JP2019500502A - 新しい鉄基複合粉末 - Google Patents
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Abstract
Description
−黒鉛、コークス、石炭、活性炭、カーボンブラックなどの炭素含有材料
−タルク、雲母、蛍石などの鉱物
−二硫化モリブデン(MoS2)、六方晶窒化ホウ素(h−BN)、硫化マンガン(MnS)、硫化アンチモン(SbS3またはSb2S5)などの他の無機材料
−ベントナイトおよびカオリンなどの粘土鉱物
−ポルトランドセメントなどのセメント
−酸化カルシウム(CaO)および水酸化カルシウム(Ca(OH)2)
−ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウムまたはケイ酸リチウムなどの水ガラス。
a)フェライト系の鉄または鉄基の多孔質粉末を提供するステップ。多孔質粉末の粒径は、850μm未満、好ましくは425μm未満であり、粒子の少なくとも90%が45μm超、好ましくは粒子の90%が75μm超であり、見掛け密度(AD)が1〜2g/cm3、好ましくは1.2〜1.8g/cm3を有する。
下記の群から選択される摩擦調整材を提供するステップ。
−黒鉛、コークス、石炭、活性炭、カーボンブラックなどの炭素含有材料
−タルク、雲母、蛍石などの鉱物
−二硫化モリブデン(MoS2)、六方晶窒化ホウ素(h−BN)、硫化マンガン(MnS)、硫化アンチモン(SbS3またはSb2S5)などの他の無機材料
b)鉄または鉄基の粉末を、粉末の0.1〜10重量%、好ましくは1〜8重量%、最も好ましくは2〜6重量%の摩擦調整材と1〜30分間混合するステップ。
c)下記の群から選択される安定化密封材を提供するステップ。
−ベントナイトおよびカオリンなどの粘土鉱物
−ポルトランドセメントなどのセメント
−酸化カルシウム(CaO)および水酸化カルシウム(Ca(OH)2)
−ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウムまたはケイ酸リチウムなどの水ガラス。
d)安定化密封材を、粉末の0.1〜5重量%、好ましくは1〜3重量%をステップbで得られた混合物と1〜30分間混合するステップ。
e)任意で、粉末の0.5〜10重量%、好ましくは1〜5重量%の水を加え、1〜30分間混合するステップ。
f)ステップeで得られた混合物に、50〜150℃、好ましくは75〜125℃での乾燥工程を行うステップ。
g)得られた粉末を回収するステップ。
ステップcはステップaの前に実行されてもよく、またはステップbの前に実行されてもよい。
鉄粉末または鉄基粉末
鉄粉末または鉄基粉末の粒子は、様々な製造技術によって製造され、完成した粉末粒子に様々な特性を付与できる。鉄粉末または鉄基粉末の最終使用に応じて、特定の特性が要求される。
少なくとも1種の粒子状摩擦調整材が鉄粉末または鉄基粉末の粒子と組み合わされる。すなわち、従来の混合プロセスによって摩擦調整材の粒子が鉄粉末または鉄系粉末の空孔および空洞内に位置付けられる。この混合プロセスは、リボンミキサー、パドルミキサー、高せん断ミキサー、V型混合器、ダブルコーン型混合器およびドラム型混合器などの標準的な混合手順で行うことができる。混合時間は、使用される混合器の種類および摩擦調整材の量に応じて1〜30分である。
−黒鉛、コークス、石炭、活性炭、カーボンブラックなどの炭素含有材料
−タルク、マイカ、フッ化カルシウムなどのミネラル
−二硫化モリブデン(MoS2)、六方晶窒化ホウ素(h−BN)、硫化マンガン(MnS)、硫化アンチモン(SbS3またはSb2S5)などの他の無機材料。
摩擦調整材が鉄粉末または鉄基粉末の粒子と組み合わされた第1の混合プロセスの後、安定化および密封材として作用する少なくとも1種の粒子状粉末材料を鉄粉末または鉄基粉末/摩擦調整材の組み合わせに加える第2の混合プロセスが行われる。第2の混合プロセスは、安定化密封材が、摩擦調整材の表面の少なくとも一部に接触して覆うように行われる。
ベントナイトおよびカオリンなどの粘土鉱物
ポルトランドセメントなどのセメント
酸化カルシウム(CaO)および水酸化カルシウム(Ca(OH)2)
ナトリウム、カリウムまたはリチウムシリケートなどの水ガラス。
本発明による粉末は、鉄または鉄基の構造粒子の空孔および空洞に分布した少なくとも1種の粒子状摩擦調整材を有する複数の複合粒子を含有することを特徴とする。鉄または鉄基の構造粒子は、少なくとも1種の粒子状安定化密封材をさらに含む。鉄または鉄基の構造粒子は、フェライト相または、オーステナイト化温度を超える温度ではオーステナイト相である。摩擦調整材の含有量は、粉末の0.1〜10重量%、好ましくは1〜8重量%、最も好ましくは2〜6重量%である。安定化密封材の量は、粉末の0.1〜5重量%、好ましくは1〜3重量%である。複合粒子のフェライト量は85〜97重量%、好ましくは89〜97重量%である。
一具体例では、粉末のADは1.2〜2.5g/cm3である。
他の具体例では、粉末は、1〜30m2/g、好ましくは2〜20m2/gの比表面積を有することができる。
粉末複合粒子の作製
98%を超える鉄含有量を有する1000gの多孔質水素(hfe)還元鉄粉末をパドルミキサー中で50gの黒鉛と10分間混合した。この第1の混合工程の後、30gの粘土鉱物であるベントナイトをミキサーに添加し、さらに6分間混合した。その後25mlの水を混合中に混合機に噴霧し、5分間混合を続けた。この湿式混合後、粉末複合粒子を60℃で2時間乾燥させる。
第2の複合粉末複合粉末(2)を、実施例1に記載の手順に従って作製したが、相違点は、摩擦調整材として50gの黒鉛に替えて、40gの同じ種類の黒鉛および10gの六方晶系窒化ホウ素を使用した。表3に、六方晶窒化ホウ素の特性を示す。
第3の複合粉末複合粉末(3)を、実施例1に記載の手順に従って作製したが、相違点は、摩擦調整材として黒鉛50gの代わりに、硫化マンガン(MnS)70g及び雲母30gを使用した。表5に、硫化マンガンおよび雲母の特性を示す。
複合粉末の相安定性評価
実施例1および実施例2で得られた複合粉末1および複合粉末2を用いて、黒鉛添加あり及びなしの鉄粉末と比較して、高温でのフェライト相安定性を評価した。圧縮潤滑材として1重量%のアクラワックス(Acrawax)Cと混合した後、粉末混合物を、金属粉末および粉末冶金製品のMPIF標準試験方法(No.41 2012)に従って6.5g/cm3で抗折強度(TRS)試験片に圧縮した。圧縮された試料は、次に100%窒素雰囲気中でそれぞれ900℃および1120℃で30分間加熱した。加熱後、試料を室温まで冷却し、金属粉末および粉末冶金製品のMPIF標準試験方法No.43:2012に基づく硬さ、および金属粉末および粉末冶金製品の標準試験方法MPIFNo.41:2012に基づく強さを測定した。結果を表7に示す。
摩擦材量の作製および試験
摩擦試験として典型的な非アスベスト有機(NAO)ブレーキパッド配合を選択した。この配合物は、基準摩擦材料として、以下の表8に記載された様々な粉末材料、結合材、潤滑材、研磨材、充填材などとともに8重量%の銅粉末を含む。銅粉末を複合粉末1、複合粉末2にそれぞれ同重量で完全に置換したことを除き、試験材料の作製に用いたものと同じ粉末材料を試験材料の作製に使用した。複合粉末1および複合粉末2は、それぞれ実施例1および実施例2から作製されたものである。他の粉末材料は、黒鉛、二硫化アンチモン、ケイ酸ジルコニウム、ケイ酸アルミニウム、マグネタイト、マイカ、チタン酸カリウム、ゴム、アラミド繊維、バライトが含まれる。
作製されたブレーキパッド試料は、SAE J2430手順を使用してシングルエンド慣性型ブレーキ動力計で試験した。試験には、OEM(原機製造方式)級の鋳鉄製のディスクロータおよびキャリパーを使用した。実物大の動力計の試験結果に基づき、BEEP(ブレーキ有効性評価手順)を用いて摩擦性能を評価した。BEEPの評価結果を表9に示す。
SAE J2430実物大動力計試験では、試験完了後のブレーキパッドおよびディスク摩耗も評価した。ブレーキパッド試料およびディスクロータの厚さおよび重量は、試験の前後で正確に測定された。表10は、試験した各ブレーキパッド試料の摩耗の結果を示す。
Claims (15)
- 複数の複合粒子を含む粉末であって、
前記複合粒子は、フェライト系の鉄または鉄基の多孔質構造粒子からなり、
前記多孔質構造粒子は、その空孔および空洞に分布した少なくとも1つの粒子状摩擦調整材を有し、さらに少なくとも1つの粒子状安定化密封材を有し、
前記粒子状摩擦調整材および前記粒子状安定化密封材は遊離形態であることを特徴とする、粉末。 - 前記粒子状摩擦調整材の含有量が、前記粉末の0.1〜10重量%、好ましくは1〜8重量%、最も好ましくは2〜6重量%である、請求項1に記載された粉末。
- 100%が20メッシュ(850μm)未満、90%が635メッシュ(20μm)超であり、好ましくは、100%が40メッシュ(425μm)未満、90%が325メッシュ(44μm)超であり、最も好ましくは100%が60メッシュ(250μm)未満、90%が325メッシュ(44μm)超である粒径分布を有する、請求項1または請求項2に記載された粉末。
- ADが1.2〜2.5g/cm3である、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載された粉末。
- 1〜30m2/g、好ましくは2〜20m2/gのSSAを有する、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載された粉末。
- フェライト含有量が85重量%〜97重量%、好ましくは89重量%〜97重量%である、請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載された粉末。
- 前記粒子状摩擦調整材が
−黒鉛、コークス、石炭、活性炭、カーボンブラックなどの炭素含有材料
−タルク、雲母、蛍石などの鉱物
−二硫化モリブデン(MoS2)、六方晶窒化ホウ素(h−BN)、硫化マンガン(MnS)、硫化アンチモン(SbS3またはSb2S5)などの他の無機材料
の群から選択される、請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載された粉末。 - 前記摩擦調整材が、黒鉛、タルク、MoS2、h-BN、MnSおよびSbS3から選択される、請求項7に記載された粉末。
- 前記粒子状安定化密封材が、前記粉末の0.1〜5重量%、好ましくは1〜3重量%である、請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載された粉末。
- 前記粒子状安定化密封材が、
−ベントナイトおよびカオリンなどの粘土鉱物
−ポルトランドセメントなどのセメント
−酸化カルシウム(CaO)および水酸化カルシウム(Ca(OH)2)
−ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウムまたはケイ酸リチウムなどの水ガラス
の群から選択される、請求項1から請求項9までのいずれか1項に記載された粉末。 - 前記粒子状安定化密封材が、ベントナイト、カオリン、ポルトランドセメント、酸化カルシウム、ケイ酸ナトリウムから選択される、請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載された粉末。
- 請求項1から請求項11までのいずれか1項に記載された粉末を製造する方法であって、該方法が、
a)フェライト系の鉄または鉄基の多孔質粉末を提供するステップであって、該多孔質粉末の粒径は、850μm未満、好ましくは425μm未満であり、粉末粒子の少なくとも90%が45μm超、好ましくは粒子の90%が75μm超であり、見掛け密度(AD)が1〜2g/cm3、好ましくは1.2〜1.8g/cm3を有する、前記多孔質粉末を提供するステップと、
摩擦調整材を提供するステップであって、該摩擦調整材が、
−黒鉛、コークス、石炭、活性炭、カーボンブラックなどの炭素含有材料
−タルク、雲母、蛍石などの鉱物
−二硫化モリブデン(MoS2)、六方晶窒化ホウ素(h−BN)、硫化マンガン(MnS)、硫化アンチモン(SbS3またはSb2S5)などの他の無機材料
から選択される、前記摩擦調整材を提供するステップと、
b)前記鉄または鉄基の多孔質粉末を、前記粉末の0.1〜10重量%、好ましくは1〜8重量%、最も好ましくは2〜6重量%の前記摩擦調整材と1〜30分間混合するステップと、
c)安定化密封材を提供するステップであって、該安定化密封材が、
−ベントナイトおよびカオリンなどの粘土鉱物
−ポルトランドセメントなどのセメント
−酸化カルシウム(CaO)および水酸化カルシウム(Ca(OH)2)
−ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウムまたはケイ酸リチウムなどの水ガラス
から選択される、前記安定化密封材を提供するステップと、
d)前記安定化密封材を、前記粉末の0.1〜5重量%、好ましくは1〜3重量%をステップbで得られた混合物と1〜30分間混合するステップと、
e)任意で、前記粉末の0.5〜10重量%、好ましくは1〜5重量%の水を加え、1〜30分間混合するステップと、
f)ステップeで得られた混合物に、50〜150℃、好ましくは75〜125℃での乾燥工程を行うステップと、
g)得られた粉末を回収するステップとを
含み、
ステップcはステップaの前に実行されてもよく、またはステップbの前に実行されてもよい、前記粉末を製造する方法。 - 摩擦性能を向上させ、熱損失を防止する部材を作製するための、請求項1から請求項11までのいずれか1項に記載された粉末の使用。
- ブレーキパッドの摩擦材料の作製のための請求項13に記載された粉末の使用。
- 請求項1から請求項11までのいずれか1項に記載された粉末を含有するブレーキパッド。
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