聚甲醛钢背铜塑三层结构复合材料是一种由钢基、铜粉层和聚甲醛（POM）塑料层组成的多层复合材料，广泛应用于滑动轴承、导轨等需要自润滑和耐磨的机械部件。以下是其关键特性、加工工艺及性能的综合分析：

1. 结构组成与功能

三层结构：

该材料由钢基（底层）、铜粉层（中间层）和聚甲醛塑料层（表层）组成。

钢基：提供高强度和尺寸稳定性，承受主要载荷。

铜粉层：作为导热和结合中间层，增强钢基与塑料层的结合力，同时具备良好的导电性。

聚甲醛塑料层：表面层，具有低摩擦系数、耐磨性和自润滑性，通常为改性聚甲醛（如POM-1000）。

典型厚度：

· 钢基厚度：0.4～2.2mm（承载能力）。

· 铜粉层厚度：0.2～0.3mm（结合强度与导热性）。

· 聚甲醛层厚度：0.1mm（最佳性能平衡）。

2. 加工工艺

烧结工艺：

采用松散成型法，将铜粉铺在镀铜钢板上，高温（900℃）烧结形成多孔铜骨架，保护气为氢-氮混合气体以防止氧化。

复合工艺：

在烧结后的铜层上铺改性聚甲醛料，通过模具加热加压（温度165～175℃，压力100～200MPa）使塑料渗入金属孔隙，形成致密结构。

关键参数优化：

温度：165～175℃时表面硬度最高，过高温导致材料分解，硬度下降。

压力：增加压力可提高表面硬度，但需避免过度压实导致结构缺陷。

铜粉粒度：细粒铜粉（目数减少）可增强结合强度，减少摩擦系数。

3. 性能特点

摩擦学性能：

低摩擦系数：复合后动、静摩擦系数显著降低（如0.06～0.08 vs. 未复合时）。

自润滑性：在边界润滑条件下表现优异，尤其在有微量润滑介质时。

机械性能：

抗压强度：钢基复合材料抗压强度≥250MPa，布氏硬度≥300MPa。

耐磨性：聚甲醛层耐磨性优于传统材料，适用于重载低速或间歇运动场景。

热学性能：

线膨胀系数为2.3×10⁻⁵/℃，接近金属，减少热应力。

热导率低（0.017 W/m·K），需依赖铜层导热。

4. 应用领域

工业设备：

滑动轴承：如卷板机、剪板机、压力机等，替代传统金属轴承，减少润滑维护。

导轨与滑道：水利水电工程闸门滑道、机床导轨等，耐腐蚀且寿命长。

特殊场景：

边界润滑：适用于无法频繁润滑的场合（如冶金机械、工程机械）。

无油润滑：在特定条件下（如真空环境）可替代传统无油润滑材料。

5. 标准与规范

国家标准：

GB/T 27553.2-2011：规定了带改性聚甲醛减摩层的三层复合材料的技术要求，包括厚度、硬度、线压强等指标。

性能测试：

极限PV值：10～16 MPa·m/s，适用于高载荷工况。

工作温度：-40～+100℃，适应多数工业环境。

6. 优势与挑战

优势：

综合性能：结合金属的高强度与塑料的自润滑性，兼顾承载能力与耐磨性。

成本效益：减少有色金属用量，简化润滑系统，降低维护成本。

挑战：

工艺复杂性：烧结与复合工艺对温度、压力控制要求高，易产生缺陷。

材料限制：聚甲醛层在极端高温下易分解，需严格控制工作环境。

7. 典型产品示例

Igrn-2复合轴承：高强度钢基聚甲醛复合材料，适用于卷板机、压力机等重型设备。

SF-2衬套：用于剪板机、水轮机导水叶轴套，节省铜材并提升效率。

8. 结论

嘉兴固润通过对聚甲醛钢背铜塑三层复合材料优化结构设计与加工工艺，实现了高强度、低摩擦与自润滑的平衡，成为工业滑动部件的理想选择。其性能优势使其在机械制造、水利工程等领域广泛应用，但需注意工艺控制与环境适应性问题。