CS244381B1

CS244381B1 - Powder mixture for metal ceramic friction materials

Info

Publication number: CS244381B1
Application number: CS845172A
Authority: CS
Inventors: Dusan Cizek; Jozefina Spacilova; Anna Hanackova; Vladimir Driemer
Original assignee: Dusan Cizek; Jozefina Spacilova; Anna Hanackova; Vladimir Driemer
Priority date: 1984-07-03
Filing date: 1984-07-03
Publication date: 1986-07-17
Also published as: CS517284A1

Abstract

Řešení se týká směsi pro kovokeramická třecí materiály na bázi mědi, napomáhající vytvoření spoje mezi ocelovým nosným podkladem a kovokeramiokou třecí vrstvou brzdových a spojkových kompletů. Podstatou řešení je, že.obsahuje 3,5 až 10 % hmot. cínu (Sn), 0,08 až 8 % hmot. olova (Pb), 0,1 až 10 % hmot. železa (Fe), 5 až 15 % hmot. uhlíku (C), 1,3 až 8 % hmot. oxidu křemičitého (SiO2), 1,5 až 10 % hmot. oxidu hlinitého (AlgO^), 1 až 5 % hmot. tetraboritanu sodného (Νβ2Β^0γ), 0,1 až 2,5 % hmot. kyseliny boritá (H^BO^), 0,08 až 2 % hmot. glycerínu (HO.CH2-CH/OH/ -CHg.OH) a zbytek v % hmotnostníoh mědi (Cu).The solution concerns a mixture for metal-ceramic friction materials based on copper, helping to create a bond between a steel support substrate and a metal-ceramic friction layer of brake and clutch assemblies. The essence of the solution is that it contains 3.5 to 10 wt. % tin (Sn), 0.08 to 8 wt. % lead (Pb), 0.1 to 10 wt. % iron (Fe), 5 to 15 wt. % carbon (C), 1.3 to 8 wt. % silicon dioxide (SiO2), 1.5 to 10 wt. % aluminum oxide (AlgO^), 1 to 5 wt. % sodium tetraborate (Νβ2Β^0γ), 0.1 to 2.5 wt. % boric acid (H^BO^), 0.08 to 2 wt. % glycerin (HO.CH2-CH/OH/ -CHg.OH) and the rest in % by weight of copper (Cu).

Description

(54)(54)

ČÍŽEK DUŠAN ing. VIKÍŘOVICE; SPÁČILOVÁ JOZEFÍNA ing.; HANÁČKOVA ANNA; DRIEMER VLADIMÍR, ŠUMPERKVIKÍŘOVICE ČÍŽEK DUŠAN; SPACILOVA JOZEFINA ing .; HANÁČKOVA ANNA; DRIEMER VLADIMIR, Sumperk

Prášková směs pro kovokeramioká třecí materiályPowder mixture for metal-ceramic friction materials

Řešení se týká směsi pro kovokeramická třecí materiály na bázi mědi, napomáhající vytvoření spoje mezi ocelovým nosným podkladem a kovokeramiokou třecí vrstvou brzdových a spojkových kompletů.The invention relates to a composition for copper-based metal-ceramic friction materials, helping to form a joint between a steel carrier substrate and a metal-ceramic friction layer of brake and clutch assemblies.

Podstatou řešení je, že.obsahuje 3,5 až 10 % hmot. cínu (Sn), 0,08 až 8 % hmot. olova (Pb), 0,1 až 10 % hmot. železa (Fe), až 15 % hmot. uhlíku (C), 1,3 až 8 % hmot. oxidu křemičitého (SiO₂), 1,5 až 10 % hmot. oxidu hlinitého (AlgO^), 1 až 5 % hmot. tetraboritanu sodného (Νβ₂Β^0γ), 0,1 až 2,5 % hmot. kyseliny boritá (H^BO^), 0,08 až 2 % hmot. glycerínu (HO.CH₂-CH/OH/ -CHg.OH) a zbytek v % hmotnostníoh mědi (Cu).The essence of the solution is that it contains 3.5 to 10 wt. tin (Sn), 0.08 to 8 wt. % lead (Pb), 0.1 to 10 wt. % iron (Fe), up to 15 wt. % of carbon (C), 1.3 to 8 wt. % silica (SiO ₂ ), 1.5 to 10 wt. % alumina (AlgO4), 1 to 5 wt. % sodium tetraborate (Νβ ₂ Β ^ 0γ), 0.1 to 2.5 wt. % boric acid (H? BO?), 0.08 to 2 wt. glycerin (HO.CH ₂ -CH / OH / -CHg.OH) and the rest in% w of copper (Cu).

244 381244 381

- 1 244 381- 1,244,381

Vynález se týká směsi pro kovokeramické třecí materiály na bázi mědi napomáhající vytvoření spoje mezi ocelovým nosným podkladem a kovokeramickou třecí vrstvou brzdových a spojkových kompletů.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composition for copper-based metal-ceramic friction materials to assist in forming a joint between a steel carrier substrate and a metal-ceramic friction layer of brake and clutch assemblies.

Nejběžnější způsob spoje mezi ocelovým podkladem a funkční kovokeramickou třecí vrstvou se provádí tak, že na galvanicky pokovený nebo nepokovený ocelový podklad se přiloží jednostranně nebo oboustranně vytvořené výlisky ze dvou vrstev. Spodní vrstva výlisků je vytvořena ze směsi kovových práškových slitin mědi a cínu, nebo slitin mědi a zinku. Horní vrstva výlisku je tvořena směsí kovokeramických třecích materiálů. Po zahřátí na pájecí teplotu Za současného působení vnějšího tlaku a redukční atmosféry dojde k difuznímu spojení mezi ocelovým podkladem, mezivrstvou a kovokeramickou třecí vrstvou. Další možnost k vytvoření spoje dle vynálezu č. 157 419 ČSSR je ta, že se jako mezivrstvy nanesené na nosný ocelový podklad nebo na epodní část výlisku používá prášková směs vytvořená z kovových a nekovových prášků o složení 70-97 hmot.% mědi, 3 až 25 hmot.The most common method of bonding between a steel substrate and a functional metalloceramic friction layer is performed by applying two-layer moldings formed on one side or two sides on a galvanized or unplated steel substrate. The bottom layer of the moldings is formed from a mixture of metallic copper-tin alloys or copper-zinc alloys. The upper layer of the compact is formed by a mixture of metal-ceramic friction materials. After heating to the brazing temperature Under the influence of external pressure and reducing atmosphere, a diffuse connection occurs between the steel substrate, the intermediate layer and the metal-ceramic friction layer. Another possibility to form a joint according to the invention No. 157 419 of the Czechoslovak Socialist Republic is that as an intermediate layer applied to the supporting steel substrate or to the epode part of the molding, a powder mixture made of metallic and non-metallic powders of 70-97 wt. 25 wt.

% cínu, 0,1 až 3 hmot.% kysličníku měďného, 0,01 až 1 hmot.% křemíku, 0,1 až 15 hmot.% pentaboritanu draselného a 0,1 až 15 hmot.% metaboritanu draselného. Nevýhodou těchto postupů je to, že je nutno práškovou mezivrstvu nanášet na ocelový podklad nebo na spodní část výlisku, čímž se značně komplikuje technologie výroby. Například dle patentu 2 223 834 DE je nutné mezivrstvu nanesenou na ocelový podklad zahřát na tavící teplotu a tím ji difuzně spojit s ocelovým podkladem. Další nevýhodou je, že v případě nanesení práškové mezivrstvy na spodní část výlisku je nutné provádět dvouvrstvé” plnění lisovacích forem, což komplikuje operaci lisování a při využití automatizačníph prvků vyžaduje tento způsob lisování složitějších zařízení, v% of tin, 0.1 to 3% by weight of cuprous oxide, 0.01 to 1% by weight of silicon, 0.1 to 15% by weight of potassium pentaborate and 0.1 to 15% by weight of potassium metaborate. The disadvantage of these processes is that the powder interlayer has to be applied to the steel substrate or to the lower part of the compact, which complicates the production technology considerably. For example, according to the patent 2,223,834 DE, an intermediate layer applied to a steel substrate must be heated to the melting temperature and thus diffusion-bonded to the steel substrate. Another disadvantage is that in the case of applying a powder intermediate layer to the lower part of the molding, it is necessary to perform two-layer filling of the molds, which complicates the molding operation and when using automation elements this method of molding more complicated equipment.

Uvedené nevýhody odstraňuje směs pro kovokeramické třecí materiály napomáhající vytvoření spoje mezi ocelovým nosným podkladem a kovokeramickou třecí vrstvou brzdových a spojkových kompletů, podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že směs obsahujeThese disadvantages are overcome by a mixture for metal-ceramic friction materials to assist in the formation of a joint between the steel backing and the metal-ceramic friction layer of brake and clutch assemblies according to the present invention, which comprises

3,5 až 10% hmot, cínu (Sn), 0,08 až 8% hmot, olova (Pb), 0,1 až 10% hmot. železa (Pe), 5 až 15% hmot. uhlíku (C), 1,3 až 8% hmot. oxidu křemičitého (Si0₂), 1,5 až 10% hmot, oxidu hlinitého (Ai₂0^), 1 až 5% hmot, tetraboritanu sodného (Na₂B40y), 0,1 až 2,5% hmot, kyseliny borité (H^BO^), 0,09 až 2% hmot. glycerínu (H0.CH₂-CH/0H/-CH₂.0H) a zbytek v % hmotnostních mědi (Cu),3.5 to 10 wt.%, Tin (Sn), 0.08 to 8 wt.%, Lead (Pb), 0.1 to 10 wt. % iron (Pe), 5 to 15 wt. % of carbon (C), 1.3 to 8 wt. silica (SiO ₂ ), 1.5 to 10 wt.%, alumina (Al ₂ O 4), 1 to 5 wt.%, sodium tetraborate (Na ₂ B40y), 0.1 to 2.5 wt.%, boric acid % (H? BO?), 0.09 to 2 wt. glycerin (-CH ₂ H0.CH / 0H / CH ₂ .0H) and the rest in weight% copper (Cu),

244 381244 381

Výhodou spojování ocelového podkladu β kovokeramiokou třecí vrstvou podle vynálezu je docílení vyhovujícího spoje po celé kontaktní ploše. Další výhodou je možnost využití jednoduchých automatizačních prvků v technologii výroby především u operace lisování práškové směsi do tvaru jednovrstvých výlisků. Jednovrstvé lisování značně zvýší výkon lisování.The advantage of joining the steel substrate β with the metal ceramics friction layer according to the invention is to achieve a satisfactory joint over the entire contact surface. Another advantage is the possibility of using simple automation elements in production technology, especially in the operation of pressing the powder mixture into the shape of single-layer moldings. Single-layer compaction significantly increases compaction performance.

Směs dle vynálezu pro kovokeramické třecí materiály je vytvořená vhodnou kombinací základní kovové hmoty mědi (Cu), cínu (Sn), železa (Pe), olova (Pb) modifikované třecími přísadami oxidu křemičitého (SiOg) a oxidu hlinitého (-A-^op, kluznou přísadou uhlíku (C), glycerínu (HO.CHg-CH/OH/.CHg.OH) a tavící přísady vytvořené kombinací tetraboritanu sodného (NagB^Oy) a kyseliny borité (H^BO^). Glycerín podporuje zvýšení krycí schopnosti tavící složky v práškové směsi, pódporuje její roztékavost a smáčivost a tím zajištuje dokonalé spojení kovové fáze kovokeramické vrstvy s ocelovým podkladem. Prášková směs dle vynálezu současně zlepšuje rovnoměrnost plnění lisovací dutiny a snižuje prašnost směsi, čímž se zlepšuje bezpečnost a hy giena práce.The composition according to the invention for the metal-ceramic friction materials is formed by a suitable combination of copper (Cu), tin (Sn), iron (Pe), lead (Pb) base modified with the friction additives silica (SiOg) and alumina (-A-). , a glidant of carbon (C), glycerine (HO.CHg-CH / OH / .CHg.OH) and a fluxing agent formed by a combination of sodium tetraborate (NagB ^ Oy) and boric acid (H ^ BO ^). At the same time, the powder composition according to the invention improves the uniformity of filling of the press cavity and reduces the dustiness of the mixture, thereby improving the safety and efficiency of the work.

Navážené jednotlivé kovové a nekovové komponenty se homogenizují do rovnoměrného rozložení jednotlivých částic. Homogenizace se provádí v homogenizačním zařízení běžně používaném v oblasti práškové metalurgie. Zhomogenizovaná směs je jednovrstvé lisovaná do žádaného tvaru třecího obložení. Vylisovaná třecí obložení se jednostranně nebo oboustranně přiloží k ocelovému galvanicky pokovenému nebo nepokovenému ocelovému podkladu a jsou slinovány při teplotě 65O-96O°C za současného působení tlaku, čímž dojde ke slinutí materiálu obložení a vytvoří se spojení funkční kovokeramické vrstvy s ocelovým podkladem.The weighed individual metal and non-metallic components are homogenized to uniformly distribute the individual particles. The homogenization is carried out in a homogenization apparatus commonly used in the field of powder metallurgy. The homogenized mixture is single-layer molded to the desired friction lining shape. The extruded friction linings are applied on one or both sides to a galvanized or unplated steel substrate and are sintered at a temperature of 65 ° -96 ° C under pressure, thereby sintering the lining material to form a functional metal-ceramic layer with the steel substrate.

Příklad _# Example _#

Prášková směs pro kovokeramický třecí materiál na bázi mědi dle vynálezu:Powder mixture for copper-based metal-ceramic friction material according to the invention:

měd (Cu) 76,9 hmotnostních % složka základní kovové kostry cín (Sn) hmotnostních %copper (Cu) 76.9% by weight component of the basic metal skeleton tin (Sn)% by weight

I»AND"

- 3olovo (Pb) hmotnostních železo (Fe) uhlík (C)- 3 lead (Pb) weight iron (Fe) carbon (C)

244 381 složka základní kovové kostry kluzná složka třecí složka třecí složka hmotnostních % hmotnostních % oxid křemičitý (Si0₂) 1,5 hmotnostních % oxid hlinitý (AlgO^) 1,5 hmotnostních % glycerín (H0,CH₂-CH/0H/-CH₂,0H) 0,1 hmotnostních % kluzná složka tetraboritan sodný (Na₂B₄0_?) 2,7 hmotnostních % tavící složka kyselina boritá (H^BO^) 0,3 hmotnostních % tavící složka244 381 component metal skeleton sliding component friction component friction component weight% weight% silica (SiO ₂ ) 1.5 weight% alumina (AlgO ^) 1.5 weight% glycerin (H0, CH ₂ -CH / 0H / - CH ₂ , 0H) 0.1 wt% sliding component sodium tetraborate (Na ₂ B ₄ 0 _? ) 2.7 wt% flux boric acid (H ^ BO ^) 0.3 wt% flux

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Mixture for copper-based metal-ceramic friction materials to assist in the formation of a joint between a steel backing and a metal-ceramic friction layer of brake and clutch assemblies. , Hmot, .0ίή.0% by weight, iron (Fe), ^ 5 ^ .5% by weight, carbon (C), 1.3½% by weight, silica (SiO ₂ ), 1.5-% by weight, aluminum oxide (Al ₂ O 4), 1¾% by weight, sodium tetraborate (Na ₂ B 4 O 3), 0.1 ^ 2.5% by weight, boric acid (H 2 BO 4), 0.09

M.2% by weight, glycerine (H0 _e CH ₂ -CH / OH / -CH _{2 <} 0H) and the remainder in% by weight of copper (Cu),