JP2000130484A

JP2000130484A - 焼結摩擦部材

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Publication number: JP2000130484A
Application number: JP10311229A
Authority: JP
Inventors: Keiji Ishibashi; 恵二石橋; Katsuyoshi Kondo; 勝義近藤
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 2000-05-12

Abstract

(57)【要約】【課題】潤滑油中で高摩擦係数を発現し、耐摩耗性が
向上した多孔質の焼結摩擦部材を提供する。【解決手段】焼結摩擦部材１は、潤滑油中で相手部材
１００と摩擦摺動することにより摩擦力を発生させる。
焼結摩擦部材１は、１５体積％以上６０体積％以下の空
孔率を有する。相手部材１００と接する側の表面層１ａ
には、潤滑成分を含有する樹脂層３が、空孔１ｂを塞が
ないように形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、焼結摩擦部材に
関し、特に、自動車の自動変速機用多板クラッチや手動
変速機用同期リングなどの、潤滑油中で使用される摩擦
摺動部品において有効な焼結摩擦部材に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、焼結摩擦部材として、鋼を相手材
として摩擦摺動したときに焼付きや摩耗の生じにくい材
料として、銅合金系の摩擦材が知られている。摩擦材に
は、さらに焼付きや摩耗を抑制し、使用寿命を長寿命化
するために、潤滑成分が添加される。

【０００３】潤滑成分としては、グラファイト、二硫化
モリブデン、二硫化タングステンなどの固体潤滑材が使
用される。このような固体潤滑材を使用した焼結摩擦部
材は、たとえば特公昭５９−２０７０７号公報、特開平
８−１８８７６８号公報および特開平９−３０１２５６
号公報に開示されている。

【０００４】固体潤滑材を含有した焼結摩擦部材を製造
する際には、潤滑材と原料金属粉末とを混合し、混合粉
末を金型に充填して圧縮することにより圧粉体を形成
し、焼結および固化される。

【０００５】焼結摩擦部材は、耐久性、耐熱性に優れて
いるが、潤滑油中で使用される場合には、パルプ繊維に
樹脂を含浸させた有機系摩擦材として比較して摩擦係数
が低下するという問題が生じる。特に、摺動速度が高速
度になった場合に、摩擦係数が大きく低下する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上述の
焼結摩擦部材において摩擦係数の低下が生じるのは摩擦
界面の油膜が原因であると考え、油膜を排除できる焼結
摩擦部材の開発に着手した。

【０００７】具体的には、焼結摩擦部材を多孔質とし、
油が材料中の空孔を透過するようにして油膜の排除を行
なう。多孔化により油膜の排除性能が向上し、高速度に
おいても摩擦係数の低下が生じない材料を、特願平９−
２３７０９８号や特願平１０−６５２２１号に開示して
いる。

【０００８】これらの材料は、焼結摩擦部材の空孔率を
適正な範囲に調整することにより、高い摩擦係数を示
す。そのため、自動変速機用の多板クラッチや、手動変
速機用の同期リングなどの部品に適用する際に要求され
る摩擦特性を満たす。

【０００９】しかし、多孔質の焼結体を摩擦部材に適用
する場合に、焼結体中に大きな空孔が存在する場合には
通常の製法で固体潤滑材を添加しても潤滑材が偏析する
という問題や摩擦時に潤滑材が脱落するという問題が生
じる場合がある。

【００１０】この問題を解決するために、本発明者ら
は、固体潤滑材の原料粉の粒径を適切な大きさにするこ
と、または潤滑材と金属粉末を混合した後に、ＰＶＡ
（ポリビニルアルコール）などの有機物の結合剤を用い
てのり付け造粒処理を施すことにより、大きな造粒粉末
を形成することが有効であることを見出している。

【００１１】しかし、これらの方法では、原料の固体潤
滑材の粒径選定工程や、造粒処理工程が必要となり、工
業製品を製造する際にコストの上昇を招く。

【００１２】また、特開平１０−２１２５３４号公報で
は、裏金上にＣｕ−Ｓｎ−Ｐからなる合金を焼結した後
に、その合金上に樹脂を被覆した複層樹脂摺動材が記載
されている。このように、合金の表面全体を樹脂で被覆
することも考えられるが、この場合、相手材と摩擦材と
の間の油膜を排除できないため、摩擦係数が低下し過ぎ
るという問題がある。

【００１３】そこで、この発明は、上述のような問題点
を解決するためになされたものであり、潤滑油中で高摩
擦係数を発現し、耐摩耗性を向上させることができる焼
結摩擦部材を提供することを目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、種々の検
討を行なった結果、多孔質の焼結体の表面に潤滑成分を
含有した樹脂を塗布し、この際に焼結体の孔を保持して
焼結体の表面に樹脂層を存在させることが、潤滑成分の
偏析や脱落を抑制し、ひいては摩擦部材の耐摩耗性向上
に有効であることを見出した。孔を維持したまま多孔体
表面に樹脂層を形成する樹脂複合化により、潤滑成分の
脱落を抑制できる。同時に表面に潤滑成分が存在するた
めに、従来の混合法と比較して少量の潤滑成分でも潤滑
機能を発現する。その結果、潤滑油中での高い摩擦係数
と、耐久性に優れる焼結摩擦部材を見出した。

【００１５】このような知見に基づきなされた、この発
明に従った焼結摩擦部材は、潤滑油中で相手部材と摩擦
摺動することにより摩擦力を発生させる焼結摩擦部材で
あって、１５体積％以上６０体積％以下の空孔率を有
し、相手部材と接する側の表面層には、潤滑成分を含有
する樹脂層が、空孔を塞がないように形成されている。

【００１６】このような焼結摩擦部材においては、相手
部材と接する焼結摩擦部材の表面層に潤滑成分を含有す
る樹脂層を形成しているため、粒子状の潤滑成分が空孔
内に設けられた従来の焼結摩擦部材に比べて潤滑成分が
脱落し難くなる。その結果、焼付きを防止し、かつ耐摩
耗性を向上させることができる。

【００１７】また、空孔率が適正な範囲に設定され、か
つ樹脂層が空孔を塞がないように形成されているため、
焼結摩擦部材と相手部材との間の油膜の発生を抑制で
き、摩擦係数を高くすることができる。

【００１８】また、焼結摩擦部材の強度を保ちつつ空孔
率を上昇させるために、焼結摩擦部材は、金属短繊維
（短繊維粉末）と金属粒子（金属粉末）とを焼結したも
のであることが好ましい。

【００１９】また、潤滑油の透過性能を向上させるため
に、焼結摩擦部材は、金属粒子を焼結したものであるこ
とが好ましい。

【００２０】また、潤滑成分は、二硫化モリブデン（Ｍ
ｏＳ₂ ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）お
よびグラファイト（黒鉛）からなる群より選ばれた少な
くとも１種を含むことが好ましい。

【００２１】また、潤滑成分が最も効果を発揮するため
に、潤滑成分の含有量は、樹脂層の体積に対して５体積
％以上２５体積％以下であることが好ましい。

【００２２】さらに、樹脂層は、エポキシ樹脂、アクリ
ル樹脂、フェノール樹脂およびメラミン樹脂からなる群
より選ばれた少なくとも１種を含むことが好ましい。

【００２３】焼結摩擦部材の金属素地は、銅、鉄および
アルミニウムからなる群より選ばれた少なくとも１種を
含むことが好ましい。

【００２４】相手部材と接触する面と反対側の面にリン
グ状の構造材が接合されていることが好ましい。

【００２５】構造材は、軟鋼、炭素鋼、合金鋼および機
械構造用鋼のいずれかであることが好ましい。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、上述のように焼結摩擦部材
を構成した理由について、この発明の実施の形態に基づ
いて説明する。

【００２７】（１）焼結体空孔率摩擦材を潤滑油中で使用する場合には、油が摩擦材と相
手材との接触界面に存在して、油の潤滑効果により摩擦
係数が低下する。潤滑油の油膜厚さは摩擦摺動条件によ
り変化し、押付け圧力が低下するほど、また摺動速度が
増加するほど油膜厚さが増加する。これにより、摩擦係
数が低下する。

【００２８】本発明者らは、潤滑油中で摩擦摺動して摩
擦力を発生させる機構において、高摩擦係数を発現する
ためには、相手部材と摩擦部材との接触界面での潤滑油
を排除することが有効であり、そのために、材料の空孔
率を適正な範囲に調整することが有効であると考え、種
々の実験を行なった。その結果、焼結体中の空孔率に関
する適正範囲について以下の知見を得た。

【００２９】空孔率は、１５体積％以上６０体積％以下
が良く、より好ましくは、２０体積％以上４０体積％以
下が良い。空孔率が増加することにより、材料内で潤滑
油の透過する経路が多くなり、潤滑油が透過しやすくな
る。空孔率が１５体積％よりも小さい場合には、焼結体
中の透過経路が少ないために、摩擦摺動時の油膜の排除
効果が不十分であり、そのために摩擦係数の増加の効果
が小さい。その結果、潤滑油中での摩擦係数が低下す
る。

【００３０】低圧力、高速度の油膜が形成されやすい条
件で使用される部品に適用される場合には、空孔率を２
０体積％以上にすることにより、油膜の排除効果がさら
に増加し、良好な摩擦特性が得られるという効果が発現
する。

【００３１】空孔率が６０体積％よりも大きい場合に
は、材料の骨格を形成する金属部が少ないことにより、
強度が低下し、摩擦摺動時の耐摩耗性が低下する。一部
の手動変速機の同期リングのように押付け圧力が強い条
件下で使用される部品に適用する場合には、空孔率を４
０体積％以下にすることにより、さらに耐摩耗性を向上
させることができ、使用に耐え得ることを本発明者らは
見出した。

【００３２】よって、空孔率は、１５体積％以上６０体
積％以下であることが必要である。より好ましくは、空
孔率は２０体積％以上４０体積％以下が良い。なお、焼
結体の空孔率の制御は、原料粉末の充填密度、圧粉体形
成時の成形圧力、焼結条件などにより制御することがで
きる。

【００３３】金属素地本発明の焼結摩擦部材において、潤滑成分を含有した樹
脂層が表面に存在した構造を有する多孔質の焼結体を構
成する金属素地としては、銅、鉄およびアルミニウムか
ら選ばれる少なくとも１種を含有する合金より構成する
ことができる。

【００３４】これらの材料は、部品として使用される際
の要求性能、コストの観点から決定される。

【００３５】たとえば、熱伝導に優れる金属素地として
銅系合金が選定される。また、高圧力下で使用される部
品に適用する場合には、強度や耐圧力特性の観点から鉄
系合金を選定することができる。比較的低圧力下で使用
され、軽量化の要求が強い部品に適用する場合には、ア
ルミニウム系合金が選定される。

【００３６】（２）樹脂層多孔質焼結体に通常の粉末冶金の製法で潤滑成分を混合
した場合には、摩擦摺動時に潤滑材が脱落するという問
題が生じる。これに対して本発明者らは、潤滑成分を含
有した樹脂を焼結体の表面に塗布し、焼結体の空孔を保
持した状態で焼結体の表面層に樹脂層を存在させること
が有効であることを見出した。

【００３７】具体的な潤滑成分として、ブレーキ、クラ
ッチなどに用いられる摩擦材で通常使用される潤滑材で
あって樹脂と混合して塗布できる潤滑材、たとえば二硫
化モリブデン、グラファイト、ポリテトラフルオロエチ
レン（ＰＴＦＥ：４フッ化エチレン）などを用いること
ができる。

【００３８】これらは部品の使用条件や使用環境におい
て要求される潤滑性およびコストの観点から選定され
る。

【００３９】また、焼結体を製造した後の工程において
塗布を行なうため、金属の焼結温度では分解する潤滑成
分、たとえばＰＴＦＥなどを使用することができる。

【００４０】潤滑成分の含有率は、樹脂層の体積に対し
て５体積％以上２５体積％以下が良く、より好ましく
は、１０体積％以上２０体積％以下が良い。潤滑成分の
含有率が５体積％よりも少ない場合には、摩擦界面での
潤滑性が低下し、耐摩耗性が低下するという問題が生じ
る。

【００４１】一部の手動変速機の同期リングのように、
押付け圧力の強い条件下で使用される部品に適用する場
合には、含有率を１０体積％以上にすることでさらに潤
滑性を増加させ、耐摩耗性を向上させることができる。

【００４２】潤滑成分の含有率が２５体積％よりも多い
場合には、表面層を構成する樹脂の量が少なくなるため
に、表面層の強度が低下する。そのため、摩擦時に樹脂
層が破壊されるという問題が生じる。

【００４３】一部の手動変速機の同期リングのように、
押付け圧力が強い条件下で使用される部品に適用される
場合には、含有率を２０体積％以下にすることが好まし
い。これにより樹脂層の強度を増加させ、使用に耐え得
る。

【００４４】よって、潤滑成分の含有率は５体積％以上
２５体積％以下とする必要があり、より好ましくは、１
０体積％以上２０体積％以下が良い。

【００４５】樹脂層には、部品として使用される際の摩
擦時の発熱により軟化しないことが要求される。軟化し
た場合には、摺動時のせん断力により潤滑成分を保持す
ることができない。そのため、樹脂として熱硬化性樹脂
が使用される。たとえば、エポキシ樹脂、アクリル樹
脂、フェノール樹脂およびメラミン樹脂等を使用でき
る。表面層の樹脂層の厚さは２μｍ以上３０μｍ以下と
することが好ましい。樹脂層の厚さが２μｍ未満の場合
には、潤滑性が低下するという問題が生じる。樹脂層の
厚さが３０μｍを超える場合には、塗布時間が長くなり
樹脂層の製造コスト、材料コストが高くなる。そのた
め、焼結摩擦部材の製造コストが高くなる。

【００４６】また、相手部材と接触する面が樹脂により
構成されるために、その表面が、金属で構成された場合
に比べて低弾性となる。その結果、微視的な接触面積が
増加して摩擦係数が向上するという効果がある。

【００４７】（３）摩擦部材の形態本発明の焼結摩擦部材は、自動変速機用多板クラッチ材
や、手動変速機用同期リング用摩擦材などの、相手部材
と摩擦摺動して摩擦力を伝達する機構に用いられる。こ
れらの部品は、その形状が薄肉であることから、焼結体
で部材をすべて構成した場合には、回転力を伝達する部
分の強度の問題が生じる。

【００４８】そのため、摩擦部材は、基材と摩擦材の接
合体として使用される。摩擦部材に回転力を伝達する基
材部分には、強度を保持するために鋼材を用いることが
有効である。アルミニウムや銅などの金属では、薄肉部
品の構造材としての強度が不足するという問題が生じ
る。したがって、本発明者らは、構造材として必要な強
度、コストの観点から、基材としては、軟鋼、炭素鋼、
合金鋼および機械構造用鋼などが適切であることを見出
した。

【００４９】（４）本発明品の断面本発明品の断面図を図１〜図３に示す。

【００５０】図１を参照して、この発明の１つの局面に
従った焼結摩擦部材１は、金属からなる焼結体２と、相
手部材１００と接する表面層１ａにおいて、空孔１ｂを
塞がないように焼結体２の表面に形成された樹脂層３と
を備える。樹脂層３には潤滑成分が含まれている。

【００５１】また、図２を参照して、この発明の別の局
面に従った焼結摩擦部材１１は、金属製の短繊維１２
と、金属製の粒子１３と、樹脂層１４とを備える。短繊
維１２と粒子１３とが焼結されている。相手部材１００
と接する表面層１１ａには、潤滑成分を含有する樹脂層
１４が、空孔１１ｂを塞がないように形成されている。

【００５２】また、図３を参照して、この発明のさらに
別の局面に従った焼結摩擦部材２１は、金属製の粒子２
３と、樹脂層２４とを備える。相手部材１００と接する
表面層２１ａでは、潤滑成分を含有する樹脂層２４が、
空孔２１ｂを塞がないように形成されている。

【００５３】このように、焼結摩擦部材の表面層に潤滑
成分を含有する層状の樹脂層を形成することにより、従
来のように空孔内に粒子状の潤滑材を設けたものに比べ
て、潤滑成分が脱落し難くなり、耐焼付き性や耐摩耗性
を向上させることができる。また、相手部材１００と摺
動して、焼結摩擦部材の表面が摩耗しても表面層では空
孔内部に樹脂層が存在するので、潤滑成分がなくなるこ
とはない。その結果、焼結摩擦部材の寿命が長くなる。

【００５４】

【実施例】（実施例１）原料の金属粉末としての、形状
が球状のアトマイズ粉末（錫を１０重量％含み、リンを
０．２５重量％含み、残部が銅である）と短繊維粉末
（錫を１０重量％含み、亜鉛を１重量％含み、鉛を１重
量％含み、残部が銅であり、アスペクト比が１０）を用
意した。

【００５５】充填部の外径が９０ｍｍで内径が７０ｍｍ
のカーボンの型内にアトマイズ粉末と短繊維粉末を充填
し、粉末を窒素雰囲気中で、温度７００℃で２時間保持
して放電プラズマ焼結（ＳＰＳ）により固化を行なっ
た。なお、焼結体の空孔率は型の体積と粉末量とにより
調整した。空孔率を表１および表２に示す。

【００５６】その後、焼結体を窒素雰囲気中で温度８０
０℃で１時間保持することにより熱処理を行なった。厚
さが１０μｍの銅めっきが表面に施された軟鋼（ＳＰＣ
Ｃ鋼：ＪＩＳ）からなり、厚さが１ｍｍで外径が９０ｍ
ｍで内径側に動力伝達用のギアのついた基材を用意し
た。基材上に焼結体を設置し、これらを窒素雰囲気中、
温度７５０℃に１時間保持して基材と焼結体との焼結・
結合を行なった。

【００５７】樹脂層の原料として、潤滑成分としてのＰ
ＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン：テフロン）を１
０体積％含有するエポキシ樹脂を用意した。エポキシ樹
脂を、基材と接合した焼結体の表面に塗布し、温度１８
０℃で加熱した。これにより、表面に樹脂層が形成され
た焼結摩擦部材を得た。

【００５８】この焼結摩擦部材を用いて、潤滑油（ＡＴ
Ｆ）中でチップオンディスク型摩擦試験機により相手材
をＳ３５Ｃ（ＪＩＳ）として以下の条件で摩耗特性評価
を行なった。

【００５９】条件Ａ：加圧力１０ｋｇｆ／ｃｍ² 、周速
度２００、１５０、１００、６０、２０、１０ｃｍ／
ｓ、各速度で５分間保持条件Ｂ：加圧力３０ｋｇｆ／ｃｍ² 、周速度２００、１
５０、１００、６０、２０、１０ｃｍ／ｓ、各速度で５
分間保持なお、条件ＡおよびＢは、速度依存性を評価するための
条件であり、通常の使用速度よりも高速度である２００
ｃｍ／ｓまで評価を行なった。圧力に関しては、条件Ａ
は通常の使用条件であり、条件Ｂは、条件Ａよりも高圧
力であり、苛酷な条件である。

【００６０】これらの条件Ａで評価した結果を表１に、
条件Ｂで評価した結果を表２に示す。

【００６１】

【表１】

【００６２】

【表２】

【００６３】表１より、本発明品であるサンプル２〜７
では、摩擦部材として通常使用される条件である評価条
件Ａでは、空孔率が適正な範囲にあるために、摩擦界面
の潤滑油が排除されて高い摩擦係数を示し、さらに樹脂
層の潤滑成分による摩耗抑制効果のために、いずれも良
好な摩擦特性を示した。

【００６４】評価条件Ａでは、サンプル１は、高速度の
油膜が形成しやすい条件では、僅かに摩擦係数μが低下
した。

【００６５】苛酷な使用条件である条件Ｂでは、サンプ
ル１〜５では、特に問題は生じなかったが、サンプル６
および７では、空孔率が大きいために、摩耗量が増加す
るという問題が生じた。

【００６６】比較例であるサンプル８および９では、条
件ＡおよびＢにおいて以下のような問題が生じた。

【００６７】サンプル８では、空孔率が小さいために摩
擦界面の潤滑油の排除が不十分となり、摩擦係数が低下
するという問題が生じた。

【００６８】サンプル９では、空孔率が大きいために材
料強度が低下し、そのために圧縮により金属素地が塑性
変形し、また摩耗量が増加するという問題が生じた。

【００６９】（実施例２）原料の金属粉末としての、形
状が球状のアトマイズ粉末（錫を１０重量％含み、リン
を０．２５重量％含み、残部が銅である）および短繊維
粉末（錫を１０重量％含み、亜鉛を１重量％含み、鉛を
１重量％含み、残部が銅であり、アスペクト比が１０）
を用意した。

【００７０】充填部の外径が９０ｍｍ、内径が７０ｍｍ
のカーボンの型内にアトマイズ粉末と短繊維粉末を充填
し、窒素雰囲気中で温度７００℃に粉末を２時間保持す
ることにより放電プラズマ焼結（ＳＰＳ）を行なった。
焼結体の空孔率は、型の体積と粉末量により調整し、空
孔率を４０体積％とした。

【００７１】ＳＰＳ後に焼結体を窒素雰囲気中温度８０
０℃に１時間保持することにより熱処理を行なった。

【００７２】厚さが１０μｍの銅めっきが表面に施され
た軟鋼（ＳＰＣＣ鋼）からなり、厚さが１ｍｍ、外径が
９０ｍｍであり、内径側に動力伝達用のギアのついた基
材を用意した。基材上に焼結体を設置し、基材と焼結体
とを窒素雰囲気中、温度７５０℃に１時間保持すること
により基材と焼結体とを焼結・接合した。

【００７３】樹脂層として、表３に示す潤滑成分を含有
するエポキシ樹脂を用意した。エポキシ樹脂を、基材と
接合された焼結体の表面に塗布し、温度１８０℃で加熱
することにより固化した。これにより、表面に樹脂層が
形成された焼結摩擦部材を得た。

【００７４】なお、潤滑成分と金属粉末とを混合した後
に焼結・固化を行ない、樹脂の塗布を行なわないサンプ
ルも用意した（サンプル２０）。

【００７５】これらのサンプルについて、チップオンデ
ィスク型摩擦試験機を用いて、潤滑油（ＡＴＦ）中で相
手材をＳ３５Ｃ（ＪＩＳ）として以下の条件で評価を行
なった。

【００７６】条件Ｃ：加圧力１０ｋｇｆ／ｃｍ² 、周速
度１００ｃｍ／ｓ、３０分間保持条件Ｄ：加圧力３０ｋｇｆ／ｃｍ² 、周速度１００ｃｍ
／ｓ、３０分間保持なお、圧力に関しては、条件Ｃは、通常の使用条件であ
り、条件Ｄは、条件Ｃよりも高圧力であり、苛酷な条件
である。

【００７７】その評価結果を表３に示す。

【００７８】

【表３】

【００７９】本発明例であるサンプル１１〜１６では、
焼結摩擦部材として通常使用される条件Ｃでは、いずれ
も潤滑成分が摩擦部材から脱離することなく存在し、そ
の含有率が適正であるために、良好な摩擦特性を示し
た。

【００８０】本発明例では、苛酷な条件Ｄでは、サンプ
ル１１および１６で以下のような問題が生じた。

【００８１】サンプル１１では、高圧力の苛酷な条件Ｄ
では、潤滑成分の含有率が少ないために、潤滑性が低下
して摩耗が進行するという問題が生じた。

【００８２】サンプル１６では、高圧力の苛酷な条件Ｄ
では、潤滑成分の含有率が多いために樹脂層の強度が弱
くなり、摩耗が進行するという問題が生じた。

【００８３】比較例であるサンプル１７〜２０では、条
件ＣおよびＤにおいて以下のような問題が生じた。

【００８４】サンプル１７では、潤滑成分の含有率が少
ないために、潤滑性が低下して摩耗が進行するという問
題が生じた。

【００８５】サンプル１８では、潤滑成分の含有率が多
いために、表面の樹脂層の強度が低下し、試験中に樹脂
層が剥離するという問題が生じた。

【００８６】サンプル１９では、潤滑成分を含有しない
ために、潤滑成分による潤滑性がなく、摩耗が進行する
という問題が生じた。

【００８７】サンプル２０では、潤滑成分を金属粉と混
合して焼結・固化したために、多孔質の焼結体の金属素
地による潤滑成分の固定が不十分であり、潤滑成分が偏
析してその機能を発現しなかった。

【００８８】（実施例３）原料の金属粉末としての、形
状が球状のアトマイズ粉末（錫を１０重量％含み、リン
を０．２５重量％含み、残部が銅である）と、短繊維粉
末（錫を１０重量％含み、亜鉛を１重量％含み、鉛を１
重量％含み、残部が銅であり、アスペクト比が１０）を
用意した。

【００８９】充填部の外径が９０ｍｍで内径が７０ｍｍ
のカーボンの型内にアトマイズ粉末と短繊維粉末を充填
し、窒素雰囲気中、温度７００℃で粉末を２分間保持し
て放電プラズマ焼結（ＳＰＳ）により固化を行なった。
焼結体の空孔率は、型の体積と粉末量により調整し、焼
結体の空孔率は３０体積％とした。

【００９０】ＳＰＳ後に焼結体を窒素雰囲気中に温度８
００℃で１時間保持することにより熱処理を行なった。

【００９１】厚さが１０μｍの銅めっきが表面に施され
た軟鋼（ＳＰＣＣ鋼）からなり、厚さが１ｍｍで外径が
９０ｍｍであり、内径側に動力伝達用のギアのついた基
材を用意した。基材上に焼結体を設置し、窒素雰囲気中
基材と焼結体とを温度７５０℃で１時間保持することに
より焼結・接合を行なった。

【００９２】樹脂層として、表４に示す樹脂を用意し、
この樹脂に潤滑成分としてＰＴＦＥを１０体積％含有さ
せた。基材と接合された焼結体の表面に樹脂を塗布し、
加熱することにより固化した。これにより、表面に樹脂
層が形成された焼結摩擦部材を得た。

【００９３】これらのサンプルについて、実施例２の条
件Ｃでの摩擦特性の評価を行なった。その結果を表４に
示す。

【００９４】

【表４】

【００９５】本発明例であるサンプル２１〜２４では、
いずれも使用条件での樹脂の耐熱性が十分であるため
に、潤滑成分の脱落や樹脂層の剥離等の問題が生じず、
良好な摩擦特性が得られた。

【００９６】比較例であるサンプル２５では、樹脂が熱
可塑性であり、摩擦時の接触面での発熱により樹脂が軟
化し、そのためせん断応力により樹脂層が剥離した。

【００９７】（実施例４）原料の金属粉末として、以下
に示す組成の鉄系粉末を用意した。

【００９８】鉄系粉末の組成：クロム；２重量％、ニッ
ケル；１重量％、銅；４重量％、炭素；０．０５重量
％、残部；鉄充填部の外径が９０ｍｍで内径が７０ｍｍのカーボンの
型内に鉄系粉末を充填し、窒素雰囲気中、温度９５０℃
に粉末を２分間保持して放電プラズマ焼結（ＳＰＳ）に
より固化を行なった。焼結体の空孔率は、型の体積と粉
末量により調整した。ＳＰＳ後に焼結体を窒素雰囲気
中、温度１１００℃に１時間保持することにより熱処理
を行なった。

【００９９】厚さが１０μｍの銅めっきが表面に施され
た軟鋼（ＳＰＣＣ鋼）からなり、厚さが１ｍｍ、外径が
９０ｍｍであり、内径側に動力伝達用のギアのついた形
状の基材を用意した。基材上にリン青銅（Ｃｕ−Ｓｕ−
Ｐ）粉末を塗布した後に基材上に焼結体を設置し、窒素
雰囲気中で基材と焼結体とを温度８００℃に１時間保持
することにより基材と焼結体との接合を行なった。

【０１００】樹脂層の原料として、潤滑成分としてのＰ
ＴＦＥを１０体積％含有するエポキシ樹脂を用意した。
基材と接合された焼結体の表面にエポキシ樹脂を塗布
し、温度１８０℃で加熱することにより固化した。これ
により、表面に樹脂層が形成された焼結摩擦部材を得
た。

【０１０１】この焼結部材について、実施例２の評価条
件Ｃで摩擦特性の評価を行なった。その結果を表５に示
す。

【０１０２】

【表５】

【０１０３】表５より、本発明品であるサンプル３１〜
３４では、いずれも空孔率が適正な範囲にあるために、
摩擦材と相手材との接触界面での潤滑油を排除すること
ができ、さらに樹脂層の潤滑成分による摩耗抑制効果の
ため良好な摩擦摺動特性が得られた。

【０１０４】（実施例５）原料の金属粉末として、シリ
コンを１５重量％含むアルミニウム合金粉末を用意し
た。充填部の外径が９０ｍｍで内径が７０ｍｍのカーボ
ンの型内に粉末を充填し、放電プラズマ焼結（ＳＰＳ）
により固化を行ない、焼結体を得た。焼結体の空孔率
は、型の体積と粉末量により調整した。

【０１０５】面圧３００ｋｇｆ／ｃｍ² で焼結体を加圧
圧縮するとともに窒素雰囲気中、温度３５０℃で焼結体
を２分間通電加熱した。その後焼結体を窒素雰囲気中で
温度４９０℃で１時間熱処理した。

【０１０６】軟鋼（ＳＰＣＣ鋼）板からなり、厚さが１
ｍｍであり、外径が９０ｍｍであり、内径側に動力伝達
用のギアのついた形状の基材を用意した。基材の表面に
熱硬化性樹脂の接着剤を塗布した後に基材上に焼結体を
設置し、基材と焼結体とを大気中、温度１５０℃で１時
間保持することにより基材と焼結体との接着を行なっ
た。

【０１０７】樹脂層の原料として、潤滑成分としてのＰ
ＴＦＥを１０体積％含有するエポキシ樹脂を用意した。
エポキシ樹脂を焼結体の表面に塗布し、温度１７０℃で
加熱することにより固化した。これにより、表面に樹脂
層が形成された焼結摩擦部材を得た。

【０１０８】この焼結部材について、実施例２の評価条
件Ｃで摩擦特性を評価した。その結果を表６に示す。

【０１０９】

【表６】

【０１１０】表６より、本発明例であるサンプル４１〜
４４では、いずれも空孔率が適正な範囲にあるために、
摩擦材と相手材との接触界面での潤滑油を排除すること
ができ、さらに樹脂層の潤滑成分による摩耗抑制効果の
ため良好な摩擦摺動特性が得られた。

【０１１１】（実施例６）金属粉末として、形状が球状
のアトマイズ粉末（錫を１０重量％含み、リンを０．２
５重量％含み、残部が銅である）を用意した。充填部の
外径が１００ｍｍであり、内径が８０ｍｍのカーボンの
型内に粉末を充填し、窒素雰囲気中で粉末を温度８００
℃に１時間保持することにより充填状態で焼結した。焼
結体の空孔率は３０体積％となった。

【０１１２】表７に示す材質の金属板からなり、厚さが
０．８ｍｍ、外径が１００ｍｍであり、内径側に動力伝
達用のギアのついた形状の基材を用意した。この基材上
に熱硬化性樹脂の接着剤を塗布した後に焼結体を基材上
に設置し、大気中温度１５０℃で１時間基材と焼結体と
を保持することにより、基材と焼結体との接着を行なっ
た。

【０１１３】樹脂層の原料として、潤滑成分としての二
硫化モリブデンを１０体積％含有するエポキシ樹脂を用
意した。エポキシ樹脂を、基材と接合された焼結体の表
面に塗布し、温度１８０℃で加熱することにより固化し
た。これにより、表面に樹脂層が形成された焼結摩擦部
材を得た。

【０１１４】この焼結摩擦部材について、実施例２の評
価条件Ｃでの摩擦特性の評価を行なった。その結果を表
７に示す。

【０１１５】

【表７】

【０１１６】表７より、本発明例であるサンプル５１〜
５４では、基材の強度が適正であるために、良好な焼結
摩擦部材が得られ、良好な摩擦特性を示した。

【０１１７】一方、比較例であるサンプル５５および５
６では、基材の強度が低いため、薄肉形状部品に動力を
伝達して使用する際に、基材が変形するという問題が生
じた。

【０１１８】なお、今回開示された実施の形態および実
施例は全ての点で例示であって、制限的なものではない
と考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明
ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の
範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含ま
れることが意図される。

【０１１９】

【発明の効果】この発明に従えば、潤滑油中で使用され
る多孔質の焼結摩擦部材において、潤滑成分を複合した
樹脂により焼結体の表面の孔を保持して表面層を形成す
ることにより、高速度で摺動した際にも摩擦部材と相手
部材との接触界面の潤滑油を排除することができる。そ
の結果、高い摩擦係数を発現し、さらに、潤滑成分の脱
落を抑制できるために、摩耗の問題の生じない耐久性に
優れる良好な摩擦材料を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１つの局面に従った焼結摩擦部材の
断面図である。

【図２】この発明の別の局面に従った焼結摩擦部材の断
面図である。

【図３】この発明のさらに別の局面に従った焼結摩擦部
材の断面図である。

【符号の説明】

１，１１，２１焼結摩擦部材１ａ，１１ａ，２１ａ表面層１ｂ，１１ｂ，２１ｂ空孔２焼結体３，１４，２４樹脂層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｄ 69/00 Ｂ２２Ｆ 5/00 ＳＦターム(参考） 3J056 AA18 AA60 BA02 BC02 CA03 CA07 CA20 EA03 EA12 EA17 EA22 EA26 FA08 GA05 GA12 3J058 BA41 BA76 FA28 FA29 GA28 GA38 GA41 GA45 GA49 GA55 GA57 GA58 GA88 GA93 GA94 4K018 AA05 AB05 AB10 BB02 EA21 FA25 JA34 KA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】潤滑油中で相手部材と摩擦摺動すること
により摩擦力を発生させる焼結摩擦部材であって、１５体積％以上６０体積％以下の空孔率を有し、相手部材と接する側の表面層には、潤滑成分を含有する
樹脂層が、空孔を塞がないように形成されている、焼結
摩擦部材。
【請求項２】前記焼結摩擦部材は、金属短繊維と金属
粒子とを焼結したものである、請求項１に記載の焼結摩
擦部材。
【請求項３】前記焼結摩擦部材は、金属粒子を焼結し
たものである、請求項１に記載の焼結摩擦部材。
【請求項４】前記潤滑成分は、二硫化モリブデン、ポ
リテトラフルオロエチレンおよびグラファイトからなる
群より選ばれた少なくとも１種を含む、請求項１〜３の
いずれか１項に記載の焼結摩擦部材。
【請求項５】前記潤滑成分の含有率は、前記樹脂層の
体積に対して５体積％以上２５体積％以下である、請求
項１〜４のいずれか１項に記載の焼結摩擦部材。
【請求項６】前記樹脂層は、エポキシ樹脂、アクリル
樹脂、フェノール樹脂およびメラミン樹脂からなる群よ
り選ばれた少なくとも１種を含む、請求項１〜５のいず
れか１項に記載の焼結摩擦部材。
【請求項７】前記焼結摩擦部材の金属素地は、銅、鉄
およびアルミニウムからなる群より選ばれた少なくとも
１種を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の焼結
摩擦部材。
【請求項８】相手部材と接触する面と反対側の面にリ
ング状の構造材が接合されている、請求項１〜７のいず
れか１項に記載の焼結摩擦部材。
【請求項９】前記構造材は、軟鋼、炭素鋼、合金鋼お
よび機械構造用鋼のいずれかである、請求項１〜８のい
ずれか１項に記載の焼結摩擦部材。