JPH08291834A - 摩擦材料 - Google Patents

摩擦材料

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JPH08291834A
JPH08291834A JP12059595A JP12059595A JPH08291834A JP H08291834 A JPH08291834 A JP H08291834A JP 12059595 A JP12059595 A JP 12059595A JP 12059595 A JP12059595 A JP 12059595A JP H08291834 A JPH08291834 A JP H08291834A
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JP
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friction material
friction
matrix
filler
coarse particles
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JP12059595A
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English (en)
Inventor
Masaaki Matsumoto
政秋 松本
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Tungaloy Corp
Original Assignee
Toshiba Tungaloy Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 平均粒径が10μm以上〜50μm未満でな
るマトリックスおよび/またはフィラ−を含有させて、
緻密性,耐酸化性,耐熱性,強度および,耐摩耗性、
(特に高温での耐摩耗性)を高め、かつ摩擦材料として
の摩擦特性(特に高温での摩擦特性)を改善した摩擦材
料の提供である。 【構成】 金属,合金,金属間化合物の中の少なくとも
1種でなるマトリックスを主成分とし、残りが摩擦調整
材,固体潤滑材,セラミックス,補強材の中の少なくと
も1種のフィラ−とからなる摩擦材料であって、該マト
リックスおよび/または該フィラ−は、該摩擦材料全体
に対して平均粒径が10μm以上〜50μm未満でなる
粗粒子を2〜15重量%含有していることを特徴とする
摩擦材料。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属,合金,金属間化
合物の中の少なくとも1種でなるマトリックスと各種の
無機物質でなるフィラ−とからなる摩擦材料に関し、具
体的には、工作機械,建設機械,自動車,二輪車,鉄道
および航空機に代表される各種機械の回転または移動運
動を任意に制御する手段としての、いわゆるクラッチも
しくはブレ−キ材料として使用される摩擦材料に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来からクラッチまたはブレ−キ材料と
して用いられてきた摩擦材料は、フィラ−を樹脂または
ゴムなどの有機物質のマトリックスで結合させた有機質
摩擦材料と、フィラ−を金属,合金または金属間化合物
のマトリックスで結合させた金属系摩擦材料とに大別さ
れる。
【0003】この内、金属系摩擦材料は、フィラ−をC
u−Sn,Cu−Zn,またはCu−Sn−Znのマト
リックスで結合させたものが主流であり、有機質摩擦材
料に比べて、高温での摩擦係数の低下(熱フェ−ド現
象)および水分介在による摩擦係数の低下(水フェ−ド
現象)の傾向が小さく、摩耗が少ないという長所があ
る。
【0004】しかしながら、これらの金属系摩擦材料
は、耐フェ−ド性,,耐摩耗性に劣り、摩擦係数が低
く、かつ相手材料の摩耗量を高める傾向にあることか
ら、マトリックスの組成成分を検討し、提案している代
表的なものとして、特公平3−68091号公報,特公
平3−8409号公報,特開平2−159334号公報
および特開平4−15285号公報がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】金属系摩擦材料の先行
技術としての特公平3−68091号公報には、Cuを
ベ−スとし、SnまたはSnとZnを含有したマトリッ
クスと、黒鉛,硫化物固体潤滑剤,金属酸化物および硬
質窒化物のフィラ−とでなる摩擦材料について開示され
ており、特公平3−8409号公報には、Ni−Cuを
ベ−スとするマトリックスでなる摩擦材料について開示
されており、特開平2−159334号公報には、Cu
をベ−スとし、Snおよび/またはZnとNiとその他
の合金とを含有したマトリックスと、金属酸化物,黒
鉛,CaF2のフィラ−とでなるブレ−キ用摩擦材料に
ついて開示されており、特開平4−15285号公報に
は、Cu,Sn,Znおよびこの合金の1種以上のマト
リックスと、マイカを含むフィラ−とからなる乾式焼結
摩擦材料について開示されている。
【0006】これら4件の公報に開示されている摩擦材
料は、それぞれの特徴でもって摩擦係数の低下を防止
し、かつ耐摩耗性を高めようとしたものではあるが、耐
酸化性,耐熱性が劣り,その結果、高負荷使用条件また
は高耐久性使用条件においては、摩擦係数の低下,耐摩
耗性の低下,強度の劣化および摩擦時に相手材料を損傷
させる傾向が高いという問題がある。
【0007】本発明は、上述の問題点を解決したもの
で、具体的には、平均粒径が10μm以上〜50μm未
満でなるマトリックスおよび/またはフィラ−を含有さ
せて、緻密性,耐酸化性,耐熱性,強度および,耐摩耗
性、(特に高温での耐摩耗性)を高め、かつ摩擦材料と
しての摩擦特性(特に高温での摩擦特性)を改善した摩
擦材料の提供を目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者は、金属系摩擦
材料の改良として、摩擦係数をさらに大きくするこ
と、材料温度が約500℃にも達するような高負荷使
用条件においても摩擦係数の低下や変動が少ないこと、
耐摩耗性をより高めること、摩擦作動時の鳴きをよ
り小さくすること、という要件について長年に亘り検討
していたところ、金属および/または合金でなる粗粒の
マトリックスや無機化合物でなる粗粒のフィラ−を所定
量分散含有させた摩擦材料が耐酸化性,耐熱性,強度お
よび,耐摩耗性、(特に高温での耐摩耗性)に優れてお
り、かつ摩擦材料として安定な摩擦特性(特に高温での
摩擦特性)を保持し、、鳴きも低減されるという知見を
得て、本発明を完成させるに至ったものである。
【0009】すなわち、本発明の摩擦材料は、金属,合
金,金属間化合物の中の少なくとも1種でなるマトリッ
クスを主成分とし、残りが摩擦調整材,固体潤滑材,セ
ラミックス,補強材の中の少なくとも1種のフィラ−と
からなる摩擦材料であって、該マトリックスおよび/ま
たは該フィラ−は、該摩擦材料全体に対して平均粒径が
10μm以上〜50μm未満でなる粗粒子を2〜15重
量%含有していることを特徴とするものである。
【0010】本発明の摩擦材料におけるマトリックス
は、具体的には、例えばCu,Ni,Fe,Co,S
n,Ti,Mg,Mn,Si,W,Mo,Zn,Al,
Agおよびこれらの相互合金またはNiSi2,TiS
2,TiAl3,NiAl3,CuAl2,Ni3Al,
Co3Al,Zr3Al,Fe3Al,FeAl3の金属間
化合物の中の少なくとも1種からなり、Cuを主成分と
したマトリックスでなる場合にはその効果が高いことか
ら好ましく、特にマトリックスに対して70重量%以上
のCuを含有していることが好ましいことである。
【0011】このマトリックスの他の構成成分としての
フィラ−は、具体的には、例えば硫酸バリウム,タル
ク,珪藻土,蛇紋石,コ−クス,MgO,Fe23,T
iO2に代表される摩擦調整材、SiO2,AlN,Al
23,Si34,SiC,B4C,ムライト,周期律表
の4a,5a,6a族金属の炭化物,窒化物,酸化物,
珪化物およびこれらの相互固溶体に代表されるセラミッ
クス、黒鉛,MoS2,WS2,BaF2,CaF2,hB
N,PbO,フッ化黒鉛に代表される固体潤滑材、パル
プ繊維,レ−ヨン繊維,カ−ボン繊維,シリカ−アルミ
ナ繊維,チタン酸カリウム繊維,炭化珪素繊維,ボロン
繊維に例示される各種の繊維またはSiC,Si3N
4,カ−ボンに例示される各種のウイスカ−でなる補強
材の中から選ばれた少なくとも1種からなるものであ
る。
【0012】摩擦材料中におけるこれらのマトリックス
とフィラ−との割合は、特に制限はないが、マトリック
スが摩擦材料全体の40〜95重量%、残りフィラ−か
らなることが好ましいことである。
【0013】本発明の摩擦材料における粗粒子は、上述
のマトリックスおよび/またはフィラ−でなり、その平
均粒径が10μm未満になると耐酸化性,耐熱性の低下
が顕著になり、逆に平均粒径が50μmを越えて粗くな
ると、巣孔が多くなり強度低下すること、摩擦材料自体
が粗面となること、かつ相手材料の表面を損傷する傾向
が顕著となること、その含有量が摩擦材料全体に対して
2重量%未満では耐酸化性,耐熱性の低下が顕著にな
り、逆に15重量%を越えて多くなると強度の低下が顕
著になる。特に、この粗粒子は、平均粒径が15〜40
μmでなることが好ましいことである。
【0014】この粗粒子は、Ti,Mg,Mn,Si,
W,Cu,Sn,Ni,Fe,Co,Zn,Al,Ag
およびこれらの相互合金の中の少なくとも1種でなるマ
トリックスおよび/またはTi,Si,Wの炭化物,窒
化物,酸化物,珪化物およびMg,Mnの 酸化物並び
にこれらの相互固溶体の中の少なくとも1種でなるフィ
ラ−からなることが好ましく、特に異種成分でなる2種
以上、具体的には、例えば粗粒子のマトリックスと粗粒
子のフィラ−との2種以上、またはTiとMgのように
2種以上のマトリックス、もしくはMgOとSiO2
ように2種以上のフィラ−からなる場合が好ましい。
【0015】以上のような構成でなる本発明の摩擦材料
は、巣孔が多すぎると強度の低下が顕著になる。したが
って、本発明の摩擦材料の比重(D1)は、理論比重
(D2)に対する比で0.9以上(D1/D2=0.9
以上)でなることが好ましい。
【0016】
【作用】本発明の摩擦材料は、粗粒子が主として耐酸化
性,耐熱性を高める作用をし、粗粒子以外の主としてフ
ィラ−が摩擦係数の調整,耐摩耗性の向上作用に寄与
し、その中でも摩擦調整材と固体潤滑材の材質および含
有量が摩擦係数の調整作用に寄与し、セラミックスが耐
摩耗性を高める作用に寄与し、補強材が強度を高める作
用に寄与しており、主としてマトリックスが強度を高め
る作用に寄与し、その中でもCuをベ−スにする場合に
は強度および緻密化を高める作用に寄与し、Fe,C
o,Cu,Snおよびこれらの相互合金の中の少なくと
も1種が焼結性を高める作用に寄与しており、これら全
体でもって摩擦材料としての主な特性である摩擦係数,
耐摩耗性を高める作用,鳴きを防止する作用となってい
るものである。
【0017】
【実施例】市販されている従来から用いられている平均
粒径8μm以下の粉末と本発明の特徴とする粗粒子と平
均粒径700μmのTi粉末の各種の出発物質を用い
て、表1の配合組成にそれぞれ秤量し、混合して得た混
合物を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置し、10kg/cm2の荷
重をかけてH2雰囲気中、800℃で60分間焼成して
本発明品1〜4および比較品1〜3を得た。こうして得
た本発明品1〜4および比較品1〜3におけるマトリッ
クスの組成成分および理論比重(D2)に対するそれぞ
れの比重(D1)の比(D1/D2)を求めて表2に示
した。
【0018】次に、本発明品1〜4および比較品1〜3
をパッド材として、慣性体:6.75kg・m・sec
2、接触面積:50cm2、相手板:FC25でもって、
まず当り付けとしてブレ−キ初速度:65km/h、制
動減速度:0.35G、制動前温度:120℃で200
回の制動を行なった後、ブレ−キ初速度:50km/
h、制動減速度:0.2G,0.5G、制動前温度10
0℃で各3回の制動を行って得た結果を表3に示した。
【0019】また、焼成後の常温における剪断強度と、
さらに大気中500℃で1時間保持後(表面酸化処理)
における剪断強度を求めて、その結果およびその低下率
を表4に示した。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【表3】
【0023】
【表4】
【0024】
【発明の効果】本発明の摩擦材料は、従来の金属系摩擦
材料である比較品に比べて、低負荷から高負荷に至るま
で摩擦係数が安定して高く、鳴きの大きさが低く、耐摩
耗性が顕著に優れており、摩擦時の相手材料を摩耗損傷
させることも少なく、かつ温度に対しても安定した強度
を有しており、耐酸化性,耐熱性に優れているという効
果があり、これらの各種の特性がバランスよく優れてお
り、実用的な摩擦材料である。したがって、本発明の摩
擦材料は、乾式摩擦材料として各種の用途に実用できる
可能性が高く、工業上有用な材料である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属,合金,金属間化合物の中の少なく
    とも1種でなるマトリックスを主成分とし、残りが摩擦
    調整材,固体潤滑材,セラミックス,補強材の中の少な
    くとも1種のフィラ−とからなる摩擦材料において、該
    マトリックスおよび/または該フィラ−は、該摩擦材料
    全体に対して平均粒径が10μm以上〜50μm未満で
    なる粗粒子を2〜15重量%含有していることを特徴と
    する摩擦材料。
  2. 【請求項2】 上記マトリックスは、該マトリックスに
    対してCuが70重量%以上含有していることを特徴と
    する請求項1記載の摩擦材料。
  3. 【請求項3】 記粗粒子は、Ti,Mg,Mn,Si,
    W,Cu,Sn,Ni,Fe,Co,Zn,Al,Ag
    およびこれらの相互合金の中の少なくとも1種のマトリ
    ックスおよび/またはTi,Mg,Mn,Si,Wの中
    の1種を含む化合物でなるフィラ−からなることを特徴
    とする請求項1または2記載の摩擦材料。
  4. 【請求項4】 上記粗粒子は、異種成分でなる2種以上
    が混在されていることを特徴とする請求項1,2または
    3記載の摩擦材料。
  5. 【請求項5】 上記摩擦材料は、該摩擦材料の比重(D
    1)が理論比重(D2)に対する比で0.9以上(D1
    /D2=0.9以上)でなることを特徴とする請求項
    1,2,3または4記載の摩擦材料。
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