JPH02274802A - 接合焼結摩擦材 - Google Patents

接合焼結摩擦材

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JPH02274802A
JPH02274802A JP1097725A JP9772589A JPH02274802A JP H02274802 A JPH02274802 A JP H02274802A JP 1097725 A JP1097725 A JP 1097725A JP 9772589 A JP9772589 A JP 9772589A JP H02274802 A JPH02274802 A JP H02274802A
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Sadataka Obuchi
大渕 貞孝
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、耐摩耗性に優れた接合焼結摩擦材の製造方法
に関する。
従来、焼結摩擦部材を鉄部材に接合する方法としては、
銅又は銅合金を接着面に供給する「蝋付法」、加熱時に
加圧して強制的に拡散接着させる「加圧接着法」、加熱
時の複数の接合物相互の寸法変化の相違を利用する「焼
ばめ接着法」、機械的に固定する「かしめ法」等がある
。しかしながら、これらの方法よ、り製造される摩擦材
は、摩擦部材と鉄部材との密着性が悪い、コスト高であ
る、耐摩耗性が十分でない等の欠点を有している。
問題点を解決するための手段 本発明者は、上記従来技術の問題点を考慮しつつ、研究
を行なった結果、焼結時の摩擦部材の素材に含まれる配
合成分の反応を応用して鉄部材との接合境界部に合金層
を形成せしめて、摩擦部材と鉄部材を接着することによ
り、従来技術の欠点を実質的に解消ないし大幅に軽減で
きることを見出した。
すなわち、本発明は、下記の方法を提供する:Cu5〜
70重量部、SlMoS2、WSSFeS%CuS、Z
nS、SnS及びpbsからなる群から選ばれた少なく
とも1種0.2〜3重量部(S全換算)、05重量部以
下及び残部Feからなる圧粉成形品を鉄鋼、焼結鉄又は
鉄圧粉成形品に接触させ、非酸化雰囲気で1000〜1
080℃で加熱することにより、その接触境界部にCu
を主体とする合金層を形成せしめて、両者を接合するこ
とを特徴とする接合焼結摩擦材の製造方法。
本発明の方法においては、Cu、SまたはS化合物、黒
鉛を単体初成いはCu s S 、F e等との合金粉
の形態で、鉄粉と混合し、所定の形状に圧粉成形したも
のを摩擦部材素材として、鉄部材素材(鉄鋼、焼結鉄、
圧粉成形品等)に密着するように接触させる。これを分
解アンモニアガス雰囲気等の非酸化性雰囲気で1000
〜1080℃で加熱すると、摩擦部材素材の配合成分中
のSが素地をなすFe、Cu等と合金化して、Cuを主
体とした液相が形成される。接触境界部でこの液相中か
らSが選択的に相手鉄地に拡散し、液相の融点が上昇し
て、固化する。以上の反応が繰返し行なわれ、境界部に
Cuを主体とした合金層が形成されて、両部材が接着さ
れる。
Cuは摩擦部材素材の必須成分で、焼結により合金化し
て摩擦部材と鉄部材とを接合する。Cuは、その単体粉
またはFe及び/またはSとの合金粉の形態で、摩擦部
材素材の全原料粉末重量を100重量部とした場合、5
〜70重量部程度を用いる。5重量部未満では、液相量
が不十分で合金層が形成されず、70重量部を超えると
、液相量が多くなりすぎるために、摩擦材を所定の形状
に維持できない。
Sは、Feに対して特に親和力が強く、合金化のための
必須成分である。Sは、単体粉、MoS2、WSSFe
d、Cub、ZnS。
SnS及びPbSのS化合物の粉体の形態で、Snに換
算して、0.2〜′3重量部程度使用される。
これらのS粉末及びS化合物粉末は、単独でまたは2種
以上混合して使用できる。配合量が0.2重量部未満で
あると、液相量が不十分で、合金層が形成されず、3重
量部を超えると、境界部での拡散量よりも供給量が過剰
となるため、合金層が形成されにくい。
Cは、接合に寄与する成分ではないが、相手鉄地に合金
化して摩擦材の強度及び耐消耗性を高め、かつ焼結摩擦
部材素地中に黒鉛として残留し、摩擦性能を安定化させ
る。Cは黒鉛粉として約5重量部以下用いられる。5重
量部を超えると、強度及び耐摩耗性が反って劣化する。
Cの配合量は、0.5〜5重量部程度とすることがより
好ましい。
Feは、必須成分で摩擦部材の素地を成し、該部材の強
度を向上させ、更に焼結により合金化して、鉄部材との
接合をもたらす。Feとしては、好ましくは、還元Fe
粉が使用され、上記Cu。
S及びC成分と併せて100重量部となるように配合さ
れる。
本発明においては、必要に応じて、Feに対して比較的
親和力が強く、合金層形成に寄与して、摩擦材の耐摩耗
性、摩擦性能等を高め得る他の成分を摩擦部材素材に配
合することができる。このような成分としては、5nS
Sn化合物、Zn。
Zn化合物、pb、pb化合物、p、p化合物等の1種
または2種以上が挙げられる。配合量は、Cu5S、C
及びFe成分の合計量を100重量部とした場合、約2
8重量部以下である。Cuff1を100重量部とした
場合の配合量は、Snとして約10重量部以下、Znと
して約30重量部以下、pbとして約30重量部以下、
Pとして約2重量部以下であり、その総量が40重量部
を超えてはならない。上記の配合量を上まわる場合には
、液相量が多くなるためζ摩擦材を所定の形状に維持で
きない。
本発明においては、この様な摩擦部材素材の原料粉末を
好ましくは74〜147μm以下の粒径に調整して使用
する。必要ならば、公知のステアリン酸亜鉛粉等の成形
潤滑剤等を配合しても良い。
成形方法、成形条件等は、特に限定されず、公知の方法
がそのまま採用される。
接合相手である鉄部材素材は、通常の方法で製造された
鉄鋼、焼結鉄または鉄圧粉成形品であって良く、その配
合組成、製造条件等は、特に制限されるものではない。
本発明においては、摩擦部材素材と鉄部材素材とを接触
させ、分解アンモニアガス、プロパン変性ガス等の非酸
化雰囲気中で、1000〜1080℃の範囲で加熱して
、焼結を行う。
1000℃未満では、溶融金属の液相量が少ないため、
境界部での合金層の形成が不十分であり、1080℃を
上まわると、Cuが融解するため、良好な合金層を形成
できない。
本発明摩擦材は、摩擦特性及び強度特性の両方が必要な
場合、種々の形状を組合わせて複雑な形状の物を作る場
合等に適用できる。
発明の効果 本発明方法は、特別の装置を用いることなく、低コスト
で、実施することができる。製造される焼結摩擦材は、
摩擦部材と鉄部材との接合性が良いため、強度、耐摩耗
性等に優れている。
実施例 以下に本発明の実施例及び比較例を示し、本発明を説明
する。
実施例1 粒径74μm以下の噴霧Cu粉15重量部、粒径147
μm以下のS粉1重量部及び粒径74μm以下の天然黒
鉛1重量部を粒径147μm以下のミルスケール還元F
e粉に全体が100重量部となるように配合した。更に
、こ0配合物に金型潤滑剤としてステアリン酸亜鉛粉1
重量部を加え、均一に混合した後、比重6.6、外径4
0.61×内径32mmX10+nの形状に圧縮成形し
、圧粉成形摩擦部材素材を得た。
粒径74μm以下の噴霧Cu粉2重量部を粒径147μ
m以下の噴霧Fe粉98重量部に配合し、更に、金型潤
滑剤としてステアリン酸ビスアミド粉を0.8重量部加
え、均一に混合した後、比重7.0、外径6〇−層×内
径40.7臘膳X10m鵬の形状に圧縮成形し、鉄部材
素材を得た。
上記で得られた鉄部材素材の内側に上記の摩擦部材素材
を組込み、これを電気炉中で分解アンモニアガス雰囲気
で、1070℃で15分間加熱した後、水冷ジャケット
に送り、冷却し、本発明摩擦材(a)を得た。
実施例2 粒径74μm以下の噴霧Cu粉15重量部、粒径74μ
m以下のスタンプSn粉1重量部、粒径74μm以下の
M o S 2粉2重量部及び粒径74μm以下の天然
黒鉛0.8型出部を粒径147μm以下のミルスケール
還元Fe粉に全体が100重量部となるように配合した
。更に、この配合物に金型潤滑剤としてステアリン酸亜
鉛粉1重量部を加え、均一に混合した後、比重6.6、
外径40.6mmX内径32ffi讃X10snの形状
に圧縮成形し、圧粉成形摩擦部材を得た。
Cu2重量部、Ni4重世部及びFe94重量部の配合
割合で、1150℃で30分間分解アンモニアガス雰囲
気で焼結させて、比重7.1、外径60m5+x内径4
0. 7++ueX 10+uの形状の鉄部材素材を得
た。
上記で得られた鉄部材素材の内側に上記の摩擦部材素材
を組込み、これを電気炉中で分解アンモニアガス雰囲気
で、1020℃で15分間加熱した後、水冷ジャケット
に送り、冷却し、本発明摩擦材(b)を得た。
比較例1 摩擦部材素材の原料のCu粉の配合量を3重量部とする
以外は実施例1と同様にして、比較摩擦材(c)を製造
した。
比較例2 焼結温度を1100℃とする以外は実施例1と同様にし
て、比較摩擦材(d)を製造した。
試験例1 上記実施例1及び2並びに比較例1及び2で得られた摩
擦材(a)〜(d)の鉄部材側を治具に固定し、摩擦部
材側の境界線付近で厚み方向に加重をかけ、剪断強さを
測定した(試料寸法:厚み5mmX幅10mmX長さ(
10)mm) 。測定結果を下記表に示す。
破断面は灰色であるが、本発明摩擦材(a)及び(b)
の境界破断面は銅色であり、銅を主体とする合金層が形
成されたことが明らかであった。
また、第1図に、摩擦材(a)及び(d)の断面顕微鏡
写真(x 200)を示す。この図から、本発明の摩擦
材において、接触境界部の気孔内に侵入して合金層が形
成されていることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、実施例1で得られた摩擦材(a)の断面顕微
鏡写真及び比較例2で得られた摩擦材(d)の断面顕微
鏡写真を示す。 (以 上) 上記摩擦1 (a)〜(d)の境界破断面を観察したと
ころ、比較摩擦材(C)及び(d)の境界手続補正書動
幻 1 事件の表示 平成1年特許願第97725号 2 発明の名称 日本粉末合金株式会社 4 代理人 大阪市中央区平野町2−1−2  沢の鶴ビル平成1年
7月25日 6 補正の対象 明細書中「図面の簡単な説明」の項 補正の内容 1 明細書第12頁第11行および第12行に「断面」
とあるのを「合金層の金属組織を示す」とする。 (以 上)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Cu5〜70重量部、S、MoS_2、WS、F
    eS、CuS、ZnS、SnS及びPbSからなる群か
    ら選ばれた少なくとも1種0.2〜3重量部(S量換算
    )、C5重量部以下及び残部Feからなる圧粉成形品を
    鉄鋼、焼結鉄又は鉄圧粉成形品に接触させ、非酸化雰囲
    気で1000〜1080℃で加熱することにより、その
    接触境界部にCuを主体とする合金層を形成せしめて、
    両者を接合することを特徴とする接合焼結摩擦材の製造
    方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1113894A1 (en) 1998-09-04 2001-07-11 Brush Wellman Ceramic Products Functionally graded metal substrates and process for making same
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CN114630887A (zh) * 2019-10-30 2022-06-14 Gkn动力传动国际有限公司 用于等速万向节的包含硫化锌和硫化铜以及二硫化钼和/或二硫化钨的润滑脂组合物

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