燒結(jié)金屬摩擦材料是以金屬及其合金為基體，添加摩擦組元和潤滑組元，用粉末冶金技術(shù)制成的復(fù)合材料，是摩擦式離合器與制動器的關(guān)鍵組件。它具有足夠的強度，合適而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，工作平穩(wěn)可靠，耐磨及污染少等優(yōu)點，是現(xiàn)代摩擦材料家族中應(yīng)用面zui大、量zui大的材料。
用粉末冶金技術(shù)制造燒結(jié)金屬摩擦材料已有70年的歷史，1929年美國開始了這項工作的研究，30年代末期首先將該材料用在了d-7、d-8鏟運機中的離合器片上。發(fā)展到現(xiàn)在，所有載荷量高的飛機，包括米格、伊爾、波音707、747和三叉戟等，其制動器摩擦襯材料都采用了燒結(jié)金屬摩擦材料。在我國，特別是在1965年以后，燒結(jié)金屬摩擦材料的科研、生產(chǎn)得到迅速發(fā)展。迄今，我國已有十多個具有一定生產(chǎn)規(guī)模的生產(chǎn)企業(yè)，年產(chǎn)銅基和鐵基摩擦制品約850萬件，廣泛應(yīng)用于飛機、船舶、工程機械、農(nóng)業(yè)機械、重型車輛等領(lǐng)域，基本滿足了國內(nèi)主機配套和引進設(shè)備摩擦片的備件供應(yīng)和使用要求。
2 制造方法與工藝研究
2.1 制造方法
目前，國內(nèi)外燒結(jié)金屬摩擦材料的生產(chǎn)仍主要沿用1937年美國s·k·wellman及其同事們創(chuàng)造的鐘罩爐加壓燒結(jié)法（壓燒法），該方法的基本工序是：鋼背板加工→去油、電鍍銅層（或銅、錫層）；配方料混合→壓制成薄片→與鋼背板燒結(jié)成一體→加工溝槽及平面。由于傳統(tǒng)的壓燒法存在著能耗大、生產(chǎn)效率相對低、原材料粉末利用率低、成本高等缺點。因此，一些國家對傳統(tǒng)工藝作了一些改進，同時十分注重新工藝的研究，在改善或保證產(chǎn)品性能前提下探索和尋求提高經(jīng)濟效益的途徑。
新的制造工藝相繼問世，其中zui令人矚目的是噴撒工藝（sprinkling powder procedure），它以生產(chǎn)的率和顯著的經(jīng)濟效益*優(yōu)勢。噴撒工藝法以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)燒結(jié)金屬摩擦材料始于70年代，美國的威爾曼、西德的奧林豪斯和尤里特、奧地利的米巴等企業(yè)擁有這項技術(shù)。80年代中期，杭州粉末冶金研究所從奧地利米巴公司引進了該技術(shù)。
噴撒工藝的基本流程是：鋼背板在溶劑（如四氯化碳中脫脂處理（或鋼背板電鍍）→在鋼背板上噴撒上混合材料→預(yù)燒→壓溝槽→終燒→精整。
與傳統(tǒng)的壓燒法相比，噴撒工藝主要有下列一些優(yōu)點：
（1）實現(xiàn)了無加壓連續(xù)燒結(jié)，耗能低。
（2）采用松散燒結(jié)，粉末還原充分，可獲得高孔隙度的摩擦襯層，對提高摩擦系數(shù)極為有利。
（3）用功能覆蓋和冷壓方法替代切削加工制取油槽，經(jīng)濟而有。
（4）采用精整平面取代切削加工，材料利用率高，產(chǎn)品厚度和平行度精度高。
（5）可以根據(jù)要求制取摩擦襯層極薄的摩擦片（0.2～0.35mm），而用其它工藝則難以達到。
已有的數(shù)據(jù)表明。噴撒工藝法較壓燒法可節(jié)約銅、錫、鉛等有色金屬粉末約45%，節(jié)電約75%，節(jié)省工時約40%。
目前噴撒工藝法似乎主要用于制造厚度較薄的銅基摩擦材料，而用于制取鐵基摩擦材料，僅見一例。
國內(nèi)外粉末冶金同行們還發(fā)明了20余種制取方法 ，投入應(yīng)用和有前途的主要有以下幾種：
2.1.1 沖切法
一種工藝是先沖后燒，混好的配方粉料從料斗經(jīng)溜槽進入下面有帶狀輸送帶的定量斗，自動送入壓力機壓實成薄片，然后沖切成所需形狀，燒結(jié)后即為成品。該工藝連續(xù)加壓，不需壓模，粉層密度、強度均勻一致，粉層厚度調(diào)節(jié)方便；另一種是先燒后沖，即在鋼帶上撒粉后先松散燒結(jié)，爾后沖切成形。其缺點是鋼帶進爐燒結(jié)易變形，引起粉末層震動移位，造成粉層厚薄不勻。為克服這一缺點，該提出，在鋼帶背面涂上炭黑，*入預(yù)氧化燒結(jié)爐，以15℃/s快速升到400℃（銅基），然后再進入慢升溫加熱爐（5℃/s），在還原氣氛中燒結(jié)，可得到均勻的摩擦襯層。
2.1.2 等離子噴涂法
該法適用于噴涂耐高溫的摩擦材料。如co、mg、ti、w、cr以及碳化物、氧化物的混合物，保護氣氛為含20%氫氣和80%氬氣的混合氣體，噴涂溫度高達1500～2000℃，噴涂速度500～1000g/h，所得噴涂層硬度1000hv。該法特別適用于制取電磁離合器與制動裝置摩擦片。
對于需要輕的摩擦組件，往往以鋁來替代鋼，但鋁不耐磨，在其表面噴涂一層金屬陶瓷耐磨層，可獲得陶瓷硬而耐磨與金屬延展性好及耐沖擊二者相結(jié)合的優(yōu)點。陶瓷與金屬的重量比為85：15到75：25，只要確保在熱噴涂中金屬能*熔化（不能超過金屬的氣化點），就可以保證質(zhì)量。
2.1.3 電解沉積充填法
先在金屬或石墨處理過的多孔材料上用電解沉積法形成金屬骨架。多孔材料一般用凝聚纖維，如海綿、泡沫材料。金屬骨架形成后，多孔材料可以留在內(nèi)部，也可以通過加熱熔化或燒除，再用摩擦材料填充金屬骨架間隙，填充的摩擦材料可以是金屬，如pb、sn等，也可用熱固性樹脂。金屬骨架只占整個體積的10%～30%。填充好摩擦材料后成為摩擦襯，可采用錫焊或銅焊將其焊接到鋼背上，也可用環(huán)氧樹脂等粘結(jié)劑粘貼到鋼背上。
2.1.4 電阻燒結(jié)法
將鋼背板鍍上一層焊料（cu、cu-sn、cu-zn、sn或ni），再將已壓制成形的摩擦襯放置到鋼背板預(yù)定的位置上，送入加壓機，一邊加壓，一邊輸入大電流（1例為52ka，另1例為4ka），維持十幾秒鐘，就燒結(jié)好了。此法的優(yōu)點是鋼背板不受高溫影響，花鍵與齒形部位強度不會降低。
另一介紹：在壓模中設(shè)計有電極，裝足粉后，放上經(jīng)過電鍍的鋼背板，然后一邊加壓，一邊通電，電流10～100ka（5.454a/mm2），燒結(jié)15s即成。有1例，摩擦襯面積1840mm2，摩擦襯層厚4.6mm，通電流22ka，過8s后電流升至38ka，加壓5.4mpa，摩擦層相對密度達到87.8%。
2.1.5 感應(yīng)加熱沖擊法
工序是：將摩擦材料襯的預(yù)燒結(jié)坯放入承受盤中，在保護氣氛中感應(yīng)加熱，溫度控制在916℃以上，時間一般不少于5min。從感應(yīng)器中取出后即行單向沖擊，使摩擦層與承受盤形成鍵接。
2.1.6 氣相沉積法
一般的tic材料摩擦系數(shù)值很小，但用氣相沉積法制取，摩擦系數(shù)就很大，可達0.4，且耐高溫，在試驗臺上試溫，溫升至1090℃材料還無衰退跡象。載體用石墨而不用鋼，石墨和tic都很輕，適用于飛機。它的制法是 ：把用石墨制成的的載體置入一容器中，加熱溫度高達1050℃，氣氛為碳?xì)浠衔铮捎眉淄椋┡cticl，其中ticl含量不能少于0.5%（體積分?jǐn)?shù)）,甲烷與ticl以1m/min的速度進行環(huán)流,到一定時間即成。
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