JP2982513B2 - Manufacturing method of metallic friction material - Google Patents

Manufacturing method of metallic friction material

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、自動車のブレーキなど
に利用される摩擦材の製造方法に関し、より詳しくはマ
トリックスが金属からなるメタリック摩擦材の製造方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a friction material used for a brake of an automobile, and more particularly to a method for producing a metallic friction material whose matrix is made of metal.

【0002】[0002]

【従来の技術】摩擦材に要求される性能として、耐摩耗
性に優れていること、摩擦係数が高いこと、摩擦係数が
安定していること、などが挙げられる。これらの性能を
満足させるためには単一素材では困難であり、摩擦材は
多くの素材が混合された複合材料から構成されている。
2. Description of the Related Art The performance required of a friction material includes excellent wear resistance, a high friction coefficient, and a stable friction coefficient. It is difficult to satisfy these performances with a single material, and the friction material is composed of a composite material in which many materials are mixed.

【0003】このような摩擦材は、大別すれば次のよう
に分類できる。 (1)コルク、セルロース:単体もあるが、多くは樹脂
を含浸して熱成形したもの (2)ウーブン:ガラス繊維、黄銅線を芯にしてアスベ
スト、有機繊維などで作った紐に樹脂を含浸させ、紐を
巻いた後熱成形したもの (3)セミモールド:紐に樹脂を含浸させ、ゴム材料を
充填し熱成形したもの (4)レジンモールド:アスベスト、ガラス繊維などを
基材とし、フェノール樹脂と各種充填材を混合した後熱
成形したもの (5)ゴムモールド:レジンモールドの樹脂の代わりに
ゴムを用いたもの (6)セミメタリック:レジンモールドのうち、基材が
金属繊維のもの (7)メタリック:金属粉末を焼結したもの (8)サーメット:セラミック粉末と金属粉末を焼結し
たもの 自動車用としては、このうちセミモールド、レジンモー
ルド系の摩擦材が従来より多用されている。しかし近年
のエンジン出力の向上などにより、摩擦材はさらに高速
高荷重性能を要求されるようになり、メタリック摩擦材
の利用も検討されている。またメタリック摩擦材は、輸
送機械、工作機械、あるいは産業車両用としても多く利
用されている。
[0003] Such friction materials can be roughly classified as follows. (1) Cork, Cellulose: There are simple substances, but most are impregnated with resin and thermoformed. (2) Woven: String impregnated with glass, brass wire and made of asbestos, organic fiber, etc. with resin (3) Semi-mold: impregnated with resin, filled with rubber material, and thermoformed (4) Resin mold: Asbestos, glass fiber, etc. as base material, phenol (5) Rubber mold: A resin using rubber instead of resin in resin mold (6) Semi-metallic: Among resin molds, the base material is metal fiber ( 7) Metallic: Sintered metal powder (8) Cermet: Sintered ceramic powder and metal powder For automobiles, semi-mold and resin mold Friction materials have been widely used conventionally. However, with the recent improvement in engine output and the like, friction materials are required to have higher speed and higher load performance, and the use of metallic friction materials is also being studied. Metallic friction materials are also widely used for transportation machines, machine tools, or industrial vehicles.

【0004】このメタリック摩擦材は、シンタードメタ
リック摩擦材とも称され、マトリックスとなる銅系金属
などの母材金属粉末と、黒鉛などの潤滑材粉末と、硅
砂,ムライト,金属短繊維などの摩擦成分粉末とを混合
し、それを成形・焼結して製造されている。ところが、
例えば金属短繊維を含むメタリック摩擦材からなるブレ
ーキ装置では、金属短繊維がマトリックスから脱落して
摩擦材とディスクロータなどの間に存在し、制動時に押
し潰されることにより「ブレーキ鳴き」が発生すること
が明らかとなった。
[0004] This metallic friction material is also called a sintered metallic friction material, and a base metal powder such as a copper-based metal serving as a matrix, a lubricant powder such as graphite, and a friction component such as silica sand, mullite and short metal fibers. It is manufactured by mixing powder and molding and sintering it. However,
For example, in a brake device made of a metallic friction material containing short metal fibers, the short metal fibers fall out of the matrix and exist between the friction material and the disk rotor, etc., and are crushed at the time of braking, so that “brake squeal” occurs. It became clear.

【0005】そこで特開平3−79733号公報には、
長手方向の少なくとも一箇所で屈曲及び/又は湾曲され
た金属短繊維を用いた摩擦材が開示されている。この摩
擦材によれば、金属短繊維どうしの絡み合いによりマト
リックスからの金属短繊維の脱落が防止されるため、鳴
きを防止することができる。
Therefore, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 3-79733 discloses that
A friction material using a metal short fiber bent and / or curved at at least one position in a longitudinal direction is disclosed. According to this friction material, the short metal fibers are prevented from dropping out of the matrix due to the entanglement of the short metal fibers, so that the squeal can be prevented.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで潤滑材として
メタリック摩擦材に広く用いられている黒鉛は、例えば
銅系金属をマトリックスとする摩擦材に用いられた場
合、銅と黒鉛間には何ら結合力がないため、摩擦摺動時
に黒鉛が容易に脱落するという不具合があった。本発明
はこのような事情に鑑みてなされたものであり、黒鉛の
脱落が防止されたメタリック摩擦材とすることを目的と
する。
Graphite widely used as a lubricant in a metallic friction material, for example, when used in a friction material having a copper-based metal as a matrix, has no binding force between copper and graphite. Therefore, there was a problem that graphite was easily dropped during friction sliding. The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to provide a metallic friction material in which graphite is prevented from falling off.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明のメタリック摩擦材の製造方法は、略螺旋状の金属繊
維と黒鉛粉末とを混合する第1混合工程と、第1混合工
程で形成された混合粉末に摩擦材のマトリックスを構成
する母材金属の粉末をさらに混合する第2混合工程と、
第2混合工程で形成された混合粉末から摩擦材形状の成
形体を形成する成形工程と、成形体を焼結する焼結工程
と、からなることを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a metallic friction material, comprising: a first mixing step of mixing a substantially spiral metal fiber and graphite powder; and a first mixing step. A second mixing step of further mixing the base metal powder constituting the friction material matrix with the mixed powder thus obtained;
The method is characterized by comprising a forming step of forming a friction material shaped body from the mixed powder formed in the second mixing step, and a sintering step of sintering the formed body.

【0008】[0008]

【作用】本発明の製造方法では、先ず略螺旋状の金属繊
維と黒鉛粉末とを混合する第1混合工程が行われ、その
後第2混合工程でさらに母材金属粉末が混合される。こ
れにより、黒鉛粉末は略螺旋状の金属繊維中に効果的に
保持され、母材金属粉末中に独立して存在するのが防止
される。
In the production method of the present invention, first, a first mixing step of mixing a substantially spiral metal fiber and graphite powder is performed, and then a base metal powder is further mixed in a second mixing step. Thus, the graphite powder is effectively held in the substantially spiral metal fiber, and is prevented from being independently present in the base metal powder.

【0009】そしてこのような混合粉末から成形・焼結
されたメタリック摩擦材では、略螺旋状の金属繊維はマ
トリックスを構成する母材金属と一体的に焼結されると
ともに、黒鉛はマトリックス中に塊状に存在するのが防
止され、略螺旋状の金属繊維中に保持された状態でマト
リックス中に存在している。したがって黒鉛と母材金属
との間になんら結合力が無くとも、相手材との摩擦摺動
時に黒鉛が脱落するのが防止されている。そして黒鉛は
摩擦摺動時に螺旋状金属繊維の隙間から徐々に摺動面に
供給されるため、長期間にわたって潤滑作用を奏し耐摩
耗性などに優れている。
[0009] In the metallic friction material molded and sintered from such a mixed powder, the substantially spiral metal fibers are sintered integrally with the base metal constituting the matrix, and the graphite is contained in the matrix. It is prevented from existing in a lump, and is present in the matrix while being held in the substantially spiral metal fiber. Therefore, even if there is no binding force between the graphite and the base metal, the graphite is prevented from falling off during friction sliding with the counterpart material. Since graphite is gradually supplied to the sliding surface from the gap between the spiral metal fibers during frictional sliding, the graphite exhibits a lubricating action for a long period of time and is excellent in wear resistance and the like.

【0010】なお、黒鉛の保持を確実とするために、螺
旋状金属繊維の螺旋のピッチを黒鉛粉末の径より小さく
することが好ましい。
[0010] In order to ensure the retention of graphite, the spiral pitch of the spiral metal fibers is preferably smaller than the diameter of the graphite powder.

【0011】[0011]

【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。 (実施例) <第1混合工程>平均外径1.0mm、平均長さ3.0
mm、平均線径0.1mmの螺旋状銅繊維と平均粒径
0.3mmの黒鉛粉末を、重量比で銅繊維:黒鉛=4:
8となるようにV型混合機中に投入し、1時間混合し
た。 <第2混合工程>上記V型混合機中にさらに、母材金属
粉末としての銅粉末及び錫粉末、摩擦成分粉末としての
SiO2 粉末を、表1に示す組成となるように投入し、
30分間混合した。
The present invention will be specifically described below with reference to examples. (Example) <First mixing step> Average outer diameter 1.0 mm, average length 3.0
helical copper fiber having an average wire diameter of 0.1 mm and graphite powder having an average particle diameter of 0.3 mm, by weight ratio of copper fiber: graphite = 4:
The mixture was charged into a V-type mixer so that the mixture became 8, and mixed for 1 hour. <Second mixing step> Copper powder and tin powder as base metal powder and SiO 2 powder as friction component powder were further charged into the V-type mixer so as to have the composition shown in Table 1,
Mix for 30 minutes.

【0012】[0012]

【表1】 なお、母材金属としては上記以外に、銅、銅−錫−亜鉛
合金などの銅系金属、鉄を主体とし、これに銅、ニッケ
ル、コバルトなどを加えた鉄系金属などを用いることが
できる。また摩擦成分としては、ムライト、硅砂などを
用いることができる。さらに、潤滑材として黒鉛に加え
て硫化鉛、硫酸鉛などの鉛化合物あるいはMoS2 など
を用いることもできる。 <成形工程>得られた混合粉末を金型中に入れ、圧縮成
形してディスクパッド形状の成形体を形成した。 <焼結工程>得られた成形体を銅メッキされた裏金表面
に載置し、800℃で2時間加圧保持して焼結し、その
後機械加工してディスクパッドとした。 <試験>このディスクパッドをキャリパーにセットし、
鋳鉄製ロータを相手材として表2に示す条件で摩耗試験
を行い、摩耗率を測定した。結果を図3に示す。なお、
ディスクパッドとピストンの間に、ベーパロック防止の
ための断熱板を設置した。
[Table 1] In addition, as the base metal, in addition to the above, copper, a copper-based metal such as a copper-tin-zinc alloy, an iron-based metal mainly containing iron, to which copper, nickel, cobalt, or the like is added, can be used. . As the friction component, mullite, silica sand, or the like can be used. Further, in addition to graphite, a lead compound such as lead sulfide or lead sulfate, MoS 2 or the like can be used as a lubricant. <Molding Step> The obtained mixed powder was placed in a mold and compression-molded to form a disk pad-shaped molded body. <Sintering Step> The obtained compact was placed on the surface of the copper-plated back metal, pressed at 800 ° C. for 2 hours, sintered, and then machined to obtain a disk pad. <Test> Set this disc pad on the caliper,
A wear test was performed using the cast iron rotor as a mating material under the conditions shown in Table 2 to measure the wear rate. The results are shown in FIG. In addition,
An insulating plate was installed between the disk pad and the piston to prevent vapor lock.

【0013】[0013]

【表2】 (比較例)螺旋状銅繊維を用いず代わりに銅短繊維を4
重量%用い、第1混合工程を行わず第2混合工程で全部
を一度に混合したこと以外は実施例と同様にして、比較
例のディスクパッドを形成した。そして同様に摩耗率を
測定し、結果を図3に示す。 (評価)図3より、実施例の製造方法で得られたディス
クパッドは、比較例の製造方法で得られたディスクパッ
ドより摩耗試験時の摩耗率が小さく、耐摩耗性に優れて
いることがわかる。
[Table 2] (Comparative Example) 4 staple copper fibers instead of spiral copper fibers
A disk pad of a comparative example was formed in the same manner as in the example except that the first mixing step was not performed and the whole was mixed at once in the second mixing step. And the wear rate was measured similarly, and the result is shown in FIG. (Evaluation) FIG. 3 shows that the disk pad obtained by the manufacturing method of the example has a smaller wear rate in the wear test and is superior in wear resistance to the disk pad obtained by the manufacturing method of the comparative example. Recognize.

【0014】実施例の製造方法で得られたディスクパッ
ドでは、図1に示すように銅マトリックス4中に螺旋状
銅繊維1とSiO2 粒子が均一に分散して一体的に保持
され、螺旋状銅繊維1中に黒鉛2が保持されているた
め、黒鉛2は摩擦摺動中に銅マトリックス4から脱落す
るのが防止されている。そして黒鉛2は螺旋状銅繊維1
から徐々に摺動面に供給されるため、黒鉛2の潤滑作用
が長期間持続されたことによるものである。
In the disk pad obtained by the manufacturing method of the embodiment, as shown in FIG. 1, the helical copper fiber 1 and the SiO 2 particles are uniformly dispersed in the copper matrix 4 and are integrally held. Since the graphite 2 is held in the copper fiber 1, the graphite 2 is prevented from falling off from the copper matrix 4 during frictional sliding. And graphite 2 is spiral copper fiber 1
This is due to the fact that the lubricating action of the graphite 2 is maintained for a long period of time.

【0015】一方、比較例の製造方法により得られたデ
ィスクパッドでは、図2に示すように黒鉛2は平均粒径
0.1〜0.4mmの塊状となって、SiO2 粒子3及
び銅短繊維5とともにマトリックス4中に均一に分散し
て存在し、黒鉛2と銅マトリックス4との結合力は極め
て弱い。したがって黒鉛2は摩擦摺動時に銅マトリック
ス4から容易に脱落し、黒鉛2の潤滑作用が徐々に小さ
くなるため摩耗試験時の摩耗率が大きくなっている。
On the other hand, in the disk pad obtained by the manufacturing method of the comparative example, as shown in FIG. 2, the graphite 2 becomes a lump having an average particle size of 0.1 to 0.4 mm, and the SiO 2 particles 3 and the copper It is uniformly dispersed in the matrix 4 together with the fibers 5, and the bonding force between the graphite 2 and the copper matrix 4 is extremely weak. Therefore, the graphite 2 easily falls off from the copper matrix 4 during frictional sliding, and the lubricating action of the graphite 2 gradually decreases, so that the wear rate in the wear test increases.

【0016】[0016]

【発明の効果】すなわち本発明の製造方法により得られ
たメタリック摩擦材によれば、摩擦摺動時の黒鉛の脱落
が防止され、黒鉛の潤滑作用が長期間作用するため、耐
摩耗性に優れている。そして本発明の製造方法によれ
ば、そのようなメタリック摩擦材を容易に、かつ安定し
て確実に製造することができる。
According to the metallic friction material obtained by the production method of the present invention, graphite is prevented from falling off during frictional sliding, and the lubricating effect of graphite acts for a long period of time, resulting in excellent wear resistance. ing. According to the production method of the present invention, such a metallic friction material can be produced easily, stably and reliably.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の製造方法により得られるメタリック摩
擦材の模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a metallic friction material obtained by a production method of the present invention.

【図2】従来の製造方法により得られるメタリック摩擦
材の模式的断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view of a metallic friction material obtained by a conventional manufacturing method.

【図3】摩耗率の程度を説明する棒グラフである。FIG. 3 is a bar graph illustrating a degree of a wear rate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:螺旋状銅繊維 2:黒鉛
3:SiO2 粒子 4:銅マトリックス 5:銅短繊維
1: spiral copper fiber 2: graphite
3: SiO 2 particles 4: Copper matrix 5: Copper short fiber

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F16D 69/02 B22F 5/00 G Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI F16D 69/02 B22F 5/00 G

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 略螺旋状の金属繊維と黒鉛粉末とを混合
する第1混合工程と、 該第1混合工程で形成された混合粉末に摩擦材のマトリ
ックスを構成する母材金属の粉末をさらに混合する第2
混合工程と、 該第2混合工程で形成された混合粉末から摩擦材形状の
成形体を形成する成形工程と、 該成形体を焼結する焼結工程と、からなることを特徴と
するメタリック摩擦材の製造方法。
1. A first mixing step of mixing a substantially spiral metal fiber and graphite powder, and a base metal powder constituting a friction material matrix is further added to the mixed powder formed in the first mixing step. Second to mix
A metallic friction comprising: a mixing step; a forming step of forming a friction material shaped compact from the mixed powder formed in the second mixing step; and a sintering step of sintering the compact. The method of manufacturing the material.
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