JPH0586359A - 乾式摩擦材料 - Google Patents
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- JPH0586359A JPH0586359A JP3274595A JP27459591A JPH0586359A JP H0586359 A JPH0586359 A JP H0586359A JP 3274595 A JP3274595 A JP 3274595A JP 27459591 A JP27459591 A JP 27459591A JP H0586359 A JPH0586359 A JP H0586359A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、二輪および四輪自動車，産業用車
両，産業用機械，鉄道車両等のブレーキライニング材，
ディスクブレーキパット材，クラッチフェーシング材等
として有用な銅基金属系の乾式摩擦材料の改良を目的と
する。 【構成】 銅基金属系の摩擦材料にＷ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｎ
ｂおよびＺｒから選ばれた高融点金属の添加を特徴とす
る。
両，産業用機械，鉄道車両等のブレーキライニング材，
ディスクブレーキパット材，クラッチフェーシング材等
として有用な銅基金属系の乾式摩擦材料の改良を目的と
する。 【構成】 銅基金属系の摩擦材料にＷ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｎ
ｂおよびＺｒから選ばれた高融点金属の添加を特徴とす
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特に高温で耐摩耗性を
有する乾式摩擦材料に関し、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
ブレーキライニング材，ディスクブレーキパット材，ク
ラッチフェージング材等として有用な乾式摩擦材料に関
するものである。
有する乾式摩擦材料に関し、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
ブレーキライニング材，ディスクブレーキパット材，ク
ラッチフェージング材等として有用な乾式摩擦材料に関
するものである。
【０００２】
【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きたが、
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、金属繊維を含有するセミメタリック系もある。
を含有するレジンモールド系が広く用いられてきたが、
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、金属繊維を含有するセミメタリック系もある。
【０００３】これに対して金属系というのは、Ｃｕ−Ｓ
ｎ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６３−１０９
１３１号に示されている。
ｎ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６３−１０９
１３１号に示されている。
【０００４】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。
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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、銅基金属系
摩擦材料の改良でありすなわち高温での耐摩耗性をさら
に良くすることを目的とするものであり、これは、近年
車両の大型化、高速化に伴い摩擦材料が使用される温度
も高くなる一方であり、現在の焼結摩擦材料でも不十分
であるためで、これを満足する摩擦材料が従来から要望
されている。
摩擦材料の改良でありすなわち高温での耐摩耗性をさら
に良くすることを目的とするものであり、これは、近年
車両の大型化、高速化に伴い摩擦材料が使用される温度
も高くなる一方であり、現在の焼結摩擦材料でも不十分
であるためで、これを満足する摩擦材料が従来から要望
されている。
【０００６】
【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基金属系の摩擦材料に
Ｗ，Ｍｏ，Ｔａ，ＮｂおよびＺｒから選ばれた高融点金
属の１種または２種以上を０．５〜２０ｖｏｌ％加える
ことにより高温での耐摩耗性が著しく向上することを発
見したものである。これは、高融点金属自身の分散強化
と、高融点金属が摩擦表面で酸化することによりできる
酸化被膜が、すぐれた耐摩耗性を持っているためと思わ
れる。
えるものであり、すなわちＣｕ基金属系の摩擦材料に
Ｗ，Ｍｏ，Ｔａ，ＮｂおよびＺｒから選ばれた高融点金
属の１種または２種以上を０．５〜２０ｖｏｌ％加える
ことにより高温での耐摩耗性が著しく向上することを発
見したものである。これは、高融点金属自身の分散強化
と、高融点金属が摩擦表面で酸化することによりできる
酸化被膜が、すぐれた耐摩耗性を持っているためと思わ
れる。
【０００７】従来、前記高融点金属の化合物である例え
ば二硫化モリブデンを潤滑成分に用いた摩擦材料はごく
ありふれたものであるが、本発明のような意味で高融点
金属を添加した摩擦材料の例は、特公昭５８−３５５５
０号公報および特公昭５９−４４６１号公報に記載され
た発明において、鉄基摩擦材料にタングステンを添加し
た前例を見るのみである。
ば二硫化モリブデンを潤滑成分に用いた摩擦材料はごく
ありふれたものであるが、本発明のような意味で高融点
金属を添加した摩擦材料の例は、特公昭５８−３５５５
０号公報および特公昭５９−４４６１号公報に記載され
た発明において、鉄基摩擦材料にタングステンを添加し
た前例を見るのみである。
【０００８】しかもこの前例は鉄基の摩擦材料であっ
て、用途も鉄道車両用の制輪子にほぼ限定され、その用
途に特に要求される性能についての改良を目的としたも
のであることが、上記公報によって明らかである。
て、用途も鉄道車両用の制輪子にほぼ限定され、その用
途に特に要求される性能についての改良を目的としたも
のであることが、上記公報によって明らかである。
【０００９】それに対して本発明の摩擦材料は銅基であ
って、したがって用途も広く、高融点金属とマトリック
スの銅との組合せ効果によって、摩擦材料の用途に有効
な性能の改良がなされるのである。
って、したがって用途も広く、高融点金属とマトリック
スの銅との組合せ効果によって、摩擦材料の用途に有効
な性能の改良がなされるのである。
【００１０】
【作用】本発明の構成要件である摩擦材料の各成分およ
びその含有量限定について、以下説明する。
びその含有量限定について、以下説明する。
【００１１】
【成分１】Ｃｕ，またはこれにＳｎ，Ｚｎ，Ｎｉ，Ｆｅ
およびＣｏから選ばれた１種または２種以上を添加して
なるマトリックス成分１０〜７０ｖｏｌ％。
およびＣｏから選ばれた１種または２種以上を添加して
なるマトリックス成分１０〜７０ｖｏｌ％。
【００１２】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（フェラー）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１０ｖｏｌ％未満では
乾式摩擦材料として必要な強度が不十分でしかも充填剤
も強固に保持することはできない。逆に８５ｖｏｌ％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。
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（フェラー）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１０ｖｏｌ％未満では
乾式摩擦材料として必要な強度が不十分でしかも充填剤
も強固に保持することはできない。逆に８５ｖｏｌ％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。
【００１３】
【成分２】Ｗ，Ｍｏ，Ｎｂ，ＴａおよびＺｒから選ばれ
た高融点金属０．５〜３０ｖｏｌ％。
た高融点金属０．５〜３０ｖｏｌ％。
【００１４】これは、上記マトリックス成分を強化する
とともに、これ自身もマトリックス成分となり、摩擦材
料の強度を支配するとともにその他の充填剤を強固に保
持する目的を持っている。さらに高温になるとこれら高
融点金属が摩擦表面で酸化し耐摩耗性酸化被膜となり、
著しく耐摩耗性を向上するものである。
とともに、これ自身もマトリックス成分となり、摩擦材
料の強度を支配するとともにその他の充填剤を強固に保
持する目的を持っている。さらに高温になるとこれら高
融点金属が摩擦表面で酸化し耐摩耗性酸化被膜となり、
著しく耐摩耗性を向上するものである。
【００１５】前記効果は、これら高融点金属が０．５ｖ
ｏｌ％未満では十分得られず、また３０ｖｏｌ％を越え
ると材料強度が低下したり高価になる等の問題があり、
前記範囲とした。
ｏｌ％未満では十分得られず、また３０ｖｏｌ％を越え
ると材料強度が低下したり高価になる等の問題があり、
前記範囲とした。
【００１６】
【成分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２〜３０ｖｏｌ
％。
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２〜３０ｖｏｌ
％。
【００１７】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。２ｖｏｌ％以下ではその効果は小
さく、３０ｖｏｌ％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多くな
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。
に摩耗を小さくする。２ｖｏｌ％以下ではその効果は小
さく、３０ｖｏｌ％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多くな
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。
【００１８】
【成分４】黒鉛，コークス，ＢＮ，金属硫化物，ＣａＦ
2，ＢａＦ2，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１０〜７０ｖｏｌ
％。
2，ＢａＦ2，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１０〜７０ｖｏｌ
％。
【００１９】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
により違いがあり、単独でもよいが組合わせることによ
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）。
係数を安定させる役目がある。また各潤滑成分の特徴等
により違いがあり、単独でもよいが組合わせることによ
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）。
【００２０】潤滑成分が１０ｖｏｌ％未満の場合は、そ
の効果を十分に発揮することはできない。また７０ｖｏ
ｌ％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。
の効果を十分に発揮することはできない。また７０ｖｏ
ｌ％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。
【００２１】
【成分５】マトリックス中にＢｅ，Ｂ，Ａｌ，Ｓｉ，
Ｐ，Ｓ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｇ，ＩｎおよびＳｂ
から選ばれた１種または２種以上５ｖｏｌ％以下。
Ｐ，Ｓ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｇ，ＩｎおよびＳｂ
から選ばれた１種または２種以上５ｖｏｌ％以下。
【００２２】これらの物質はマトリックス成分の５ｖｏ
ｌ％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。５ｖｏｌ％
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。
ｌ％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。５ｖｏｌ％
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。
【００２３】
【成分６】金属繊維および無機繊維から選ばれた１種ま
たは２種以上の繊維２〜２０ｖｏｌ％。
たは２種以上の繊維２〜２０ｖｏｌ％。
【００２４】これらの繊維はマトリックスを強化すると
同時に充填剤の特徴として摩擦係数を上げたり耐摩耗性
をよくする等の効果がある。２ｖｏｌ％未満ではその効
果は期待できず、逆に２０ｖｏｌ％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。
同時に充填剤の特徴として摩擦係数を上げたり耐摩耗性
をよくする等の効果がある。２ｖｏｌ％未満ではその効
果は期待できず、逆に２０ｖｏｌ％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。
【００２５】
【成分７】マイカ１〜３０ｖｏｌ％。
【００２６】マイカは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。
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。
【００２７】前記効果は、マイカが１ｖｏｌ％未満では
充分得られず、また３０ｖｏｌ％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。
充分得られず、また３０ｖｏｌ％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。
【００２８】
【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。
とするところを一層明らかにする。
【００２９】実施例および比較例の配合組成（ｖｏｌ
％）を表１に示す。ただし「繊維」は実施例３ではチタ
ン酸カリウム、実施例４ではチタン酸カリウムとステン
レス繊維が各５ｖｏｌ％である。
％）を表１に示す。ただし「繊維」は実施例３ではチタ
ン酸カリウム、実施例４ではチタン酸カリウムとステン
レス繊維が各５ｖｏｌ％である。
【００３０】
【表１】 表１に示す割合の各原料からなる配合物１００重量部を
２〜４ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力で成形した後、成形物をＣ
ｕ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、表１に示す温度で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・ｓｅｃ、接触面積２８．８ｃ
ｍ2、制動減速度０．３Ｇ、ブレーキ初速度２２０ｋｍ
／Ｈ、制動前温度４７８℃で相手板ＦＣ２０（径２０
０）で１００回の制動を行なった。結果を表２に示す。
２〜４ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力で成形した後、成形物をＣ
ｕ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、表１に示す温度で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・ｓｅｃ、接触面積２８．８ｃ
ｍ2、制動減速度０．３Ｇ、ブレーキ初速度２２０ｋｍ
／Ｈ、制動前温度４７８℃で相手板ＦＣ２０（径２０
０）で１００回の制動を行なった。結果を表２に示す。
【００３１】
【表２】 この結果から明らかなように本発明の焼結合金は、高速
度域の高温においてすぐれた耐摩耗性を有しており、し
かも相手板の摩耗量も少ない。
度域の高温においてすぐれた耐摩耗性を有しており、し
かも相手板の摩耗量も少ない。
【００３２】
【発明の効果】以上のように本発明は銅基金属系乾式摩
擦材料に広く応用可能でその改良効果は大きい。
擦材料に広く応用可能でその改良効果は大きい。
Claims (4)
- 【請求項１】 ＣｕまたはこれにＳｎ，Ｚｎ，Ｎｉ，Ｆ
ｅおよびＣｏから選ばれた１種または２種以上を添加し
たものをマトリックス成分とし、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種以上を硬質粒子成分
とし、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種以上を潤滑成分とする金属系乾式摩擦材料に
おいてＷ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔａ，およびＺｒから選ばれた
高融点金属の１種または２種以上を添加してこれらの成
分が０．５〜３０ｖｏｌ％，硬質粒子成分が２〜３０ｖ
ｏｌ％，潤滑成分が１０〜７０ｖｏｌ％で残りが１０〜
７０ｖｏｌ％のマトリックス成分であることを特徴とす
る乾式摩擦材料。 - 【請求項２】 マトリックス成分中にＢｅ，Ｂ，Ａｌ，
Ｓｉ，Ｐ，Ｓ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｇ，Ｉｎおよ
びＳｂ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５ｖｏｌ％以下存在する請求項１記載の乾式摩擦
材料。 - 【請求項３】 金属繊維および無機繊維から選ばれた１
種または２種以上の繊維が２〜２０ｖｏｌ％存在する請
求項１，２記載の乾式摩擦材料。 - 【請求項４】 マイカが１〜３０ｖｏｌ％存在する請求
項１，２，３記載の乾式摩擦材料。
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|---|---|---|---|
| JP03274595A JP3129787B2 (ja) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | 乾式摩擦材料 |
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| JPH0586359A true JPH0586359A (ja) | 1993-04-06 |
| JP3129787B2 JP3129787B2 (ja) | 2001-01-31 |
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ID=17543931
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03274595A Expired - Lifetime JP3129787B2 (ja) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | 乾式摩擦材料 |
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| JP (1) | JP3129787B2 (ja) |
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