복합 금속 자체 윤활 물질 오일이나 그리스와 같은 외부 액체 윤활제에 의존하지 않고 마찰과 마모를 줄이기 위해 설계된 고급 엔지니어링 재료입니다. 이러한 재료는 유지 보수가 어려운 응용 분야에서 필수적이며, 작동 조건은 극도로 (고온, 진공 또는 부식성 환경) 또는 전통적인 윤활제의 오염을 피해야하는 경우에 필수적입니다. 자체 윤활 기능은 신중하게 조작 된 재료 조합을 통해 달성됩니다. 다음은 체계적인 포인트 별 형식으로 제시된 복합 금속 자체 윤활 시스템에 사용되는 주요 구성 요소 및 재료입니다.
1. 금속 매트릭스 (기본 재료)
금속 매트릭스는 기계적 강도, 하중 부유 용량, 열전도율 및 구조적 무결성을 제공합니다. 일반적인 매트릭스 재료는 다음과 같습니다.
브론즈 (CU-SN 합금) : 탁월한 내마모성, 가공 가능성이 우수하며 견고한 윤활제를 유지하는 능력으로 인해 가장 널리 사용됩니다. 다공성 청동은 종종 윤활제 침투를위한 스캐 폴드로 사용됩니다.
강철 (탄소 또는 스테인레스 스틸) : 고강도 응용 분야에서 사용됩니다. 철강 기반 복합재는 종종 윤활제로 코팅되거나 함침됩니다.
구리 및 구리 합금 : 전기 슬라이딩 접점에 적합한 높은 열 및 전기 전도도를 제공합니다.
알루미늄 합금 : 중량 감소가 중요한 항공 우주 및 자동차 응용 분야에서 사용되는 경량 및 부식 방지.
철 기반 합금 : 비용 효율적이고 강력하며 종종 산업 부싱 및 베어링에 사용됩니다.
매트릭스는 일반적으로 금속 파우더를 혼합하고 압력 하에서 압축하고 고온에서 소결을하여 다공성 또는 조밀 한 구조를 형성하는 분말 금속 가루 기술을 사용하여 제조됩니다.
2. 고체 윤활제 (1 차 마찰 감소 제)
이들은 금속 매트릭스 내에 내장되어 작동 중에 표면으로 점차 방출되어 마찰을 줄이는 저하 필름을 형성합니다. 주요 고체 윤활제는 다음과 같습니다.
흑연 : 산화 환경 및 고온 (공기 중 최대 400 ° C)에 효과적인 탄소 기반 윤활제. 수증기가 윤활 필름을 형성하는 데 도움이되는 습한 조건에서 잘 작동합니다. 구리 또는 철 기반 복합재에 종종 사용됩니다.
몰리브덴 이황화 (MOSAT) : 라멜라 결정 구조로 알려진 MOS₂는 높은 하중 및 진공 또는 건조 환경에서 우수한 윤활을 제공합니다. 공기 중 350 ° C까지 안정적이며 항공 우주 및 방어 응용 분야에서 널리 사용됩니다.
폴리 테트라 플루오로 에틸렌 (PTFE) : 가장 낮은 마찰 계수 중 하나를 갖는 합성 형광 폴리머. 부드럽고 낮거나 중간 정도의 온도 (최대 260 ° C)에서 효과적입니다. PTFE는 종종 성능을 향상시키기 위해 다른 윤활제와 혼합됩니다.
텅스텐 디 설파이드 (WS₂) : MOS₂와 비슷하지만 극한 조건에서 열 안정성이 높고 성능이 향상됩니다. 더 높은 비용으로 인해 덜 일반적입니다.
16 진 붕소 질화물 (H-BN) : "흰색 흑연"으로 알려진 고온과 비활성 환경에서 윤활을 제공합니다.
이 윤활제는 제조 중에 매트릭스 전체에 분산되며 표면 마모에 따라 점차 노출되어 장기 윤활을 보장합니다.
3. 첨가제 및 합금 요소
성능을 향상시키기 위해 추가 재료가 복합재에 통합됩니다.
LEAD (PB) : 역사적으로 부드러움, 임베드 성 및 윤활 필름을 형성하는 능력에 사용됩니다. 그러나 환경 및 건강 문제 (ROHS 규정 준수)로 인해 이제 무연 대안이 선호됩니다.
TIN (SN) : 부식 저항과 샤프트 재료와의 호환성을 향상시킵니다. 종종 청동 합금에 추가됩니다.
아연 (Zn) 및 니켈 (NI) : 철 기반 복합재에서 강도 및 내식성을 향상시킵니다.
실리콘 카바이드 (SIC) 또는 알루미늄 산화 알루미늄 (ALATER) : 특히 고 부하 응용 분야에서 경도, 내마모성 및 열 안정성을 증가시키는 세라믹 보강재.
4. 재료 조성에 영향을 미치는 제조 방법
생산 방법은 최종 재료 구조 및 성능에 영향을 미칩니다.
분말 야금 : 가장 일반적인 방법. 금속 분말은 고체 윤활제 및 첨가제와 혼합되어 모양으로 압축되고 소결된다. 이것은 다공성 또는 조밀 한 금속 구조 내에서 윤활제의 균일 한 분포를 만듭니다.
침투 : 다공성 금속 프리 폼 (예를 들어, 소결 청동)에는 용융 윤활제 또는 저진 지점 합금 (예 : 납)이 침투하여 모공을 채우고 윤활을 향상시킵니다.
혈장 분무 또는 열 분무 : 금속 표면에 자체 윤활 코팅을 퇴적하여 금속과 윤활제를 층 구조물로 결합하는 데 사용됩니다.
첨가제 제조 (3D 프린팅) : 재료 분포 및 복잡한 형상을 정확하게 제어 할 수있는 새로운 기술.
5. 응용 및 성능 장점
복합 금속 자체 윤활 물질은 다음과 같이 사용됩니다.
자동차 엔진 및 전송의 베어링 및 부싱
건축 및 농업 기계의 슬라이딩 부품
항공 우주 메커니즘 (예 : 랜딩 기어, 제어 시스템)
산업 자동화 및 로봇 공학
수분과 소금에 노출 된 해양 및 해양 장비
장점은 다음과 같습니다.
유지 보수 및 다운 타임 감소
극한 온도와 환경에서의 작동
오염 및 밀봉 문제에 대한 저항
연속 슬라이딩 조건에서 긴 서비스 수명
복합 금속 자체 윤활 물질은 강력한 금속 매트릭스 (청동, 강철, 구리 등), 고체 윤활제 (흑연, MOS₂, PTFE) 및 성능 향상 첨가제를 결합한 복잡한 시스템입니다. 고급 제조를 통해 이러한 재료는 까다로운 애플리케이션에서 안정적인 유지 보수가없는 작동을 제공합니다. 산업이 더 친환경적이고 효율적인 기술로 이동함에 따라 현대의 기계 공학에서 중요한 역할을 보장하는 무모한 고성능 복합재의 개발이 계속 증가하고 있습니다.
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