DE2120260C3

DE2120260C3 - Reibwerkstoff auf der Basis von Sinterbronze

Info

Publication number: DE2120260C3
Application number: DE2120260A
Authority: DE
Inventors: Guenter 2056 Glinde Gerloff; Klaus Mertl; Ulrich Dipl.-Ing. Volker
Original assignee: Jurid Werke GmbH
Current assignee: Federal Mogul Bremsbelag GmbH
Priority date: 1971-04-26
Filing date: 1971-04-26
Publication date: 1974-02-07
Also published as: JPS5210552B1; CA965268A; HU165066B; DE2120260B2; GB1370168A; DE2120260A1; FR2136725A5; US3833344A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Reibwerkstoff mit hohem Reibvvert, geringem Verschleiß und geringster Konosionsanfälligkeit.

Reibwerkstoffe mit hohem Reibwert und geringem Verschleiß sind bekannt, z. B. aus der deutschen Auslcgcsclirift 1 533 278 der Anmelderin. Diese Reibtverkstoffe sind auf der Basis von Sintereisen aufge-Ivaut und haben neben ihren guten Reibeigenschaften ilen Nachteil, daß sie nicht frei von Korrosions- «nfiilligkeit sind, so daß ihre Hinsatzmöglichkeiten begrenzt sind.

Geringe Korrosionsanfäliigkeit weisen die bekannten Reibwerkstoffe au^f tier Basis von Bronze auf. j° In diesen sind jedoch zur Erzielung ausreichend hoher Keibwevte als sogenannte Reibstiitzer z. B. Quarztand. Korund, Silikate und andere Oxide eingebaut, die /war den Eigenverschleiß der Werkstoffe vermindern, aber was nachteilig ist zu Gegenangriff !uhren, d. h., der Verschleiß des Gegenwerkstoffes, f. H. des Bremstrommel- bzw. Bremsscheibenwerk-Itoffcs, wird unverhältnismäßig groß bei Einsatz dieser Reibwerkstoff in z. B. Kraftfahrzeugen, wo normalerweise als Gegenwerkstoff Graugruß, Tempelguß odei Stahlguß verwendet wild.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Reibwerkstoff /ti schaffen, der unter den gleichen Eiiisatzbedingungeii gute Reibeigenschaften, jedoch keine nennenswerte Korrosion aufweist. ^si

Diese Aufgabe wird gelöst mittels des crlindungsgcmäßen Reibwerkstoffcs auf der Basis von Sinterbron/e mit einem Zusatz von Titan und/oder einem binären Bleihro

dadurch gekenn/eichi.et ist, da Ii der Graphit da:.π

zu 20 bis S0% aus Kunsignphit, Rest Naturgrapha.

besieht.

Wie überraschend gefunden wurde, ist es bei eiiu-üi solchen Sinterhron/e-Reibwerkstoif möglich, hervorragende Reibeigenschaften, die gegenüber sonstige,! Bronzen wesentlich verbessert sind, dadurch /u ■:·- reichen, daß man in Verbindung mit Naturgraphu Kunstgraphit in dem angegebenen Mengenverhältnis einsetzt.

Wenn in einem Reibwerkstoff die anteilige Kunviaraphiimenge bei sonst gleichen Verhältnissen kleiner als erfindungsgemäß angegeben, also kleiner als 20" ., des Graphits, gewählt wird, dann wird der Reibvvert zu niedrig, und der Werkstoff ist außerdem nur schlecht smtrrbar. Wenn man den Anteil an Kunstgraphit höher als 80% wählt, dann machen sich ungünstige Reibeigenschaften bemerkbar, es tritt / B das als -stick-siTp« bekannte Verhaken auf.

Als besonders zweckmäßig wird Elektrographit. insbesondere hartgebrannter Elektrographit als Kunst eraphit fur den erfindungsgemäßen Reibwerkstoff vorgesehen: der Natur^raphit ist vorteilhaft lamellarer Graphit. Sowohl Kunstgraphit als auch Naturgraphit sollten vorteilhaft in einer Teilchengröße von 60 bis 800 am vorliegen.

Elektrographite haben bekanntermaßen relativ hohe Reibwerte (μ ■= größer als 0,3). verglichen mit Naturgraphit (μ - kleiner als 0,16). Die sogenannten hartgebrannten Elektrographite, die gegenüber dem normalen Elektrographit eine 7- bis 8mal größere Härte aufweisen, haben besonders hohe Reibwerie und sehr niedrigen Verschleiß. Wie gefunden wurde, eignen sie sich in Verbindung mit Naturgraphit dazu, ohne Gegenangriff auf das Gegenmaterial, wie er bei den bekannten Reibwerkstoffen, die Oxide enthalten, auftritt, als Bestandteil der erfindungsgemäßen Reibwerkstoff^.

Wie festgestellt wurde, bedarf es der angegebener, Mengenverhältnisse von Elektrographit zu Naturgraphit, d. h., es sollte ein optimales prozentuales Mengenverhältnis Elektrographit/Naturgraphit von 53% zu 47% eingehalten werden, t-m einen erfindungsgemäßen Reibwerkstoff mit konstant hohem Reibwert, geringem Verschleiß und niedrigstem Gegenangriff zu erhalten.

Wie weiterhin überraschend gefunden wurde, ist es durch Verwendung einer Sinterbronze aus Cu und Co, bei welcher der Zusatz von Co zum Cu 6,25% ausmacht, möglich, dem erfindungsgemäßen Sinterbronze-Reibwerkstoff besonders ausgezeichnete Reibeigenschaften zu verleihen. Sehr gute Werte wurden erhalten mit einem erfindungsgemäßen Reibwerkstoff folgender Zusammensetzung:

Kupfer 80%

(Korngröße 5 bis 80μηι),
Kobalt 5%

(Korngröße 15 bis 55 μπι), Kunstgraphit 8%

(Korngröße 100 bis 300 μπι), Lamellarer Naturgraphit 7%

(Korngröße 100 bis 300 μηι).

S m sii /usaninienpe.srmer i-Tismiuilu^uL-nuiücr FlHbufkslnfl Aijj.ii· auf L'iüL-in leiihdagpriiistarid gun-Mi, ere ¹VlTU-, d.h. geringeren Verschleiß und' he-', -üiiiM-s gleichmäßiger. Reihweri\ erlauf, gegenüber ..■'■·!!en F.eihvverkstolkn mit [iron/cn, bei denen an :< ⁽-k'!c von Kobalt, VVisini:; oder /inr vorhanden sind. ; ■■.:■ \nnickiciin ist der Ansicht, &M\ dieie besondere \ lessening der Reiheigenschaften zurückzuführen ι-·, .uif die Hildung von A-Mihclikristniien, wie sie h.K .,unterweise bei Temperaturen über rund 1 Oi)U" C ίο , ..,dien Kobalt und Kupfer aufzutreten pflegt, denn ■■-.■■. diesen Temperaturen ist Küball mit etwa 5% als ν Mischkristall im Kupfer löslich Wahrscheinlich ι ■■:!-! der \-Mischkristal! zu einer Verminderung der .:·, --ich vom Kupfer bekannte:¹. Neigung zur söge- i,-., , ;uen Verschleißung bei Reibungsvorgängen.

j.is Kupfer wird im erfindungsgemäßen Reilv.verk-. -i zweckmäßig in einer Korngröße von 10 bis un, vorzugsweise 15 bis 80 am, eingesetzt. Wenn K tuIt vorhanden ist, sollte dieses vorteilhaft in ao κ mgrößen vor» 3 bis 200 μηι, vorzugsweise 15 bis ■·■ uii, vorliegen.

I ler ertindungsgemäße Reibwerkstoff ist sehr ein- \:, η verarbeitbar. Er läßt sich durch ein vergleichsweise wenig aufwendiges übliches Kaltprcßverfahrer. f.. r ugen. Neben den verbesserten Gebrauchseigen-,<.'..iften der erfindungsgemäßen Reibwerkstoffe be >tehen die zusätzlichen Vorteile in einer beachtlichen C'cwichtsersparnis und einer vereinfachten und damit

technisc kcit.

woiiiaer aufwendigen llerstellungsnniülidi-

Beispiel
folgenden bestandteilen

Kupferpulver, "leikhengri'iGc: 50 μηι Kübalipuiver. Teilchengröße 30 μιτι Hartgebrannter Eicktrographit,

Teilchengröße 200 μηι

Lamellarer Nalurgraphit.

Teilchengröße 250 μηι

ti-:w ii-hl "■!"■! i

SO . 5

wurde ein erlindungsgemäßer Reibwerkstoff wie folgt hergestellt: Die puKerförmigen Bestandteile wurden miteinander vermischt und bei einem Druck von "· bis 4 Mp/'cm² kalt vorgepreßt, danach wurde bei 600 bis 800" C vorgesintert. Anschließend wurde mit einem Druck von 2 bis 4 Mp/cin'² nachgcpreßt und danach bei einer Temperatur von 1100 bis 1200°C fertiggesintert.

Nach dem Sintern wurde bis auf ein Rest porenvolumen von weniger als 10% bei einem Pressenclnick von 2 bis 4 Mp/cm² fertiggepreßt (kalibriert). Danach lag das Fertigteil vor. Dieses hatte ein gegenüber bekannten Sinterbronze-Reibwerkstoffen niedrigeres Gewicht und einen geringeren Gegenangriff und gegenüber bekannten Sintereisenwerkstoffen eine wesentlich erhöhte Korrosionsbeständigkeit.

l'roben

Nr.*)

	Gewicht	DIN 50 017	(3 Runden)	Gewichts	Gewichts	Gewicht
Ge wie lit	r. -;h der	Gewichts	Gewicht	zunahme	zunahme	nach der
vor	1. Runde	zunahme	nach der	in %	in "/„	.1. Runde
Prüfung	70,95	in "I₀	2. Runde	0,35	71,09	0,41
70,80	70,51	0,21	71,05	0,71	/0,62	0,36
70,38	71,91	0,18	70,60	0,32	72.05	0,38
71,78	72,65	0,18	72,01	0,30	7·\75	0,35
72,50	69,45	0,21	72,72	0,13	69,50	0.14
69,40	69,49	0,07	69,49	0,10	69,52	0,10
69,45	68,73	0,05	69,52	0.09	68,77	0,10
68,70	69,80	0,04	68,76	0,17	69,89	0,19
69,76	0,06	69,88

1
2
3
4

10
11
12
13

*) Die Proben Nr. 1, 2, 3 und 4 bestanden aus üblichem Sintcrcisen-RcibwerkstofT; die Proben Nr. 10, 11, 12 und 13 bestanden aus gemäß dem beschriebenen Beispiel hergestelltem erfindungsgemäBcm Reibwerkstoff.

Der so hergestellte erfindungsgemäße Reibwerkstoff wurde mit üblichem Sintereisen-Reibwerkstoff im Kesternich nach dem Schwitzwasser-Wechselklima-Test gemäß DIN 50 17-SFW geprüft. Dazu wurden die Proben (es wurden vier Proben des gemäß im Beispiel I hergestellten erfindungsgemäßen Reibwerkstoffes und vier Proben von üblichem Sintereisen-Reibwerksloff untersucht) nach jeder Runde getrocknet und gewogen und die Gewichtszunahme ermittelt. Die Werte sind der vorstehenden Tabelle zu entnehmen.

Die \erringerte Korrosionsanfälligkeit des erlindungsgemäßen Reibwerkstoffes gegenüber dem üblichen Sintereisen-Reibwerkstoff (beschrieben in der deutschen Auslegeschrift I 533 278 der Anmelderin) ist offensichtlich.

Es wurden ferner Proben auf einem Teilbelagscheibenbremsprüfstand nach einem in der Automobilindustrie üblichen Programm geprüft

Als Gegenwerkstoff (Trommelmaterial) wurde Graul! iß (GG 26) verwendet.

Der erfindungsgemäße Reibwerkstoff hatte einen

mittleren Reibwert μ = 0,46, einen Eigenverschleiß

äo von 1,7 g und einen Abrieb der Gegenscheibe von 0,4 g.

Ein üblicher Reibwerkstoff auf Bronzebasis, der einen Reibwert μ — 0,42 bei folgender Zusammensetzung

Cu 74»/.

^5:1 Sn 6°/„

Pb 3°/o

Fe 6%

C 7°/₀

AI₂O, 5°/„

hatte, wurde nach dem gleichen Programm geprüft, und es ergaben sich folgende Werte:

Eigenverschleiß 5,6 g

Abrieb der Gegenscheibe 6,1 g

Außerdem zeigte das Gegenmaterial bei dem Vergleichswerkstoff starke Riefen, die beim erfindungsgemäßen Reibwerkstoff nicht auftraten.

60

65

Claims

2 ϊ 20 Pa." iniaiispriiche:

1. Reibwerkstoff auf der Basis von Sinierbron/e mit einem Zusatz von Titan und/oder einem Metall aus der V'!., VII. und oder VIII-Gruppe des Periodischen Systems von 4 bis 15% und ein-'m Zusatz an Graphit von 5 bis 25% und an Kupfer oder einer der bekannten Bronzen -- mit Ausnahme der binären Uleihronzen — von 60 bis ^L) 1 "V dadurch gekennzeichnet, dab der Graphit in dem Reibwerkstoff zu 20 bis 80% aus Kunstgraphit besteht.

2. Reibwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunstgraphit Elektrographit und der Naturgraphit lamellarer Graphit ist.

3. Reibwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunstgraphit hartgebrannter Elektrographit ist.

4. Reibwerkstoff nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunstgraphit und der Naturgraphit in einer Teilchengröße von 60 bis ;>00 am vorliegen.

5. Reibwerkstoff nach Anspruch 1 bis 4, ge- as kennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:

Kupfer 80%

(Korngröße 5 bis SO am)
Kobalt T ' 5%

(Korngröße 15 bis 55 am)

Kunstgraphit 8%

(Korngröße 100 bis 300 am)
Lamellarer Naturgraphit 7%

(Korncröße 100 bis 300 am)

35 Metall aus der Vi., VII. und/oder Viii. Gruppe de, Periodischen Systems um 4 bis i5% und einem /,1 satz .·.(". Gr.:,-.hit von 5 bis 25% und an Kupfer -J.r einer der bekannten Bron/en - mit Ausnahme binären Bleihronzen

von 6t) bis 91%, welc