JP2759906B2 - 乾式焼結摩擦材料 - Google Patents

乾式焼結摩擦材料

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【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 (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
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