擦層的收縮，亦即通道式槽的形成在熱處理開始時進行，并接著在進一步的熱處理期間，亦即在高溫下，形成摩擦層或摩擦面3與載體表面的一種牢固和剛性的結合，因此材料組成物的材料成分的改變是在兩階段中進行的。
為了將液體介質油盡快地從摩擦層1和所屬的摩擦配合部件之間的間隙中排出，要求有盡量大的寬度和多數量的通道式槽2。這一點如上所述部分地通過對復合材料的基礎粉末成分的選擇來實現，它們具有通常很細的微小顆粒尺寸的粉末成分。此外，按本發明的材料組成物還包括那些如復合材料的基礎粉末成分形式的材料成分，以及粘合劑組成物的添加劑，它們同樣十分有助于形成寬的、數量眾多的通道式槽，對此將在下面敘述。包括不同材料的摩擦層材料組成物的材料成分，即比如金屬的基礎粉末成分，至少部分地用以下方式來制作，即在熱處理期亦即燒結制造摩擦層1期間，材料成分的顆粒尺寸體積各自縮小。這意味著，金屬基礎粉末成分以十分大的含量至少部分地被形成為氧化物。這些金屬氧化物，比如氧化鐵、氧化銅以及其他類似物，在燒結熱處理期間在保護氣體氛圍下被還原燒結，并由此縮減了其顆粒大小體積，從而形成通道式槽2。
由不同材料組成的摩擦層材料組成物的材料成分也可以包括其他的粉末狀添加劑，其中也包括金屬鹽。這些金屬鹽被添加到粘合劑組成物中，其中粘合劑組成物也實施為有機粘合劑，且包括一種或多種粘合劑成分。在摩擦層熱處理期間，有機粘合劑物質的分子結構發生分解，且該有機分子分裂物的一大部分揮發為氣體，這樣便同樣使在熱處理過程中摩擦層成分體積縮小。
所添加的金屬鹽化合物，如甲烷鹽、醋酸鹽、氫氧化物、碳酸鹽、草酸鹽或乙酰丙酮化物，在摩擦層熱處理過程中首先轉化為金屬氧化物。在進一步的高溫燒結過程中，則在存在一種還原氣體的情況下，從該小顆粒尺寸的金屬氧化物產生原始添加的金屬鹽的另一種分解產物，其方式是，在高溫下從該金屬氧化物中產生原始金屬鹽的一種具有縮減顆粒尺寸的純金屬。該添加金屬鹽的原始金屬因此將通過根據不同應用情況對材料成分的選擇如下地進行選擇，即把起先產生的金屬氧化物以及其后較高溫度下產生的純金屬與在應用場合所使用的金屬基礎粉末成分加以很好地結合作為合金成分。
由于從原始的金屬鹽的金屬氧化物所得到的純金屬具有很小的顆粒尺寸，對該純金屬顆粒的燒結過程要比在很大金屬基礎粉末成分的燒結過程開始得早。由原始的金屬鹽還原而來的純金屬顆粒因此對金屬基礎粉末成分間的燒結頸(Sinterhaelsen)的形成和生長起著決定性的作用。在相對較大的金屬基礎粉末成分和從金屬鹽產生的純金屬顆粒之間，在基礎粉末成分的接觸位置上便發生所述各成分的相互滲透和混合。這樣，由金屬鹽產生的純金屬顆粒便在基礎粉末成分的各自接觸位置上相互變成組成基礎粉末成分的合金成分。由此便能提高摩擦層1的強度，且同時通過金屬鹽的階段式分解首先形成金屬氧化物，然后再形成純金屬，而涂覆于載體上的摩擦層的體積也在熱處理過程中收縮其顆粒尺寸，且這樣也促進了寬而數量多的通道式槽2的形成。
添加以粘合劑組成物的金屬鹽化合物均各自選擇為能夠被溶解在液體如水、酒精和/或類似物中。如已敘述的那樣，通過在各自應用情況下對金屬鹽所做的選擇，可以將其分解產物與摩擦層基礎粉末成分結合作為帶合金成分的添加劑。對此特別適合的是那些金屬鹽化合物，當它們能夠從容易被還原的金屬中被制造出來時，它們便作為粘合劑組成物的粘合劑成分被添加。適合作為易還原的金屬有易還原的金屬Cu、Fe、Ni、Co、Sn、Mo、W或Ag等。由此能達到，當存在一種還原氣氛時，在高過程溫度的熱處理結束時，從分解產物，亦即從金屬鹽產生的金屬氧化物中，能夠形成用于基礎金屬粉末成分的形式上為固體的作為純金屬的附加合金成分。
摩擦層用的金屬組成物包含一種由一種或多種不同粉末成分組成的復合材料。由于這種復合材料主要由粉末成分所組成，因此該涂覆在載體上的摩擦層的材料在比如形式上為燒結的熱處理結束后，在其總深度上具有構成為小孔的空腔，它們除通道式槽之外還經過粉末成分的燒結而形成在摩擦層中。這意味著，摩擦層在其總深上為小孔所穿透。由通道式槽的網狀結構所構成的摩擦層的總孔隙度以及由穿過摩擦層總深的小孔所形成的附加孔隙度在20％和80％之間。孔隙度是一種材料特性，該特性對于材料在液體中的摩擦應力起著十分有利的作用。這不僅僅關系到排油功能，小孔同時也具有該功能，還關系到它的冷卻作用和它對自潤滑性能的積極影響。
如前所述，涂覆在載體上的總摩擦層也具有多孔的特性。涂覆在載體上的且通過形式上為燒結的熱處理過程所制造的摩擦層因此在形成通道式槽之后在其高度上還能夠進行形狀處理。由燒結時的還原作用和由此產生的摩擦層可能的局部扭曲所造成的摩擦層可能出現的尺寸偏差和突起因此可通過對摩擦層的校準來加以補償。涂覆于載體上的且通過熱處理制備的摩擦層因此可通過在摩擦層表面上加壓來校準至一個最終尺寸。摩擦層因此可具有這樣的性質，即它們能通過加壓進行校準，而在其有關到制動特性、通道式槽以及排油的孔隙度功能方面不造成損害。
為了進一步說明本發明的摩擦層，以下舉出三個實施例實施例1、2和3。
實施例11.材料粉末-氧化鐵粉末(Fe3O4)，質量8g，-粉末，成分為30％Mo，9％Cr，2.5％Si，其余為Fe；質量2g，粘合劑2.5％聚乙烯吡咯烷酮水溶液，體積16ml。
2.混合各成分用攪拌器將各材料攪拌10分鐘混合。
3.涂層用壓縮空氣將混合物進行霧化處理并噴涂在旋轉的鋼同步環的內錐上。噴涂厚度為550μm。在約5分鐘的干燥時間后，涂層便具有一種高的濕砂強度，這樣便可對環很好地操縱。
4.去除粘合劑、燒結和校準去粘合劑和燒結過程可在同一爐中在氫氣氛圍下在一步中進行。為此將爐子以5K/min的加熱率進行加熱。去粘合劑過程開始于約300℃，且在600℃時結束。燒結過程在100℃至1200℃溫度范圍內進行，保持時間30min。被燒結的層用一個校準工具在一個表面壓力為50-100MPa的條件下校準到300μm的層厚。
5.特性在熱處理之后，摩擦層具有75Vol％的鐵和25Vol％的中間金屬相。包括摩擦層的網狀裂紋結構在內的總孔隙度為48％。
在同步環試驗臺上進行的試驗顯示如下結果油型備用行程損耗 動摩擦系數(mm) 試驗開始試驗結束
A 0.07 0.105 0.085B 0.03 0.105 0.105C 0.03 0.110 0.100試驗條件表面壓力4.7N/mm2滑動速度2.7m/sec慣性矩 0.05kg m2比摩擦能0.1J/mm2比摩擦功率 0.6W/mm2切換次數25000摩擦幾何尺寸摩擦直徑63.2mm錐角6°30’油 A型 礦物型，SAE80WB型 全合成型，SAE75WC型 全合成型，SAE75W-90實施例21.材料粉末-氧化鐵粉末(Fe3O4)，質量8.2g-石墨粉末，質量1.8g，粘合劑2.5％聚乙烯吡咯烷酮水溶液，體積16ml。
2.混合各成分用攪拌器將各材料攪拌10分鐘混合。
3.涂層用壓縮空氣將混合物進行霧化處理并噴涂在旋轉的鋼同步環的內錐上。噴涂厚度為700μm。在約8分鐘的干燥時間后，噴涂層便具有一種高的濕砂強度，這樣便可對環很好地操縱。
4.去除粘合劑、燒結和校準去除粘合劑和燒結過程可在同一爐中在氫氣氛圍下以一個步驟進行。為此將爐子以5K/min的加熱率進行加熱。去除粘合劑過程開始于約300℃，且在600℃時結束。燒結過程在1000℃至1200℃的溫度范圍內發生，保持時間30min。被燒結的層用一個校準工具在一個表面壓力為50-100MPa的條件下校準到300μm的層厚。
5.特性燒結的摩擦層具有49Vol％的鐵和51Vol％的石墨。包括摩擦層的網狀裂紋結構在內的總孔隙度為50％。
在同步環試驗臺上進行的試驗顯示如下結果油型 備用行程損耗 動摩擦系數(mm) 試驗開始 試驗結束A 0.04 0.125 0.090B 0.07 0.120 0.100C 0.05 0.125 0.110試驗條件表面壓力4.7N/mm2滑動速度2.7m/sec慣性矩 0.05kg m2比摩擦能0.1J/mm2比摩擦功率 0.6W/mm2切換次數25000摩擦幾何尺寸摩擦直徑63.2mm錐角6°30’油 A型 礦物型，SAE80WB型 全合成型，SAE75WC型 全合成型，SAE75W-90實施例31.材料粉末-氧化銅粉末(CuO)，質量8.6g-鋅粉末，質量0.58g-石墨粉末，質量0.82g粘合劑2.5％聚乙烯吡咯烷酮水溶液，體積16ml。
2.混合各成分用攪拌器將各材料攪拌10分鐘混合。
3.涂層用壓縮空氣將混合物進行霧化處理并噴涂在旋轉的鋼同步環的內錐上。噴涂厚度為680μm。在約8分鐘的干燥時間后，噴涂層便具有一種高的濕砂強度，這樣便可對環很好地操縱。
4.去除粘合劑、燒結和標定去除粘合劑和燒結過程可在同一爐中在氫氣氛圍下以一個步驟進行。為此將爐子以5K/min的加熱率進行加熱。去除粘合劑過程開始于約300℃，且在600℃時結束。燒結過程在600℃至850℃的溫度范圍內發生，保持時間30min。被燒結的層用一個校準工具在一個表面壓力為50-100MPa的條件下校準到300μm的層厚。
5.特性燒結的摩擦層具有70Vol％的青銅和30Vol％的石墨。包括摩擦層的網狀裂紋結構在內的總孔隙度為42％。
附圖標記清單1摩擦層2通道式槽3摩擦面
權利要求
1.一種用于兩個摩擦部件的摩擦層，所述兩摩擦部件相互對置并能相互相向和背向移動且能在上述情況下轉動，其中至少一個摩擦部件包括一個剛性設置在一載體上的摩擦層，且在摩擦層和其從屬的摩擦配合部件之間有一種介質，其特征為摩擦層設有一種在整個摩擦層中的由不規則分布的和直接相互連接的通道式槽組成的網狀結構。
2.一種用于兩摩擦部件的摩擦層，所述兩摩擦部件相互對置并能相互相向和背向移動且能在上述情況下轉動，其中至少一個摩擦部件包括一個剛性設置在一載體上的摩擦層，且在摩擦層和其從屬的摩擦配合部件之間有一種介質，此外該摩擦層由一種材料的與一種粘合劑混合的粉末成分組成，且該摩擦層為其制造而經受一種熱處理，其特征為用于摩擦層的材料組成物的材料成分這樣來選擇，使得材料組成物且因此摩擦層相對于摩擦層載體材料具有一種經由為制造摩擦層進行的熱處理所引起的顯著收縮，且通過在熱處理過程期間在摩擦層中的這種收縮，在整個摩擦層中形成一種由不規則分布的和直接相互連接的通道式槽組成的網狀結構。
3.如權利要求2所述的摩擦層，其特征為在位于載體上的摩擦層中，通過為其制造所用的熱處理，以兩個步驟實施對材料組成物的材料成分的一種改變，即在摩擦層熱處理開始時在起始溫度下首先產生摩擦層的收縮，亦即形成通道式的槽，其后在高于起始溫度的溫度下繼續熱處理過程中，使摩擦層與載體表面剛性連接。
4.如權利要求1-3之一項或多項所述的摩擦層，其特征為摩擦層的網狀結構的通道式槽在其深度上大多數延伸直到摩擦層的載體表面。
5.如權利要求1-4之一項或多項所述的摩擦層，其特征為被涂覆的摩擦層的材料除了通道式槽外在其總深度上還包括由小孔構成的空腔。
6.如權利要求1-5之一項或多項所述的摩擦層，其特征為由通道式槽組成的網狀結構的摩擦層的總孔隙度和由穿透摩擦層總深的小孔形成的附加孔隙度在20％和80％之間。
7.如權利要求1-6之一項或多項所述的摩擦層，其特征為涂覆且制成在載體上的摩擦層在形成通道式槽之后仍可在其高度上變形。
8.如權利要求1-7之一項或多項所述的摩擦層，其特征為涂覆且通過熱處理制成在載體上的摩擦層可通過在摩擦層表面上加壓來校準而被置于一個最終尺寸。
9.如權利要求1-8之一項或多項所述的摩擦層，其特征為摩擦層的材料組成物的由不同材料組成的材料成分至少部分地具有這樣的性質，使得在制造摩擦層進行的熱處理過程中，材料成分的顆粒尺寸各自的體積縮小。
10.如權利要求1-9之一項或多項所述的摩擦層，其特征為摩擦層的材料組成物包括一種由一種或多種不同基礎粉末成分組成的復合材料，且該材料組成物還包括其他的粉末狀添加劑。
11.如權利要求1-10之一項或多項所述的摩擦層，其特征為復合材料由一種或多種形式上為基礎粉末成分的礦物組成。
12.如權利要求1-11之一項或多項所述的摩擦層，其特征為復合材料被添加了粉狀非金屬添加劑，如石墨。
13.如權利要求1-10、12之一項或多項所述的摩擦層，其特征為復合材料由一種或多種形式上為基礎粉末成分的金屬和/金屬合金組成。
14.如權利要求1-13之一項或多項所述的摩擦層，其特征為復合材料由具有主要為小顆粒尺寸的很細的粉末成分的金屬和/或礦物基礎粉末成分組成。
15.如權利要求1-10、12-14之一項或多項所述的摩擦層，其特征為復合材料包括一種平均顆粒尺寸為0.1-150μm的金屬基礎粉末成分。
16.如權利要求1-10、11-15之一項或多項所述的摩擦層，其特征為金屬基礎粉末成分至少部分由氧化物構成。
17.如權利要求1-10、12-16之一項或多項所述的摩擦層，其特征為使用氧化鐵、氧化銅以及類似物作為氧化物。
18.如權利要求1-17之一項或多項所述的摩擦層，其特征為粘合劑組成物構成為有機粘合劑，且由一種或多種粘合劑成分組成。
19.如權利要求1-18之一項或多項所述的摩擦層，其特征為粘合劑組成物被添加了一種或多種形式上為金屬鹽的化合物作為其成分。
20.如權利要求1-19之一項或多項所述的摩擦層，其特征為使用甲烷鹽、醋酸鹽、氫氧化物、碳酸鹽、草酸鹽或乙酰丙酮化物作為金屬鹽化合物。
21.如權利要求1-20之一項或多項所述的摩擦層，其特征為金屬鹽化合物能夠溶解在比如水、酒精和/或類似物的液體中。
22.如權利要求1-21之一項或多項所述的摩擦層，其特征為在存在一種還原氣氛的條件下所進行的高過程溫度的熱處理結束時，從所分解的產物中，尤其是從由金屬鹽所形成的金屬氧化物中，形成作為純金屬的形式上為固體的附加合金成分，用于基礎粉末成分。
23.如權利要求1-22之一項或多項所述的摩擦層，其特征為通過根據不同應用情況對金屬鹽的選擇，把其所分解的產物與作為附加的合金成分的摩擦層的基礎粉末成分加以結合。
24.如權利要求1-32之一項或多項所述的摩擦層，其特征為粘合劑組成物的由添加的金屬鹽組成的粘合劑成分包括易還原的金屬。
25.如權利要求1-24之一項或多項所述的摩擦層，其特征為易還原的金屬包括Cu、Fe、Ni、Co、Sn、Mo、W或Ag。
26.一種如權利要求1-25之一項或多項所述的摩擦層的應用，其特征為摩擦層用于形成滑動軸承、導軌等的工作面，且在摩擦層的總孔隙度中加入潤滑劑。
27.如權利要求1-26之一項或多項所述的摩擦層，其特征為位于摩擦層和摩擦配合部件間的介質為液體介質。
28.如權利要求1-27之一項或多項所述的摩擦層，其特征為位于摩擦層和摩擦配合部件間的液體介質為油。
29.如權利要求1-28之一項或多項所述的摩擦層，其特征為對涂覆在載體上的摩擦層材料組成物的熱處理通過燒結進行。
30.如權利要求1-29之一項或多項所述的摩擦層，其特征為摩擦層的層厚為10-1000μm。
全文摘要
一種用于兩摩擦部件的摩擦層，所述兩摩擦部件相互對置并能相互相向和背向移動且能在上述情況下轉動，其中至少一個摩擦部件包括一個剛性設置在一載體上的摩擦層，且在摩擦層和其從屬的摩擦配合部件之間有一種介質。用于摩擦層的材料組成物的材料成分這樣來選擇，使得材料組成物且因此摩擦層相對于摩擦層載體材料具有一種經由為制造摩擦層進行的熱處理所引起的顯著收縮特性。通過摩擦層在熱處理過程中的這種收縮，在整個摩擦層中形成一種由不規則分布的和直接相互連接的通道式槽組成的網狀結構。
文檔編號F16D69/02GK1678841SQ03820309
公開日2005年10月5日 申請日期2003年8月23日 優先權日2002年8月26日
發明者弗里德里希·格布哈特, 邁因拉德·霍爾德里德, 洛塔爾·施奈德, 貢納爾·瓦爾特, 托馬斯·魏斯格貝爾 申請人:迪爾金屬合作兩合公司, 弗蘭霍菲爾運輸應用研究公司