KR100198913B1 - 건식 마찰재와 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
마찰 미끄럼 운동시의 가압 하중이 적은 경우라도, 상대 재료와 국소적으로 접촉하는 소위 치우침의 현상을 방지하고, 건식 미끄럼 운동조건하에 있어서 0.3 이상의 마찰 계수를 안정하게 나타내는 마찰재를 얻을 수 있다.
경질 입자 분산형 금속 분말(1)이 열경화성 수지(2)내에 확산하여 유지되고 있다. 여기서, 상기 금속 분말(1)은 금속 재료(3)와 그안에 균일하게 분산된 경질 입자(4)로 구성된다. 경질 입자 분산형 금속 분말(1)의 함유량은 체적 기준으로 20% 이상 90% 이하로 한다.
Description
제1도는 본 발명에 따른 마찰재의 조직을 나타내는 모식도.
제2a도 및 제2b도는 본 발며에 따른 마찰재의 입자 조직을 나타내는 사진으로, 제2a도는 경질 입자 분산형 동합금 분말이 수지내에 분산된 상태를, 제2b도는 경질 입자 분산형 동합금 분말을 확대한 상태를 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 경질 입자 분산형 금속 분말 2 : 열경화성 수지
3 : 금속 재료 4 : 경질 입자
[발명의 분야]
본 발명은 건식으로 이동되는 금속 분말 분산형 수지 마찰재와 그 제조 방법에 관한 것이다.
[종래 기술]
최근, 건식하에서 사용되는 마찰 클러치 및 브레이크용 재료로서 어스베스트계 마찰재료 대신 청동계 소결합금이 개발되어 있고, 예를들면 특개소 58-126948호 공보에 있어서는 청동계 소결합금에 높은 마찰 계수를 얻기 위해 경질 입자를 첨가하는 것이 기재되어 있다.
그러나, 이들 소결 재료에서는 합금내에 분산되어 있는 경질 입자와 재료간에는 반응층이 없고, 간격이 존재한다. 그 때문에, 고속 고하중의 미끄럼 운동 조건에서는 마찰시에 재료로 부터 경질 입자가 탈락하기 때문에 높은 마찰 계수를 안정하게 확보할 수 없게 되고, 또한 탈락부를 기점으로 하여 상대 재료와 버닝(burning)을 발생하고, 또한 탈락 입자의 끼어듦이나 상대 재료를 공경한다는 문제가 있다. 한편, 마찰재의 기계적 특성의 관점에서 상기의 틈은 소결체의 강도 인성의 저하를 유발한다고 하는 문제가 생긴다.
그래서, 본 발명자들은 각종 경질 입자들 Cu-Sn 계 합금 분말 혹은 혼합 분말과 기계적으로 합금화함으로, 동합금 분말의 재료내에 경질 입자를 미세 또한 균일하게 분산시키는 것에 성공하고, 그 결과, 건식하에서의 마찰 미끄럼 운동 특성과 기계적 특성의 양쪽을 겸비한 소결 마찰재에 관한 특원평 4-317756호 「소결 마찰재」를 출원하였다.
그러나, 상기 소결 마찰재를 포함시킨 지금까지의 금속재 마찰 재료는 일반적으로, 강성이 크기 때문에 저하중이 부가되도록한 부품에 적용한 경우, 마찰재 혹은 클러치 재료의 미끄럼 운동면이 상대측의 미끄럼 운동면과 균일하게 접촉하지 않고, 혹은 「치우침 현상」을 발생시킨다. 그 결과, 본래 마찰 재료가 갖는 마찰 계수를 충분히 발휘할 수 없고, 또한 치우침 현상 때문에 마찰 계수가 안정되지 않는다고 하는 문제가 있다.
한편, 강성을 작게하여 치우침 현상을 억제하고, 균일 접촉을 실현하기 위해 개발된 재료가 수지계 마찰 재료 혹은 페이퍼 마찰 재료이다.
그러나, 양자는 금속재 마찰 재료에 비해 내열성, 내마모성이 떨어지기 때문에, 브레이크재나 클러치재와 같은 건식 미끄럼 운동 부품에의 적용에는 한계가 있었다. 또한, 금속재 마찰 재료에 비해 열전도율이 적기 때문에, 마찰 미끄럼 운동면에서 발생한 마찰열이 그 부분에 쌓여서, 마찰재 전체에 전달 분산되지 않는 결과, 열에 의한 수지 성분 혹은 종이 재료의 열호 현상이 현저하고, 장기 사용에 견딜수 없다는 문제도 있다.
[발명의 개요]
따라서, 본 발명의 목적은 마찰 미끄럼 운동시의 가압 하중이 적은 경우라도 상대 재료와 국소적으로 접촉하는 소위 치우침 현상을 발생하지 않고, 상대 강제의 마찰재의 미끄럼 운동면과 미그럼 운동면이 균일하게 접촉함으로써, 건식 미끄럼 운동 조건하에 있어서 0.3 이상의 마찰 계수를 나타내고, 또한 내열성, 내마모성, 내버닝성이 뛰어난 건식 마찰재를 경제적으로 제조하는데 있다.
그래서, 본 발명자들은 상기의 문제를 해결하기 위해 각종 실험, 검토를 행한 결과, 수지를 매트릭스로한 마찰재의 내부에 내열성, 내마모성 및 내버닝성에 뛰어난 경질 입자 분산형 금속 분말을 균일하게 분산함으로, 건식 미끄럼 운동하에 있어서 강재를 상대 재료로서 마찰 미끄럼 운동했을 때에, 치우침 현상이나 버닝 현상을 발생하지 않고, 0.3 이상의 마찰 계수를 안정하게 나타낼 수 있는 마찰재를 개발하였다.
본 발명에 의한 건식 마찰재 및 그 제조 방법에 관한 구성은 이하와 같다.
[마찰재의 구성]
(1) 경질 입자가 분말 재료중에 균일하게 분산한 경질 입자 분산형 금속 분말을 체적 기준으로 20% 이상 90% 이하 함유하고, 잔부가 열경화성 수지로 이루어진 마찰재에 있어서, 강재를 상대 재료로서 건식하에 있어서 마찰 미끄럼 운동했을 때에, 0.3 이상의 마찰 계수를 안정하게 나타낸다.
(2) 열경화성 수지가 네트워크를 형성하고, 경질 입자 분산형 금속 분말을 고착한 조직을 갖는다. 즉, 경질 입자 분산형 금속 분말이 열경화성 수지내에 균일하게 분산되어 있다.
(3) 마찰재중의 기공율은 바람직하게는 50 용량 % 이하이다.
(4) 마찰재내에는 바람직하게는, 흑연, MoS2, CaF2, WS2, BN에서 선택된 적어도 1종으로 이루어진 고체 윤활제가 체적 기준으로 30% 이하 함유된다.
(5) 경질 입자 분산형 금속 분말의 금속 재료로서 동 또는 동합금을 이용한다.
(6) 경질 입자 분산형 금속 분말의 금속 재료로서 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 이용한다.
(7) 경질 입자 분산형 금속 분말에 있어서의 경질 입자의 함유량은 바람직하게는 중량 기준으로 5% 이상 80% 이하이다.
(8) 경질 입자 분산형 금속 분말내의 경질 입자로서, Si 분말, Mo 분말, 철계 금속간 화합물, 산화물 입자, 질화물 입자, 탄화물 입자에서 선택된 1종 이상의 재질을 이용한다.
(9) 경질 입자 분산형 금속 분말에 동합금의 금속 재료를 100으로 한 경우, 중량 기준으로 20% 이하의 Sn을 함유한다.
(10) 경질 입자 분산형 금속 분말에 알루미늄 합금의 금속 재료를 100으로 한 경우, 중량 기준으로 Fe, Ni, Cr에서 선택된 1종 이상을 합계로 5% 이상 함유한다.
(11) 경질 입자의 최대 입경은 바람직하게는 50㎛ 이하로 한다.
(12) 열결화성 수지로서 폐놀계 수지, 에폭시계 수지, 폴리이드계 수지, 폴리아미드·이미드계 수지, 멜라민계 수지에서 선택된 1종 이상을 이용한다.
(13) 경질 입자 분산형 금속 분말의 평균 입경은 바람직하게는 30㎛ 이상 250㎛ 이하로 한다.
[마찰재의 제조 방법]
(14) 경질 입자 분산형 금속 재료 및 열경화 분말을 준비하는 공정, 양 분말을 소정의 조성으로 배합한후, V형 믹서, 니티, 볼밀로부터 선택된 분말 혼합기를 이용하여 양 분말을 혼합하는 공정, 계속해서 상기 혼합 분말을 가열된 폐쇄 금형내에서 가압 및 고체화하는 공정을 행한다.
(15) 경질 입자 분산형 금속 분말, 열경화 수지 분말 및 고체 윤활제를 준비하는 공정, 이들의 분말을 소정의 조성으로 배합한후, V형 믹서, 니더, 볼밀로부터 선택된 분말 혼합기를 이용하여 균일하게 혼합하는 공정, 계속해서 상기 혼합 분말을 가열된 폐쇄 금형내에서 가압 및 고체화하는 공정을 행한다.
(16) 혼합 분말을 가열된 폐쇄 금형내에서 가압 고체화 하는 공정을 경질 입자 분산형 금속 분말의 확산, 소결 온도 보다도 낮은 온도에서, 또한 수지 성분의 용접, 용해 개시 온도 보다도 낮은 온도 영역에서 행한다.
(17) 경질 입자 분산형 금속 분말을 준비하는 공정으로서, 금속 재료와 경질 입자로 이루어진 혼합 분말을 준비하고, 이들의 혼합 분말에 대해 기계적 합금화법(메카니컬 얼로잉법), 기계적 혼합법(메카니컬 그라인딩법), 조립법중 어느 하나의 기계적 혼합, 분쇄 처리를 실시한다. 이것에 의해, 상기 경질 입자를 최대 입경 50㎛ 이하로 분쇄하고, 또한, 동시에 상기 합금 분말의 재료내부에 균일하게 분산시킨다.
(18) 경질 입자 분산형 금속 분말을 공정으로서, 금속 재료의 용탕중에 최대 직경 50㎛ 이하의 경질 입자를 첨가, 혼합, 교반하고, 분무법(아트마이즈법)에 의해 경질 입자를 금속재료의 내부에 균일하게 분산시킨다.
본 발명에 의한 마찰재는 상술한 바와 같은 뛰어난 마찰 미끄럼 운동 특성을 제공하지만, 이것은 주로 다음과 같은 이유에 의한다. 마찰 저항, 조정제로서 첨가하는 입자가 종래의 수지제 혹은 제지 마찰재로 사용되어온 단순한 경질 성분, 예를들면, 산화물이나 질화물등의 입자나 유리 섬유, 세라믹 파이버등이 아니고, 미세한 경질 입자가 금속 분말의 재료중에 균일하게 분산한 복합 금속 분말, 소위 경질 입자 분산형 금속 분말을 사용한데 있고, 이것이 본 발명의 마찰재에 있어서의 최대의 특징이다.
또한, 상기 경질 입자 분산형 금속 분말은 분말간에 금속적으로 결합되지 않고, 단독으로 수지 재료내에 균일하게 분산하여 존재한다. 왜냐하면, 금속 합금 분말이 금속적으로 결합한 상태, 즉 분말끼리가 확산, 소결한 상태이면, 마찰재의 강성이 증대하여, 예를들면 수지 성분이 개재하여도 저하중하에서의 마찰 미끄럼 운동에 있어서는 국소적인 치우침 현상이 발생하기 때문이다.
본 발명에 다른 마찰재의 모식도를 제1도에 도시한다. 경질 입자 분산형 금속 분말(1)은 금속 재료(3)와 그곳에 분산된 경질 입자(4)로 구성되.고, 상기 금속 분말(1)이 열경화성 수지 (2)내에 유지되고 있다. 상기와 같이, 경질 입자 분산형 금속 분말(1)은 분말끼리간에 금속적으로 결합시키지 않고, 분말이 단독 상태로 열경화성 수지(2)내에 균일하게 분산되어 있다. 상기 구성에 의해, 치우침 현상이 억제되고, 내마모성, 내버닝성을 현저히 개선할 수 있다는 것을 본 발명자는 발견하였다. 또한, 상기 금속 분말내에 분산하는 경질 입자(4)의 함유량을 조정함으로써, 마찰재가 나타내는 마찰 계수를 제어하는 것도 가능하다. 그 결과, 예를 들면, 약 10kgf/cm2정도의 낮은 하중이 부하된 경우라도 마찰재의 미끄럼 운동면이 충분히 변형하여, 국소적인 치우침 현상을 발생하지 않고, 상대 재료의 미끄럼 운동면과 균일하게 접촉하는 것이 가능해지고, 0.3을 초과하도록한 고마찰 계수를 안정하게 나타낼 수 있는 것이 확인되었다.
또한, 수지에 혹은 제기 마찰재에 비해 금속 분말을 함유함으로, 마찰재의 열전도율이 향상하고, 그 결과, 마찰 미끄럼 운동면에서 발생한 마찰열이 그 미끄럼 운동면에 쌓이는 일이 없이, 마찰재 전체에 전달, 분산하기 때문에, 본 발명에 의한 마찰재에 있어서는 마찰열에 의한 열화 현상이 진행하기 어려워진다고 하는 이점도 갖는다.
그래서, 본 발명자들은 이와 같은 저강성과 고마찰 계수 및 내마모성, 내버닝성을 동시에 실현하기 위해 필요한 금속 분말 및 수지 분말의 성분 조성, 경질 입자의 크기, 첨가량, 마찰재의 기공율, 또한 상기와 같은 마찰재를 제조하기 위한 적정 조건등을 각종 실험 및 검토를 행함에 따라 명확해졌다.
그들의 적정 범위는 상술한대로 이지만, 그 설정 이유에 관한 상세한 설명을 이하에 행한다.
먼저, 경질 입자 분산형 금속 분말의 특징과 그 제조 방법에 관해 이하에 설명한다.
본 발명자들은 상술한 바와 같은 뛰어난 마찰 미끄럼 운동 특성을 나타내기 위해서는 제1도의 모식도에 도시한 바와 같은 조직 구조를 갖는 경질 입자 분산형 금속 분말을 사용하는 것이 유효한 것을 발견하였다. 본 발명자가 대상으로 하는 구체적인 경질 입자 분산형 금속 분말로서는 동(Cu) 혹은 알루미늄(Al) 합금으로 이루어진 분말 재료 내부에 미세한 경질 입자가 균일하게 분산하고, 게다가 재료와 경질 입자가 견교하게 결합, 고정한 조직을 들 수 있다.
상기와 같은 조직 구조를 갖는 것으로, 미끄럼 운동시에 있어서의 경질 입자의 탈락은 억제되고, 장기간에 걸쳐 안정된 마찰 미끄럼 운동이 실현되는 것을 알았다.
즉, 본 발명에 있어서의 경질 입자 분산형 금속 분말을 마찰재에 있어서 미끄럼 운동면내에 미세 또한 균일하게 분산하여, 상온 및 고온에서의 마찰 미끄럼 운동시에 있어서 상기 재료와의 응착 발생을 억제하고, 내버닝성을 향상시키는 동시에, 상대 재료의 재료 표면과 직접 접촉하여 마찰 저항을 발생시킴으로 마찰 계수를 향상시키는 역할을 갖는다. 단, 이와 같은 효과를 나타내기 위한 조건으로서는 마찰 미끄럼 운동시에 경질 입자가 금속 합금 분말의 재료로부터 탈락하지 않는데 있다.
그리고, 본 발명자들은 실험, 검토를 반복한 결과, 상술한 바와 같은 경질 입자 분산형 금속 합금 분말을 경제적으로 제조하는 방법으로서, ① 분말의 기계적 혼합, 분쇄 합금화 처리법, ② 분무법(아트마이즈법)의 적용이 유효함을 알았다.
먼저, ①의 분람의 기계적 혼합, 분쇄 합금화 처리법은 메카니컬 알로잉법이나 메카니컬 그라인딩법, 조립법등을 대표로 하는 분말 처리법이다. 본 발명이 대상으로 하는 금속 재료의 구체예는 동합금 및 알루미늄 합금 분말이고, 구체적인 방법으로서는 먼저, 소정의 조성을 갖는 동합금 분말, 혹은 알루미늄 합금 분말과 경질 입자와의 혼합 분말을 준비한다. 그리고 이것에 대해 상기의 고에너지 분쇄 처리법을 적용함으로써, 경질 입자를 미세하게 분쇄함과 동시에, 금속 합금 분말의 재료내에 미세한 경질 입자를 균일하게 분산시킴으로 경질 입자 분산형 금속 분말을 제조할 수 있다.
또한, 상기 기계적인 분말 혼합, 분쇄 처리는 종래의 볼밀 분쇄나 혼합과 같은 습식법이 아닌 건식법으로 행한다. 또한, 경우에 따라서는 PCA(Process Control Agent)로서 스티어링산이나 알콜등을 소량 첨가함으로, 과도한 응집을 방지하는 것도 가능하다. 처리 장치로서는 아트라이터나 볼밀이 적당하다. 전자는 분쇄율이 우수한 것때문에 고속 처리에는 적합하다. 또한, 후자는 장시간 처리가 필요하지만, 분위기 제어가 용이하고, 투입 에너지의 설계만 적절히 행하면, 단시 간으로 목표로 하는 분말의 조직 구조가 실현가능하기 때문에, 비교적 경제성이 뛰어난 제조 방법이다.
다음에, ②의 분무법(아트마이즈법)은 소정의 조성을 갖는 동합금 혹은 알루미늄 합금의 용탕내에 경질 입자를 교반, 분산시키고, 이것을 분무함으로, 내부에 경질 입자가 균일하게 분산한 금속 합금 분말을 제조하는 방법이다. 또한, 상기 방법에서는 경질 입자를 미세하게 분쇄하지 않기 때문에, 사전에 목표로 하는 입도 분포를 갖는 미세한 경질 입자(구체적으로는 최대 입경 50㎛ 이하의 경질 입자)를 준비할 필요가 있다.
또한, ① 혹은 ②는 제조 방법에 의해 얻는 경질 입자 분산형 금속 분말에 있어서는 재료를 구성하는 동합금 혹은 알루미늄 합금과 경질 입자의 경제면에 반응층이 형성된다. 그 결과, 경질 입자는 재료중에 견고하게 고정되고, 마찰 미끄럼 운동면으로부터 탈락하지 않고, 버닝이나 마찰 손상을 억제할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 마찰재내에 분산하는 상기의 경질 입자 분산형 금속 분말의 첨가량을 상기와 같이 한정한 이유에 관해 설명한다.
경질 입자 분산형 금속 분말을 첨가하는 목적으로서, 첫째로, 분말 재료내에 분산하는 경질 입자가 미끄럼 운동시에 마찰 저항 입자로 되어, 마찰 계수를 향상 시킨다. 두번째로, 분말 재료(동합금이나 알루미늄 합금등)가 마찰내의 내열성, 내마모성, 내버닝성을 향상시키고, 세번째로 금속 분말을 함유함으로 마찰재의 열전도율이 향상하고, 마찰열이 미끄럼 운동면에만 쌓이지 않고 마찰재 전체로 분산되기 때문에, 열에 의한 마찰재의 열화 현상을 억제할 수 있다고 하는 것을 들 수 있다.
또한, 상기 경질 입자 분산형 금속 분말의 주위를 마찰재의 재료로 되는 수지 성분이 네트워크형으로 집어 넣고, 앵커링 효과에 의해 상기의 금속 분말을 견고히 고착, 유지함으로, 마찰 미끄럼 운동시에 상기 금속 분말이 마찰재의 재료로 부터 탈락하는 것을 방지한다. 동시에, 수지의 연질 또는 저강성의 특성에 의해, 금속 분말이 상대 재료의 미끄럼 운동면과 균일하게 접촉하여 마찰 미끄럼 운동하는 것인 가능해지고, 그 결과, 상술한 바와 같은 뛰어난 마찰 미끄럼 운동 특성을 발현할 수 있다.
따라서, 본 발명의 마찰재에 대해 상기의 경질 입자 분산형 금속 분말의 첨가량이 20 체적 % 미만의 경우, 상술한 바와 같은 고마찰 계수 및 내열성, 내마모성, 내버닝성을 충분히 얻을 수 없게 된다. 한편, 첨가량이 90 체적 %를 넙는 경우, 마찰재의 재료를 구성하는 수지의 량이 10% 체적 % 미만으로 적어지고, 마찰재 전체의 강성이 커지기 때문에, 마찰재는 저하중하에 있어서 상대 재료의 미끄럼 운동면과 균일하게 접촉되지 않게 된다. 그 결과, 상술한 바와 같은 고마찰 계수 및 내마찰성, 내버닝성을 얻을 수 없게 된다.
또한, 경질 입자 분산형 금속 분말의 입경에 관해서는 평균 입경이 30㎛ 보다도 작은 경우, 수지 분말과 혼합할때에 상기 금속 분말이 부분적으로 응집한 상태로 된다. 이와 같은 혼합 분말을 성형, 고체화하면, 금속 분말을 마찰재내에 균일하게 분산시키는 것이 곤란해진다. 그 결과, 응집부로부터 금속 분말이 탈락하고, 안정한 마찰 미끄럼 운동 특성을 얻는 것이 곤란해진다. 한편, 상기 금속 분말의 평균 입경이 250㎛를 넘는 경우, 금속 분말과 수지 분말을 혼합한후, 마찰재를 압축 성형할 때에, 압축성이 손상된다. 그 결과, 마찰재의 단부에 결함이 발생하거나 마찰재 내부의 빈구멍이 불균일하게 분산하기 때문에 불균일 조직이 발생하는 문제가 생긴다.
다음으로, 본 발명은 경질 입자 분산형 금속 분말의 재료를 구성하는 동합금 혹은 알루미늄 합금에 관한 합금 조성을 상기와 같이 설정한 한정 이유에 관해 이하에 설명한다.
또한, 각 원소의 첨가량의 수지는 상기 금속 분말내의 재료 영역 전체를 100으로 한 경우의 각 원소의 첨가량을 중량 기준으로 나타내었다.
[경질 입자 분산형 금속 분말의 재료가 알루미늄(A1)인 경우]
Fe, Ni, Cr; 이들의 천이계 금속 원소는 Al과의 미세한 금속간 화합물(Ae6Fe, Al13Fe4, Al3Fe, Al6Ni, Al3Ni, Al3Cr, AlCr등)을 형성한다. 이 금속간 화합물이 분말 재료내에 균일하게 분산함으로, 분말의 내열성 및 경도를 향상시키는 효과가 있다. 이와 같은 효과를 발현하기 위해서는 Fe, Ni, Cr에서 선택된 1종 이상을, 합계 5중량 % 이상 함유할 필요가 있다. 즉, 합계 첨가량이 5 중량 % 미만에서는 충분한 내열성 및 경도를 얻을 수 없고, 그 결과, 마찰재로서 이용한 경우, 목표로 하는 마찰 미끄럼 운동 특성을 발현하는 것이 곤란해진다.
[경질 입자 분산형 금속 분말의 재료가 동(Cu)인 경우]
Sn; Sn은 Cu와 함께 분말 재료를 형성하고, 분말의 강도 및 인성을 향상시키는 작용이 있고, 또한 고온에서의 상대 재료와의 내버닝성을 향상시키는 작용이 있다. 따라서, 마찰 미끄럼 운동조건이 보다 지나친 경우, 분말 재료내로의 Sn의 첨가는 유효하다. 또한, 그 첨가량이 20 중량 %를 넘게 첨가하면 경화되어 무른 조직이 석출하기 위해, 상대 재료를 현저하게 공격한다고 하는 문제가 발생한다. 따라서, 본 발명의 동합금 분말내의 재료에 있어서의 적정한 Sn 첨가량은 20 중량 % 이하이다.
또한, Sn 이외에도 다른 금속 원소의 첨가도 유요하고, 예를들면 Zn이나 Ni을 분말내에 첨가하는 것으로 금속의 내황화 부식성이 현저하게 향상하는 것도 발견하였다.
다음에, 경질 입자의 크기, 첨가량, 종류에 관하여 기술한다.
건식 미끄럼 운동하에 있어서 상대 재료와의 버닝 현상이나 마모 손상을 일으키지 않고, 0.3 이상의 높은 마찰 계수를 안정하게 유지할 수 있는 마찰재를 만들기 위해서는 경질 입자의 크기, 첨가량에 관해, 이하에 기술하는 바와 같은 적정 범위가 있는 것을 발견하였다. 즉, 동합금 분말 혹은 알루미늄 합금 분말을 금속 재료로 한 경우, 최대 입경이 50㎛ 이하의 경질 입자가 5~80 중량 % 함유되고, 균일하게 재료내에 분산됨으로, 안정한 고마찰 계수를 확보할 수 있음을 확인하였다.
이와 같은 적정 범위외에서 경질 입자를 첨가한 경우의 문제점을 다음에 기재한다.
경질 입자의 첨가량이 5 중량 % 미만에서는 마찰 미끄럼 운동시의 접촉 저항이 적기 때문에, 건식 미끄럼 운동하에 있어서 0.3을 넘도록 한 고마찰 계수는 얻을 수 없다. 한편, 그 첨가량이 80 중량 %를 넘어도, 마찰 계수를 더욱 향상시키는 효과는 없다. 또한, 상대 재료의 공격성의 관점에서도, 상기와 같은 범위에서의 경질 입자의 첨가는 상대 재료를 현저하게 마모시키기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 경질 입자의 최대 입경이 50㎛를 넘으면, 상대 재료를 현저하게 마모시키기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 최대 입경 50㎛ 이하의 경질 입자를 5 내지 80 중량 %, 분말 재료 내에 균일하게 분산시키는 것이 유효하다.
본 발명의 마찰재에 적합한 경질 입자는 Si 입자, Mo 입자, 철계 금속간 화합물, 산화물 입자, 질화물 입자, 탄화물 입자에서 선택된 1종 이상으로 구성된다.
구체적으로는, 철계 금속간 화합물은 FeMo, FeCr, FeTi, FeW, FeB 등에서, 산화물은 Al2O3, SiO2, TiO2, Cr2O3등에서 질화물은 AIN, Si3N4, BN 등에서, 탄화물 입자로서는 SiC, TiC, WC, CrC 등에서 선택한다.
또한, 상기의 경질 입자중에서, Si 입자와 철계 금속간 화합물은 취성이기 때문에 다른 경질 입자에 비해 분쇄점이 보다 우수하게 되고, 상기 ①의 기계적 혼합, 분쇄 처리에 적합한 경질 입자이다.
다음에, 본 발명의 마찰재의 재료를 구성하는 수지 성분에 관하여, 상기와 같이 한정한 이유에 관해 설명한다.
수지 분말은 경질 입자 분산형, 금속 분말을 혼합한후, 가압, 가열 성형함에 따라, 일단 용해, 융해되고, 네트워크 형으로 마찰재의 재료를 구성하고, 동시에 금속 분말의 범위를 둘러싼다. 이것에 의해, 마찰 미끄럼 운동시에 상기 금속 분말이 마찰재와 미끄럼 운동면으로부터 탈락하지 않고, 수지 재료중에 금속 분말을 견고하게 고착하는 효과를 발휘한다. 또한, 수지의 연질 또는 저강성의 특성에 의해 금속 분말이 상대 재료의 미끄럼 운동면과 균일하게 접촉하여, 뛰어난 마찰 미끄럼 운동 특성을 발현시키는 효과를 갖는다.
본 발명자들은 각종의 실험, 검토를 반복한 결과, 상기와 같은 특성을 발현시키는 수지 성분으로서는 페놀계 수지, 에폭시계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리아미드·이미드계 수지, 멜라민계 수지등의 열결화성 수지가 적용가능함을 알았다. 또한, 이들의 수지 성분은 단독으로 이용하여도, 적절히 선택된 2종 이상을 겸용하여도 무방하다.
또한, 예를들면, 테프론(PTFE)등의 열가소성 수지를 마찰재의 재료에 이용한 경우, 미끄럼 운동시의 마찰열에 의한 온도 상승의 영향으로 수지가 사용중에 현저하게 연화하고, 마찰재로서 사용할 수 없어진다는 문제가 발생한다.
다음에, 본 발명의 마찰재중에 분산하는 고체 윤활제의 종류와 첨가량에 대해, 상기와 같이 한정한 이유에 관한 설명한다.
고체 윤활제는 마찰재의 미끄럼 운동면에 분산하여 보다 지나친 마찰 미끄럼 운동 조건하에 있어서, 상대 재료에 대한 마찰재의 공격성을 개선하는 동시에, 미끄럼 속도, 가압력등의 미끄럼 운동 조건이 크게 변동하는 경우에도, 건식 미끄럼 운동하에 있어서 0.3 이상의 마찰 계수를 안정시키는 효과가 있고, 또한 미끄럼 운동면간의 윤활성을 개선함으로 미끄럼 운동시의 진동 등의 억제에 대해서도 효과가 있다.
상기의 효과를 갖는 고체 윤활제로서는 경제적으로도 문제가 적은 흑연, MoS2, CaF2, WS2및 BN 중 적어도 1종이 가장 적합하고, 30 체적 % 이하의 첨가가 유효하다. 또한, 첨가량이 30 체적 %를 넘게 첨가하여도, 상기의 효과는 변하지 않는다.
다음에, 본 발명의 마찰재의 기공율을 상기와 같이 한정된 이유에 관해 설명한다.
마찰재내에 분산하는 구멍은 수지 성분과 마찬가지로, 마찰재 전체의 강성을 적게함으로, 상대재료의 미끄럼 운동면과 마찰재의 미끄럼 운동면을 균일하게 접촉시키는 기능을 갖는다. 그것에 의해, 안정한 마찰 미끄럼 운동이 실현된다. 따라서, 마찰재를 사용하는 조건에 따라서는 마찰재내에 구멍을 보유시킴으로써, 상기의 효과를 발현시킴으로 뛰어난 마찰 미끄럼 운동 특성을 얻을 수 있다.
본 발명자들은 기공(구멍)이 균일하게 존재하고, 그 기공율이 증가하면, 상기의 효과는 보다 현저히 나타남을 발견하였다. 그러나 기공율이 50 용량 %를 넘으면 그 효과는 포화하고, 오히려, 마찰재의 기계적인 강도 저하를 유발한다고 하는 문제가 발생하는 것을 확인하였다. 따라서, 마찰재에 있어서의 기공율은 50 용량 % 이하로 하는 것이 바람직하다.
다음에, 본 발명의 마찰재의 제조 조건을 상기와 같이 설정한 한정 이유에 관해 이하에 설명한다.
제조 방법으로서는 먼저, 상술한 바와 같이 기계적 혼합 분쇄 처리법 혹은 분무법(아트마이즈법)에 의해 제작한 경질 입자 분산 금속 분말과 수지 성분을 각각 소정의 조성으로 배합한후, V형 믹서, 니더, 볼밀등의 분말 혼합기에 의해 양자를 균일하게 혼합한다. 그리고, 이 혼합 분말을 수지 분말의 용융, 용해 온도 부근에 가열한 폐쇄 금형에 충전하고, 가압 성형함에 따라 목표로 하는 마찰재를 제조한다.
본 발명의 마찰재에 있어서는 경질 입자 분산형 금속 분말끼를 금속학적으로 결합시키지 않고, 분말 단독으로 분말시키는 것이 특징의 하나이지만, 금형 온도가 높아지면, 금속 분말 사이에서 확산, 소결 현상이 발생한다. 그 결과, 상술한 바와 같이 마찰재 전체의 강성이 현저하게 증대하고, 저 하중하에 있어서 마찰재와 상대 재료 미끄럼 운동(면)과의 균일 접촉을 저해한다. 예를들면, 동합금 분말에서는 약 700℃ 부근에서, 또한 알루미늄 합금 분말에서 450℃ 부근에서, 각각의 금속 분말간에 있어서 확산 소결 현상이 발생한다.
또한, 금형 온도가 높아지면, 수지 성분이 변질하고, 그 결과, 목표로 하는 마찰재의 특성을 얻을 수 없게 된다. 따라서, 금형 온도는 수지 분말이 용융, 융해하는 온도 부근으로 게다가 금속 분말이 확산, 소결을 개시하는 온도보다도 낮은 온도 영역에서 유지할 필요가 있다. 수지 성분에 의해 그 용융, 융해 개시 온도는 다르지만, 일반적으로는 약 100 내지 150℃ 부근이다.
또한, 필요에 따라 마찰재내에 고체 윤활제를 첨가하는 경우는 소정량의 고체 윤활 성분을 금속 분말 및 수진 분말과 함께 배합하고,상기 혼합 분말을 상술한 것과 마찬가지의 고체화 제조 방법에 의거하여 마찰재를 제조할 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명의 실시예에 관해 설명한다.
[실시예 1]
표 1 및 표 2에 나타낸 성분 조성과 기공율을 갖는 마찰재를 제조하고, 링온 디스크 시험기를 이용하여, 건식 미끄럼 운동하(대기중)에서 연속 1시간의 마찰 미끄럼 운동 시험을 실시하고, 시험 개시직후, 개시로부터 15분후, 30분후 및 종료 직전에 있어서의 마찰 계수 μ치와 시험중에 있어서의 μ치의 변동폭(최대 마찰 계수, 최소 마찰 계수)을 측정하였다.
(실시예; 번호 1-20 비교예; 번호 21-39)
*1 기계적혼합·분쇄처리 혹은 분모법을 실시하지 않은 혼합분말을 수자성분 분말과 함께 가열·고체화 하였다.
*2 기계적혼합·분쇄처리조건을 변경함으로 경질입자의 최대직경을 95㎛로서 동합금분말의 재료내에 분산시켰다.
*3 기계적혼합·분쇄처리조건을 변경함으로 경질입자의 최대입경을 82㎛로서 동합금분말의 재료내에 분산시켰다.
여기서, 마찰재 및 상대 재료(S35C 강재)의 미끄럼 운동면의 면조도는 7s 이하로 하고, 시험중에 있어서는 미끄럼 속도; 10m/초, 가압력: 5kgf/cm 로 각각 일정하게 하였다. 또한, 링은 외경 φ50 x 내경 φ40 x 두께 3mm의 형상으로, 상대 재료는 외경 φ60 x 두께 5mm의 원반형으로 각각 기계 가공한 시료를 사용하였다.
표 1 및 표 2 중의 성분 조성에 관해서는 기공부를 제외한 마찰재를 100 체적 % 로 했을때, 이것을 구성하는 경질 입자 분산형 금속 분말(X), 고체 윤활 성분(Y), 수지 성(Z)의 비율을 각각 체적 %로 표시하고 있다(X + Y + Z = 10 체적 %). 한편, 경질 입자 분산형 금속 분말에 있어서는 경질 입자의 함유량 X1, 잔부량(금속 분말의 재료) X2는 각각 중량 %로 표시하고 있다(X1 + X2 = 100 중량 %). 또한, 경질 입자 분산형 금속 분말의 재료를 구성하는 동합금 혹은 알루미늄 합금에 함유된 원소에 관해서는 재료 전체를 100으로 한 경우의 중량 %로 표시하고 있다. 또한, 표 2 중의 경질 분산형 금속 분말의 제조 방법으로서, I은 기계적 혼합, 분쇄 처리법을, II는 분무법(아트마이즈법)을 의미한다.
여기서, 표 2 중의 기호 A~N은 각각 이하의 성분 입자를 의미한다.
경질 입자군 - A; FeMo, B; AlO, C; AIN, D; SiC
고체 윤활제군 - E; 흑연, F; MoS, G; CaF, H; WSI; BN
수지 성분군 - J; 페놀계 수지, K; 에폭시계 수지, L; 폴리이미드계 수지, M; 폴리아미드·이미드계 수지, N; 멜라민계 수지
또한, 번호 34와 번호 35는 소정의 경질 입자와 수지 분말만을 혼합하고, 고체화된 마찰재이다. 또한 번호 36과 번호 37은 금속 재료와 경질 입자를 간단히 배합하고, 이 혼동 분말을 수지 성분 재료와 함께 가열, 고화하여 얻어진 마찰재로, 기계적 혼합, 분쇄 처리법 혹은 분무법(아트마이즈법)은 행하지 않는다.
표 3에 본 발명의 마찰재의 평가 결과를 번호 1~20에, 비교재의 것을 번호 21~39에 나타낸다.
(실시예; 번호 1-20 비교예; 번호 21-39)
버닝발생시의 μ치의 변동폭은 측정불가능이기 때문에, -기호로 기입하였다.
버닝발생시의 각자료의 마모손상량도 측정불가능이기 때문에, - 기호로 기입하였다.
본 발명에 의한 마찰재에 있어서는 재료를 구성하는 Cu 합금 혹은 Al 합금 분말내에 분산하는 경질 입자의 최대 입경은 모두 50㎛ 이하이고, 그 마찰 미끄럼 운동 특성에 관해서는 모두 0.3을 넘는 마찰 계수 μ를 안정하게 확보되고 있다. 또한, 마찰재 및 상대 재료의 마모량도 적고, 내마모성, 내버닝성, 상대 공격성이 뛰어남을 확인하였다.
한편, 비교예의 번호 21-39에 있어서는 이하와 같은 문제가 인지되었다.
번호 21 : 금속 분말의 함유량이 5 체적 %로 적기 때문에, 충분한 마찰 계수와 내마모성을 얻을 수 없다.
번호 22 : 금속 분말의 함유량이 13 체적 %로 적기 때문에 충분한 마찰 계수와 내마모성을 얻을 수 없다.
번호 23 : 동합금 분말의 함유량이 94 체적 %로 많기 때문에, 마찰재의 강성이 커지고 치우침 현상을 발생하고, 그 결과, 마찰 계수의 안정성이 결여된다.
번호 24 : 고체 윤활제가 37 체적 %로 많기 때문에, 마찰재의 강도가 저하하고, 그 결과, 마찰 시험중에 시료의 파손이 발생한다.
번호 25 : 수지 분말에 열가소성 수지인 테프론을 이용했기 때문에, 마찰 시험중에 마찰열에 의한 시료의 변형이 발생하였다.
번호 26 : 마찰재중의 기공율이 60 체적 %로 많기 때문에, 마찰재의 강도가 저하하고, 그 결과, 마찰시험중에 시료의 파손이 발생하였다.
번호 27 : 동분말내의 Sn이 25 중량 %로 많기 때문에, 동합금 분말이 현저하게 경화하여 상대 재료를 공격하고, 최종적으로는 버닝 현상을 발생하였다.
번호 28 : 알루미늄 분말 재료내에 천이금속 원소를 함유하지 않기 때문에, 내열성 및 경도가 저하하고, 그 결과 상대 재료와 버닝 현상을 발생하였다.
번호 29 : 알루미늄 분말 재료내의 천이금속 원소의 함유량이 3 중량 %로 적기 때문에, 내열성 및 경도가 저하하고, 그 결과 상대 재료와 버닝 현상을 발생하였다.
번호 30 : 동합금 분말내에 경질 입자를 함유하지 않기 때문에, 시험 개시 직후에서는 충분한 μ치를 얻을 수 없게 되고, 또한, 시험을 계속한 결과, 상대 재료와 버닝 현상을 일으킨다.
번호 31 : 경질 입자가 85 중량 %로 많기 때문에, 상대 재료를 공격하고, 최종적으로는 버닝 현상이 생긴다.
번호 32 : 경질 입자가 2 중량 %로 적기 때문에 시험 개시 직후에서는 충분한 μ치를 얻을 수 없고, 또한 시험을 계속한 결과, 상대 재료와 버닝 현상을 일으킨다.
번호 33 : 경질 입자가 85 중량 %로 많기 때문에, 상대 재료를 공격하고, 최종적으로는 버닝 현상이 생긴다.
번호 34 : 경질 입자만이 개체로 수지 성분내에 분산하기 때문에, 마찰 시험중에 재료로부터 탈락하고, 그 결과 상대 재료를 공격하는 동시에 버닝 현상을 일으킨다.
번호 35 : 경질 입자만이 개체로 수지 성분내에 분산하기 때문에, 마찰시험 중에 재료로부터 탈락하고, 그 결과, 상대 재료를 공격했다.
번호 36 : 경질 입자 분산형 동합금 분말을 사용하지 않았기 때문에 마찰시험중에 미끄럼 운동면으로부터 경질 입자가 탈락하고, 그 결과 상대 재료를 공격하였다.
번호 37 : 경질 입자 분산형 알루미늄 합금 분말을 사용하지 않았기 때문에 마찰 시험중에 미끄럼 운동면으로부터 경질 입자가 탈락하고, 그 결과 상대 재료를 공격하는 동시에 버닝 현상을 일으킨다.
번호 38 : 경질 입자의 최대 직경이 82㎛로 크기 때문에, 상대 재료를 공격하고, 최종적으로는 버닝 현상이 발생하였다.
번호 39 : 경질 입자의 최대 입경이 95㎛로 크기 때문에, 상대 재료를 공격하고, 최종적으로는 버닝 현상이 발생하였다.
[실시예 2]
표 1 중에 기재된 번호 3의 본 발명의 마찰재에 관해, 광학 현미경에 의한 조직관찰 결과를 제2도에 도시한다.
(A)에 도시한 바와 같이, 마찰재내에 균일하게 분산하는 경질 입자 분산형 동합금 분말은 마찰재내를 네트워크형으로 두른 페놀계 수지 성분에 의해, 그 주변을 둘러싸고 있고, 수지의 재료에 견고하게 고정되어 있음을 알았다. 또한, (B)에 나타낸 바와 같이, 경질 입자 분산형 동합금 분말에 있어서는 금속 재료의 내부에 균일하게 미세한 경질 입자(FeMo)가 분산하고 있고, 본 마찰재가 목표로 하는 조직 구조를 갖고 있음을 알았다.
[실시예 3]
표 1 내에 기재된 번호 12 및 번호 16의 조성을 갖는 각각의 혼합 분말을 V형 믹서에 의해 충분히 교반, 혼합한후, 표4에 기재한 큐어(Cure) 조건에 의거하여 마찰재를 제작하였다. 그리고, 성형 고체화한 마찰재에 관해 실시예 1과 마찬가지의 마찰 시험 방법에 의해, 건식 조건하에서의 마찰 개수 μ를 시험개시직후, 15분후 및 종료 직전에 측정하였다. 그 결과를 표 4에 나타낸다. 또한, 본발명의 실시예는 번호 1~6, 비교예는 7~10이다.
여기에서 볼 수 있는 바와 같이, 어느 실시예(번호 1~6) 수지 성분의 변질이나 고체화 불량도 없고, 마찰 시험에 있어서 0.3을 넘는 마찰 계수가 안정하게 발현하고 있고, 양호한 마찰재를 창조하는 것이 가능하였다.
한편, 비교예 번호 7~10에 관해서는 이하와 같은 문제가 발생한다.
번호 7 : 금형 온도가 23℃로 낮기 때문에, 수지 성분 분말이 용해, 융해되지 않고, 분말을 고체화할 수 없다.
번호 8 : 금형 온도가 75℃로 낮기 때문에, 수지 성분 분말이 용해, 융해되지 않고, 분말을 고체화할 수 없다.
번호 9 : 금형 온도가 600℃로 높기 때문에, 수지 성분이 변질하는 한편, 알루미늄 합금 분말이 국부적으로 소결하고, 목표로하는 조직 구조를 갖는 양호한 마찰재를 만들 수 없다.
번호 10 : 가압력이 10kg/cm 로 작기 때문에 수지 성분이 충분히 고체화할 수 없고, 양호한 마찰재를 만들 수 없다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 건식 마찰제는 저강성이기 때문에, 마찰 미끄럼 운동시의 가압가중이 적은 경우라도, 상대 재료의 미끄러움 운동면고 균일하게 접속하는 것이 가능해진다. 그 결과 건식하에 있어서 0.3 이상 마찰 계수를 안정하게 나타내는 동시에, 내마모성 및 내버닝이 우수하다. 또한, 경질 입자분산형 금속 분말이 마찰재 내부에 균일하게 분산하기 때문에, 마찰재의 열전도율이 향상하고, 마찰열이 미끄럼 운동면에 쌓이지 않고 마찰재 전체로 분산되고, 그 결과, 열에 의한 열화 현상을 억제할 수 있다. 따라서, 예를 들면, 건식조건하에서 이용되는 카에어콘용 전자 클러치재나 자동차 혹은 자동차 또는 자동 2륜용 브레이크재에 적용가능하다.
또한, 본 발명의 제조 발명에 의하면, 상기 특성의 마찰재를 효율적 또한 경제적으로 제조할 수 있다.
Claims (24)
- 경질입자가 금속재료에 거의 균일하게 분산되어 있고, 금속 기본 재료를 포함하는 경질입자 분산형 금속분말과, 열경화성 수지를 함유하는 건식 마찰재에 있어서, 상기 금속재료는 동, 알루미늄, 구리 합금 및 알루미늄 합금중 하나이상을 포함하고, 상기 경질입자는 Si, Mo, 철계 금속간 화합물, 산화물, 질화물 및 탄화물중 하나이상의 입자를 포함하며, 상기 경질입자 분산형 금속분말은 5 내지 80 중량퍼센트의 비율의 경질입자를 포함하고, 열경화성 수지에 균일하게 분산되어 있으며, 상기 건식 마찰재는 상기 경질입자 분산형 금속분말의 20 내지 90 고체 체적 퍼센트를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 마찰재.
- 제1항에 있어서, 상기 마찰재는 50 체적퍼센트 이하의 기공률을 갖는 것을 특징으로 하는 건식 마찰재.
- 제1항에 있어서, 흑연, MoS2, CaF2, WS2, BN에서 선택된 1종 이상의 재료로 이루어진 고체윤 활제를 약 30 고체 체적퍼센트 이하 함유하는 것을 특징으로 하는 건식 마찰재.
- 제1항에 있어서, 상기 경질입자 분산형 금속분말의 금속재료가 등 또는 동 합금인 것을 특징으로 하는 건식 마찰재.
- 제1항에 있어서, 상기 경질입자 분산형 금속분말의 금속 재료가 알루미늄 또는 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 건식 마찰재.
- 제4항에 있어서, 상기 경질입자 분산형 금속분말에는 동 합금의 금속재료의 100 중량퍼센트에 대해, 약 20 중량퍼센트 이하의 Sn이 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 건식 마찰재.
- 제5항에 있어서, 상기 경질입자 분산형 금속분말에는 상기 알루미늄 합금의 금속재료의 100 중량퍼센트에 대해, 합계 5 중랑퍼센트 이상의 Fe, Ni, Cr로 부터 선택된 1종 이상의 원소가 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 건식 마찰재.
- 제1항에 있어서, 상기 경질입자는 Si 분말, Mo 분말, 철계 금속간 화합물, 산화물 입자, 질화물 입자, 탄화물 입자에서 선택된 1종 이상의 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 건식 마찰재.
- 제1항에 있어서, 상기 경질입자의 최대입경은 약 50㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 건식 마찰재.
- 제1항에 있어서, 상기 열경화성 수지는 페놀계 수지, 에폭시계 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드-이미드계 수지, 멜라닌계 수진에서 선택된 1종 이상의 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 건식 마찰재.
- 제1항에 있어서, 상기 경질입자 분산형 금속분말의 평균 입경이 약 30㎛ 이상에서 250㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 건식 마찰재.
- 제1항에 있어서, 상기 마찰재가 강재를 상대재료로서 건식 마찰 미끄럼운동시, 0.3 이상의 안정된 마찰계수를 갖는 것을 특징으로 하는 건식 마찰재.
- 제1항에 있어서, 상기 마찰재는 필수적으로, 열경화성 수지의 잔부와 경질입자 분산형 금속분말로 이루어진 것을 특징으로 하는 건식 마찰재.
- 제1항에 있어서, 상기 경질입자는 각각, 금속재료와 각 경질입자 사이의 공유영역의 반응층을 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 마찰재.
- 제1항에 있어서, 상기 경질입자 각각은 상기 금속재료와는 다른 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 건식 마찰재.
- 건식 마찰재의 제조방법에 있어서, 열경화성 수진 분말을 제공하는 단계, 경질입자를 금속재료에서 혼합하여 분산시킴으로써, 경질입자 금속분말을 제공하는 단계, 혼합된 분말을 형성하도록 규정된 비율로 수지 분말과 경질입자 분산형 금속분말을 혼합한 다음, 혼합 분말을 형성하도록, V형 믹서, 니더 및 볼 밀로부터 선택된 분말 믹서를 이용해 상기 혼합된 분말을 균일하게 혼합하는 단계 및, 상기 혼합된 분말을 가열된 블록 몰드에서 고압상태로 유지시켜 경화시키는 단계를 포함하며; 상기 금속재료는 하나이상의 동, 알루미늄, 동 합금 및 알루미늄 합금을 포함하며, 상기 경질입자는 Si, Mo, 철 금속간 화합물, 산화물, 질화물 및 탄화물의 적어도 하나의 입자를 포함하고, 상기 경질입자 분산 금속분말은 5 내지 80 중량퍼센트의 비율로 경질입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 마찰재의 제조방법.
- 제16항에 있어서, 고체 윤활유를 제공하는 단계와, 고체 윤활유를 혼합된 분말을 형성하기 위해 규정된 일정 비율로 수진 분말 및 경질입자 분산형 금속분말과 혼합시키는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 마찰재의 제조방법.
- 제16항에 있어서, 가열된 블록 몰드의 혼합된 분말을 가압하여 경화하는 단계는 열경화성 수지 분말을 용융/용해 개시 온도 보다 낮고 경질입자 분산형 금속분말의 확산/소결 온도 보다 낮은 온도로 실행되는 것을 특징으로 하는 건식 마찰재의 제조방법.
- 제16항에 있어서, 상기 경질입자 분산형 금속분말을 제공하는 단계는 금속재료와 경질입자의 분말로 이루어진 혼합분말을 제공하는 단계와, 이들의 혼합 분말에 대해 기계적 합금화법, 기계적 혼합법, 그라인딩법 중 어느 하나의 기계적 혼합, 분쇄 처리를 실시함으로써, 상기 경질입자를 최대 입경 50㎛ 이하로 분쇄시킴과 동시에, 상기 경질입자를 금속재료 분말의 내부에 거의 균일하게 분산시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 마찰재의 제조방법.
- 제16항에 있어서, 상기 경질입자 분산형 금속분말을 제공하는 단계는 금속재료의 용융금속을 제공하는 단계와, 최대 입경 50㎛ 이하의 경질입자를 용융금속재료에 첨가, 혼합, 교반하는 단계 및, 분부법에 의해 상기 경질입자를 용융금속재료의 내부에 거의 균일하게 분산시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 마찰재의 제조방법.
- 제18항에 있어서, 상기 온도범위는 100℃ 내지 150℃이며, 상기 혼합분말을 가압하여 경화하는 단계는 80 내지 200kg/cm2의 압력범위로 실행되는 것을 특징으로 하는 건식 마찰재의 제조방법.
- 제16항에 있어서, 상기 경질입자 분산형 금속분말을 제공하는 단계는 Si 분말, Mo 분말, 철계 금속간 화합물, 산화물 입자, 질화물 입자, 탄화물 입자에서 선택된 1종 이상의 재료로 이루어진 경질입자를 동, 알루미늄, 동 합금 및 알루미늄 합금중 1종이상의 재료로 이루어진 금속재료 분말에 혼합하여, 분산시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 마찰재의 제조방법.
- 전체 매트릭스 및 전체 매트릭스에 분산 매립된 혼합물 입자를 포함하며; 상기 전체 매트릭스는 열경화성 수지를 포함하고, 상기 혼합물 입자 각각은 입자 매트릭스에 분산 매립된 경질입자와, 금속 기본재료를 가진 입자 매트릭스를 포함하며, 상기 금속 기본재료는 동, 알루미늄, 동 합금 및 알루미늄 합금중 적어도 하나를 포함하며, 상기 경질입자는 Si, Mo, 철계 금속간 화합물, 산화물, 질화물 및 탄화물중 적어도 하나의 입자를 포함하며, 상기 혼합물 입자는 경질입자 5 내지 80 중량퍼센트를 포함하며, 상기 마찰재는 혼합물 입자는 20 내지 90 고체 체적퍼센트를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 마찰재.
- 제23항에 있어서, 상기 경질입자는 50㎛ 이하의 최대입경을 갖으며, 상기 혼합물 입자는 30 내지 250㎛의 평균입경을 갖는 것을 특징으로 하는 건식 마찰재.
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