JP2520339B2 - 改良型弾力性金属摩擦接面材料 - Google Patents
改良型弾力性金属摩擦接面材料Info
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Description
【０００１】
【産業の利用分野】本発明は一般的に、伝達装置液又は
油の存在下で対面する表面と作用を及ぼす様に接触が可
能な摩擦接面材料を有するトルク伝達装置に使用される
摩擦材料に関し、特に、本発明は、優れた摩擦特性と耐
久性を有する多孔質体の形態で金属粒子よりなる改良型
弾力性金属摩擦接面材料に関する。
油の存在下で対面する表面と作用を及ぼす様に接触が可
能な摩擦接面材料を有するトルク伝達装置に使用される
摩擦材料に関し、特に、本発明は、優れた摩擦特性と耐
久性を有する多孔質体の形態で金属粒子よりなる改良型
弾力性金属摩擦接面材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】トルク伝達装置には、例えば、摩擦ディ
スクと対面するプレートを有するクラッチ及びブレーキ
アセンブルよりなるものがある。摩擦接面材料は、溝付
き又は溝なし、又は分割ディスクの形態において、その
上に摩擦又はトルク伝達面を設けるために金属の芯材に
固着される。対面するプレートは、トルク伝達のため摩
擦面と作用を及ぼす様に接触が可能な１個の協働面とな
る。対面する表面上に摩擦接面材料を有する複数のディ
スクには、通常隣接するディスクとプレートの軸方向の
近接度を制御する近接手段によって調整される多段のデ
ィスク型トルク伝達をさせるために、複数の対面プレー
トが挿入される。ディスクと対面するプレートは伝達装
置液の貯槽まで延長することもでき、又はこの液がこの
様な貯槽からか又は遠隔の貯槽から加圧下でディスクま
で供給することもできる。この液は、トルク伝達により
生ずる熱エネルギーを消滅することによって装置を冷却
する作用をし、これを装置の湿潤作用と称する。この液
は、また、熱の消滅と同時に隣接するディスクとプレー
トの間の液膜の剪断によりトルクを伝達する作用をし、
これを装置の流動粘性作用と称する。高負荷トルク伝達
装置とこれの重要な適用は、オフロード車や建設車両と
共にバスやトラックの様な大型道路用車両が当面する種
類のものである。この様な適用のトルク負荷必要条件に
対応するために、圧粉体を形成するために高圧を用いて
圧縮され、その後高温高圧で焼結される主として粉末状
金属母材中のグラファイトよりなる摩擦接面材料が開発
されてきた。摩擦材料のその他の種類には、粉末状の金
属母材中に最小の比率でグラファイトのある研磨材又は
セラミック材料を比較的に高い比率で使用するものが含
まれる。これらの流動性混合物は金属の芯材上に散布さ
れ、それから接面を形成し金属の芯材にその接面を固着
するためにその位置で焼結される。これらの種類の摩擦
接面材料は比較的高い動摩擦係数を示すが、それらのエ
ネルギー吸収率に限界があるのでそれらは過酷度の小さ
い適用に限定される。トルク伝達特性は、協働する対面
プレート表面の性質と共に、特定伝達装置液と摩擦接面
材料を含む多くの因子によって決定される。摩擦接面の
弾力性は、摩擦接面の弾力性が大きくなると対面するプ
レート表面への順応性が改善され、それによってその摩
擦接面の面積に亘るエネルギー吸収がさらに均等になる
と言う点で、トルク伝達特注への大きな寄与因子であ
る。摩擦接面の弾力性が大きくなると、一般に接面の面
積に亘るエネルギーの吸収がさらに均等になるために、
さらに高いエネルギー吸収率が許容できる。摩擦接面の
弾力性が小さい程、これと同じ要因によりそれらのエネ
ルギー吸収率は限定される。従来の金属ベースの摩擦接
面が示す弾力性レベルは小さく、その結果それらのエネ
ルギー吸収率は限定されたものであった。圧粉体を作る
ため高圧を用いて製造される金属ベースの摩擦接面は、
この方法で得られる摩擦接面が密な構造であるために、
弾力性に限界がある。散布プロセスを用いて製造される
金属ベースの摩擦接面は、これらの種類の摩擦接面の金
属母材が本来的に粗く剛性であるため、弾力性には限界
がある。
スクと対面するプレートを有するクラッチ及びブレーキ
アセンブルよりなるものがある。摩擦接面材料は、溝付
き又は溝なし、又は分割ディスクの形態において、その
上に摩擦又はトルク伝達面を設けるために金属の芯材に
固着される。対面するプレートは、トルク伝達のため摩
擦面と作用を及ぼす様に接触が可能な１個の協働面とな
る。対面する表面上に摩擦接面材料を有する複数のディ
スクには、通常隣接するディスクとプレートの軸方向の
近接度を制御する近接手段によって調整される多段のデ
ィスク型トルク伝達をさせるために、複数の対面プレー
トが挿入される。ディスクと対面するプレートは伝達装
置液の貯槽まで延長することもでき、又はこの液がこの
様な貯槽からか又は遠隔の貯槽から加圧下でディスクま
で供給することもできる。この液は、トルク伝達により
生ずる熱エネルギーを消滅することによって装置を冷却
する作用をし、これを装置の湿潤作用と称する。この液
は、また、熱の消滅と同時に隣接するディスクとプレー
トの間の液膜の剪断によりトルクを伝達する作用をし、
これを装置の流動粘性作用と称する。高負荷トルク伝達
装置とこれの重要な適用は、オフロード車や建設車両と
共にバスやトラックの様な大型道路用車両が当面する種
類のものである。この様な適用のトルク負荷必要条件に
対応するために、圧粉体を形成するために高圧を用いて
圧縮され、その後高温高圧で焼結される主として粉末状
金属母材中のグラファイトよりなる摩擦接面材料が開発
されてきた。摩擦材料のその他の種類には、粉末状の金
属母材中に最小の比率でグラファイトのある研磨材又は
セラミック材料を比較的に高い比率で使用するものが含
まれる。これらの流動性混合物は金属の芯材上に散布さ
れ、それから接面を形成し金属の芯材にその接面を固着
するためにその位置で焼結される。これらの種類の摩擦
接面材料は比較的高い動摩擦係数を示すが、それらのエ
ネルギー吸収率に限界があるのでそれらは過酷度の小さ
い適用に限定される。トルク伝達特性は、協働する対面
プレート表面の性質と共に、特定伝達装置液と摩擦接面
材料を含む多くの因子によって決定される。摩擦接面の
弾力性は、摩擦接面の弾力性が大きくなると対面するプ
レート表面への順応性が改善され、それによってその摩
擦接面の面積に亘るエネルギー吸収がさらに均等になる
と言う点で、トルク伝達特注への大きな寄与因子であ
る。摩擦接面の弾力性が大きくなると、一般に接面の面
積に亘るエネルギーの吸収がさらに均等になるために、
さらに高いエネルギー吸収率が許容できる。摩擦接面の
弾力性が小さい程、これと同じ要因によりそれらのエネ
ルギー吸収率は限定される。従来の金属ベースの摩擦接
面が示す弾力性レベルは小さく、その結果それらのエネ
ルギー吸収率は限定されたものであった。圧粉体を作る
ため高圧を用いて製造される金属ベースの摩擦接面は、
この方法で得られる摩擦接面が密な構造であるために、
弾力性に限界がある。散布プロセスを用いて製造される
金属ベースの摩擦接面は、これらの種類の摩擦接面の金
属母材が本来的に粗く剛性であるため、弾力性には限界
がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】以上の見地により、本
発明の目的は、耐久性があり且つ優れたエネルギー吸収
特性を有しながら、動摩擦係数が高レベルである湿式摩
擦材料を提供することである。本発明の他の目的は、製
造が容易で且つ弾力性のある金属構造を有する上述の種
類の摩擦接面を提供することである。
発明の目的は、耐久性があり且つ優れたエネルギー吸収
特性を有しながら、動摩擦係数が高レベルである湿式摩
擦材料を提供することである。本発明の他の目的は、製
造が容易で且つ弾力性のある金属構造を有する上述の種
類の摩擦接面を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、母材に対する
重量％として約３０乃至約８０％の金属粒子と、約５乃
至約４０％の炭素と、０乃至約３０％の摩擦調整粒子と
からなる多孔質で弾力性があり部分的に溶融された金属
母材と、当該母材に溶入して合金を作る低融点の金属
と、からなる改良型弾力性金属摩擦接面材料であって、
前記金属粒子が、銅、アルミニウム、ニッケル、クロー
ム、及びこれらの鉄系金属、合金及び混合物よりなるグ
ループから選択され、当該低融点の金属が亜鉛から選択
されると共に前記低融点の金属が最終製品の５０重量％
以上を構成することを特徴としている。
重量％として約３０乃至約８０％の金属粒子と、約５乃
至約４０％の炭素と、０乃至約３０％の摩擦調整粒子と
からなる多孔質で弾力性があり部分的に溶融された金属
母材と、当該母材に溶入して合金を作る低融点の金属
と、からなる改良型弾力性金属摩擦接面材料であって、
前記金属粒子が、銅、アルミニウム、ニッケル、クロー
ム、及びこれらの鉄系金属、合金及び混合物よりなるグ
ループから選択され、当該低融点の金属が亜鉛から選択
されると共に前記低融点の金属が最終製品の５０重量％
以上を構成することを特徴としている。
【０００５】
【作用】上記の目的は、構造要素が金属である多孔質の
中間構造体を最初に準備することにより一般に達成され
る。これは一時的な有機バインダー及び炭素や摩擦粒子
の様な従来の添加材を用いる金属繊維及び金属粉末の圧
粉体を形成することにより、達成することができる。こ
の圧粉体は比較的低圧で形成され、それからバインダー
を除去し且つ多孔質で比較的弱い構造体を残して金属要
素を合わせて部分的に焼結するために加熱される。この
多孔質の中間構造体はそれから加熱され、融点がその中
間体より低く、その中間体における金属と活性を有し合
金を作ることができる金属蒸気を有する金属の注入蒸気
と接触される。この合金は、冷却するとその構造体の強
度と結合性を実質的に増加する様に働き、それにも拘ら
ずその最終構造体は多孔質、弾力性で且つ熱伝導性を有
する。本発明の摩擦材料は、密度が高く圧縮された構造
体を得るために、高温高圧のもとでの１段階操作で焼結
される従来技術の材料よりも弾力性が高い。この材料の
弾力性により、対面するプレートの表面との順応性を改
善することが可能である。さらに、本材料の弾力性、多
孔性及び熱伝導性は全て、高レベルの動摩擦を妨げるこ
となくエネルギー吸収能力の改善に寄与する。
中間構造体を最初に準備することにより一般に達成され
る。これは一時的な有機バインダー及び炭素や摩擦粒子
の様な従来の添加材を用いる金属繊維及び金属粉末の圧
粉体を形成することにより、達成することができる。こ
の圧粉体は比較的低圧で形成され、それからバインダー
を除去し且つ多孔質で比較的弱い構造体を残して金属要
素を合わせて部分的に焼結するために加熱される。この
多孔質の中間構造体はそれから加熱され、融点がその中
間体より低く、その中間体における金属と活性を有し合
金を作ることができる金属蒸気を有する金属の注入蒸気
と接触される。この合金は、冷却するとその構造体の強
度と結合性を実質的に増加する様に働き、それにも拘ら
ずその最終構造体は多孔質、弾力性で且つ熱伝導性を有
する。本発明の摩擦材料は、密度が高く圧縮された構造
体を得るために、高温高圧のもとでの１段階操作で焼結
される従来技術の材料よりも弾力性が高い。この材料の
弾力性により、対面するプレートの表面との順応性を改
善することが可能である。さらに、本材料の弾力性、多
孔性及び熱伝導性は全て、高レベルの動摩擦を妨げるこ
となくエネルギー吸収能力の改善に寄与する。
【０００６】
【実施例】本発明は、以下に説明する如く、多孔質の中
間金属構造体の形成と、それに続く金属蒸気の注入を意
図するものである。中間製品を作成するためには、圧粉
体が最初に準備される。この圧粉体は、金属粉末及び金
属繊維、炭素、オプションの摩擦粒子、及び１平方イン
チ当たり５トン以下の加圧下でその混合物を結合させる
ための十分な一時的バインダーとの均質な混合物よりな
る。後で除去される圧粉体バインダーの重量を除き、こ
の乾燥混合物は、約３０乃至約８０％の金属粉末、金属
繊維及びこれらの混合物、約５乃至約４０％の炭素、及
び０乃至約３０％の摩擦調整粒子よりなる。好適な金属
は銅と青銅であるが、アルミニウム、ニッケル、クロー
ム、及び不銹鋼、炭素鋼等の様な鉄系材料の如き他の材
料も使用することができる。使用される金属粉末と金属
繊維は、均質な混合物を作成することができ、空隙への
充填性がよく、且つ点結合を改善することができる様
に、比較的微細とすることが望ましい。使用される際に
それらの金属材料は、多孔質の中間製品用の構造体を作
り、また最終製品の構造体に対する素地を準備する。金
属繊維と金属粉末は、以後「金属粒子」を称することと
する。使用される炭素は、各種の種類とすることが可能
で、グラファイトの様な結晶態、及びカーボンブラッ
ク、石油コークス、油煙、木炭等の様な非結晶態でも供
給することができる。炭素又はその相当物を混合する目
的は、高温高圧の如き極限状態中に摩擦材料の摩擦プレ
ートに対する焼付きを防止するための潤滑剤としてのも
のである。摩擦調整粒子、特に研磨材をオプションとし
て約３０重量％までのレベルで混合物に混合することが
できる。この研磨材には、研磨材料の技術において良く
知られているシリカ、アルミナ、軽石その他が含まれ
る。これらの材料は、摩擦材料の最終的な摩擦特性を変
えるために添加されることができ、多くの適用において
は、１０％以下の量で十分である。使用される圧粉体バ
インダーは、望ましくは乾燥粉末の形態の有機材料であ
り、後で加熱又は酸化によりその構造体から除去するこ
とができる。適切な材料としては、マイクロセルロー
ズ、澱粉等の様な繊維素ベースの材料が含まれる。標準
としてバインダーの量は、その混合物を一時的に結合さ
せるためには、他の乾燥材料の合計重量をベースとして
約１０乃至約２５％の程度で十分であろう。この乾燥混
合物は型穴中に入れられ、粉末冶金で通常用いられる１
平方インチ当たり１５乃至２０トンと比較して、約２ト
ン乃至約５トンの程度の比較的低い圧力において冷間圧
縮される。出来上がった圧縮体は、それらを取扱いさら
に処理することができるたけの十分な強度を有する。そ
れからこの圧縮体は、他の要素を構造体中に影響を与え
ずに残しながら、圧粉体バインダーを焼却するか別のや
り方で除去するために酸化雰囲気中で加熱される。その
後炉内の雰囲気は還元雰囲気に変えられ、焼却の間に形
成される可能性があるほとんど全ての金属酸化物を還元
するために十分な長さの時間加熱が続けられる。例え
ば、この加熱段階は、銅ベースの材料については華氏温
度約１５００度から華氏温度約１７００度までの程度の
温度において大気圧で実施することができる。上記の手
順で得られる中間製品は、炉内における加熱により部分
的に溶融される実質的に酸化物のない金属の非常に多孔
質の母材よりなり、この母材は炭素及び他の如何なる添
加材をも安定した方法で安定的に継続して維持する。そ
れからこの多孔質の中間体に、沸点がその母材の融点よ
りも低く、母材の金属と合金を作ることができる金属を
溶浸させる。上記の如き中間体に使用される金属に関し
ては、亜鉛とカドミウムがこの目的のために特に適切で
あり、中でも亜鉛は処理の必要条件の理由で好適であ
る。この浸透は、その金属の蒸気を含むか又はそれで飽
和されている雰囲気にある約１気圧の炉内において実施
される。これは粉末状又はシート状でその金属を炉内又
は圧粉体の上側に置き、炉内をその金属が溶融し且つ少
なくとも部分的に揮発するために十分な温度まで加熱す
ることにより達成することができる。例えば、融点が華
氏温度約７８８度であり沸点が華氏温度約１６０５度で
ある亜鉛の場合には、採用される炉の温度は、華氏温度
約１４５０度から華氏温度約１６５０度の温度である。
上記の条件下では、この注入金属は少なくとも一部の母
材金属を活性化し合金を作り、圧粉体中の金属繊維と金
属粉末間の各種接触点の間の構造的結合を増加するか又
は強化する様に作用する。この中間体は、この手順の
間、通常５０％以上のかなりの重量増加を受けるが、そ
れでも最終製品は多孔質で且つ弾力性がある。従来技術
の焼結摩擦材料と対比すると、この加熱操作は大気圧で
行われ、圧力を加える必要がない。従来技術のプロセス
においては、材料は許容密度、硬度、及び摩耗特性を得
るために加圧下で加熱された。本発明のプロセスは、単
一の従来型炉を使用できるので優位性がある。本発明の
摩擦材料は、必要とする如何なる形状又は形態において
も作成することができるが、通常の形態は薄い部材すな
わちディスクの形態である。このディスクは、湿式クラ
ッチ又はブレーキアセンブリに用いられる支持部材すな
わち芯材に固着することができる。例えば、この摩擦デ
ィスクは、加熱と加圧下で従来の半田ペーストを用いて
鋼製芯材に固着することができる。上記のプロセスによ
って作成される金属の摩擦材料は多孔質であり、従来型
焼結材料と異なり弾力性がある。この弾力性の程度は、
必要な場合には、その厚さと弾力性を減らすために取付
けた薄片に圧力を加えることにより減少させることがで
きる。本発明をさらに説明するために、下記の実施例が
示される。 実施例１ 完全な混合物を得るために、下表に示す材料がコアブレ
ンダーで乾式ブレンドされた。一定量のブレンドされた
混合物は、型穴中に入れられ、圧粉体を得るために常温
と約３．３トン／平方インチの圧力において冷間圧縮さ
れた。 アビセル １５ 青銅繊維、チョップ品 ２０ 銅粉末 ４１ グラファイト ２０ シリカ ４ 上記アビセルは、ＦＭＣコーポレーション製の微細結晶
のセルローズである。 上記チョップ品は、インターナショナル・スチールウー
ル・コーポレーション製のタイプＣＤＡ６４９の青銅、
グレード＃０で、見掛け密度が約１．１５ｇ／ｃｃにな
る様にチョップされたものである。 上記銅粉末は、Ｕ．Ｓ．ブロンズ・コーポレーション製
のＤ−１０１銅粉末である。 上記グラファイトは、アスバリー・グラファイトミルズ
・インコーポレーテッド製粉末状人造グラファイトであ
る。 上記シリカは、アグスコ・コーポレーション製ＡＧＳ−
３２５メッシュ１０２シリカである。摩擦接面圧粉体中
のアビセルの大部分は、約９３％の水蒸気と７％の窒素
よりなる雰囲気のもとで華氏温度１６００度で２時間炉
内で圧粉体を処理することにより、その圧粉体から除去
された。最初の２時間の後、炉内の雰囲気は１００％窒
素に変更され、摩擦接面の金属母材中の金属酸化物を還
元してそれらのもとの金属状態に戻すために、華氏温度
１６００度でさらに１時間炉内処理が続けられた。この
操作の間、圧粉体には外部圧力は加えられなかった。次
いで粉末の亜鉛が焼成された圧粉体上に散布され、粉末
亜鉛を溶融し下部の圧粉体に泡浸させるために圧粉体は
第２の炉内操作が行われた。この第２の炉内操作は、金
属亜鉛蒸気で飽和した窒素よりなる雰囲気下で１時間華
氏温度１５６０度で実施された。この溶浸プロセスの後
この圧粉体は、溶浸プロセス前の圧粉体の重量と比較し
て平均６１％の重量増加が生じた。この操作期間におい
ても、圧粉体には外部圧力は掛けられなかった。圧粉体
は溶浸された後冷却され、市販の半田ペーストにより被
覆された金属芯材に結合された。この結合操作は、約５
分間華氏温度６００度で３００ＰＳＩの圧力が用いられ
た。上記の摩擦接面材料は、標準の焼結摩擦材料との比
較において試験された。この試験は、その材料を同じ種
類の伝達装置液中で同一の試験装置においてプレートと
接触させると言う同一条件で行われた。この材料は連続
的に高める３段階のエネルギーレベルで２０００の接触
について試験された。第１のレベルは、ハイウェイ旅客
バス及び牽引トレーラの適用における負荷をシミュレー
トするもので、３９０フィートポンド（ｆｔ−１ｂｓ）
／平方インチの単位運動エネルギー値に相当する。第２
のエネルギーレベルは、建設車両の様なオフロード装置
が当面する負荷をシミュレートするもので、この負荷は
５３０フィートポンド（ｆｔ−１ｂｓ）／平方インチの
単位運動エネルギー値に相当する。第３のエネルギーレ
ベルは、実際の適用においては正常の頻度又は長期間に
は存在することが想定されない過負荷状態であり、８２
０フィートポンド（ｆｔ−１ｂｓ）／平方インチの単位
値を有する。
間金属構造体の形成と、それに続く金属蒸気の注入を意
図するものである。中間製品を作成するためには、圧粉
体が最初に準備される。この圧粉体は、金属粉末及び金
属繊維、炭素、オプションの摩擦粒子、及び１平方イン
チ当たり５トン以下の加圧下でその混合物を結合させる
ための十分な一時的バインダーとの均質な混合物よりな
る。後で除去される圧粉体バインダーの重量を除き、こ
の乾燥混合物は、約３０乃至約８０％の金属粉末、金属
繊維及びこれらの混合物、約５乃至約４０％の炭素、及
び０乃至約３０％の摩擦調整粒子よりなる。好適な金属
は銅と青銅であるが、アルミニウム、ニッケル、クロー
ム、及び不銹鋼、炭素鋼等の様な鉄系材料の如き他の材
料も使用することができる。使用される金属粉末と金属
繊維は、均質な混合物を作成することができ、空隙への
充填性がよく、且つ点結合を改善することができる様
に、比較的微細とすることが望ましい。使用される際に
それらの金属材料は、多孔質の中間製品用の構造体を作
り、また最終製品の構造体に対する素地を準備する。金
属繊維と金属粉末は、以後「金属粒子」を称することと
する。使用される炭素は、各種の種類とすることが可能
で、グラファイトの様な結晶態、及びカーボンブラッ
ク、石油コークス、油煙、木炭等の様な非結晶態でも供
給することができる。炭素又はその相当物を混合する目
的は、高温高圧の如き極限状態中に摩擦材料の摩擦プレ
ートに対する焼付きを防止するための潤滑剤としてのも
のである。摩擦調整粒子、特に研磨材をオプションとし
て約３０重量％までのレベルで混合物に混合することが
できる。この研磨材には、研磨材料の技術において良く
知られているシリカ、アルミナ、軽石その他が含まれ
る。これらの材料は、摩擦材料の最終的な摩擦特性を変
えるために添加されることができ、多くの適用において
は、１０％以下の量で十分である。使用される圧粉体バ
インダーは、望ましくは乾燥粉末の形態の有機材料であ
り、後で加熱又は酸化によりその構造体から除去するこ
とができる。適切な材料としては、マイクロセルロー
ズ、澱粉等の様な繊維素ベースの材料が含まれる。標準
としてバインダーの量は、その混合物を一時的に結合さ
せるためには、他の乾燥材料の合計重量をベースとして
約１０乃至約２５％の程度で十分であろう。この乾燥混
合物は型穴中に入れられ、粉末冶金で通常用いられる１
平方インチ当たり１５乃至２０トンと比較して、約２ト
ン乃至約５トンの程度の比較的低い圧力において冷間圧
縮される。出来上がった圧縮体は、それらを取扱いさら
に処理することができるたけの十分な強度を有する。そ
れからこの圧縮体は、他の要素を構造体中に影響を与え
ずに残しながら、圧粉体バインダーを焼却するか別のや
り方で除去するために酸化雰囲気中で加熱される。その
後炉内の雰囲気は還元雰囲気に変えられ、焼却の間に形
成される可能性があるほとんど全ての金属酸化物を還元
するために十分な長さの時間加熱が続けられる。例え
ば、この加熱段階は、銅ベースの材料については華氏温
度約１５００度から華氏温度約１７００度までの程度の
温度において大気圧で実施することができる。上記の手
順で得られる中間製品は、炉内における加熱により部分
的に溶融される実質的に酸化物のない金属の非常に多孔
質の母材よりなり、この母材は炭素及び他の如何なる添
加材をも安定した方法で安定的に継続して維持する。そ
れからこの多孔質の中間体に、沸点がその母材の融点よ
りも低く、母材の金属と合金を作ることができる金属を
溶浸させる。上記の如き中間体に使用される金属に関し
ては、亜鉛とカドミウムがこの目的のために特に適切で
あり、中でも亜鉛は処理の必要条件の理由で好適であ
る。この浸透は、その金属の蒸気を含むか又はそれで飽
和されている雰囲気にある約１気圧の炉内において実施
される。これは粉末状又はシート状でその金属を炉内又
は圧粉体の上側に置き、炉内をその金属が溶融し且つ少
なくとも部分的に揮発するために十分な温度まで加熱す
ることにより達成することができる。例えば、融点が華
氏温度約７８８度であり沸点が華氏温度約１６０５度で
ある亜鉛の場合には、採用される炉の温度は、華氏温度
約１４５０度から華氏温度約１６５０度の温度である。
上記の条件下では、この注入金属は少なくとも一部の母
材金属を活性化し合金を作り、圧粉体中の金属繊維と金
属粉末間の各種接触点の間の構造的結合を増加するか又
は強化する様に作用する。この中間体は、この手順の
間、通常５０％以上のかなりの重量増加を受けるが、そ
れでも最終製品は多孔質で且つ弾力性がある。従来技術
の焼結摩擦材料と対比すると、この加熱操作は大気圧で
行われ、圧力を加える必要がない。従来技術のプロセス
においては、材料は許容密度、硬度、及び摩耗特性を得
るために加圧下で加熱された。本発明のプロセスは、単
一の従来型炉を使用できるので優位性がある。本発明の
摩擦材料は、必要とする如何なる形状又は形態において
も作成することができるが、通常の形態は薄い部材すな
わちディスクの形態である。このディスクは、湿式クラ
ッチ又はブレーキアセンブリに用いられる支持部材すな
わち芯材に固着することができる。例えば、この摩擦デ
ィスクは、加熱と加圧下で従来の半田ペーストを用いて
鋼製芯材に固着することができる。上記のプロセスによ
って作成される金属の摩擦材料は多孔質であり、従来型
焼結材料と異なり弾力性がある。この弾力性の程度は、
必要な場合には、その厚さと弾力性を減らすために取付
けた薄片に圧力を加えることにより減少させることがで
きる。本発明をさらに説明するために、下記の実施例が
示される。 実施例１ 完全な混合物を得るために、下表に示す材料がコアブレ
ンダーで乾式ブレンドされた。一定量のブレンドされた
混合物は、型穴中に入れられ、圧粉体を得るために常温
と約３．３トン／平方インチの圧力において冷間圧縮さ
れた。 アビセル １５ 青銅繊維、チョップ品 ２０ 銅粉末 ４１ グラファイト ２０ シリカ ４ 上記アビセルは、ＦＭＣコーポレーション製の微細結晶
のセルローズである。 上記チョップ品は、インターナショナル・スチールウー
ル・コーポレーション製のタイプＣＤＡ６４９の青銅、
グレード＃０で、見掛け密度が約１．１５ｇ／ｃｃにな
る様にチョップされたものである。 上記銅粉末は、Ｕ．Ｓ．ブロンズ・コーポレーション製
のＤ−１０１銅粉末である。 上記グラファイトは、アスバリー・グラファイトミルズ
・インコーポレーテッド製粉末状人造グラファイトであ
る。 上記シリカは、アグスコ・コーポレーション製ＡＧＳ−
３２５メッシュ１０２シリカである。摩擦接面圧粉体中
のアビセルの大部分は、約９３％の水蒸気と７％の窒素
よりなる雰囲気のもとで華氏温度１６００度で２時間炉
内で圧粉体を処理することにより、その圧粉体から除去
された。最初の２時間の後、炉内の雰囲気は１００％窒
素に変更され、摩擦接面の金属母材中の金属酸化物を還
元してそれらのもとの金属状態に戻すために、華氏温度
１６００度でさらに１時間炉内処理が続けられた。この
操作の間、圧粉体には外部圧力は加えられなかった。次
いで粉末の亜鉛が焼成された圧粉体上に散布され、粉末
亜鉛を溶融し下部の圧粉体に泡浸させるために圧粉体は
第２の炉内操作が行われた。この第２の炉内操作は、金
属亜鉛蒸気で飽和した窒素よりなる雰囲気下で１時間華
氏温度１５６０度で実施された。この溶浸プロセスの後
この圧粉体は、溶浸プロセス前の圧粉体の重量と比較し
て平均６１％の重量増加が生じた。この操作期間におい
ても、圧粉体には外部圧力は掛けられなかった。圧粉体
は溶浸された後冷却され、市販の半田ペーストにより被
覆された金属芯材に結合された。この結合操作は、約５
分間華氏温度６００度で３００ＰＳＩの圧力が用いられ
た。上記の摩擦接面材料は、標準の焼結摩擦材料との比
較において試験された。この試験は、その材料を同じ種
類の伝達装置液中で同一の試験装置においてプレートと
接触させると言う同一条件で行われた。この材料は連続
的に高める３段階のエネルギーレベルで２０００の接触
について試験された。第１のレベルは、ハイウェイ旅客
バス及び牽引トレーラの適用における負荷をシミュレー
トするもので、３９０フィートポンド（ｆｔ−１ｂｓ）
／平方インチの単位運動エネルギー値に相当する。第２
のエネルギーレベルは、建設車両の様なオフロード装置
が当面する負荷をシミュレートするもので、この負荷は
５３０フィートポンド（ｆｔ−１ｂｓ）／平方インチの
単位運動エネルギー値に相当する。第３のエネルギーレ
ベルは、実際の適用においては正常の頻度又は長期間に
は存在することが想定されない過負荷状態であり、８２
０フィートポンド（ｆｔ−１ｂｓ）／平方インチの単位
値を有する。
【０００７】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る改良型
弾力性金属摩擦接面材料は、密度が高く圧縮された構造
体を得るために、高温高圧のもとでの１段階操作で焼結
される従来技術の材料よりも弾力性が高いという効果を
有する。また、この材料の弾力性により、対面するプレ
ートの表面との順応性を改善することが可能になるとい
う効果を有する。また、本材料の弾力性、多孔性及び熱
伝導性は全て、高レベルの動摩擦を妨げることなくエネ
ルギー吸収弾力の改善に寄与するという効果を有する。
弾力性金属摩擦接面材料は、密度が高く圧縮された構造
体を得るために、高温高圧のもとでの１段階操作で焼結
される従来技術の材料よりも弾力性が高いという効果を
有する。また、この材料の弾力性により、対面するプレ
ートの表面との順応性を改善することが可能になるとい
う効果を有する。また、本材料の弾力性、多孔性及び熱
伝導性は全て、高レベルの動摩擦を妨げることなくエネ
ルギー吸収弾力の改善に寄与するという効果を有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１０Ｎ 10:12 Ｃ１０Ｎ 10:12 10:16 10:16 20:00 20:00 Ａ 40:04 40:04 40:08 40:08 50:08 50:08 70:00 70:00
Claims (1)
- 【請求項１】 母材に対する重量％として約３０乃至約
８０％の金属粒子と、約５乃至約４０％の炭素と、０乃
至約３０％の摩擦調整粒子とからなる多孔質で弾力性が
あり部分的に溶融された金属母材と、当該母材に溶入し
て合金を作る低融点の金属と、からなる改良型弾力性金
属摩擦接面材料であって、前記金属粒子が、銅、アルミ
ニウム、ニッケル、クローム、及びこれらの鉄系金属、
合金及び混合物よりなるグループから選択され、当該低
融点の金属が亜鉛から選択されると共に前記低融点の金
属が最終製品の５０重量％以上を構成することを特徴と
する改良型弾力性金属摩擦接面材料。
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-
1991
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