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国内外汽车滑动轴承材料发展现状及趋势.pdf

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国内外 汽车 滑动 轴承 材料 发展 现状 趋势
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AT&M ?FORUM A T&M 论坛 汽车工艺与材料 AT&M 2009年第3期 10滑动轴承是汽车(特别是发动 机)中非常重要的摩擦易损件,与 发动机曲轴、活塞销、凸轮轴及汽 车底盘上的某些轴类零件组成重要 的摩擦副。滑动轴承材料的性能在 一定程度上影响或决定着汽车和发 动机的寿命、可靠性及某些主要经 济技术指标。因此,随着汽车及发 动机性能的不断提高,滑动轴承材 料的发展也相当的迅速。 1 ?国外汽车滑动轴承材料目前,国外常用的滑动轴承材 料有锡基合金、铅基合金、铜基合 金及铝基合金等。按用途可分为轴 瓦用滑动轴承材料及衬套用滑动轴 承材料。锡基及铅基合金(统称为巴氏 合金)是最早应用于发动机滑动轴 承的材料之一。虽然该合金具有良 好的抗咬粘性、顺应性、嵌入性、 耐腐蚀性、线膨胀系数小及工艺性 能好等优点,但由于其抗疲劳强度 较低、合金层易出现疲劳裂纹和剥 落,因此只能应用于小型、轻载的 汽车发动机轴瓦或作为衬套材料使 用。其中,锡基合金由于锡的价格 较贵,故其生产量正在逐渐减少并 由铅基合金轴承材料来代替。国际 标准ISO4383:2000《滑动轴承-薄 壁滑动轴承用多层材料》中规定的 锡基和铅基合金的牌号见表1。铜基合金轴承材料由于其具有 较高的疲劳强度目前乃是国外重载 发动机滑动轴承的主要材料。常用 的铜基合金主要由铜、铅、锡元素 组成。其中,作为轴瓦用铜铅合金 的平均含铅量高达24%~30%,而 衬套用铜基合金的铅、锡含量均在 10%左右。由于铜铅合金的耐腐蚀 性、嵌入性、顺应性和抗咬粘性均 较其他合金差,所以在用做发动机 轴瓦时,其合金表面需要电镀一层 较薄的软合金(称为镀层材料)来 提高轴承合金的表面性能。目前, 较普遍使用的镀层材料有二元电 镀(PbSn10,PbIn7)和三元电镀 (PbSn10Cu2)。上述镀层材料均 以铅为主要元素(含铅约90%)。 已列入国际标准ISO4383:2000 《滑动轴承-薄壁滑动轴承用多层材 料》中的铜基合金牌号见表2,镀层 材料牌号见表3。长期以来,由于铅在生产、电 镀过程中的污染以及轴瓦废弃后的 二次污染问题,对环境造成了巨大 的危害,这一问题已越来越引起国 外滑动轴承行业的关注;特别是国 际标准ISO4383:2000增加了一条 重要的注释——“将来由于环保要求 将限制某些铅类材料的使用”,使得 国外一些滑动轴承制造厂商已开始 积极开发用于滑动轴承的低铅或不 含铅的铜(铝)基合金以及不含 铅的镀层材料。目前,国外重载 发动机已开发出无铅或低铅铜基 轴承材料(如日本的HS100、 HS210);对于轴套类滑动 轴承,国外(特别是日本) 正逐步用磷青铜(CuSn8P) 取代传统的双10铜铅合金 (CuPb10Sn10);镀层材料已 采用阴极溅镀铝锡合金、电镀锡 基合金(如SnCu6及SnSb7) 来代替铅基镀层材料。铝基合金由于其较高的力 学性能、热传导性和良好的耐 国内外汽车滑动轴承材料发展现状及趋势 中国第一汽车集团公司技术中心 ?蒋玉琴表1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? % SnSb8Cu4 PbSb10Sn6 PbSb15Sn4 PbSb15SnAs Pb 0.35 余余余 Sb 7~89 ~11 14~16 13.5~15.5 Sn 余 5~79 ~11 0.9~1.7 Cu 3~4 0.7 0.7 0.7 As 0.1 0.25 0.6 0.8~1.2 Bi 0.08 0.1 0.1 0.1 Zn 0.01 0.01 0.01 0.01 Al 0.01 0.01 0.01 0.01 Fe 0.1 0.1 0.1 0.1 其他元素总和 0.2 0.2 0.2 0.2 相当于SAE 12 13 14 15 相当于我国牌号 ZSnSb8-4 ZPbSb10-6 ZPbSb15-4AT&M ?FORUM A T&M 论坛 2009年第3期 11 汽车工艺与材料 AT&M 腐蚀性,且资源丰富、价格低廉, 而成为国外中、轻载发动机(包括 轿车发动机)滑动轴承的主要材料 之一。铝基滑动轴承材料的种类较 多,按其所含元素及含量不同可分 为高锡铝合金(Sn≥20%)、低锡 铝合金(Sn≤6%)、中锡铝合金 (6%

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