(57)【要約】【課題】亜鉛、亜鉛化合物又は亜鉛合金の使用を完全に又は実質的に完全に含まない摩擦ライニングを提供すること。【解決手段】摩擦ライニングは、亜鉛金属、亜鉛合金又は亜鉛化合物の代替物として、アルミニウムと以下の金属：Ｍｇ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂｅ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｂｉの１つ以上を有するアルミニウム合金を使用して製造される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩擦ライニングに含まれる亜鉛金属、亜鉛合金又は亜鉛化合物の代替物として、アルミニウムと以下の金属：Ｍｇ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂｅ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｂｉの１つ以上を有するアルミニウム合金を使用することを特徴とする、摩擦ライニングの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法において、
前記アルミニウム合金は式ＡｌｘＺｙの合金であること、但し、ＺはＭｇ及び／又はＴｉ及び／又はＳｉであり、ｘ及びｙは夫々１０〜９０質量％の範囲を意味すること
を特徴とする製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の製造方法において、
前記アルミニウム合金は二元系Ａｌ−Ｍｇ合金又はＡｌ−Ｔｉ合金であること
を特徴とする製造方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の製造方法において、
前記アルミニウム合金はＭｇ及び／又はＴｉ及び／又はＳｉを含む三元系又は四元系合金であり、前記ｙは前記Ｚの成分の割合の総和であること
を特徴とする製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３の何れかに記載の製造方法において、
前記アルミニウム合金はＡｌＴｉ１０又はＡｌＭｇ５０であること
を特徴とする製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の製造方法において、
前記アルミニウム合金は粒子の形で存在するか又は使用されること
を特徴とする製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の製造方法において、
前記粒子は１００〜７００μｍの粒径を有すること
を特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の記載）
本出願は、２０１９年３月２７日出願のドイツ特許出願第１０ ２０１９ １０７ ９１５．２号の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は、引用をもって本明細書に組み込み記載されているものとする。
【０００２】
本発明は、好ましくはブレーキパッド（ないしブレーキライニング）又はクラッチ（Kupplungen）における使用に適する、摩擦ライニング又は摩擦ライニング混合物ないしこれらのために使用されるアルミニウム合金に関する。更に、本発明はそのような摩擦ライニングの製造方法、並びにそのような摩擦ライニングを有するブレーキ、ブレーキパッド（ないしブレーキライニング）、クラッチ及びクラッチパッド（ないしクラッチライニング）に関する。
【背景技術】
【０００３】
一般的な摩擦ライニング混合物は基本的に以下の組成を有する：
・金属（ファイバ及びパウダ、大抵は鉄含有）、
・充填材（フィラ）、
・潤滑剤（固体潤滑物質）、及び
・例えば樹脂、ラバー又は有機ファイバ及び有機充填剤のような有機成分。
【０００４】
摩擦ライニングの金属成分は一般的には亜鉛又は亜鉛合金を含むが、これらは主として防食ないし腐食防止（剤）として役立ち、例えば、とりわけブレーキディスク及びブレーキドラムのような鉄含有摩擦相手部材（パートナー）におけるブレーキ及びクラッチの鋼（スチール）及び鋳造部品（鋳物）における、及び、ライニング混合物の鉄含有成分における、錆の発生を阻止することが望まれる。
【０００５】
しかしながら、ライニング混合物における亜鉛の使用に対する批判はますます大きくなっているように思われる。亜鉛は重金属に分類され、環境中における亜鉛濃度の増大は健康上及び生態学的観点から可及的に小さく維持されることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＥＰ ２ ７７８ ４６２ Ａ１
【特許文献２】ＥＰ ３ ３２７ ０９９ Ａ１
【特許文献３】ＥＰ ０ ０７９ ７３２ Ａ１
【特許文献４】ＥＰ １ ０９７ ３１３ Ｂ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以下の分析は、本発明者によるものである。
亜鉛を使用しないブレーキ装置の防食については、従来技術において既に非常に多くの方策が提案されている。
【０００８】
ＥＰ ２ ７７８ ４６２ Ａ１（特許文献１）はブレーキのガルバニック接触（galvanische Kontaktierung）を記載しており、この場合、印加電圧は腐食が生じないよう選択される。
【０００９】
ＥＰ ３ ３２７ ０９９ Ａ１（特許文献２）はアルカリ性のｐＨ値を有する摩擦ライニングを提案しており、このｐＨ値によって酸化反応が抑制されるものとされている。
【００１０】
ＥＰ ０ ０７９ ７３２ Ａ１（特許文献３）には、摩擦材料が金属によってコーティングされることによって、ブレーキ及びクラッチのスチール及び鋳造部品内及びそれらの表面における錆の発生を回避することが記載されている。この金属はスチールに対し相対的により卑金属性の表面を形成し、亜鉛合金、アルミニウム合金又はマグネシウム合金からなる。この方法は、そのように処理（ないし加工）された乗物の輸送中における錆を妨げるが、専らそのような（輸送中の）錆のみを妨げる。なぜなら、この薄い保護膜はブレーキ又はクラッチを数回操作するだけで早くも再び除去されるからである。
【００１１】
ＥＰ １ ０９７ ３１３ Ｂ１（特許文献４）は、摩擦ライニングの防食（剤）としてのアルミニウム・亜鉛合金の使用を提示している。
【００１２】
しかしながら、このような合金の使用は種々の欠点を伴っている。例えば、多くの摩擦ライニング混合物においてＡｌＺｎ５を添加すると、ライニング表面にフォーム（Schaum）及び酸化アルミニウムフレーク（Aluminiumoxidflocken）が形成され得る。更に、摩擦ライニングはＡｌＺｎ５濃度に依存して膨張し得ることが確認できた。最後に、ＡｌＺｎ５の製造は比較的複雑であり、その亜鉛含有のために環境負荷として分類されるが、このこともまた、相応の廃棄物処理に対し影響を及ぼす。
【００１３】
それゆえ、本発明の課題は、亜鉛、亜鉛化合物又は亜鉛合金の使用を完全に（又は実質的に完全に）ないしは少なくとも可及的に殆ど不要にすることができる（亜鉛フリーの）摩擦ライニングないし摩擦ライニング混合物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一視点により、摩擦ライニングに含まれる亜鉛金属、亜鉛合金又は亜鉛化合物の代替物として、アルミニウムと以下の金属：Ｍｇ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂｅ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｂｉの１つ以上を有するアルミニウム合金を使用することを特徴とする、摩擦ライニングの製造方法が提供される（形態１）。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明において、以下の形態が可能である。
（形態１）上記一視点参照。
（形態２）形態１の製造方法において、前記アルミニウム合金は式ＡｌｘＺｙの合金であること、但し、ＺはＭｇ及び／又はＴｉ及び／又はＳｉであり、ｘ及びｙは夫々１０〜９０質量％の範囲を意味することが好ましい。
（形態３）形態１又は２の製造方法において、前記アルミニウム合金は二元系Ａｌ−Ｍｇ合金又はＡｌ−Ｔｉ合金であることが好ましい。
（形態４）形態１又は２の製造方法において、前記アルミニウム合金はＭｇ及び／又はＴｉ及び／又はＳｉを含む三元系又は四元系合金であり、前記ｙは前記Ｚの成分の割合の総和であることが好ましい。
（形態５）形態１〜３の何れかの製造方法において、前記アルミニウム合金はＡｌＴｉ１０又はＡｌＭｇ５０であることが好ましい。
（形態６）形態１〜５の何れかの製造方法において、前記アルミニウム合金は粒子の形で存在するか又は使用されることが好ましい。
（形態７）形態６の製造方法において、前記粒子は１００〜７００μｍの粒径を有することが好ましい。
【００１６】
本発明に応じ、亜鉛の使用は放棄（不要に）され、亜鉛代替物として、例えばＡｌＺｎ５又は他の亜鉛合金よりも相対的に反応性（活性）は小さいが、それにも拘らず十分な防食性を呈する合金が使用される。例えばＡｌＺｎ５のような亜鉛合金の使用に伴う問題は、まずもって、この物質の大きな化学反応性に起因することが（本発明者によって）見出された。
【００１７】
従って、本発明による摩擦ライニング混合物は、Ｚｎ・金属含有摩擦ライニング混合物ないしこれから製造された摩擦ライニングの反応性とＡｌＺｎ５含有摩擦ライニング混合物ないしこれから製造された摩擦ライニングの反応性（但しこれらはその他の点では同じ組成の摩擦ライニング混合物ないし摩擦ライニングである）との間の反応性を有することが好ましい。
【００１８】
（質的及び量的組成に関し）その他の点では通常のないし一般的な摩擦ライニングにおける防食（剤）としてのＺｎフリー合金の適性を決定するために、種々の合金を、亜鉛又は亜鉛合金を含まない通常の摩擦ライニング混合物に一緒に混合し、次いで、これをプレスして摩擦ライニング又は被検体を作製する。この場合、参照（対照）混合物としては、対応するＺｎパウダ含有及びＡｌＺｎ５含有摩擦ライニングが使用される。
【００１９】
本発明の枠内において行われる試験は、
１．室温で１４日間５質量％ＮａＣｌ溶液中での摩擦ライニング又は被検体の貯蔵、
２．ボルタメトリ試験（Voltametrietest）：ＤＩＮ３８４０４−６による酸化還元電位（Redoxpotential／Redox-Spannung）Ｅｏの決定（測定）、
３．ガルバノメトリ試験（Galvanometrietest）：電流（電荷）密度（elektrische Ladungsdichte）の決定（測定）、
が好ましい。
【００２０】
これらの試験は、当業者には既知であり、例えばＤＩＮ規格（DIN-Norm）５０９１８金属の腐食に記載されている。
【００２１】
第１の試験の評価は、光学的に（視覚的に）、質量分析的に（gravimetrisch）及び被検体の寸法測定によって行われる。この場合、被検体に錆形成が検出可能であるか否かが（光学的ないし視覚的に）検査され、更に、ＮａＣｌ溶液についての色決定も行われる。ボルタメトリ試験では、本発明による摩擦ライニングが少なくとも、Ｚｎ含有参照（対照）混合物の酸化還元電位とＡｌＺｎ５含有参照（対照）混合物の酸化還元電位との間のマイナスの酸化還元電位（Ｅｏ）を有するか否かが確認される。電流密度の測定（ガルバノメトリ試験）では、Ｚｎ含有混合物の値と少なくとも丁度同じ大きさの値が達成される（得られる）ことが望まれる。上記の各試験においては、参照混合物のＺｎ金属又はＺｎ合金の割合は、本発明による混合物中のＺｎ不含有合金の割合に相当する（これらの割合は夫々完成した摩擦ライニングについての質量％で表される）。
【００２２】
マグネシウム（Ｍｇ）又はチタン（Ｔｉ）を含むＡｌ合金は、上記の課題の解決策として格別に好適であることが（本発明によって）判明した。例えばケイ素（Ｓｉ）のような他の合金相手成分も原理的には適する。本合金は二元系、三元系又は四元系合金系であることが可能であるが、これらのうち、二元系アルミニウム合金が格別に好ましい。ＡｌｘＺｙ（但しＺはＭｇ及びＴｉ、ｘは１０〜９０質量％、ｙは１０〜９０質量％であることが好ましい）のタイプのこれらの二元系合金系は、電極ないし酸化還元電位（＝反応性）、形状安定性及び電流密度（Ladungsdichte）に関し格別に好適であることが（本発明によって）判明した。ここでは、とりわけ、ＡｌＴｉ１０及びＡｌＭｇ５０のような合金を挙示することができる。
【００２３】
本発明による合金は、以下の金属：Ｍｇ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂｅ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｂｉの１つ以上と、アルミニウムとを含む。本発明による摩擦ライニング混合物は、上記の成分の金属混合物のパウダを含むこともできる。合金の製造は、これらの成分を溶融・均質化して微分散系にすることによって行われる。そのような合金の多くは市場で入手可能である。
【００２４】
摩擦ライニング混合物ないし完成摩擦ライニングにおける本発明による合金の割合は好ましくは０．５〜１５質量％であり得る。これらの合金は、従来技術に応じＺｎ又はＺｎ合金が使用される通常の摩擦ライニングのすべてにおいて使用可能である。従って、摩擦ライニングのその他の成分をここに記載した合金に適合化することは不要である。有利なことに、従来技術の混合物において、Ｚｎ又はＺｎ合金成分のみが本発明による合金によって代替される（Ｚｎ等の代わりに本発明の合金が使用される）。代替は、一般的に、摩擦ライニングにおける夫々の質量割合に関し、１：１又はこれから僅かにずれた割合で行われる。
【００２５】
摩擦（ライニング）材料混合物中の鉄ないし鋼（スチール）に対し相対的により卑金属性の（が大きい）金属は鋼ないし鉄製の摩擦相手部材（パートナー）の錆（発生）を阻止する。摩擦ライニングのアルミニウム合金成分は犠牲陽極を形成するため、摩擦ライニングにおける摩擦相手部材の錆、とりわけその腐食を高信頼性で阻止することができる。この場合、有利なことに、犠牲陽極は摩擦ライニングの摩耗によって常に再生（回復）されることができる。
【００２６】
腐食阻害性（防食性）粒子は、摩擦ライニングの横断面にわたって一様に分散されることによって（その程度に応じて）、その効力ないし効果を発揮する。このことは、好ましくはパウダの形で添加される本発明による合金では、格別に好都合な態様で成功する（実現される）。
【００２７】
本発明による合金は、パウダの形で摩擦ライニングに配される場合、更なる一利点を達成することができる。パウダの形での添加は、所定の周囲条件下で生じる、ブレーキやクラッチの摩擦ライニング（の表面）への鉄及び鋼部材（ないし成分）の付着（接触）を抑制し、従って、いわゆる「接触腐食（Haftkorrosion）」を抑制する。
【００２８】
本発明による合金は、粒子の形で摩擦（ライニング）材料混合物に配されることが好ましい。潤滑物質（潤滑剤）として、硫化スズを凡そ０．５〜１０質量％、好ましくは凡そ２〜８質量％の質量割合で含有することができる。
【００２９】
摩擦ライニングの製造のために、好ましくはストランド（ないし棒材：Strang）又はブロックの形で存在するアルミニウム合金を、まず、液状化（溶融）し、次いで、噴霧（スプレー：verduesen）することにより、実質的に球状の粒子を製造する。次いで、これらの粒子を通常の摩擦材料混合物と混合し、既知の（製造）温度及び圧力でプレスして摩擦ライニングにする。
【００３０】
尤も、例えば回転ディスクのエッジを介したスプレー又は遠心放射（Schleudern）によって、合金の溶融物（ないし溶湯：Schmelze）から直接的にパウダ状の粒子を形成することもできる。本発明による合金の粒径は１００μｍ〜７００μｍの範囲であることが好ましい。また、例えばＡｌ／Ｍｇ合金のような更なる金属を含むアルミニウム合金も粒子の形で市場で入手可能である。
【００３１】
本発明による摩擦ライニングは、その充填材として、金属酸化物、金属ケイ酸塩及び／又は金属硫酸塩を個別に又は他の充填剤と組み合わせて含むことができる。繊維状（ファイバ状）物質はアラミド繊維及び／又は他の有機又は無機繊維からなることが好ましい。金属としては、アルミニウム合金の他には、例えば、スチールウール（ファイバ）及び／又は銅ウール（ファイバ）を含むことができる。
【００３２】
潤滑物質としては、硫化スズを０．５〜１０質量％の、好ましくは２〜８質量％の質量割合で使用することが好ましい。硫化スズは例えばパウダ（粉末）として摩擦ライニング混合物に添加されることができる。
【００３３】
本発明による合金は原理的に任意の摩擦ライニング混合物において使用可能である。本発明による摩擦ライニングの製造は、伝統的な及び従来技術から既知の方法に応じて、即ちすべての出発成分を混合し、そのようにして得られた摩擦ライニング混合物を圧力及び温度を上昇してプレスすることによって、行われる。その際、防食剤（防食手段）として役立つＡｌ合金は典型的な使用例ではパウダとしてその他の（残りの）混合物成分と一緒にミキサに配され、かくして、混合工程の際に、合金粒子は摩擦（ライニング）材料内において一様に（均一に）分散される。このことは、更に、相応のブレーキパッド（ブレーキライニング）の使用時の摩擦プロセスによって、摩擦ライニングの表面に常に新しい防食材料が現れることを意味する。このため、摩擦ライニングの使用サイクル中、その表面には常に一様ないし一定の条件（状態）が保持される。
【実施例】
【００３４】
本発明による摩擦材料混合物は例えば以下のような組成を有することができる：
原材料                                質量％
スチールウール                        １５〜２５
銅及び／又は銅合金                    ３〜２０
アルミニウム・Ｍｇ／Ｔｉ・合金        ０．５〜１５
酸化アルミニウム                      ０．５〜２
雲母パウダ                            ５〜８
重晶石                                ５〜１５
酸化鉄                                ５〜１５
硫化スズ                              ２〜８
グラファイト                          ２〜６
コークスパウダ                        １０〜２０
アラミド繊維                          １〜２
樹脂充填材パウダ                      ２〜６
結合剤樹脂                            ３〜７
【００３５】
本発明は、かくして、摩擦ライニング及び対応する摩擦ライニング混合物における防食（剤）としての及び／又は亜鉛金属及び／又は亜鉛化合物の代替物としての、本発明によるＡｌ合金の使用に関する。更に、本発明は、これらの（亜鉛フリー）摩擦ライニング及び摩擦ライニング混合物、本発明による組成ないし摩擦ライニングを有するブレーキパッド（ブレーキライニング）及びクラッチ、並びにこれらの製造方法に関する。
【００３６】
（付記１）摩擦ライニングに含まれる亜鉛金属、亜鉛合金又は亜鉛化合物の代替物として、アルミニウムと以下の金属：Ｍｇ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂｅ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｂｉの１つ以上を有するアルミニウム合金を使用する、摩擦ライニングの製造方法。
（付記２）アルミニウム合金は式ＡｌｘＺｙの合金である。但し、ＺはＭｇ及び／又はＴｉ及び／又はＳｉであり、ｘ及びｙは夫々１０〜９０質量％の範囲を意味する。
（付記３）アルミニウム合金は二元系Ａｌ−Ｍｇ合金又はＡｌ−Ｔｉ合金である。
（付記４）アルミニウム合金はＭｇ及び／又はＴｉ及び／又はＳｉを含む三元系又は四元系合金である。ｙはＺの成分の割合の総和である。
（付記５）アルミニウム合金はＡｌＴｉ１０又はＡｌＭｇ５０である。
（付記６）アルミニウム合金は粒子の形で存在するか又は使用される。
（付記７）粒子は１００〜７００μｍの粒径を有する。
（付記８）摩擦ライニングの亜鉛金属、亜鉛合金又は亜鉛化合物の代替物としての、アルミニウムに加えて以下の金属：Ｍｇ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂｅ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｂｉの１つ以上を有するアルミニウム合金の使用。
（付記９）アルミニウム合金は式ＡｌｘＺｙの合金である。但し、ＺはＭｇ及び／又はＴｉ及び／又はＳｉであり、ｘ及びｙは夫々１０〜９０質量％の範囲を意味する。
（付記１０）アルミニウム合金は二元系Ａｌ−Ｍｇ合金又はＡｌ−Ｔｉ合金である。
（付記１１）アルミニウム合金はＭｇ及び／又はＴｉ及び／又はＳｉを含む三元系又は四元系合金である。ｙは成分Ｚの割合の総和である。
（付記１２）アルミニウム合金はＡｌＴｉ１０又はＡｌＭｇ５０である。
（付記１３）アルミニウム合金は粒子の形で（摩擦ライニングないし摩擦ライニング混合物に）存在するか又は使用される。
（付記１４）粒子は１００〜７００μｍの粒径を有する。
【００３７】
なお、明細書及び請求の範囲に記載された数値範囲はその両端の値を含むものとする。
【００３８】
尚、上記の特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。
【００３９】
また、本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、更にその基本的技術思想に基づいて、実施形態の変更・調整が可能である。また本発明の全開示の枠内において、種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし選択または非選択が可能である。即ち本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想に従って当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。