JP2001254129A - 摩擦材製造方法 - Google Patents
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Classifications
-
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- C22C—ALLOYS
- C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
- C22C32/0084—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ carbon or graphite as the main non-metallic constituent
-
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- C22C32/0089—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with other, not previously mentioned inorganic compounds as the main non-metallic constituent, e.g. sulfides, glass
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-
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16D69/027—Compositions based on metals or inorganic oxides
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 錫の偏析を抑えた高性能な銅−錫系金属摩擦
材を製造する。 【解決手段】本発明に係る摩擦材製造方法は、以下の工
程を備えている。 ◎銅−錫系金属、セラミックス、黒鉛の粉末を混合する
混合工程 ◎混合された粉末を３ＭＰａより上の圧力で成形する成
形工程と、 ◎成形物を焼結する焼結工程
材を製造する。 【解決手段】本発明に係る摩擦材製造方法は、以下の工
程を備えている。 ◎銅−錫系金属、セラミックス、黒鉛の粉末を混合する
混合工程 ◎混合された粉末を３ＭＰａより上の圧力で成形する成
形工程と、 ◎成形物を焼結する焼結工程
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、摩擦材製造方法、
特に、銅−錫系金属、セラミックス、黒鉛の粉末を混合
・高圧成形・焼結することで摩擦材を製造する方法に関
する。
特に、銅−錫系金属、セラミックス、黒鉛の粉末を混合
・高圧成形・焼結することで摩擦材を製造する方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】車両のクラッチ装置はエンジンのフライ
ホイールに取り付けられる。クラッチ装置は主にクラッ
チディスク組立体とクラッチカバー組立体とから構成さ
れている。クラッチディスク組立体は、トランスミッシ
ョンから延びるシャフトに連結されたハブと、ハブにト
ルクを伝達可能に連結されたプレート部材と、プレート
部材の外周部に固定された摩擦連結部材（クラッチディ
スク）とから構成されている。摩擦連結部材は、例え
ば、環状のプレートと、プレートの両面に固定された摩
擦フェーシング（摩擦材）とからなる。摩擦フェーシン
グの材料は主に、オルガニック材とメタリック材とに分
類される。
ホイールに取り付けられる。クラッチ装置は主にクラッ
チディスク組立体とクラッチカバー組立体とから構成さ
れている。クラッチディスク組立体は、トランスミッシ
ョンから延びるシャフトに連結されたハブと、ハブにト
ルクを伝達可能に連結されたプレート部材と、プレート
部材の外周部に固定された摩擦連結部材（クラッチディ
スク）とから構成されている。摩擦連結部材は、例え
ば、環状のプレートと、プレートの両面に固定された摩
擦フェーシング（摩擦材）とからなる。摩擦フェーシン
グの材料は主に、オルガニック材とメタリック材とに分
類される。
【０００３】メタリック材は、金属のもつ耐熱性、高面
圧性を利用し、重車両やレース車両用として使用されて
いる。メタリック材からなる摩擦フェーシングは所定の
材料を混入したものを加熱焼結するとともに芯板に焼結
して製造する。メタリック材の主成分は銅粉であり、
錫、黒鉛、セラミックス等が添加剤として配合されてい
る。錫は焼結強度を高めるために、黒鉛は滑らかな作動
特性を与えるための潤滑成分として、アルミナ，シリカ
等のセラミックスは摩擦抵抗の保持向上及び耐摩耗性向
上のための摩擦調整材として必要とされる。
圧性を利用し、重車両やレース車両用として使用されて
いる。メタリック材からなる摩擦フェーシングは所定の
材料を混入したものを加熱焼結するとともに芯板に焼結
して製造する。メタリック材の主成分は銅粉であり、
錫、黒鉛、セラミックス等が添加剤として配合されてい
る。錫は焼結強度を高めるために、黒鉛は滑らかな作動
特性を与えるための潤滑成分として、アルミナ，シリカ
等のセラミックスは摩擦抵抗の保持向上及び耐摩耗性向
上のための摩擦調整材として必要とされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記従来のメタリック
系摩擦材の成形圧力は２〜３ＭＰａの範囲であった。そ
のようなメタリック系摩擦材は、３００℃以上の高温状
態に長時間おくと、錫の偏析の発生量が多くなり、摩擦
材の組織が不均一になりやすい。そして、錫の偏析が発
生した部分が他の部分より先に溶融を開始する結果、摩
耗が促進し、さらに摩擦係数の低下が生じやすい。
系摩擦材の成形圧力は２〜３ＭＰａの範囲であった。そ
のようなメタリック系摩擦材は、３００℃以上の高温状
態に長時間おくと、錫の偏析の発生量が多くなり、摩擦
材の組織が不均一になりやすい。そして、錫の偏析が発
生した部分が他の部分より先に溶融を開始する結果、摩
耗が促進し、さらに摩擦係数の低下が生じやすい。
【０００５】本発明の目的は、錫の偏析を抑えた高性能
な銅−錫系金属摩擦材を製造することにある。
な銅−錫系金属摩擦材を製造することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の摩擦材
製造方法は、以下の工程を備えている。 ◎銅−錫系金属、セラミックス、黒鉛の粉末を混合する
混合工程 ◎混合された粉末を３ＭＰａより上の圧力で成形する成
形工程と、 ◎成形物を焼結する焼結工程 この方法では、混合された粉末を３ＭＰａより上の圧力
で成形するため、長時間高温状態にしても摩擦材に錫の
偏析が生じにくい。
製造方法は、以下の工程を備えている。 ◎銅−錫系金属、セラミックス、黒鉛の粉末を混合する
混合工程 ◎混合された粉末を３ＭＰａより上の圧力で成形する成
形工程と、 ◎成形物を焼結する焼結工程 この方法では、混合された粉末を３ＭＰａより上の圧力
で成形するため、長時間高温状態にしても摩擦材に錫の
偏析が生じにくい。
【０００７】請求項２に記載の摩擦材製造方法では、請
求項１において、圧粉圧力は３〜４ＭＰａの範囲であ
る。この方法では、圧粉圧力は４ＭＰａ以下であるた
め、摩擦材から材料の脱落等が生じにくい。請求項３に
記載の摩擦材製造方法では、請求項２において、圧粉圧
力は３．２〜３．４ＭＰａの範囲である。
求項１において、圧粉圧力は３〜４ＭＰａの範囲であ
る。この方法では、圧粉圧力は４ＭＰａ以下であるた
め、摩擦材から材料の脱落等が生じにくい。請求項３に
記載の摩擦材製造方法では、請求項２において、圧粉圧
力は３．２〜３．４ＭＰａの範囲である。
【０００８】この方法では、錫の偏析が生じにくく、か
つ、摩擦材から材料の脱落等が生じにくい。請求項４に
記載の摩擦材製造方法では、請求項１〜３のいずれかに
おいて、黒鉛は５０〜２００μｍの粒度で１〜２０重量
パーセントであり、セラミックスは５０〜２００μｍの
粒度で１〜１５重量パーセントである。
つ、摩擦材から材料の脱落等が生じにくい。請求項４に
記載の摩擦材製造方法では、請求項１〜３のいずれかに
おいて、黒鉛は５０〜２００μｍの粒度で１〜２０重量
パーセントであり、セラミックスは５０〜２００μｍの
粒度で１〜１５重量パーセントである。
【０００９】請求項５に記載の摩擦材製造方法では、請
求項１〜４のいずれかにおいて、セラミックスはシリ
カ、ムライト若しくはジルコンサンドを単一で又は複合
してなる。
求項１〜４のいずれかにおいて、セラミックスはシリ
カ、ムライト若しくはジルコンサンドを単一で又は複合
してなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明に係る摩擦材は、金属マト
リックスが銅−錫系合金からなるメタリック系摩擦材で
あり、例えばクラッチの摩擦フェーシングに用いられ
る。マトリックスとなる結合材の主成分には銅が用いら
れ、さらに焼結強度向上たの錫が配合されている。銅粉
末と錫粉末は混合して用いられてもよいし、あらかじめ
銅・錫合金粉末とされていてもよい。
リックスが銅−錫系合金からなるメタリック系摩擦材で
あり、例えばクラッチの摩擦フェーシングに用いられ
る。マトリックスとなる結合材の主成分には銅が用いら
れ、さらに焼結強度向上たの錫が配合されている。銅粉
末と錫粉末は混合して用いられてもよいし、あらかじめ
銅・錫合金粉末とされていてもよい。
【００１１】滑らかな作動特性を与えるための潤滑成分
として黒鉛が用いられる。黒鉛は粒度５０〜２００μｍ
で１〜２０重量％である摩擦抵抗の保持向上及び耐摩耗
性向上のための摩擦調整材として、シリカ、ムライト又
はジルコンサンドが単一で又は複合して用いられる。こ
れらセラミックスは粒度５０〜２００μｍで１〜１５重
量％である製造工程では、初めに銅粉と錫粉の混合粉末
又は銅・錫合金粉末、黒鉛粉末、セラミックス粉末を混
入する。次に混合された粉末を常温で高圧成形する。こ
のときの圧粉圧力は例えば３．３ＭＰａである。最後に
還元雰囲気中で高温焼結する。このときの焼結温度は７
８０℃〜９００℃であり、時間は３０分〜９０分であ
る。
として黒鉛が用いられる。黒鉛は粒度５０〜２００μｍ
で１〜２０重量％である摩擦抵抗の保持向上及び耐摩耗
性向上のための摩擦調整材として、シリカ、ムライト又
はジルコンサンドが単一で又は複合して用いられる。こ
れらセラミックスは粒度５０〜２００μｍで１〜１５重
量％である製造工程では、初めに銅粉と錫粉の混合粉末
又は銅・錫合金粉末、黒鉛粉末、セラミックス粉末を混
入する。次に混合された粉末を常温で高圧成形する。こ
のときの圧粉圧力は例えば３．３ＭＰａである。最後に
還元雰囲気中で高温焼結する。このときの焼結温度は７
８０℃〜９００℃であり、時間は３０分〜９０分であ
る。
【００１２】以上の結果得られた摩擦材は、例えば銅粉
と錫粉の混合粉末を原料粉末として用いている場合は、
摩擦材の緻密化が容易に得られる。しかも、圧粉圧力を
十分に大きくしたため、錫の偏析が生じにくく、均一な
焼結体組織が得られる。具体的には、３００℃以上の高
温状態に長時間おいても、錫の偏析の発生量が少ない。
そのため、摩耗が生じにくく、さらには摩擦係数が低下
しにくい。錫の偏析量は８％以下であることが好まし
く、より好ましくは４％以下である。また、圧粉圧力が
３．３ＭＰａ以上の場合は錫の偏析量はほぼ０％にな
る。
と錫粉の混合粉末を原料粉末として用いている場合は、
摩擦材の緻密化が容易に得られる。しかも、圧粉圧力を
十分に大きくしたため、錫の偏析が生じにくく、均一な
焼結体組織が得られる。具体的には、３００℃以上の高
温状態に長時間おいても、錫の偏析の発生量が少ない。
そのため、摩耗が生じにくく、さらには摩擦係数が低下
しにくい。錫の偏析量は８％以下であることが好まし
く、より好ましくは４％以下である。また、圧粉圧力が
３．３ＭＰａ以上の場合は錫の偏析量はほぼ０％にな
る。
【００１３】また、圧粉圧力が十分に大きいため、焼結
合金の密度が高くなり、耐摩耗性が向上している。さら
に、圧粉圧力が極端に大きくないため、摩擦材から材料
の脱落等が生じにくい。
合金の密度が高くなり、耐摩耗性が向上している。さら
に、圧粉圧力が極端に大きくないため、摩擦材から材料
の脱落等が生じにくい。
【００１４】
【実施例】圧粉圧力のみを変えて製造した各摩擦材の性
能評価を行った。具体的には、圧粉圧力が２．５ＭＰ
ａ，３．０ＭＰａ，３．３ＭＰａ，３．４ＭＰａで成形
したものを用いている。最初に、各摩擦材の耐摩耗性を
調べた。具体的には、以下の試験を行った場合の各摩擦
材の摩耗量を比較している。使用機械は慣性吸収型制動
振動機（フルサイズ・テスター）である。試験条件は、
回転数９５０ｒｐｍ、イナーシャ１５．７０ｋｇｍ
Ｓ2、クラッチサイズ外径３５０ｍｍ、セット荷重１３
６６６Ｎ、サイクル５０００回である。図１より、圧粉
圧力が３．０ＭＰａを越えると摩耗量が１．５ｍｍ程度
から急激に低下し、３．３ＭＰａ前後でほぼ０．２ｍｍ
以下というように極端に少なくなることがわかる。
能評価を行った。具体的には、圧粉圧力が２．５ＭＰ
ａ，３．０ＭＰａ，３．３ＭＰａ，３．４ＭＰａで成形
したものを用いている。最初に、各摩擦材の耐摩耗性を
調べた。具体的には、以下の試験を行った場合の各摩擦
材の摩耗量を比較している。使用機械は慣性吸収型制動
振動機（フルサイズ・テスター）である。試験条件は、
回転数９５０ｒｐｍ、イナーシャ１５．７０ｋｇｍ
Ｓ2、クラッチサイズ外径３５０ｍｍ、セット荷重１３
６６６Ｎ、サイクル５０００回である。図１より、圧粉
圧力が３．０ＭＰａを越えると摩耗量が１．５ｍｍ程度
から急激に低下し、３．３ＭＰａ前後でほぼ０．２ｍｍ
以下というように極端に少なくなることがわかる。
【００１５】次に、高温時の各摩擦材の錫偏析量を調べ
た。具体的には３００℃以上の高温炉に例えば３時間３
０分入れた場合の各摩擦材の錫の偏析量を比較してい
る。図２により、圧粉圧力が３．０ＭＰａを越えると錫
の偏析量が急激に低下し、３．３ＭＰａ前後でほぼ０％
になることがわかる。図４〜７に、各摩擦材ごとの顕微
鏡組織を示す。図４から明らかなよう、圧粉圧力が２．
５ＭＰａの摩擦材では大量の錫の偏析（約１１．４％）
が見られる。図５のように圧粉圧力が３．０ＭＰａの摩
擦材では錫の偏析量は少なくなる（約９．５％）が、そ
れでもかなりの量が見られる。図６に示すように圧粉圧
力が３．３ＭＰａになると錫の偏析はほぼ見られなくな
る。図７に示すように圧粉圧力が３．４ＭＰａになると
３．３ＭＰａの場合と同様に錫の偏析はほぼ見られない
が、セラミックスが目立ってくる。
た。具体的には３００℃以上の高温炉に例えば３時間３
０分入れた場合の各摩擦材の錫の偏析量を比較してい
る。図２により、圧粉圧力が３．０ＭＰａを越えると錫
の偏析量が急激に低下し、３．３ＭＰａ前後でほぼ０％
になることがわかる。図４〜７に、各摩擦材ごとの顕微
鏡組織を示す。図４から明らかなよう、圧粉圧力が２．
５ＭＰａの摩擦材では大量の錫の偏析（約１１．４％）
が見られる。図５のように圧粉圧力が３．０ＭＰａの摩
擦材では錫の偏析量は少なくなる（約９．５％）が、そ
れでもかなりの量が見られる。図６に示すように圧粉圧
力が３．３ＭＰａになると錫の偏析はほぼ見られなくな
る。図７に示すように圧粉圧力が３．４ＭＰａになると
３．３ＭＰａの場合と同様に錫の偏析はほぼ見られない
が、セラミックスが目立ってくる。
【００１６】図３に錫の偏析量と摩耗量との関係を示
す。図から明らかなように両者はほぼ比例関係にあり、
摩耗量が錫の偏析によってほぼ定められていることがわ
かる。
す。図から明らかなように両者はほぼ比例関係にあり、
摩耗量が錫の偏析によってほぼ定められていることがわ
かる。
【００１７】
【発明の効果】本発明に係る摩擦材の製造方法では、混
合された粉末を３ＭＰａより上の圧粉圧力で成形するた
め、長時間高温状態にしても摩擦材に錫の偏析が生じに
くい。
合された粉末を３ＭＰａより上の圧粉圧力で成形するた
め、長時間高温状態にしても摩擦材に錫の偏析が生じに
くい。
【図１】圧粉圧力と摩耗量の関係を示す図。
【図２】圧粉圧力と錫の偏析量の関係を示す図。
【図３】錫の偏析量と摩耗量の関係を示す図。
【図４】圧粉圧力２．５ＭＰａで成形した摩擦材の顕微
鏡組織図。
鏡組織図。
【図５】圧粉圧力３．０ＭＰａで成形した摩擦材の顕微
鏡組織図。
鏡組織図。
【図６】圧粉圧力３．３ＭＰａで成形した摩擦材の顕微
鏡組織図。
鏡組織図。
【図７】圧粉圧力３．４ＭＰａで成形した摩擦材の顕微
鏡組織図。
鏡組織図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０９Ｋ 3/14 ５２０ Ｃ０９Ｋ 3/14 ５２０Ｃ ５２０Ｌ Ｃ２２Ｃ 1/05 Ｃ２２Ｃ 1/05 Ｅ 9/02 9/02 32/00 32/00 Ｃ
Claims (5)
- 【請求項１】銅−錫系金属、セラミックス、黒鉛の粉末
を混合する混合工程と、 混合された粉末を３ＭＰａより上の圧力で成形する成形
工程と、 成形物を焼結する焼結工程と、を備えた摩擦材製造方
法。 - 【請求項２】圧粉圧力は３〜４ＭＰａの範囲である、請
求項１に記載の摩擦材製造方法。 - 【請求項３】圧粉圧力は３．２〜３．４ＭＰａの範囲で
ある、請求項２に記載の摩擦材製造方法。 - 【請求項４】前記黒鉛は５０〜２００μｍの粒度で１〜
２０重量％であり、 前記セラミックスは５０〜２００μｍの粒度で１〜１５
重量％である、請求項１〜３のいずれかに記載の摩擦材
製造方法。 - 【請求項５】前記セラミックスはシリカ、ムライト若し
くはジルコンサンドを単一で又は複合してなる、請求項
１〜４のいずれかに記載の摩擦材製造方法。
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