專利名稱：：燒結接觸元件的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及銅基燒結接觸元件，它具有優(yōu)越的耐磨性及耐熔性，在干燥的接觸條件下可以穩(wěn)定地保持比較高的摩擦系數(shù)，約0.4到0.6，當放在潤滑油中，這種元件可穩(wěn)定地顯示大于0.1的摩擦系數(shù)。另外，元件不很容易侵蝕相配的材料，并具有高強度、高韌性及高硬度。因此它可用在接觸元件的技術中，如用于干或濕狀態(tài)的離合器和閘?，F(xiàn)時，作為干燥狀態(tài)下用的摩擦離合器和閘的材料，已開發(fā)了青銅基的燒結合金，它可代替石棉基摩擦材料。例如，日本專利申請公開No.58—126948公開了一種“干的燒結摩擦材料”，它包括一種青銅基燒結合金和加入其中以提供高的摩擦系數(shù)的硬顆粒物質。但是，如此的燒結材料在分散在合金中的硬顆粒物質和基體之間沒有反應層，而在它們之間有間隙。如此，在高速高負荷條件下摩擦接觸時，硬顆?？膳c基體脫開，使得不能有穩(wěn)定的高摩擦系數(shù)。另一個問題從發(fā)生硬顆粒掉落時開始，這種材料會相對于相配的材料發(fā)生熔化。還有一個問題是掉落的顆粒咬傷及侵蝕相配的材料。另外，在機械性能方面，作為摩擦材料的燒結材料還有上述的間隙問題會影響如強度、韌性、硬度等材料的機械性能。另一個問題是分散的硬顆粒是在30到80μm大小的大直徑顆粒，作為斷裂源，這一情況將導致惡化強度有韌性。常用的一般的濕的摩擦材料是多孔紙制的摩擦材料和/或碳燒結材料。作為第一種上述類型的實例可參考日本專利申請公開No.6—25653，它公開了一種“紙摩擦材料”，主要包括一種熱固性樹脂(如酚醛樹脂)、摩擦調節(jié)劑(如石墨粉和有機灰)以及加入有機纖維及碳纖維作為增強劑。作為第二種材料，可參考日本專利公開No.4—76086的發(fā)明名稱為“濕摩擦材料”，它提出了通過燒結包括非碳化的碳素纖維和碳素粉的復合材料而制成的碳纖維—增強的碳燒結體。這兩種材料是可以彈性變形的，它使任何偏壓的接合力可被摩擦材料側的材料吸收。但是，一般這種摩擦材料在放在油中時，只有小到0.1到0.15的低摩擦系數(shù)。因此，例如為了使一個離合器可提供足夠的傳動力矩，摩擦材料必須有大的直徑及表面積。結果，不能滿足現(xiàn)時對尺寸/重量降低的要求。另外，低摩擦材料的抗熱性不足。因此，在高溫狀態(tài)下摩擦接觸時，這種摩擦材料會由于磨損而損壞，它的機械性能也會破壞，而進一步降低摩擦材料的摩擦系數(shù)。為了解決這一問題，發(fā)明名稱為“摩擦材料”的日本專利申請公開No.4—76086提出了一種摩擦材料，把包括兩種金屬的假合金噴涂層涂在摩擦材料(玻璃纖維和/或橡膠粘結劑)的接觸表面上，使摩擦材料有大于0.25的高摩擦系數(shù)。但是，按照這一技術，噴涂方法另外要求把摩擦材料放在一基板上。這樣就有增加成本及工藝復雜性的問題。另外，由于要求熱噴涂，這種方法的生產率不高。一般，青銅基(銅—錫)燒結合金已用作不加油的軸承材料。這類燒結合金有高的耐磨性及耐熔性。因此，可期望包括這種燒結合金和填入及分散在其中的硬顆粒的摩擦材料有高的摩擦系數(shù)，而不易被摩擦損壞。但是如所述，已發(fā)現(xiàn)填入的硬顆粒分布在基體青銅粉的顆粒邊界上，在摩擦接觸時，這種顆粒會掉落甚至侵蝕相配的材料，而燒結材料本身會熔化及摩損。另一個問題是由于軸承類的燒結合金的內部分散著很多孔洞，例如在超過20m/sec的高的滑動速度范圍下，在燒結合金中的潤滑油從內部流出使得接觸表面的孔洞中形成儲油層。于是，在摩擦材料和相配的材料的接觸表面之間形成了厚油膜，結果摩擦材料的摩擦系數(shù)低到0.01—0.02的水平。因此，為了克服上述問題，本發(fā)明的目的是要經濟地制造一種燒結元件，包括硬顆粒，它與基體的主要顆粒混合，并細而均勻地分散在其中，以提供干濕接觸狀態(tài)下改進的摩擦系數(shù)，并且在接觸運動時其中分散的硬顆粒不易從Cu—Sn合金基體中掉落，因此燒結元件具有好的摩擦接觸特性及改進的機械性能。為了解決上述問題，本發(fā)明的發(fā)明人進行了廣泛的實驗和研究。結果，他們提供了一種高強度燒結接觸元件，該元件在干濕摩擦接觸條件下能穩(wěn)定地保持高的摩擦系數(shù)，不會侵蝕相配的材料，具有較小的摩擦磨損，不會相對于相配的材料產生熔化。根據(jù)本發(fā)明的燒結接觸元件的合金成分及制造方法如下(1).一種燒結接觸元件，包括一種銅基燒結合金，其結構為最大顆粒直徑不大于15μm，平均顆粒直徑不大于5μm的15％—25％(重量)的硬顆粒材料，均勻分布在合金基體內其余粉末顆粒中，該燒結接觸元件在干燥環(huán)境條件下與鋼材料接觸的摩擦系數(shù)不小于0.4，而在潤滑油中與鋼材料接觸的摩擦系數(shù)不小于0.1。(2).按照上面第(1)項提出的燒結接觸元件，在干燥環(huán)境條件下，與鋼材料接觸時，其靜摩擦系數(shù)與動摩擦系數(shù)之差不大于0.1。(3).按照上面第(1)項提出的燒結接觸元件，其銅基燒結合金包括平均直徑不大于30μm的孔洞，它們以1％到30％(體積)的范圍均勻分布在合金中。(4).按照上面第(1)項提出的燒結接觸元件，其銅基燒結合金的基體包括3％—20％(重量)的錫，其余為銅和不可避免的雜質。(5)按照上面第(1)項提出的燒結接觸元件，其中硬顆粒材料包括FeMo、FeCr、FeTi、FeW和FeB之類的鐵基金屬間化合物中的一種或多種。(6).根據(jù)上面第(1)項的燒結接觸元件，其中銅基燒結合金根據(jù)需要含有不大于3％(重量)的固體潤滑材料。(7).根據(jù)上面第(6)項的燒結接觸元件，其中固體潤滑材料包括球形石墨、MoS2、CaF2和BN中的至少一種或多種。(8).根據(jù)上面第(1)項的燒結接觸元件，其中銅基燒結合金按要求含有不大于15％(重量)的天然鱗狀石墨粉，或由天然鱗狀石墨粉沿厚度方向膨脹轉化成的膨脹石墨粉。(9).根據(jù)上面第(1)項的燒結接觸元件，其中銅基燒結合金由分散著硬顆粒的復合銅合金粉末制成，所述的復合銅合金粉末包括含3—20％(重量)的錫，其余為銅及不可避免的雜質的Cu—Sn合金粉，和15—25％(重量)的硬顆粒的混合粉，所述的混合粉通過機械合金化、機械磨細及制粒技術中之一進行混合及磨細，使得硬顆粒材料制粒成最大尺寸不大于15μm和平均尺寸為5μm，并均勻地分散在Cu—Sn合金基體中。(10).根據(jù)上面第(1)項或第(9)項的燒結接觸元件，其中銅基燒結合金由包括分散著硬顆粒的復合鋼合金粉和不大于3％(重量)的固體潤滑材料的混合粉制成。(11).根據(jù)上面第(9)項的燒結接觸元件，其中銅基燒結合金由分散著硬顆粒的復合銅基合金粉及混合不大于15％(重量)的天然鱗狀石墨粉或沿厚度方向膨脹天然鱗狀石墨粉轉化成的膨脹石墨粉制成。(12).根據(jù)上面第(1)項的接觸燒結元件，其中銅基燒結合金由包括含有3—20％(重量)的錫，15—25％(重量)的硬顆粒材料，其余為銅和不可避免的雜質的混合粉末的分散著硬顆粒的復合銅基合金粉制成，所述的混合粉經過機械合金、機械磨細及制粒技術中之一進行混合及磨細，使得硬顆粒材料的最大尺寸不大于15μm和平均尺寸為5μm，并均勻地分散在Cu—Sn合金基體中。(13).根據(jù)上面第(1)或(12)項的燒結接觸元件，其中銅基燒結合金由包括分散著硬顆粒的復合銅基合金粉和不大于3％(重量)的固體潤滑材料的混合粉制成。(14).根據(jù)上面第(12)項的燒結接觸元件，其中銅基燒結合金由包括分散著硬顆粒的復合銅合金粉和不大于15％(重量)的天然鱗狀石墨粉或沿厚度方向膨脹天然鱗狀石墨粉轉化成的膨脹石墨粉的混合粉制成。下面說明為什么合金成分及在上述銅基燒結合金中孔洞的百分比選定為如上所述的的原因。(1).錫錫與/銅構成合金的基體，可提高合金的高溫強度及韌性。它還可以改善高溫下合金相對于相配的材料的耐熔性。如果錫的成分低于3％(重量)，不會得到上述效果，如果錫的量超過20％(重量)，將會產生硬脆相的沉淀導致?lián)p害強度和韌性。因此錫的成分定為3—20％(重量)。(2).硬顆粒(鐵基金屬間化合物)硬顆粒細而均勻地分散在燒結合金的基體的主硬粒中，在常溫及高溫干濕摩擦狀態(tài)下抑制合金與相配的材料的粘附力，因而改進了燒結合金的耐熔性。另外，它們與相配的材料表面直接接觸增加了摩擦系數(shù)，因此提高了燒結合金的耐磨性。這種特殊材料的顆粒尺寸及成分百分比有下面的作用。如果硬顆粒成分低于15％(重量)，不會得到改善的耐磨性。如果最大顆粒尺寸大于15μm或平均顆粒尺寸大于5μm，或硬顆粒成分百分比大于25％(重量)，硬顆粒易于成為開裂源，導致燒結材料的強度及韌性惡化。另外，從對相配材料侵蝕言，加入這種顆粒尺寸及數(shù)量的硬顆粒是不希望的，因為它導致相配的材料相當大的磨損。當燒結材料含有細而均勻分布在基體的主顆粒中的顆粒尺寸小于15μm，平均顆粒尺寸不大于5μm的硬顆粒，其成分百分比為15到25％(重量)，燒結材料的摩擦系數(shù)有好的穩(wěn)定性。因此，最好硬顆粒尺寸的最大值小于15μm，平均顆粒尺寸不大于5μm，總的硬顆粒含量為15—25％(重量)。鐵基金屬間化合物最好包括FeMo，F(xiàn)eCr，F(xiàn)eTi，F(xiàn)eW，F(xiàn)eB中后種或多種。除了鐵基金屬基化合物外，如Al2O3，SiO2，ZrO2等金屬氧化物，及如SiC，AlN等的陶瓷也能有效地改善摩擦系數(shù)，但是與鐵基金屬間化合物比較，這些材料的顆粒不易機加工，這使生產成本經濟發(fā)生問題。因此使用鐵基金屬間化合物對于本發(fā)明接觸元件的目的是較佳的。但是，如果在接觸運動時，這種鐵基金屬間化合物從基體中掉落，將發(fā)展從這些顆粒分離處開始的相對于相配的材料的顆粒轉移和/或粘結問題。另一個問題是分離的顆粒會咬入相配的材料中而使相配的材料磨損和/或損壞。因此為了避免這些問題，以保證相當穩(wěn)定及高的摩擦系數(shù)，要求顆粒金屬間化合物均勻分散在基體的主顆粒中而防止顆粒從基體中掉落。一個專門的方法如下述。也就是把這種金屬間化合物與Cu—Sn基合金粉或與Cu和Sn的粉末混合物機械地合金化，然后把金屬間混合物磨到最大為15μm，平均顆粒尺寸為5μm，可以細而均勻地分散在Cu—Sn基合金顆粒中。在粉末壓實、成形和燒結后，在基體的Cu—Sn基合金和金屬間化合物之間的界面形成反應層，使金屬間化合物可牢固地固定在基體中。特別地，已發(fā)現(xiàn)僅僅通過粉末的機械混合/磨細工藝(例如機械合金化、機械磨細和制粒)，可以得到一種Cu—Sn基合金粉使金屬間化合物顆?？杉毝鶆虻胤稚⒌紺u—Sn基合金粉的顆?；w中，因而在接觸運動時不易從燒結基體中掉落。應該注意這種粉末的機械混合在干法過程進行，而不在普通球磨或混合的濕法過程中進行。在某些情況下，硬脂酸或酒精可作為過程控制劑少量加入以防止過分地結塊。為進行這一方法，可用ATTTORITOR裝置或球磨機。前者適合高速處理，因為它有高的磨細效率。后者包括較長的磨細操作，但易于控制氣氛，且從經濟角度言有較好的優(yōu)點，只要輸入能量的裝置合適地設計。(3).固體潤滑成分固體潤滑成分對改正在干摩擦狀態(tài)下燒結接觸元件對相配材料侵蝕性是有效的，并可適中地穩(wěn)定高溫干燥狀態(tài)下高摩擦系數(shù)，大小約0.4到0.6，因而可提高接觸表面之間表面潤滑性，可有利地解決在接觸時尖叫聲、震動及噪音。如果在濕狀態(tài)下滑動速度更高，在接觸表面存在的孔洞提供了楔合效果，使得潤滑油進入孔洞在燒結的摩擦材料和相配的鋼材料之間的接觸界面形成潤滑膜。特別，當接觸元件用在大于20m/sec高速下，元件會受到摩擦系數(shù)的變動/降低。為解決這一問題，使燒結摩擦材料含有固體潤滑成分，因此提供了相對于滑動速度對摩擦系數(shù)穩(wěn)定的改進。在Cu—Sn基燒結合金中，有這些特點的固體潤滑成分是石墨、MoS2、CaF2、BN，它們經濟地包括較少的問題。作為另一種潤滑成分，例如Pb可用在Cu—Sn合金制的軸承上，但是在接觸元件使用該材料在接觸運動中會有掉落可能性，因為這種材料不與基體生成化合物，而是以細顆粒形式分布在α相的技晶臂間隔中。為了有效地使用這種成分，至少石墨，MoS2，CaF2和BN中的一種或多種可填入不大于3％(重量)的量。超過3％(重量)的這種成分是不希望的，因為它導致燒結體的強度和韌性相當大的惡化。但是，本發(fā)明打算使用天然的鱗狀石墨粉(它是與通常用在粉末冶金中的球形石墨粉特點不同的石墨粉材料)，和/或通過沿厚度方向膨脹天然的鱗狀石墨粉而得到的膨脹石墨粉。特別地，與普通球形石墨粉相比，鱗狀石墨粉的優(yōu)點在于(1)可成形性/可壓縮性，(2)潤滑性。也就是，當用普通的球形石墨粉超過總量的3％(重量)時，會使燒結體的機械性能有些惡化，而鱗狀石墨粉或膨脹石墨粉如果填入15％(重量)以下，燒結體的機械性能不會有任何降低。另外，由于有好的潤滑性，鱗狀石墨粉會有效地阻止如上所述在接觸運動時會發(fā)生的噪音、震動及尖叫等問題。而且，鱗狀石墨粉有助于在開始接觸階段接觸元件與相配的材料的整合性，及更好地穩(wěn)定接觸元件的摩擦系數(shù)。另外，這種石墨粉分散在燒結體中，可很好地利用石墨粉的好的壓縮性改進受到壓力時燒結體本身的壓縮性，可防止與相配材料的接觸表面的局部接觸，可以實現(xiàn)全部接觸，可保證穩(wěn)定的摩擦接觸性能。因此，通過混合及壓實分散著硬顆粒的復合的銅合金粉(本發(fā)明的主要特點)，和上述的鱗狀石墨粉或膨脹石墨粉，或它們兩者而制造的燒結體可以改善機械性能和摩擦接觸性能，更具體地，它從接觸運動開始階段起連續(xù)地有穩(wěn)定的摩擦系數(shù)。(4).孔洞孔洞的尺寸不大于30μm且是均勻地分布在燒結合金的摩擦接觸表面，因此在表面接觸時，它們會發(fā)生變形，在接觸運動時產生加楔作用并使空氣可流入孔洞，依次又產生浮力。因此在干摩擦狀態(tài)下，孔洞提供了好的耐熔性及相對于相配材料改進的適應性。在濕態(tài)接觸狀態(tài)下，上述自潤滑效果使孔洞中可生成儲油層(油膜)，因而改善了耐熔性。尺寸大于30μm的孔洞可成為裂紋源，使燒結產品的強度及韌性相當大地降低。如果孔洞的體積小于1％(體積)，不能得到上述突破。如果孔洞的體積大于30％(體積)，燒結合金的強度及韌性會降低。如果孔洞不均勻分布，會局部降低燒結合金相對于相配材料的整合性，因此不會得到穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，另外容易發(fā)生與相配材料的熔化。因此，在本發(fā)明的燒結接觸元件中，要求孔洞尺寸不大于30μm，并以1—30％(體積)的范圍均勻分布在接觸元件中。對于本發(fā)明這一目的，通過在粉末壓制及成形時控制工作壓力可得到上面規(guī)定的孔洞尺寸及體積。有上述合金成分并按上述方法制的燒結接觸元件的機械性能如強度、韌性、硬度及耐磨性和自潤滑性，足夠滿足不用增強而單獨用作結構材料的接觸元件的要求。在干摩擦接觸狀態(tài)下，普通的Cu—Sn基合金在開始接觸階段摩擦系數(shù)約為0.2—0.3，而在濕摩擦狀態(tài)下，摩擦系數(shù)為0.02—0.05。隨著摩擦過程進行，這種合金的摩擦系數(shù)會向上改變，最后，這種燒結合金與相配材料一起熔化或者合金本身磨損。與上述情況相反，本發(fā)明的燒結接觸元件可穩(wěn)定地保持比較高的摩擦系數(shù)，例如在干接觸狀態(tài)約為0.4—0.6及在濕接觸狀態(tài)約為0.1或更高。另外，不會侵蝕相配的材料，也不容易與相配材料一起熔化及相對于相配材料磨損或損壞。下面通過附圖及實施例詳細說明本發(fā)明，附圖中圖1是示出制造本發(fā)明燒結接觸元件的方法的流程圖；圖2是示出對本發(fā)明燒結接觸元件進行干摩擦試驗的說明圖；圖3是示出對本發(fā)明燒結接觸元件進行濕摩擦試驗的說明圖；圖4是干摩擦試驗中動摩擦系數(shù)改變的曲線圖。本發(fā)明的燒結接觸元件及比較材料的合金成分示于表1。燒結接觸元件的機械性能，和摩擦試驗結果(摩擦系數(shù)和對于燒結材料及相配材料SS41的磨損量)示于表2。在按照圖1所示的各方法的制造條件下模壓及燒結試驗粉末(在圖中機械磨細/混合指機械合金化，機械混合及制粒)。用圖2示出的干摩擦試驗器進行摩擦試驗。對摩擦系數(shù)值，測量是從試驗開始起一分鐘時間間隔內進行測量，穩(wěn)定的試驗結果示于表中。在表中，No.1到17代表本發(fā)明的燒結元件，而No.18到28代表比較材料。注意僅僅孔洞的測量以％(體積)表示，其余的測量以％(重量)表示。固體潤滑成分的符號A、B、C、D分別表示A為石墨，B為MoS2，C為CaF2，D為BN。在表1中，符號*1、*2，*3表示如下*1)按照圖1中方法(a)對混合粉末進行機械磨細/混合，磨細的條件改變使得分散的硬顆?；蜩F基金屬間化合物顆粒磨到平均顆粒尺寸為15μm，并把如此處理的混合物進行模壓及燒結而制得的合金。*2)按照圖1中方法(a)對混合粉末進行機械磨細及混合，在粉末模壓階段的表面壓力條件改變使得在粉末模壓產品中分布的孔洞尺寸平均為45μm，并把如此處理的混合物進行燒結而制得的合金。*3)簡單混合上述成分的粉末，而不進行機械磨細/混合，如機械合金化，機械混合或制粒，然后燒結混合物而制得的合金。表1表1(續(xù))</tables>(本發(fā)明試樣Nos.1-17；比較試樣Nos.18-28)表2<p>表2續(xù)1)Δμ表示靜摩擦係數(shù)與動摩擦係數(shù)之間的差2)“-”號表示由于沉積而增加的量No.1—17的材料代表按照本發(fā)明的合金，它們的機械性能及它們進行的摩擦試驗結果是令人滿意的，示于表2。對比較材料的試驗結果說明如下No.18基體強度不足，因為錫含量小到2％，使得摩擦材料磨損，導致μ值的增加。No.19錫含量大到35％，使基體變得太硬而使摩擦材料侵蝕相配材料，導致μ值的增加。No.20硬顆粒含量小到10％(重量)，不能得到足夠的μ值。No.21硬顆粒含量大到30％(重量)，因此不能得到足夠的μ值。No.22沒有固體潤滑劑導致缺乏潤滑，導致與相配的材料一起熔化。No.23固體潤滑劑比例大到4％，導致降低強度及韌性。No.24沒有孔洞導致降低耐熔性，發(fā)生與相配的材料一起熔化。No.25孔洞的比例大到35％，引起強度及韌性不足，導致摩擦材料摩損。No.26硬顆粒平均顆粒尺寸大到15μm，導致降低強度及韌性，并有相配的材料受侵蝕的問題。No.27孔洞尺寸大到平均為45μm，導致強度和韌性不足，使摩擦材料磨損。No.28由于有專門成分的各種粉末不經機械磨細/混合而簡單地混合再燒結，在硬顆粒與基體之間沒生成反應層。并且具有很粗的硬顆粒，使得接觸運動時硬顆粒掉落，導致與相配的材料一起熔化的問題，并導致燒結合金強度及韌性降低。對按照表1的各合金成分和制造方法制出的本發(fā)明的燒結接觸材料和比較材料進行了摩擦試驗。試驗結果(相對于滑動速度的摩擦系數(shù)，摩擦材料和相配的材料S35C的磨損)示于表3。摩擦試驗使用圖3所示的濕摩擦試驗器。對于摩擦系數(shù)值的測量是從試驗開始起一分鐘時間隔進行，穩(wěn)定的測量值示于表中。表3表3續(xù)1)“-”號表示由于沉積而增加的量在表3中No.1—10代表本發(fā)明的燒結元件，而No.11—18代表比較元件。如表3所示，No.1—10的合金的摩擦試驗結果是滿意的。比較材料的試驗結果如下No.11基體強度不足，因為錫含量小，只有2％，摩擦材料磨損和被滲透，導致μ值增加。No.12錫含量大到35％，基體材料太硬，使相配的S35C材料受侵蝕及滲透，導致μ值增加。No.13硬顆粒百分比小到10％(重量)，μ值不足。No.14硬顆粒含量大到30％(重量)，因此硬顆粒侵蝕及滲透入相配材料，導致μ值增加。No.15由于燒結元件沒固體潤滑劑，在高速條件下的接觸運動導致摩擦系數(shù)變化。No.16由于孔洞百分比為零，沒有油膜(儲油層)形成，不可避免發(fā)生與相配的材料一起熔化。No.17由于有專門成分的各種粉末不經機械磨細/混合而只是簡單混合再燒結，在硬顆粒和基體之間沒生成反應層。并且還有很粗的硬顆粒，便得接觸運動時硬顆粒從基體掉落，發(fā)生與相配的材料一起熔化，導致μ值增加。No.18由于有專門成分的各種粉末不經機械磨細/混合而只是簡單混合再燒結，在硬顆粒和基體之間沒生成反應層。并且還有很粗的硬顆粒，使得接觸運動時硬顆粒從基體掉落，發(fā)生與相配的材料一起熔化，導致μ值增加。按照本發(fā)明的燒結接觸元件和比較材料的合金成分示于表4。燒結接觸元件的機械性能，和摩擦試驗結果(摩擦系數(shù)及燒結材料和相配材料SS41的磨損量)示于表5。在按照圖1所示的各方法的制造條件下模壓及燒結的粉末(圖中，機械磨細/混合指機械合金化、機械混合和制粒)。摩擦試驗使用圖2所示的干摩擦試驗器。摩擦系數(shù)值的測量在從試驗開始起一分鐘時間間隔中進行，穩(wěn)定的測量值示于表中。表5中，No.1—8代表本發(fā)明的燒結元件，而No.9—11代表比較材料。應注意僅僅孔洞測量值以％(體積)表示，其它測量值以％(生理)表示。石墨粉的符號A及B分別表示A為天然的鱗狀石墨粉，B為膨脹的石墨粉。表4表51)Δμ表示靜摩擦係數(shù)和動摩擦係數(shù)之間的差2)“—”表示由于沉積增加的量發(fā)現(xiàn)代表本發(fā)明的燒結接觸元件的No.1—8的機械性能和摩擦試驗結果是滿意的，如表5所示。另外，發(fā)現(xiàn)鱗狀石墨粉和膨脹石墨粉可結合使用。而對于No.9—11的比較材料，使用的石墨百分比超過15％(重量)，燒結材料的機械性能不利地很低。因此，在摩擦試驗中比較試樣發(fā)生部分折斷。本發(fā)明燒結接觸元件的摩擦接觸性能用圖2所示的干摩擦試驗器來評估，評估使用球狀石墨粉及使用鱗狀石墨粉或膨脹石墨粉的情況。表示使用球形石墨粉的燒結元件的表1中的No.11試樣在表6中標為A，表示使用鱗狀石墨粉或膨脹石墨粉的燒結元件在表4中No.1及2的試樣在表6中標為B及C。在表6及圖4中示出在試驗開始時起的每5秒鐘間隔內測得的動力摩擦系數(shù)的變化。表6從表中可清楚，與使用普通的球狀石墨粉的情況相反，使用鱗狀石墨粉或膨脹石墨粉的燒結元件沒有如前情況在試驗開始后的開始階段出現(xiàn)的摩擦系數(shù)暫時升高(開始磨合現(xiàn)象)。這樣保證了接觸運動開始階段起的摩擦系數(shù)很穩(wěn)定。本發(fā)明青銅基燒結接觸元件有自潤滑性，使得在干摩擦接觸狀態(tài)下可穩(wěn)定地保持約為0.4—0.6的比較高的摩擦系數(shù)，在濕摩擦接觸狀態(tài)下，摩擦系數(shù)高于0.1。接觸元件不容易浸蝕相配的材料，也不容易與相配材料一起熔化。另外，燒結元件有好的機械性能(如強度、韌性及硬度)，因此它能單一地用作結構材料。因此，本發(fā)明的燒結元件可以有多種應用，例如作為壓縮機的離合器材料，及汽車、摩托車及其它車輛的剎車摩擦材料。還可用作濕接觸元件，如汽車的傳動離合器。權利要求1.一種燒結接觸元件，包括一種銅基燒結合金，其結構為最大顆粒直徑不大于15μm，平均顆粒直徑不大于5μm的15％—25％(重量)的硬顆粒材料，均勻分布在合金基體內其余粉末顆粒中，所述的燒結接觸元件在干燥環(huán)境狀態(tài)下與鋼材料接觸的摩擦系數(shù)不小于0.4，而在潤滑油中與鋼材料接觸的摩擦系數(shù)不小于0.1。2.根據(jù)權利要求1的燒結接觸元件，其特征在于在干燥環(huán)境條件與鋼材料接觸時，所述的元件的靜摩擦系數(shù)及動摩擦系數(shù)之間的差不大于0.1。3.根據(jù)權利要求1的燒結接觸元件，其特征在于所述的銅基燒結合金包括平均直徑不大于30μm的孔洞，它們以1％到30％(體積)的范圍均勻分布在合金中。4.根據(jù)權利要求1的燒結接觸元件，其特征在于所的銅基燒結合金的基體包括3％—20％(重量)的錫，其余為銅及不可避免的雜質。5.根據(jù)權利要求1的燒結接觸元件，其特征在于所述的硬顆粒材料包括FeMo、FeCr、FeTi、FeW和FeB之類的鐵基金屬間化合物中的一種或多種。6.根據(jù)權利要求1的燒結接觸元件，其特征在于所述的銅基燒結合金根據(jù)需要含有不大于3％(重量)的固體潤滑材料。7.根據(jù)權利要求6的燒結接觸元件，其特征在于所述的固體潤滑材料包括球形石墨、MoS2、CaF2和BN中的至少一種或多種。8.根據(jù)權利要求1的燒結接觸元件，其特征在于所述的銅基燒結合金按要求含有不大于15％(重量)的天然鱗狀石墨粉，或由天然鱗狀石墨粉沿厚度方向膨脹轉化成的膨脹石墨粉。9.根據(jù)權利要求1的燒結接觸元件，其特征在于所述的銅基燒結合金由分散著硬顆粒的復合銅合金粉末制成，所述的復合銅合金粉末包括含3—20％(重量)的錫，其余為銅及不可避免的雜質的Cu—Sn合金粉，和15—25％(重量)的硬顆粒的混合粉，所述的混合粉通過機械合金化、機械磨細及制粒技術中之一進行混合及磨細，使得硬顆粒材料制粒成最大尺寸不大于15μm和平均尺寸為5μm，并均勻地分散在Cu—Sn合金基體中。10.根據(jù)權利要求1或9的燒結接觸元件，其特征在于所述的銅基燒結合金由包括分散著硬顆粒的復合鋼合金粉和不大于3％(重量)的固體潤滑材料的混合粉制成。11.根據(jù)權利要求9的燒結接觸元件，其特征在于所述的銅基燒結合金由分散著硬顆粒的復合銅基合金粉及混合不大于15％(重量)的天然鱗狀石墨粉或沿厚度方向膨脹天然鱗狀石墨粉轉化成的膨脹石墨粉制成。12.根據(jù)權利要求1的接觸燒結元件，其特征在于所述的銅基燒結合金由包括含有3—20％(重量)的錫，15—25％(重量)的硬顆粒材料，其余為銅和不可避免的雜質的混合粉末的分散著硬顆粒的復合銅基合金粉制成，所述的混合粉經過機械合金、機械磨細及制粒技術中之一進行混合及磨細，使得硬顆粒材料的最大尺寸不大于15μm和平均尺寸為5μm，并均勻地分散在Cu—Sn合金基體中。13.根據(jù)權利要求1或12的燒結接觸元件，其特征在于所述的銅基燒結合金由包括分散著硬顆粒的復合銅基合金粉和不大于3％(重量)的固體潤滑材料的混合粉制成。14.根據(jù)權利要求12的燒結接觸元件，其特征在于所述的銅基燒結合金由包括分散著硬顆粒的復合銅合金粉和不大于15％(重量)的天然鱗狀石墨粉或沿厚度方向膨脹天然鱗狀石墨粉轉化成的膨脹石墨粉的混合粉制成。全文摘要本發(fā)明涉及用作離合器和閘等的接觸元件的銅基燒結元件，并提供包括與基體材料的主顆?；旌喜⒓毝鶆蚍稚⒃谄渲械挠差w粒的燒結元件以提供改進的摩擦系數(shù)，其中可防止在接觸運動時分散的硬顆粒從Cu-Sn合金基體中掉落，使燒結元件具有好的摩擦接觸性及在干濕狀態(tài)下改進的機械性能。燒結接觸元件包括銅基燒結合金，其結構有最大直徑不大于15μm和平均顆粒直徑不大于5μm的15-25％(重量)的硬顆粒均勻分散在合金基體的銅顆粒中。文檔編號C22C32/00GK1121117SQ9510869公開日1996年4月24日申請日期1995年7月28日優(yōu)先權日1994年7月30日發(fā)明者近藤勝義,高諾由重申請人:住友電氣工業(yè)株式會社