JP2000355685A - 摩擦材料 - Google Patents

摩擦材料

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JP2000355685A
JP2000355685A JP11167796A JP16779699A JP2000355685A JP 2000355685 A JP2000355685 A JP 2000355685A JP 11167796 A JP11167796 A JP 11167796A JP 16779699 A JP16779699 A JP 16779699A JP 2000355685 A JP2000355685 A JP 2000355685A
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Azuma Iketani
東 池谷
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Tokai Carbon Co Ltd
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Tokai Carbon Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブレーキ材、クラッチ材として好適に使用で
きる高摩擦係数および改善された耐摩耗性を有する金属
系摩擦材料および樹脂系摩擦材料を提供する。 【解決手段】 少なくともCu、Ni、Feおよびこれ
らの合金の1種または2種以上からなるマトリックス、
潤滑剤、摩擦調整剤を含む摩擦材料において、摩擦調整
剤がAl2 3 およびZrO2 を含有し、該摩擦調整剤
中の(Al2 3)/(Al2 3 +ZrO2 )の重量
比が0.3〜0.7である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高摩擦係数を有
し、耐摩耗性にも優れた摩擦材料に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車、二輪車、鉄道車両、航空機、各
種産業機械などにおいては、クラッチフェーシング材な
どのクラッチ材料やブレーキライニング材、ブレーキパ
ッド材などのブレーキ材料として摩擦材料が使用されて
いる。従来、摩擦材料として、樹脂などを結合剤(バイ
ンダー)とする有機系摩擦材料、金属、合金をマトリッ
クスとする金属系摩擦材料がある。
【0003】一般に、有機系摩擦材料は金属系摩擦材料
に比べて摩擦係数が低く、耐摩耗性も劣るが安価であ
り、金属系摩擦材料は、摩擦係数が高く、耐摩耗性も優
れていが高価であるという特徴があり、それぞれの特徴
を生かし用途に応じて使い分けられている。通常、摩擦
係数と耐摩耗性とは相反する特性であり、摩擦係数が高
いものは摩耗が多く、摩耗が少ないものは摩擦係数が低
くなるが、輸送機器などの軽量化、高性能化に伴って、
摩擦係数が高く且つ耐摩耗性にも優れた摩擦材料が要求
されるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の要求
を満足する摩擦材料を得るために、有機系摩擦材料およ
び金属系摩擦材料における含有成分、とくに摩擦調整剤
の組成と摩擦、摩耗特性との関連について多角的に実
験、検討を行った結果としてなされたものであり、その
目的は、高摩擦係数を有し、改善された耐摩耗性をそな
えた摩擦材料を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の請求項1による摩擦材料は、Cu、Ni、
Feおよびこれらの合金の1種または2種以上からなる
金属材料をマトリックスとし、潤滑剤、摩擦調整剤を含
む摩擦材料において、摩擦調整剤がAl2 3およびZ
rO2 を含有し、該摩擦調整剤中の(Al2 3 )/
(Al2 3 +ZrO2 )の重量比が0.3〜0.7で
あることを特徴とする。
【0006】請求項2による摩擦材料は、請求項1にお
いて、摩擦調整剤中のAl2 3 およびZrO2 は、A
2 3 単体、ZrO2 単体のみでなく、SiO2 と複
合酸化物を形成しているAl2 3 およびZrO2 も包
含することを特徴とする。
【0007】請求項3による摩擦材料は、請求項2にお
いて、摩擦調整剤中に、複合酸化物としてカオリナイ
ト、シリマナイト、ムライトのうちの1種または2種以
上、およびジルコンサンドを含有することを特徴とす
る。
【0008】また、請求項4による摩擦材料は、マトリ
ックスがCu、Ni、Feおよびこれらの合金の1種ま
たは2種以上からなる金属および/または合金の焼結材
であることを特徴とする。
【0009】本発明の請求項5による摩擦材料は、熱硬
化性樹脂を結合剤とする有機系摩擦材料に、上記請求項
1〜3のいずれかに記載の摩擦調整剤を含有することを
特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1〜4に記載の摩
擦材料は、少なくともCu、Ni、Feおよびこれらの
合金の1種または2種以上からなる金属材料をマトリッ
クスとし、このマトリックスに、少なくとも潤滑剤、摩
擦調整剤を含む金属系摩擦材料であり、当該摩擦調整剤
がAl2 3 およびZrO2 を含有し、摩擦調整剤中の
(Al 2 3 )/(Al2 3 +ZrO2 )の重量比が
0.3〜0.7である。
【0011】マトリックス成分は、Cu、Ni、Fe、
およびZn、Snなどを含むCu合金、Cuを主要合金
成分として含有するNi−Cu系合金などのNi合金、
ステンレス鋼などのFe系合金の1種または2種以上か
ら構成される。更に、これらの金属成分に加えて、Z
n、Sn、Pbが単独に存在しても良い。またとくに、
これらの金属、合金の粉末を、潤滑剤、摩擦調整剤など
の粉末と混合して、成形、焼結する粉末冶金法により摩
擦材料を製造するのが好ましい。
【0012】摩擦調整剤としては、金属酸化物や硫酸バ
リウム、珪藻土などが適用されるが、本発明では、摩擦
調整剤がAl2 3 およびZrO2 を含有し、摩擦調整
剤中の(Al2 3 )/(Al2 3 +ZrO2 )の重
量比が0.3〜0.7であることを特徴とする。摩擦調
整剤中のAl2 3 およびZrO2 は、Al2 3
体、ZrO2 単体として含有するものだけでなく、Si
2 と複合酸化物を形成しているAl2 3 およびZr
2 も包含する。
【0013】Al2 3 とSiO2 の複合酸化物として
は、カオリナイト、シリマナイト、ムライトが好まし
く、また、ZrO2 とSiO2 の複合酸化物としてはジ
ルコンサンドが好ましい。好ましい実施態様としては、
カオリナイト、シリマナイト、ムライトのうちの1種ま
たは2種以上とジルコンサンドを摩擦調整剤中に含有さ
せる。
【0014】発明者らは、摩擦調整剤中のAl2 3
含有は摩擦係数を高めるよう機能するが摩耗を増大さ
せ、一方、ZrO2 の含有は摩耗を減ずるが摩擦係数を
高める傾向があることを見出し、これらの含有比率を変
えることにより、摩擦係数が高く、しかも摩耗も少ない
摩擦材料が得られることを知見した。(Al2 3 )/
(Al2 3 +ZrO2 )の重量比が0.3未満ではZ
rO2 の影響が大きくなり、摩耗は減少するが摩擦係数
が低下し、(Al2 3 )/(Al2 3 +ZrO2
の重量比が0.7を越えるとAl2 3 の影響が大き
く、摩擦係数は高いが摩耗が増大する。
【0015】Al2 3 、ZrO2 およびこれらとSi
2 の複合酸化物は、90重量%以上が5〜500μm
の粒度範囲にあるのが好ましく、粒度が5μm未満では
摩耗が増大し、強度が低下する傾向があり、粒度が50
0μmを越えると、摩擦の相手材を異常に損傷させるな
どの不都合が生じ易い。
【0016】摩擦材料中に含有される潤滑剤としては、
黒鉛、MoS2 、CaF2 、BaF 2 、フッ化黒鉛、窒
化ホウ素、雲母などが使用される。摩擦材料には、さら
に、必要に応じて、シリカ、窒化ケイ素、炭化ケイ素な
どの硬質粒子、炭化ケイ素繊維、カーボン繊維、炭化ケ
イ素ウイスカー、ボロン繊維、シリカーアルミナ繊維、
ガラス繊維、アラミド繊維、黄銅繊維、スチール繊維、
その他の無機、有機、金属の繊維状補強材を含有させる
こともできる。
【0017】本発明の請求項5記載の摩擦材料は、熱硬
化性樹脂を結合剤(バインダー)とする有機系摩擦材料
に、上記の摩擦調整剤を含有させたものである。結合剤
となる熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂やシリコ
ン変性フェノール樹脂、アクリル変性フェノール樹脂、
エポキシ編成フェノール樹脂などの変性フェノール樹
脂、並びにフラン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、
アルキッド樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は混合
して使用してもよく、必要に応じてトリクロロ酢酸、バ
ラトルエンスルホン酸などの硬化剤を添加してもよい。
さらに硫酸バリウムなどを摩擦調整剤として配合するこ
ともできる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して説
明すると共に、それに基づいてその効果を実証する。な
お、これらの実施例は、本発明の好ましい一実施態様を
説明するためのものであって、これにより本発明が制限
されるものではない。
【0019】実施例1 表1に示す成分の粉体を混合機で混合し、混合粉を39
0MPaの圧力で所定形状に成形した後、還元性雰囲気
中で圧力0.49MPa、温度900℃の条件下で30
分間焼結し、摩擦材料(試験材)を得た。
【0020】得られた試験材はランニング面積を17c
2 とし、外径270mmのSUSディスクロータ、シ
リンダ径14cm2 のキャリパを用いて、イナーシャ3
1.9kgm2 のダイナモ試験によりブレーキ試験を行
った。
【0021】ブレーキ試験は、十分な擦り合わせ後、車
速100km/hr相当速度から、制動前のパッド温度
サイクル80℃、減速度3m/s2 で、300回制動を
行い、平均摩擦係数とライニング摩耗量を測定した。
【0022】測定結果を表2に示す。表2にみられるよ
うに、本発明に従う摩擦材料によれば、平均0.50以
上の高い摩擦係数を維持しながら、摩耗量も1mm未満
の優れた値を示した。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】比較例1 表3に示す成分の粉体を混合機で混合し、混合粉を実施
例1と同様に処理して焼結摩擦材料(試験材)を作製
し、得られた試験材について実施例1と同一のブレーキ
試験を行い、平均摩擦係数とライニング摩耗量を測定し
た。
【0026】測定結果を表4に示す。表4に示すよう
に、(Al2 3 )/(Al2 3 +ZrO2 )の重量
比が0.7を越える試験材No.7は摩耗量が大きく、
(Al 2 3 )/(Al2 3 +ZrO2 )の重量比が
0.3未満の試験材No.8は摩擦係数が0.50未満
であった。
【0027】
【表3】
【0028】
【表4】
【0029】実施例2、比較例2 表5に示す成分の粉体を混合機で混合し、混合粉を圧力
390MPa、温度140℃の条件で12分間加熱加圧
成形し、さらに200℃の温度で5時間の熱処理を行
い、樹脂系材料を結合材とする摩擦材料(試験材)を作
製した。
【0030】得られた試験材(ライニング面積は17c
2 )について、実施例1と同一のブレーキ試験を行
い、平均摩擦係数とライニング摩耗量を測定した。測定
結果を表6に示す。
【0031】表6に示すように、本発明に従う試験材N
o.9は摩擦係数が高く、摩耗量も1mm未満であった
が、(Al2 3 )/(Al2 3 +ZrO2 )の重量
比が0.7を越える試験材No.10は摩耗量が1mm
を越えている。
【0032】
【表5】 《表注》フェノール樹脂:住友デュレズ(株)製、商品
名PR−50578、 炭化ケイ素繊維:日本カーボン(株)製、商品名ニカロ
【0033】
【表6】
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、高摩擦係数および改善
された耐摩耗性を有する金属系摩擦材料および樹脂系摩
擦材料が提供される。当該摩擦材料はブレーキ材、とく
にブレーキパッドとして好適に使用される。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくともCu、Ni、Feおよびこれ
    らの合金の1種または2種以上からなる金属材料をマト
    リックスとし、潤滑剤、摩擦調整剤を含む摩擦材料にお
    いて、摩擦調整剤がAl2 3 およびZrO2 を含有
    し、該摩擦調整剤中の(Al2 3 )/(Al2 3
    ZrO2 )の重量比が0.3〜0.7であることを特徴
    とする摩擦材料。
  2. 【請求項2】 前記摩擦調整剤中のAl2 3 およびZ
    rO2 は、SiO2と複合酸化物を形成しているものを
    包含す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】 摩擦調整剤中に、複合酸化物としてカオ
    リナイト、シリマナイト、ムライトのうちの1種または
    2種以上、およびジルコンサンドを含有することを特徴
    とする請求項2記載の摩擦材料。
  4. 【請求項4】 マトリックスがCu、Ni、Feおよび
    これらの合金の1種または2種以上からなる金属および
    /または合金の焼結材であることを特徴とする請求項1
    〜3のいずれかに記載の摩擦材料。
  5. 【請求項5】 熱硬化性樹脂を結合剤とする摩擦材料
    に、請求項1〜3のいずれかに記載の摩擦調整剤を含有
    することを特徴とする摩擦材料。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006016680A (ja) * 2004-07-05 2006-01-19 Tokai Carbon Co Ltd 銅系焼結摩擦材
CN103335044A (zh) * 2013-06-27 2013-10-02 武汉市祥龙摩擦材料有限责任公司 氧化锆改性新型耐高温陶瓷轿车盘式制动片及其制备方法
CN108869591A (zh) * 2018-06-19 2018-11-23 杭州前进齿轮箱集团股份有限公司 一种重型载重汽车制动器铜包铁基摩擦片的制作方法
CN115916921A (zh) * 2021-06-14 2023-04-04 第一稀元素化学工业株式会社 复合氧化物粉末、摩擦材料组合物及摩擦材料

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