JPS5919178B2 - クラッチまたはブレ−キライニング製造用の生成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、クラッチおよびブレーキ用の摩擦ライニング
などの工業部品を製造するのに適当な生成物に関する。

適当な支持部材にライニングの形態で固定すると所謂摩
擦ライニングを形成する無機、例えば金属製摩擦部品は
周知である。

金属基材摩擦ライニングにおいては、摩擦及び／又はス
リップ特性および物理的特性を制御する物質が焼結金属
結合材中に埋設されている。

従ってこれらのライニングを製造するには、通常粉末冶
金技術を用い、金属および非金属粉末の混合物を支持部
材に被着し１次いでこれを適当なオープンまたは加圧下
で焼結する。

今日もつとも普通にみられるライニングは、石綿繊維、
エラストマまたは金属チップを高含量で含有し、ライニ
ングに特定の特性を付与し得る物質が添加された混合物
よりなる。

か＼る添加成分は、例えば、摩擦係数の変動を防止する
炭素、回転部分からライニングへの物質伝達を防止する
アルミナまたはシリカ、高温での摩擦係数を安定化する
ある種の高温無機塩である。

ライニングコンパウンドを凝集させるには、適当な熱安
定性レジノイド結合剤を用いる。

特に航空機に用いられる高温ライニングは、銅または鉄
金属基材および上述した添加成分よりなる。

場合によっては他の添加剤をライニングコンパウンドに
配合してコンパランドの焼結を促進するとともに耐高温
性を改善することもできる。

現在著しい伸びをみせている石綿を含有しない半金属製
ライニングは、微粉砕金属に上述した成分を添加してつ
くられる。

この場合、熱安定性レジノイド結合剤を用いてライニン
グの凝集を達成する。

これらの最後の２つのタイプのライニングを製造するの
に用いられる金属粒子は、例えば基材金属が鉄のときに
は粉末冶金法または繊維形成法いずれかを適用して得る
。

本発明の生成物は、粗状態で０．２〜１．５ ｆＡｃの
範囲の密度を有する微細繊維状鋼粉末よりなり、該粉末
は０．９５〜１．１０重量装置範囲の炭素含量および１
．３０〜１．６０重量装置範囲のクロム含量を有し、該
粉末は金属粒子を切る検査面に観察される顕微鏡構造が
高強度マルテンサイトと変形性オーステナイトとの混合
マトリックス中への式（Ｆｅ 、Ｃｒ ）３Ｃを有する
小球状鉄およびクロム炭化物の微細分布を呈するように
熱処理されている。

この粉末にはこれに特定の性質を付与できる添加剤を配
合する。

特に摩擦係数の規則性もしくは安定性、高温での安定性
の保持に関与する添加剤を配合したり、粉末から焼結摩
擦ライニングをつくりたい場合には粉末焼結過程を促進
する添加剤を配合したり、或は粉末から半金属製摩擦ラ
イニングをつくりたい場合には粉末に高い凝集力を与え
る熱安定性有機樹脂を配合する。

０．２〜Ｌ ５ ｆ／ｃｃの範囲の比較的低い密度を有
する上述した繊維状粉末を用いて、粒子が比較的大きな
自由体積だけ分離されている生成物を製造することがで
きる。

繊維状組織を有する粉末を得ることにより、繊維相互の
結合は粒状粉末を用いた場合より著しく改良される。

さらに任意添加剤の結合も大きく向上するので、得られ
るライニングの機械的強度が高くなる。

次に本発明を図面を参照して説明する。

第１〜３図は繊維状粉末サンプルの拡大顕微鏡写真であ
る。

まず第１および２図において、本発明のクラッチまたは
ブレーキライニング製造用粉末は、炭素０．９５〜１．
１０係ネ・よびクロム１．３０〜１．６０％を含有する
鋼繊維よりなる。

この組織においては：研摩残滓ｒが見えている。

これらの要素ｒは、上記組成を有する棒鋼のような一次
工業製品に砥石車研摩を行うことよりなる粉末製造プロ
セスの第１段階において用いられた研摩または研削工具
から分離した粒子である。

この研摩により粉末を製造するのに適当な一次製品から
鋼繊維を得る。

この研摩を冷却液ｌを流しながら行う。

冷却液は、第一に高温での粒子の過剰酸化を防止し、第
二に液体による粒子の侵食を防止するための防食剤を含
有する。

この研摩は、一次製品の表面から引きはがされる粒子が
瞬間的にはマ９００℃近くの温度にさらされるように行
う。

液体による冷却作用の結果として、Ｃ１％およびＣｒ１
．５％の鋼の粒子は急冷または焼入れ変態を起す。

光学顕微鏡およびＸ線回折により観察された組織は、直
径がはソ３ミクロン以下の式（Ｆｅ 、Ｃｒ ） ｓ
Ｃ小球状鉄訃よびクロム炭化物の微細分散であり、これ
らの炭化物は、一方では有心正方晶系を有する鉄中炭素
過飽和固溶体、また他方では常温で準安定状態にある面
心立方晶系を翁する鉄中炭素固溶体よりなるマトリック
ス中に規則的に埋設されている。

これらの冶金学的成分はマルテンサイト（有心正方晶形
）およびオーステナイト（面心立方晶形）と称される。

第４図に示すように、研摩中に研摩粒により固体材料の
表面から引きちぎられた微細な金属粒子を流体、即ち粒
子充満流体ｌ＋により処理位置２に運び、ここで粒子を
液相から分離し、次に乾燥する。

研摩位置１では下記の研摩具いずれを用いてもよい。

シリカまたはアルミナなどの研摩粒がガラス質または有
機結合剤で結合された普通の砥石車。

顕微鏡組織が遊離炭化物または明確な高強度化合物を示
す鋳鉄よりなる研摩具。

第３図に示す顕微鏡写真は、重合材料中に埋設された繊
維状粉末のサンプルをよぐ磨き、エチルアルコール中に
３楚の硝酸を含有する溶液よりなる顕微鏡用処理液で侵
食したものを倍率Ｘ１００Ｏで示す。

マルテンサイトマトリックス中に球形炭化物粒子が分散
されているのがわかる。

検査面が処理液で侵食されていない隣接粒子はオーステ
ナイトマトリックス中に分散された炭化物よりなる。

この現象は、この冶金学的成分の特定結晶構造に基因す
る。

第５図は粉末サンプルのＸ線回折図であり、オーステナ
イト組織に対応する強度ピーク（インパル７７秒×１０
３ ）の存在を示している。

これらのピークをγで表示する。

ブラッグ角θを横軸にとっである。

周知の方法で計算したオーステナイトの割合は全体積の
１０〜２０チの範囲である。

この割合は特に研摩過程に用いる液ｌ＋の冷却能に依存
する。

粉末特性は粉末の特定の冶金学的構造に由来する。

そのような因子は。（イ）マトリックス中に埋設された
式（Ｆｅ、Ｃｒ）３Ｃを有する小球状鉄ネ・よびクロム
炭化物の存在（耐摩耗性の強化を伴う） （ロ） とのタイプの鋼で大抵の場合１２００〜２００
０ＭＰａの範囲にある高い引張強さを有する主としてマ
ルテンサイト型の組織の存在（−→ マトリックス中の
オーステナイトの存在（オーステナイトはその結晶形状
故に焼狂いを吸収し、従って繊維状粉末の圧縮性を増す
ことで特徴付けられる） かくして得られる湿り粉末Ｐ（第４図）の粒度および純
度は選択した研摩材に依存する。

普通の砥石車を用いると、必然的に研摩具から引きはが
されたアルミナまたはシリカ残滓およびガラス質または
有機結合剤が粉末中に存在することになる。

周知の３相分離法により粉末を精製し、しかる後乾燥す
る（第４図）。

しかし、研摩粒を分離する目的のこの３相分離は、摩擦
ライニングの製造に用いる繊維状金属粉末を得るのに不
要であることに留意すべきである。

例えばこの分離を鉄粉末からの磁気選別によって達成す
ることができる。

鋳鉄基材研摩具の場合、このような不純物は存在しない
。

本発明の方法に従って製造した繊維状粉末から所望に応
じて下記のいずれかを得ることができる。

（イ）適当に選択した加圧装填材を適用することにより
粒子間自由体積を調節することができる開放金属組織を
有する工業生成物。

（ロ）有機添加剤（例えば重合性結合樹脂）、無機添加
剤または金属添加剤を添加することができるような粒子
間自由体積を有する金属骨格をもった複合工業生成物。

本発明を具体的に説明するために、以下の実施例にブレ
ーキライニングを製造するための混合物を示す。

実施例 １ 乾燥繊維状鋼粉末 ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・ ６５％ライニングの摩擦係数を調節する ための摩擦添加剤 ・・・・・・・・・・・・・・・
１５裂重合性フェノール結合剤 ・・・・・・・・・・
・・ ２０％実施例 ２ 部分的に酸化された乾燥繊維状鋼 粉末 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・ ７５φライニングの摩擦係数を調節する ための摩擦添加剤 ・・−・・・・・・・・・ １５係
重合性フェノール結合剤 ・・・・・・・・・・・・
１０係実施例 ３ 部分的に酸化された乾燥繊維状鋼 粉末 ・・・・・・・・・・・・・・・・・−・・
・・・−７９φライニングの摩擦係数を調節する ための摩擦添加剤 ・・・・・・・・・・・・ １１裂
重合性フェノール結合剤 ・・・・・・・・・・・・
１０チ上記実施例１，２および３に示されているように
、鋼粉末の割合は比較的広い範囲で変えることができる
。

実際上、摩擦ライニングに３０〜８５重量％の微細繊維
状鋼粉末を含有させ、１００％までの残量を充填剤およ
び結合剤とする。

各成分の正確な割合は、摩擦ライニングに望まれる特定
の使用特性の函数として調節する。

充填材は例えば研摩材、固体潤滑剤、騒音および振動吸
収剤、熱安定剤などとすることができる。

上記混合物を適当なモールドで中圧常温にて圧縮成形し
てライニング用の予備成形体を得る。

次にこの予備成形体を低圧下約１６０℃の温度で最終成
形体に成形する。

摩擦ライニングは種々の形状の短繊維生成物から得るこ
ともできる。

いずれの場合にも、得られた生成物は、不規則な金属骨
格または規則的な金属骨格、例えばこれらの粒子の結合
前に電磁誘導磁界を適用することにより配向された強磁
性粒子を用いて得られるような骨格を有する。

本発明の繊維状鋼粉末を用いて作ったブレーキライニン
グの試験を次に示す。

１ 試験台での試験 レジ−・ナショナル・デ・ニージン・ルノーの中央研究
所において、ディスクブレーキ摩擦ライニングについて
、慣性試験台及び１／３スケールにて比較試験を行った
。

以下の試験結果は鋼粉末顕微鏡組織がライニング及びデ
ィスク双方の耐摩耗性に与える影響と摩擦係数に与える
影響を示す。

〉ブレーキライニングの組成及び
製造法 同一組成のライニング２組を製造した。

両者の相違は、ライニングに配合した繊維の冶金学的組
織にあるだけである。

これらのライニングの特性を第１表に示す。

コンパウンドの配合後、フェノール結合剤を１６ ｋｇ
／１ｍ２の成形圧力下１６０℃で重合させることにより
ライニングを得た。

ブレーキング条件 実験用試験機（１／３スケール）を適切に構成して、相
互摩擦接触状態にある両表面間に生じる摩擦が、車両の
単位表面当りに生じる摩擦に等しくなるようにする。

運動している車両の質量を、慣性フライホイールを用い
てシュミレーションした。

ブレーキライニングの表面積は８．３２ｉであった。

ディスクはパーライト系鋳鉄製で、摩擦表面を研摩した
。

試験台には制御装置が取付けられ、運転条件、例えば回
転速度や制動圧力を調節するとともに、種々の制動パラ
メータ、例えば摩擦トルクやディスク／ライニング界面
の温度を測定することができた。

レ 試験手順 試験は１１の連続工程を行った。

即ち、２回の研摩を順次行い、次いで効率、加熱及び回
復工程を２回繰返し、次いで第３効率工程を行い、次い
で高速からの制動による停止を行い、最後に第４１ 効
率工程を行った。

摩擦係数及び相互摩擦接触状態にある部品（即ちライニ
ング及びディスク）の摩擦係数を測定した。

結果 □ 結果を第２表に示す。

制動効率の観点からは、本発明の粉末よりなる組成Ｇ２
０のライニングは、焼鈍状態にあるフェライト組織を有
する鋼粉末よりなる組成Ｇ８のライニングで得られる摩
擦係数と較べて、良好か、良好でないとしても少くとも
等しい摩擦係数を呈する。

ライニング及びブレーキディスクの耐摩耗性の観点から
は、本発明の粉末で製造したライニングについて著しい
向上がみられる。

本発明のオーステツーマルテンサイト状態にある鋼繊維
粉末よりなる生成物が、フェライト状態叫＋（焼鈍状態
）にある鋼粉末よりなる生成物より優れていることが実
証された。

２ 道路試験 室内試験手段で得た結果を実際の強度および条件につい
て確認するために、本発明のオーステツーマルテンサイ
ト状態の繊維状態粉末よりなるブレーキライニングと、
別の会社のブレーキライニングとを用いて道路試験を行
った。

ライニング組成 試験したライニングの組成及び状態を第３表に示す。

ＪＵＲＩＤ ＺＴＰ ６９２／４６０に用いられてい
る鋼粉末が組織状態は分析できたが、ＦＥＲＯＤＯ５５
６ライニングについては、銅粒子含量が低いため、この
分析がうまくゆかなかった。

ＪＵＲＩＤ ＺＴＰ ６９２／４６０ライニングにつ
いて得られたＸ線回折図は、フェライト組織を示してい
る。

第５図は、本発明の粉末のＸ線回折図で、ピーク幅の拡
大とγで示される回折ピークの出現を通して、マトリッ
クスがオーステツーマルテンサイト系であることを証し
ている。

なお、ＪＵＲＩＤはブレーキライニングの製造会社で、
Ｗａｓａｇ Ｃｈｅｍｉｅ ＡＧ Ｅｓ５ｅｎ （西ド
イツ）及びＢｅｎｄｉｘ Ｃｏｒｐ−・ｏｆ Ｄｅｔｒ
ｏｉｔ（米国）の共同所有者兼パートナ−である。

道路試験条件 自動変速機構付きルノーＲ５型前輪駆動乗用車に、本発
明に係わるライニングＦ２３Ｔ２と他社のライニングと
を前輪ブレーキに順に取付けた。

ブレーキ操作回数を数えるカウンタを設けてブレーキ系
統を完成した。

試験サーキットは、フランス国アネッシ地方のいなかの
道路に見つけ、色々な異なる状況で非常に多数のブレー
キ操作を必要とするように選択した。

ドライバには、道路法規をはずれない最高速度で、しか
もブレーキライニングに最大ストレスを与える道路難度
で（即ち、減速中のエンジンブレーキ期間を最小にして
）運転するように指示を与えた。

サーキットが速度（５０ｋｍ１時）およびブレーキ操作
回数（３８００回／１０００＆ｍ±３楚）に関してはソ
同−条件にあることを確認した。

結果 第４表に、試験中に用いた種々の製品について、ブレー
キライニング及びディスクの摩耗度を示す。

これらの結果から証明される通り、本発明のオーステツ
ーマルテンサイト状態の繊維状鋼粉末よりなる製品が、
耐摩耗性の観点から、フェライト状態の鋼繊維を高割合
で含む製品及び金属粒子を少量しか含有しない製品より
明らかに優れている。

【図面の簡単な説明】

第１，２および３図は繊維状粉末サンプルを拡大して示
す顕微鏡写真、第４図は粉末製造方法の諸工程を示すブ
ロック図、および第５図は粉末サンプルのＸ線回折図で
ある。 ２・・・・・・研摩、２・・・・・・冷却液分離、ｌ・
・・・・・冷却液、ｐ・・・・・・粉末。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 粗密度０．２〜１．５１１／ｃａを有する少くとも
   １種の微細繊維状鋼粉末よりなり、該鋼粉末の化学組成
   が０．９５〜１．１０重量装置炭素、１．３０〜１．６
   ０重量装置クロムおよび残部鉄よりなり、前記粉末の各
   鋼繊維が顕微鏡検査で高強度マルテンサイト及び変形性
   オーステナイトの混合マトリックス中に式（Ｆ ｅ ｔ
   ｃｒ ）：（Ｃを有する小球状鉄及びクロム炭化物が微
   細に分布した硬化組織を示し、前記硬化組織が最大耐摩
   耗性を有することを特徴とする、ブレーキまたはクラッ
   チ用摩擦ライニングなどに適当な金属組成の工業物品を
   製造するための生成物。 ２ 完全にまたは部分的に酸化された繊維状粉末が焼結
   用添加剤と混合された特許請求の範囲第１項記載の生成
   物。 ３ 完全にまたは部分的に酸化された繊、錐状粉末が重
   合性有機結合剤と混合された特許請求の範囲第１項記載
   の生成物。 ４ 粗生成物の密度より高い密度に圧縮された特許請求
   の範囲第２項記載の生成物。