(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
７５μｍ以上（＋２００ｍｅｓｈ）の粒径の銅粉が９０％以上であり、かつ２５０μｍ以上（＋６０ｍｅｓｈ）の粒径の銅粉が５−１０％であることを特徴とするブレーキパッド用銅粉。
【請求項２】
銅粉に存在するアスペクトが１．６以下である銅粒が４０％以上８０％以下であることを特徴とする請求項１のブレーキパッド用銅粉。
【請求項３】
見掛密度が２〜３ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする請求項１又は２記載のブレーキパッド用銅粉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、放熱性に優れたブレーキパッドに好適な銅粉に関する。
【背景技術】
【０００２】
銅粉は、産業機械や鉄道車両、自動車用のブレーキに用いられる銅系焼結摩擦材の主成分として用いられるが、この銅粉に、摩擦調整材、潤滑材及び研削材を含む充填材等を混合して用いられる。このようなブレーキパッド用焼結摩擦材は、その気功率が重要な特性のひとつである。
【０００３】
気孔率を小さくすると、摩擦係数の低下を招くが、大きくすると焼結摩擦材の強度を弱くするという問題がある。これは、下記に示す特許文献１の背景技術に示されるような不具合がある。
このため、特許文献１では、１０％以上の気孔率を有する外側ライニングと８％以下の気孔率を有する内側ライニングを形成し、外側ライニング材と裏板の銅被膜面との間に内側ライニング材を介在させた構造が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２では、油中で作動するのに適した、全容積の３０％以上の空孔容積を有する銅系焼結摩擦面材において、デンドライト組織で、且つ１．３ｇ／ｃｍ３以下の見掛密度をもつ銅粉末を焼結することが記載されている。
また、粒径が７５〜２５０μｍの粗銅粉１０〜４０％に、粒径２５μｍ以下の銅微粉９０〜６０％を加え、混合した後、６５０〜７６０°Ｃで熱処理した焼結塊を解砕した粉末冶金用銅粉が提案されている。
【０００５】
上記のような銅粉とその製造方法の提案があるが、一定の強度を有しつつ、気孔率の高いブレーキパッドに好適な銅粉を見出すことができないというのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−５４６６８号公報
【特許文献２】特開２００５−２５６０１２号公報
【特許文献３】特許第２５４４０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、制御された粒度と粒径を持つ金属銅粒子を選択し、強度を有しつつ、気孔率の高い銅粉とし、ブレーキパッドに最適な銅粉を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上から、以下の銅粉を提供するものである。
１）７５μｍ以上（＋２００ｍｅｓｈ）の粒径の銅粉が９０％以上であり、かつ２５０μｍ以上（＋６０ｍｅｓｈ）の粒径の銅粉が５−１０％であることを特徴とするブレーキパッド用銅粉
２）銅粉に存在するアスペクトが１．６以下である銅粒が４０％以上８０％以下であることを特徴とする上記１）のブレーキパッド用銅粉
３）見掛密度が２〜３ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする上記１）又は２）記載のブレーキパッド用銅粉
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、制御された粒度と粒径を持つ金属銅粒子を選択し、強度を有しつつ、気孔率の高い銅粉とし、ブレーキパッドに最適な銅粉を提供できるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の代表的なブレーキパッド用銅粉（実施例１）の顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
気孔率の高い焼結材を作製する場合には粒度の大きい銅粉を用いることが望ましい。一般に、気孔率は、１０〜４０％が望ましいとされており、特に気孔率の高い焼結体を望む場合には、気孔率１５％以上、より好ましくは気孔率２０％以上が良い。このような気孔率を達成するための焼結摩耗材作製に好適な粒度は、７５μｍ以上（＋２００ｍｅｓｈ）の粒径が９０％以上とする必要がある。
この銅粉の粒径は、従来使用されている銅粉の粒径に比べて、大きいという特徴がある。そして、このように、銅粉の粒径が大きい場合には、粒の小さいものに比べ、粒子間の接点が少なくなるため、銅表面の酸化層の影響がすくなく、熱伝導性が良いという利点もある。
【００１２】
しかしながら、銅粉の製造工程で、このような大きな粒子を作ろうとすると、粗大な粒子も多くなる傾向がある。このように銅粉の製造工程で発生する粗大な粒子は、焼結体の強度を低下させる要因となるので、避ける必要がある。
したがって、本発明では、２５０μｍ以上（＋６０ｍｅｓｈ）の粒径となる粗大な粒子を５−１０％にすることが必要となる。このように粒径に制限があるのが発明の大きな特徴の一つである。
【００１３】
すなわち、２５０μｍ以上（＋６０ｍｅｓｈ）の粒子が１０％を超える場合には、焼結体としたときに十分な強度を得ることができない。一方、２５０μｍ以上（＋６０ｍｅｓｈ）の粒子を制御し過ぎ、５％未満となる製造条件下では、７５μｍ未満（−２００ｍｅｓｈ）の粒子が増えることとなり、７５μｍ以上（＋２００ｍｅｓｈ）の粒子を９０％以上とすることができなくなる。
したがって、２５０μｍ以上（＋６０ｍｅｓｈ）の粒径の粒子は、５−１０％とする必要がある。以上が、本願発明のブレーキパッド用銅粉の基本となるものである。
【００１４】
一方、電解銅粉は、製造条件によって、球形に近い粒子（図１のｂ）と細長い針状粒子（図１のａ）ができる。粒子径の大きい銅粉を作ろうとすると、一般的には、細長い針状粒子が多くなる傾向がある。
細長い針状粒子はアスペクト比が大きく、長径が大きい分、粒度の大きい粉となる。しかしながら、あまりアスペクト比が大きいものは、短径との差が大きくなり、焼結の際に、粒子が砕かれるおそれがあり、砕かれた場合には、７５μｍ未満（−２００ｍｅｓｈ）の粒子が多くなり、７５μｍ以上（＋２００ｍｅｓｈ）の粒子が９０％を下回ることになる場合がある。
【００１５】
以上から、焼結品の製造工程の問題であるが、焼結の際には球形に近い粒子を多くすることが望ましいと言える。但し、細長い針状粒子は、図１からも分かるように細かい電着粒子の集まりであり、複雑な形状をしている。また、表面積も大きいため、適度な量であれば、これらの粒子が、球状の粒子の間に入り込むことで、粒子間の接触面積を増やすことに寄与する。したがって、適度な量の細長い針状粒子の存在はむしろ好ましいと言える。
【００１６】
そこで、本発明では、粒子のアスペクト比が１．６以下である粒子の割合が４０％〜８０％であることが、さらに望ましいと言える。なお、この数値は、粒子のアスペクト比が１．６を超える粒子が６０％〜２０％の範囲で存在することを許容するものであることを意味する。これは、上記に述べた理由によるものである。
【００１７】
さらに、本願発明のブレーキパッド用銅粉の好ましい態様として、見掛密度が２〜３ｇ／ｃｍ３であることを要件としているが、この見掛密度が２〜３ｇ／ｃｍ３であると、摩擦調整材、潤滑材及び研削材を含む充填材等を合わせて、焼結する場合に銅粉が偏りなく混ぜることができる効果を有するためである。本願発明のブレーキパッド用銅粉この見掛密度に限定する必要はないが、この銅粉を用いることが好ましいと言える。
【００１８】
本願発明のブレーキパッド用銅粉の電解銅粉の製造の代表例を示すと、次の通りである。例えば、球状に近い粒子を１０６μｍ以上（＋１４５ｍｅｓｈ）１７０μｍ未満（−８０ｍｅｓｈ）の銅粉が６０％程度で、樹枝状の粒子も一部含まれるような銅粉を製造場合には、その条件の例は、以下のとおりである。
【００１９】
銅濃度;１０−１３ｇ／ｌ
（銅濃度が高ければ、球形丸い形状で粗いものができやすい。）
塩素イオン：１ｍｇ／ｌ以下
（針状粒子を多量に発生させないため）
電流密度：通常５−６Ａ／ｄｍ２程度とする。これ以外としても良い。
（電流密度が高いと、針状になりやすい。）
液温：通常３５±５°Ｃ程度である。これ以外としても良い。
（高いほうが粗く、球形に近い粒子ができやすいので、温度は高めに設定するのが望ましいと言える。）
【００２０】
上記の製造条件を任意に選択することにより、球形に近い粗い粒子ができると同時に樹枝状の大きな粒子も適度に混入させた銅粉を得ることができる。この銅粉の製造方法は、新規に作成する銅粉として有効な方法である。
なお、７５μｍ未満（−２００ｍｅｓｈ）の銅粉を１０％未満にするためには、分級により７５μｍ未満（−２００ｍｅｓｈ）の粒子を取り除いてもよい。また、粉砕によって得られた粒を加えてもよい。
この粒子の調整は任意であり、７５μｍ以上（＋２００ｍｅｓｈ）の粒径の銅粉が９０％以上であり、かつ２５０μｍ以上（＋６０ｍｅｓｈ）の粒径の銅粉が５−１０％であるブレーキパッド用銅粉が得られれば、その手法は特に問題となるものではない。
【実施例】
【００２１】
次に、本発明の実施例について説明する。なお、本実施例はあくまで一例であり、この例に制限されるものではない。すなわち、本発明の技術思想の範囲内で、実施例以外の態様あるいは変形を全て包含するものである。
【００２２】
以下の実施例、比較例において、銅粉粒子の粒度分布、アスペクト、圧環強さ、気孔率（開放）については、次の方法を用いて測定した。
１）粒度分布（２５０μｍ以上（＋６０ｍｅｓｈ）、２５０μｍ以上（＋６０ｍｅｓｈ））：ＪＩＳ  Ｚ２５１０（金属粉−乾式ふるい分けによる粒度試験方法を用いて測定。
２）アスペクト１．６以下の粒の個数（％）：ＳＥＭ写真１００，０００倍にて観察し、評価。
３）圧環強さ：ＪＩＳ  Ｚ  ２５０７（焼結軸受−圧環強さ試験方法）に基づいて測定。
４）気孔率（開放）：ＪＩＳ  Ｚ  ２５０１（焼結金属材料−密度、含油率及び開放気孔率試験方法）に基づいて測定。
【００２３】
（実施例１）
銅濃度;９−１１ｇ／ｌ、硫酸濃度；９０−１００ｇ／ｌ、塩素イオン濃度：＜１ｍｇ／ｌの電解液を用い、陽極に電機銅地金板、陰極に圧延銅板を用いて、電流密度：５−６Ａ／ｄｍ２、液温：３５＋５°Ｃとして、電解を行い、銅粉末を製造した。
生成した銅粉を洗浄処理した後乾燥して銅粉を得た。
【００２４】
この結果、７５μｍ以上（＋２００ｍｅｓｈ）が９３％、２５０μｍ以上（＋６０ｍｅｓｈ）が６％の銅粉が得られた。この銅粉は、アスペクト比が１．６以下の粒子が６５％で、銅粉単味で金型成形した圧粉体を水素気流雰囲気中、７８０°Ｃで３０分間焼結した焼結体の焼結密度６．５ｇ／ｃｍ３における開放性気孔率が２６．４％で全気孔率の９７％であり、通気性が良好であり、強度（圧環強さ）が９．６ｋｇ／ｃｍ２となり、本願発明のブレーキパッドに適合する良好な銅粉末が得られた。
この特性の一覧を、表１に示す。また、このようにして得た銅粉末の顕微鏡写真を図１に示す。図１において、ａはアスペクト比が１．６以下の粒子を示し、ｂはアスペクト比が１．６を超える粒子を示す。
この図に示すように、アスペクト比が１．６以下の粒子の中に、アスペクト比が１．６を超える粒子が、やや少ない量で混在している様子が分かる。
【００２５】
【表１】
0005462053.tif 000002
【００２６】
（実施例２）
実施例１と同様にして銅濃度;９−１１ｇ／ｌ、硫酸濃度；９０−１００ｇ／ｌ、塩素イオン：＜１ｍｇ／ｌ、電流密度：５−６Ａ／ｄｍ２、液温：３５＋５°Ｃとして、電解により、銅粉末を製造した。生成した銅粉を洗浄処理した後乾燥して銅粉を得た。
【００２７】
この結果、電解条件の若干の相違により、７５μｍ以上（＋２００ｍｅｓｈ）が９３％、２５０μｍ以上（＋６０ｍｅｓｈ）が５％の銅粉が得られた。この銅粉は、アスペクト比が１．６以下の粒子が７０％で、銅粉単味で金型成形した圧粉体を水素気流雰囲気中、７８０°Ｃで３０分間焼結した焼結体の焼結密度６．５ｇ／ｃｍ３における開放性気孔率が２６．７％で全気孔率の９８％であり、通気性が良好であり、強度（圧環強さ）が９．４ｋｇ／ｃｍ２となり、本願発明のブレーキパッドに適合する良好な銅粉末が得られた。
この特性の一覧を、同様に表１に示す。この結果、図１と類似した粒子形状の粉末が得られた。
【００２８】
（実施例３）
実施例１と同様にして銅濃度;９−１１ｇ／ｌ、硫酸濃度；９０−１００ｇ／ｌ、塩素イオン：＜１ｍｇ／ｌ、電流密度：５−６Ａ／ｄｍ２、液温：通常３５＋５°Ｃとして、電解により、銅粉末を製造した。生成した銅粉を洗浄処理した後乾燥して銅粉を得た。
【００２９】
この結果、電解条件の若干の相違により、７５μｍ以上（＋２００ｍｅｓｈ）が９８％、２５０μｍ以上（＋６０ｍｅｓｈ）が６％の銅粉が得られた。この銅粉は、アスペクト比が１．６以下の粒子が５０％で、銅粉単味で金型成形した圧粉体を水素気流雰囲気中、７８０℃で３０分間焼結した焼結体の焼結密度６．５ｇ／ｃｍ３における開放性気孔率が２５．８％で全気孔率の９５％であり、通気性が良好であり、強度（圧環強さ）が９．９ｋｇ／ｃｍ２となり、本願発明のブレーキパッドに適合する良好な銅粉末が得られた。
この特性の一覧を、同様に表１に示す。この結果、図１と類似した粒子形状の粉末が得られた。
【００３０】
（比較例１）
実施例１と同様にして電解銅粉を製造した。但し、実施例との電解の条件の相違は、次の通りである。銅濃度;９−１０ｇ／ｌ、塩素イオン：２ｍｇ／ｌ、電流密度：８Ａ／ｄｍ２、液温：３０±５°Ｃとして、電解により、銅粉末を製造した。生成した銅微粉を洗浄処理した後、乾燥して銅微粉を得た。
【００３１】
この結果、７５μｍ以上（＋２００ｍｅｓｈ）が８８％、２５０μｍ以上（＋６０ｍｅｓｈ）が２％と粒径が小さく、本願発明に適合しない銅粉が得られた。この銅粉は、アスペクト比が１．６以下の粒子が７０％であったが、銅粉単味で金型成形した圧粉体を水素気流雰囲気中、７８０℃で３０分間焼結した焼結体の焼結密度６．５ｇ／ｃｍ３における開放性気孔率が２３．１％で全気孔率の８５％であり、強度（圧環強さ）が１０．７ｋｇ／ｃｍ２となり、強度は得られたものの、開放性気効率が低く良好とは言えなかった。これにより本願発明のブレーキパッドに適合しない銅粉末となった。この特性の一覧を、同様に表１に示す。
【００３２】
（比較例２）
実施例１と同様にして電解銅粉を製造した。但し、実施例との電解の条件の相違は、次の通りである。銅濃度;９−１１ｇ／ｌ、塩素イオン：３ｍｇ／ｌ、電流密度：通常６Ａ／ｄｍ２、液温：通常４５＋５°Ｃとして、電解により、銅粉末を製造した。生成した銅粉を洗浄処理した後、乾燥して銅粉を得た。
【００３３】
この結果、７５μｍ以上（＋２００ｍｅｓｈ）が９３％、２５０μｍ以上（＋６０ｍｅｓｈ）が１５％と粒径が大となり、本願発明に適合しない銅粉が得られた。この銅粉は、アスペクト比が１．６以下の粒子が５０％であったが、銅粉単味で金型成形した圧粉体を水素気流雰囲気中、７８０℃で３０分間焼結した焼結体の焼結密度６．５ｇ／ｃｍ３における開放性気孔率が２６．７％で、全気孔率の９８％であり通気性は良好だが、強度（圧環強さ）が６．９ｋｇ／ｃｍ２となり、良好とは言えなかった。これにより本願発明のブレーキパッドに適合しない銅粉末となった。この特性の一覧を、同様に表１に示す。
【００３４】
（比較例３）
実施例１と同様にして電解銅粉を製造した。但し、実施例との電解の条件の相違は、次の通りである。銅濃度;８−１０ｇ／ｌ、塩素イオン：０（＜１ｍｇ／ｌ）、電流密度：通常６Ａ／ｄｍ２、液温：通常４５±５°Ｃとして、電解により、銅粉末を製造した。生成した銅粉を洗浄処理した後、乾燥して銅粉を得た。
【００３５】
この結果、７５μｍ以上（＋２００ｍｅｓｈ）が９３％、２５０μｍ以上（＋６０ｍｅｓｈ）が６％であったが、この銅粉は、アスペクト比が１．６以下の粒子が９０％となり、球状粉が多く、銅粉単味で金型成形した圧粉体を水素気流雰囲気中、７８０℃で３０分間焼結した焼結体の焼結密度６．５ｇ／ｃｍ３における開放性気孔率が２６．９％で、全気孔率の９９％であり通気性は良好だが、強度（圧環強さ）が４．６ｋｇ／ｃｍ２となり、良好とは言えなかった。これにより本願発明のブレーキパッドに適合しない銅粉末となった。この特性の一覧を、同様に表１に示す。
【００３６】
（比較例４）
実施例１と同様にして電解銅粉を製造した。但し、実施例との電解の条件の相違は、次の通りである。銅濃度;５−８ｇ／ｌ、塩素イオン：５ｍｇ／ｌ、電流密度：９−１０Ａ／ｄｍ２、液温：通常３５±５°Ｃとして、電解により、銅粉末を製造した。生成した銅微粉を洗浄処理した後、乾燥して銅微粉を得た。
【００３７】
この結果、７５μｍ以上（＋２００ｍｅｓｈ）が９３％、２５０μｍ以上（＋６０ｍｅｓｈ）が７％であったが、この銅粉は、アスペクト比が１．６以下の粒子が２０％で、針状の粒子が多く、銅粉単味で金型成形した圧粉体を水素気流雰囲気中、７８０℃で３０分間焼結した焼結体の焼結密度６．５ｇ／ｃｍ３における開放性気孔率が１９．９％で全気孔率の７３％であり、強度（圧環強さ）が１２．５ｋｇ／ｃｍ２となり、強度は得られたものの、開放性気効率が低く、良好とは言えなかった。これにより本願発明のブレーキパッドに適合しない銅粉末となった。この特性の一覧を、同様に表１に示す。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、７５μｍ以上（＋２００ｍｅｓｈ）の粒径の銅粉が９０％以上であり、かつ２５０μｍ以上（＋６０ｍｅｓｈ）の粒径の銅粉が５−１０％であるブレーキパッド用銅粉に関し、強度を有しつつ、気孔率の高い銅粉であり、ブレーキパッドに最適な銅粉として有用である。
【図１】
0005462053.tif 000003