JP2759906B2

JP2759906B2 - 乾式焼結摩擦材料

Info

Publication number: JP2759906B2
Application number: JP2120200A
Authority: JP
Inventors: 政秋松本; 隆岡崎; 士郎中沢
Original assignee: Toshiba Tungaloy Co Ltd
Current assignee: Tungaloy Corp
Priority date: 1990-05-08
Filing date: 1990-05-08
Publication date: 1998-05-28
Anticipated expiration: 2013-05-28
Also published as: JPH0415285A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は高摩擦係数を有する乾式焼結摩擦材料に関
し、さらに詳しくは、二輪および四輪自動車、産業用車
両、産業用機械、鉄道用車両等のブレーキライニンクク
材、デイスクブレーキパット材、クラッチフェーシング
材等として有用な乾式焼結摩擦材料に関するものであ
る。

（従来の技術）従来の乾式摩擦材料は、有機系では石綿を含有するレ
ジンモールド系が広く用いられていたが、公害問題等に
より石綿に代えて他の有機、無機質等の繊維を含有する
ノン・アスベスト系が用いられるようになり、金属繊維
のセミメタリック系もある。

これに対して金属系というのは、Cu−Sn合金、Cu−Sn
−Zn合金等をマトリックスとし、それに硬質粒子成分、
潤滑成分等を分散させた材料であって、高摩擦係数を出
すためにさらにNiを加える改良が、特開昭63−30617号
および特開昭63−109131号に示されている。

一般に有機系は安価であるが摩擦係数が低く、耐摩耗
性も悪い。これに対し金属系は高価であるが摩擦係数が
高く、しかも耐摩耗性も良好という特徴を持っている。

（本発明が解決しようとする課題）本発明は金属系摩擦材料の改良であり、すなわち（１）摩擦係数をさらに大きくする。

（２）耐摩耗性をさらに良くする。

（３）鳴き、ジャダー等をさらに小さくする。

等を目的とするものであり、これらを満足する金属系摩
擦材料の開発が従来から要望されている。

（課題を解決するための手段）本発明は前記の要望に応えるものであり、すなわちCu
系あるいはCu−Ni系（NiがCuより多量である場合も含
む）の摩擦材料にマイカを１〜８体積％加えることによ
り、摩擦係数が高くなり、さらに耐摩耗性も高くなり、
鳴き、ジャダー等についても有効であることを発見した
ものである。これはマイカ添加により弾性率が小さくな
り接触面積が広くなったこと、およびマイカ自身の振動
吸収性によるものと思われる。

（作用）本発明の構成要件である摩擦材料の各成分およびその
含有量限定の理由について、以下説明する。

（１） Cu、Sn、Znおよびこれらのいずれかの合金から
選ばれた１種または２種以上からなるマトリックス成分
25〜85体積％。

これらマトリックス成分は、摩擦材料自身の強度を支
配するとともに、その他の硬質粒子成分、潤滑成分等の
充填剤（フィラー）を強固に保持する目的を持ってい
る。マトリックス成分が25体積％未満では乾式焼結摩擦
材料として必要な強度が不充分で、しかも充填剤を強固
に保持することはできない。逆に85体積％を越えると充
填剤の量が少な過ぎるため摩擦係数が低く摩耗が大きい
という問題があり、前記範囲とした。このマトリックス
成分およびその範囲は、単独では従来からあるものであ
って、必要な性能および経済性によって種々選択が可能
であり、いずれの場合にも本発明の効果が発揮される。

（２）マイカ１〜８体積％。

マイカは前述したように摩擦係数を高くするとともに
摩耗も小さくする。しかも鳴き、ジャダー等も押える効
果がある。

前記効果は、マイカが１体積％未満では充分得られ
ず、また８体積％を越えると材料強度が低下するという
問題があり、前記範囲とした。

（３）金属酸化物、金属複合酸化物、金属窒化物、金
属炭化物、金属炭窒化物、金属硼化物、金属間化合物お
よびモース硬度3.5以上の各種鉱物から選ばれた１種ま
たは２種以上からなる硬質粒子成分２〜30体積％。

硬質粒子成分は摩擦係数を高くするとともに摩耗を小
さくする。２体積％以下ではその効果は小さく、30体積
％を越えると逆に材料自身が硬くなって摩擦係数は低く
なり、さらに硬質粒子の抜け落ち等により摩耗が大きく
なり、さらに相手板の摩耗も大きくなる。この硬質粒子
成分およびその範囲は、単独では、従来からあるもので
あって、必要な性能および経済性によって種々選択が可
能であり、いずれの場合にも本発明の効果が発揮され
る。

（４）黒鉛、コークス、BN、金属硫化物、CaF₂、Ba
F₂、PbO、PbおよびB₂O₃から選ばれた１種または２種以
上からなる潤滑成分が10〜70体積％。

潤滑成分は摩耗を小さくすると同時に摩擦係数を安定
させる役目がある。また各潤滑成分の特徴等には違いが
あり、単独でもよいが組合せることによって、より大き
な効果と摩擦係数を上げるという別な効果も、期待でき
る（例えばコークス等）。

潤滑成分が10体積％未満の場合は、その効果を充分に
発揮することはできない。また70体積％を越えると乾式
焼結摩擦材料としての強度が不充分であり、前記範囲と
した。この潤滑成分およびその範囲は、単独では従来か
らあるものであって、必要な性能および経済性によって
種々選択が可能であり、いずれの場合にも本発明の効果
が発揮された。

（５）マトリックス中にNi、Feあるいはこれらの混合
物５〜70体積％。

Niは耐酸化性が良好で、相手板に移着したときにパッ
ト材との溶着により摩擦係数を高くする効果がある。５
体積％未満ではその効果は不充分で、70体積％を越える
と、それ以上の摩擦係数の増加は期待できず、過度の溶
着により耐摩耗性が悪くなる。さらにNiは他の素原料に
比べ値段が高いので、コスト高になる。

Fe粉は焼結助剤として働き焼結体強度を高くする。さ
らにその酸化物は、摩擦条件によっては耐摩耗性に寄与
する。５体積％未満ではその効果は不充分で、70体積％
を越えると耐食性が低下し、強度もそれ以上の上昇は期
待できない。

マトリックス中にNi、Feあるいはこれらの混合物が存
在すること、およびその前記範囲は、単独では従来から
あるものであって、必要な性能および経済性によって種
々選択が可能であり、いずれの場合も本発明の効果が発
揮される。

（６）マトリックス中にBe、Ｂ、Al、Si、Ｐ、Ｓ、T
i、Ｖ、Cr、Mn、Co、Zr、Nb、Mo、Ag、In、Sb、Taおよ
びＷから選ばれた１種または２種以上５体積％以下。

これらの物質は、マトリックス成分の５体積％以下の
微量添加により、マトリックスの強度を上げ、耐摩耗性
および摩擦係数の安定に寄与する。５体積％を越えての
添加は、逆に強度の低下、耐摩耗性の低下等をまねく。
前記成分のマトリックスへの添加およびその範囲は、単
独では従来からあるものであって、必要な性能および経
済性によって過種選択が可能であり、いずれの場合にも
本発明の効果が発揮される。

（７）金属繊維および非金属無機繊維から選ばれた１
種または２種以上２〜20体積％。

これらの繊維は、マトリックスを強化すると同時に、
充填剤としての特徴として摩擦係数を上げたり耐摩耗性
を良くする等の効果がある。２体積％未満ではその効果
は期待できず、逆に20体積％を越えると粉末の流動性が
悪くなり、生産性が落ちる。これらの繊維の金属系摩擦
材料への添加およびその範囲は、単独では従来からある
ものであって、必要な性能および経済性によって種々選
択が可能であり、いずれの場合にも本発明の効果が発揮
される。

（実施例）以下実施例および比較例により、本発明の特徴とする
ところを一層明らかにする。

実施例および比較例の配合組成（体積％）を第１表に
示す。ただし「繊維」は、実施例３ではチタン酸カリウ
ムであり、実施例４ではチタン酸カリウム繊維とステン
レス繊維が各５％である。

第１表に示す割合の各原料からなる配合物100重量部
を2ton/cm²の圧力で成形した後、成形物をCuメッキした
鋼板上に載せ、10kg/cm²の荷重をかけてH₂雰囲気中、80
0℃で60分間焼成した。このようにして得た焼成品をパ
ット材として、慣性体3.15kg・ｍ・sec²、接触面積28.8
cm²、制動減速度0.3G、ブレーキ初速度80km/Hおよび160
km/Hで相手板FC20（径220）で各200回、100回の制動を
行なった。ブレーキ初速度80km/H、200回の結果を第２
表に、ブレーキ初速度160km/H、100回の結果を第３表
に、それぞれ示す。パッド摩耗量および相手板摩耗量の
単位は、mmである。

この結果から明らかなように、本発明による焼結合金
摩擦材料は、いずれの速度域においても高い摩擦係数を
有しており、耐摩耗性に優れ、しかも相手板の摩耗量も
少ない。

（発明の効果）以上のように本発明は金属系乾式焼結摩擦材料に広く
応用可能で、その改良効果は大きい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−197504（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−116751（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−98276（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C09K 3/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Cu,Sn,Znおよびこれらのいずれかの合金か
ら選ばれた１種または２種以上のマトリックス成分を25
〜85体積％と、金属酸化物，金属複合酸化物，金属窒化
物，金属炭化物，金属炭窒化物，金属硼化物，金属間化
合物およびモース硬度3.5以上の各種鉱物から選ばれた
１種または２種以上の硬質粒子成分を２〜30体積％と、
黒鉛，コークス,BN,金属硫化物,CaF₂,BaF₂,PbO,Pbおよ
びB₂O₃から選ばれた１種または２種以上の潤滑成分を10
〜70体積％と、マイカを１〜８体積％とを含有すること
を特徴とする乾式焼結摩擦材料。
【請求項２】上記硬質粒子成分が２〜11体積％からな
り、さらにマトリックス成分中に、Ni,Feあるいはこれ
らの混合物がマトリックス成分の５〜70体積％存在し、
Be,B,Al,Si,P,S,Ti,V,Cr,Mn,Co,Zr,Nb,Mo,Ag,In,Sb,Ta
およびＷから選ばれた１種または２種以上がマトリック
ス成分の５体積％以下存在することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の乾式焼結摩擦材料。
【請求項３】さらに金属繊維および非金属無機繊維から
選ばれた１種または２種以上を２〜20体積％含有する特
許請求の範囲第１項または第２項記載の乾式焼結摩擦材
料。