複合金属自己潤滑材料 オイルやグリースなどの外部液体潤滑剤に依存することなく、摩擦を減らして摩耗するように設計された高度なエンジニアリング材料です。これらの材料は、メンテナンスが困難である、動作条件が極端な（高温、真空、または腐食性環境）、または従来の潤滑剤からの汚染を避ける必要がある用途では不可欠です。自己潤滑関数は、慎重に設計された材料の組み合わせによって達成されます。以下は、構造化されたポイントバイポイント形式で提示される複合金属自己潤滑システムで使用される主要なコンポーネントと材料です。
1。メタリックマトリックス（ベース材料）
金属マトリックスは、機械的強度、荷重含有能力、熱伝導率、および構造的完全性を提供します。一般的なマトリックス材料は次のとおりです。
ブロンズ（Cu-SN合金）：その優れた耐摩耗性、優れた機械性、固体潤滑剤を保持する能力のために最も広く使用されています。多孔質ブロンズは、浸潤性潤滑剤の足場としてよく使用されます。
鋼（炭素またはステンレス鋼）：高強度アプリケーションで使用されます。鋼ベースの複合材料は、多くの場合、潤滑剤をコーティングまたは染色します。
銅および銅合金：電気的なスライドコンタクトに適した高い熱および電気伝導率を提供します。
アルミニウム合金：軽量化と耐性耐性耐性、航空宇宙および自動車用途で使用されている耐性が重要である。
鉄ベースの合金：費用対効果が高く強力で、産業用ブッシングやベアリングでよく使用されます。
マトリックスは通常、粉末冶金技術を使用して製造されます。金属粉末を混ぜ、圧力下でそれらを圧縮し、高温で焼結して多孔質または密な構造を形成します。
2。固体潤滑剤（一次摩擦還元剤）
これらは金属マトリックス内に埋め込まれ、動作中に徐々に表面に放出され、摩擦を減らす低せん断膜を形成します。重要な固体潤滑剤には次のものが含まれます。
グラファイト：酸化環境や高温（空気中400°Cまで）に有効な炭素ベースの潤滑剤。水蒸気が潤滑膜を形成するのに役立つ湿度のある条件でうまく機能します。多くの場合、銅または鉄ベースの複合材料で使用されます。
ジスルフィドモリブデン（MOS₂）：その層状結晶構造で知られているMOS₂は、高負荷および真空または乾燥環境の下で優れた潤滑を提供します。空気中は最大350°Cまで安定しており、航空宇宙および防衛アプリケーションで広く使用されています。
ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）：摩擦係数が最も低い合成フルオロポリマー。低から中程度の温度（最大260°C）で柔らかく効果的です。 PTFEは、多くの場合、パフォーマンスを向上させるために他の潤滑剤とブレンドされます。
タングステンジスルフィド（WS₂）：MOS₂に似ていますが、熱安定性が高く、極端な条件でのパフォーマンスが向上しています。より高いコストのためにあまり一般的ではありません。
六角形の窒化ホウ素（H-BN）：「白色グラファイト」として知られている、高温および不活性環境で潤滑を提供します。
これらの潤滑剤は、製造中にマトリックス全体に分散され、表面が摩耗すると徐々に露出し、長期の潤滑が確保されます。
3。添加物と合金要素
パフォーマンスを向上させるために、追加の材料が複合材に組み込まれます。
Lead（PB）：柔らかさ、埋め込み性、および潤滑膜を形成する能力に歴史的に使用されていました。ただし、環境と健康の懸念（ROHSコンプライアンス）により、リードフリーの選択肢が推奨されています。
スズ（SN）：腐食抵抗とシャフト材料との互換性を改善します。多くの場合、青銅の合金に追加されます。
亜鉛（ZN）およびニッケル（NI）：鉄ベースの複合材料の強度と腐食抵抗を強化します。
炭化シリコン（sic）または酸化アルミニウム（al₂o₃）：特に高負荷の用途で、硬度、耐摩耗性、熱安定性を高めるセラミック補強材。
4。材料組成に影響を与える製造方法
生産方法は、最終的な材料構造とパフォーマンスに影響します。
粉末冶金：最も一般的な方法。金属粉末には、固体潤滑剤と添加物と混合され、形に押し付けられ、焼結されます。これにより、多孔質または高密度の金属構造内に潤滑剤の均一な分布が生成されます。
浸潤：多孔質の金属のプリフォーム（例：焼結青銅）に溶融潤滑剤または低融点合金（鉛ティンなど）が浸透して、細孔を満たし、潤滑を強化します。
プラズマスプレーまたは熱噴霧：金属と潤滑剤を階層化された構造に組み合わせた金属表面に自己潤滑コーティングを堆積させるために使用されます。
添加剤の製造（3D印刷）：材料分布と複雑な幾何学を正確に制御できる新興技術。
5。アプリケーションとパフォーマンスの利点
複合金属自己潤滑材料は、次のように使用されます。
自動車エンジンとトランスミッションのベアリングとブッシング
建設および農業機械のスライドコンポーネント
航空宇宙メカニズム（例：着陸装置、制御システム）
産業用自動化とロボット工学
水分と塩にさらされた海洋および沖合の機器
利点は次のとおりです。
メンテナンスとダウンタイムの短縮
極端な温度と環境での動作
汚染および封印の問題に対する耐性
継続的なスライド条件下での長いサービスライフ
複合金属自己潤滑材料は、強力な金属マトリックス（青銅、鋼、銅など）、固体潤滑剤（グラファイト、MOS₂、PTFE）、および性能向上添加物を組み合わせた複雑なシステムです。高度な製造を通じて、これらの材料は、要求の厳しいアプリケーションで信頼性の高いメンテナンスのない運用を提供します。産業がより環境に優しい、より効率的な技術に向かって進むにつれて、鉛フリーで高性能の複合材料の開発が成長し続け、最新の機械工学における重要な役割を確保します。
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