JPH06346169A - 焼結摩擦材及びその製造方法 - Google Patents
焼結摩擦材及びその製造方法Info
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- JPH06346169A JPH06346169A JP13624193A JP13624193A JPH06346169A JP H06346169 A JPH06346169 A JP H06346169A JP 13624193 A JP13624193 A JP 13624193A JP 13624193 A JP13624193 A JP 13624193A JP H06346169 A JPH06346169 A JP H06346169A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 初期なじみ性及び耐焼き付き性に優れ、高い
動摩擦係数を有する焼結摩擦材を得る。 【構成】 黒鉛粉末１、無機材料粉末２、銅合金構成合
金元素粉末３及び銅粉末４の一部を撹はん混合し、これ
に有機質バインダー５を添加して造粒を行い（ａ）、続
いて、これを残りの銅粉末４と混合し（ｂ）、圧粉成形
後、焼結する。焼結後は、黒鉛粒子１の周囲は合金元素
が拡散した高合金領域６ａとなる（ｃ）。黒鉛粒子の周
囲の高合金領域は固溶強化により硬質となり、無機材料
粒子も多く分布しているので、相手材との摩擦時にマト
リクスが黒鉛粒子を覆うように展伸することが防止され
る。マトリクスのうち合金元素が拡散しなかった低合金
領域は軟質で塑性流動を起こしやすく、相手材との摩擦
時に変形し局部当りを解消する。
動摩擦係数を有する焼結摩擦材を得る。 【構成】 黒鉛粉末１、無機材料粉末２、銅合金構成合
金元素粉末３及び銅粉末４の一部を撹はん混合し、これ
に有機質バインダー５を添加して造粒を行い（ａ）、続
いて、これを残りの銅粉末４と混合し（ｂ）、圧粉成形
後、焼結する。焼結後は、黒鉛粒子１の周囲は合金元素
が拡散した高合金領域６ａとなる（ｃ）。黒鉛粒子の周
囲の高合金領域は固溶強化により硬質となり、無機材料
粒子も多く分布しているので、相手材との摩擦時にマト
リクスが黒鉛粒子を覆うように展伸することが防止され
る。マトリクスのうち合金元素が拡散しなかった低合金
領域は軟質で塑性流動を起こしやすく、相手材との摩擦
時に変形し局部当りを解消する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、初期なじみ性及び耐焼
き付き性に優れ、高い動摩擦係数を有する焼結摩擦材に
関するものである。
き付き性に優れ、高い動摩擦係数を有する焼結摩擦材に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】クラッチやブレーキ等の摩擦材には乾式
用と湿式用の２種類があり、また、湿式摩擦材には大き
く分けて非金属系（例えば、特開昭５３−２７７５５号
公報参照）及び金属系の２種類がある。このうち金属系
の摩擦材としては、金属マトリクスに黒鉛、シリカなど
の潤滑材、研磨材を含んだ焼結摩擦材が知られており、
一般的に非金属系の摩擦材に比較して耐熱性が高い（熱
伝導が優れていることに起因すると考えられる）が、摩
擦係数が低い（真実接触面積が少ないことに起因すると
考えられる）という特性を持つ。また、この焼結摩擦材
はマトリクスが金属系であるがために弾性率が高く、摺
動初期においては局部的接触が主体となり、局部的接触
が金属部分の塑性流動を促し、これが低荷重域での焼き
付きという現象を誘発する。
用と湿式用の２種類があり、また、湿式摩擦材には大き
く分けて非金属系（例えば、特開昭５３−２７７５５号
公報参照）及び金属系の２種類がある。このうち金属系
の摩擦材としては、金属マトリクスに黒鉛、シリカなど
の潤滑材、研磨材を含んだ焼結摩擦材が知られており、
一般的に非金属系の摩擦材に比較して耐熱性が高い（熱
伝導が優れていることに起因すると考えられる）が、摩
擦係数が低い（真実接触面積が少ないことに起因すると
考えられる）という特性を持つ。また、この焼結摩擦材
はマトリクスが金属系であるがために弾性率が高く、摺
動初期においては局部的接触が主体となり、局部的接触
が金属部分の塑性流動を促し、これが低荷重域での焼き
付きという現象を誘発する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、金属系の焼
結摩擦材の上記特性及び現象に鑑み、焼結摩擦材の耐焼
き付き性を改善し、さらにその摩擦係数を向上させるこ
とを目的とする。
結摩擦材の上記特性及び現象に鑑み、焼結摩擦材の耐焼
き付き性を改善し、さらにその摩擦係数を向上させるこ
とを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的のため、本発明
は、銅合金マトリクス中に黒鉛粒子及び無機材料粒子を
含む焼結摩擦材において、銅合金を構成する合金元素を
黒鉛粒子の周囲に多く分布させたことを特徴とする。ま
た、本発明は、上記焼結摩擦材の製造方法に関し、黒鉛
粉末、無機材料粉末、銅合金構成合金元素粉末及び銅粉
末の一部を撹はん混合し、これに有機質バインダーを添
加して造粒を行い、続いて、これを残りの銅粉末と混合
し、圧粉成形後、焼結することを特徴とする。さらに、
上記焼結摩擦材は、黒鉛粉末、無機材料粉末、銅合金構
成合金元素粉末及び銅粉末の一部を撹はん混合し、圧粉
成形し、焼結した後粉砕し、続いて、これを残りの銅粉
末と混合し、圧粉成形後、焼結することによっても製造
することができる。
は、銅合金マトリクス中に黒鉛粒子及び無機材料粒子を
含む焼結摩擦材において、銅合金を構成する合金元素を
黒鉛粒子の周囲に多く分布させたことを特徴とする。ま
た、本発明は、上記焼結摩擦材の製造方法に関し、黒鉛
粉末、無機材料粉末、銅合金構成合金元素粉末及び銅粉
末の一部を撹はん混合し、これに有機質バインダーを添
加して造粒を行い、続いて、これを残りの銅粉末と混合
し、圧粉成形後、焼結することを特徴とする。さらに、
上記焼結摩擦材は、黒鉛粉末、無機材料粉末、銅合金構
成合金元素粉末及び銅粉末の一部を撹はん混合し、圧粉
成形し、焼結した後粉砕し、続いて、これを残りの銅粉
末と混合し、圧粉成形後、焼結することによっても製造
することができる。
【０００５】
【作用】本発明の焼結摩擦材においては、マトリクスの
うち黒鉛粒子の周囲に比較的高合金の領域が形成されて
いる。潤滑相である黒鉛粒子周囲に存在する高合金領域
は、固溶強化により硬質で塑性流動抵抗が高く、相手材
との摩擦時にマトリクスが黒鉛粒子を覆うように展伸す
ることが防止され、焼結摩擦材の耐焼き付き性を向上さ
せる。なお、従来のように均一な組成のマトリクスとし
た場合には、マトリクス全体としての塑性流動抵抗が増
加するが、黒鉛粒子の周囲が特に強化されているわけで
はないので、マトリクスによる黒鉛被覆を防ぎきること
は難しい。そして、黒鉛粒子の表面をマトリクスが覆っ
た場合、焼き付きが発生しやすくなるほか、黒鉛粒子と
マトリクスの間に形成されている空孔部分への油の逃げ
が制限されて流体潤滑が促進され、摩擦係数の低下をも
たらす。
うち黒鉛粒子の周囲に比較的高合金の領域が形成されて
いる。潤滑相である黒鉛粒子周囲に存在する高合金領域
は、固溶強化により硬質で塑性流動抵抗が高く、相手材
との摩擦時にマトリクスが黒鉛粒子を覆うように展伸す
ることが防止され、焼結摩擦材の耐焼き付き性を向上さ
せる。なお、従来のように均一な組成のマトリクスとし
た場合には、マトリクス全体としての塑性流動抵抗が増
加するが、黒鉛粒子の周囲が特に強化されているわけで
はないので、マトリクスによる黒鉛被覆を防ぎきること
は難しい。そして、黒鉛粒子の表面をマトリクスが覆っ
た場合、焼き付きが発生しやすくなるほか、黒鉛粒子と
マトリクスの間に形成されている空孔部分への油の逃げ
が制限されて流体潤滑が促進され、摩擦係数の低下をも
たらす。
【０００６】また、本発明の焼結摩擦材においては、マ
クロ的にみて高合金領域と低合金領域（合金化していな
い領域も含む）とが混在する不均一組成のマトリクスが
得られており、軟質の低合金領域が相手材との初期の接
触時に塑性流動を起こして変形し、局部当りを解消し結
果的に相手材との接触状態を改善させる。従って、初期
なじみ性及び耐焼き付き性が向上するとともに、真実接
触面積が拡大することにより摩擦抵抗（摩擦係数）を大
きくするものである。
クロ的にみて高合金領域と低合金領域（合金化していな
い領域も含む）とが混在する不均一組成のマトリクスが
得られており、軟質の低合金領域が相手材との初期の接
触時に塑性流動を起こして変形し、局部当りを解消し結
果的に相手材との接触状態を改善させる。従って、初期
なじみ性及び耐焼き付き性が向上するとともに、真実接
触面積が拡大することにより摩擦抵抗（摩擦係数）を大
きくするものである。
【０００７】本発明の上記焼結摩擦材における無機材料
は例えばシリカであり、これはマトリクス内に存在し、
マトリクスの塑性流動抵抗を増して摩擦時の変形を防
ぎ、黒鉛粒子がマトリクスに覆われることを抑制するほ
か、相手材に移着したマトリクス材料を研磨除去してさ
らに移着が促進されるのを防止し、また硬質であること
から相手材によりマトリクスが研磨摩耗されることを防
止するもので、黒鉛粒子の被覆防止の観点からは黒鉛粒
子の周囲に重点的に分布させるのが望ましいが、必ずし
もその必要はなくマトリクスに均一に分布させてもよ
い。
は例えばシリカであり、これはマトリクス内に存在し、
マトリクスの塑性流動抵抗を増して摩擦時の変形を防
ぎ、黒鉛粒子がマトリクスに覆われることを抑制するほ
か、相手材に移着したマトリクス材料を研磨除去してさ
らに移着が促進されるのを防止し、また硬質であること
から相手材によりマトリクスが研磨摩耗されることを防
止するもので、黒鉛粒子の被覆防止の観点からは黒鉛粒
子の周囲に重点的に分布させるのが望ましいが、必ずし
もその必要はなくマトリクスに均一に分布させてもよ
い。
【０００８】ところで、従来行われている粉末冶金的手
法によっては上記の様な不均一組成のマトリクスは得ら
れない。つまり、従来技術は原材料の混合、圧粉成形、
焼結の工程より構成されており、混合工程で原材料の均
一な混合を行い、焼結後はマクロ的にみて均一な組成の
マトリクス相を得ることをねらいとするものである。し
かし、なじみ性の点からはマトリクスが均一な組成の場
合は不適であり、局部当りを生じ焼き付きやすい。な
お、なじみ性の改善にのみ注目した対策としては、マト
リクスの合金化が十分進行しない低い温度で焼結する方
法があり、この方法によれば、合金化が抑制されるので
マトリクスは軟らかく（弾性率が低い）、相手材との摩
擦時にマトリクスが塑性流動を起こし真実接触面積が大
きくなることでなじみ性が改善され、また、低い温度で
の焼結の結果焼結材の内部に多量の気孔が残留し、その
ため焼結材全体の弾性率が下がることでなじみ性がより
向上するのであるが、反面、この方法では焼結温度が低
いために強度が低下するという問題がある。
法によっては上記の様な不均一組成のマトリクスは得ら
れない。つまり、従来技術は原材料の混合、圧粉成形、
焼結の工程より構成されており、混合工程で原材料の均
一な混合を行い、焼結後はマクロ的にみて均一な組成の
マトリクス相を得ることをねらいとするものである。し
かし、なじみ性の点からはマトリクスが均一な組成の場
合は不適であり、局部当りを生じ焼き付きやすい。な
お、なじみ性の改善にのみ注目した対策としては、マト
リクスの合金化が十分進行しない低い温度で焼結する方
法があり、この方法によれば、合金化が抑制されるので
マトリクスは軟らかく（弾性率が低い）、相手材との摩
擦時にマトリクスが塑性流動を起こし真実接触面積が大
きくなることでなじみ性が改善され、また、低い温度で
の焼結の結果焼結材の内部に多量の気孔が残留し、その
ため焼結材全体の弾性率が下がることでなじみ性がより
向上するのであるが、反面、この方法では焼結温度が低
いために強度が低下するという問題がある。
【０００９】これに対し、本発明の焼結摩擦材の製造方
法では、上記本発明の焼結摩擦材の不均一マトリクスを
得ることをねらいとして、粉末混合工程において２段階
の混合を実施するものである。すなわち、図１（ａ）〜
（ｃ）に模式的に示すように、第１段階で黒鉛粒子１、
無機材料粒子２、錫、亜鉛などの銅合金構成合金元素粉
末３、銅粉末４、及び有機質バインダー分５を混合して
造粒し、黒鉛粒子１の周囲に銅合金構成合金元素粉末３
等を接着させ（ａ）、続いて第２段階の混合でその周囲
を残りの銅粉末４が覆うように混合し（ｂ）、これを成
形、焼結するものである。焼結後は、黒鉛粒子１の周囲
は銅合金構成合金元素の拡散領域６ａとなり、そこでは
他の部位よりも比較的高合金の銅合金となり、不均一な
組成を持つマトリクス６が形成される（ｃ）。
法では、上記本発明の焼結摩擦材の不均一マトリクスを
得ることをねらいとして、粉末混合工程において２段階
の混合を実施するものである。すなわち、図１（ａ）〜
（ｃ）に模式的に示すように、第１段階で黒鉛粒子１、
無機材料粒子２、錫、亜鉛などの銅合金構成合金元素粉
末３、銅粉末４、及び有機質バインダー分５を混合して
造粒し、黒鉛粒子１の周囲に銅合金構成合金元素粉末３
等を接着させ（ａ）、続いて第２段階の混合でその周囲
を残りの銅粉末４が覆うように混合し（ｂ）、これを成
形、焼結するものである。焼結後は、黒鉛粒子１の周囲
は銅合金構成合金元素の拡散領域６ａとなり、そこでは
他の部位よりも比較的高合金の銅合金となり、不均一な
組成を持つマトリクス６が形成される（ｃ）。
【００１０】また、本発明のねらいとする不均一な組成
を持つマトリクスは、予め黒鉛粒子、無機材料粒子、銅
合金構成合金元素粉末、及び銅粉末とを混合し、仮焼結
後に粉砕し、銅粉末と再度混合し圧粉成形、焼結するこ
とによっても得られる。これは有機質バインダーにより
黒鉛粒子の周囲に銅合金構成合金元素を接着させる代わ
りに、焼結及び粉砕を利用したもので、作用的にはなん
ら変わるところはない。
を持つマトリクスは、予め黒鉛粒子、無機材料粒子、銅
合金構成合金元素粉末、及び銅粉末とを混合し、仮焼結
後に粉砕し、銅粉末と再度混合し圧粉成形、焼結するこ
とによっても得られる。これは有機質バインダーにより
黒鉛粒子の周囲に銅合金構成合金元素を接着させる代わ
りに、焼結及び粉砕を利用したもので、作用的にはなん
ら変わるところはない。
【００１１】上記本発明の方法において、焼結温度（後
者の方法においては２回目の焼結）は、液相を介在した
焼結が進展しない領域（低合金領域）が存在するように
選択されるのが好ましい。そのような領域では固相拡散
による焼結が進展し、圧粉成形時に導入された気孔がそ
のまま維持され、高い気孔率を有する焼結摩擦材が形成
される。その結果、冷却媒体であるオイルの供給が焼結
体内に進み、冷却が効率的に進み、耐焼き付き性が向上
することになる。
者の方法においては２回目の焼結）は、液相を介在した
焼結が進展しない領域（低合金領域）が存在するように
選択されるのが好ましい。そのような領域では固相拡散
による焼結が進展し、圧粉成形時に導入された気孔がそ
のまま維持され、高い気孔率を有する焼結摩擦材が形成
される。その結果、冷却媒体であるオイルの供給が焼結
体内に進み、冷却が効率的に進み、耐焼き付き性が向上
することになる。
【００１２】
【実施例】次に、本発明の具体的実施例につき説明す
る。まず、表１に示す重量比で黒鉛粉末、銅粉末（一
次）、錫粉末、亜鉛粉末、及びシリカ粉末を混合し、小
量の有機質バインダーを添加して造粒した。さらに、こ
れに銅粉末（二次）を加えて混合し、３トン／cm2 の圧
力で一軸圧縮成形し、続いて、２０ｋｇ／cm2 の圧力
下、窒素雰囲気中において７５０℃の温度で６０分間保
持して焼結を行い、本発明の焼結摩擦材（実施例２〜
５）を得た。なお、比較例１については、銅粉末の二次
混粉量をゼロとし、造粒後は上記実施例と同じ条件で圧
縮成形及び焼結を行った。
る。まず、表１に示す重量比で黒鉛粉末、銅粉末（一
次）、錫粉末、亜鉛粉末、及びシリカ粉末を混合し、小
量の有機質バインダーを添加して造粒した。さらに、こ
れに銅粉末（二次）を加えて混合し、３トン／cm2 の圧
力で一軸圧縮成形し、続いて、２０ｋｇ／cm2 の圧力
下、窒素雰囲気中において７５０℃の温度で６０分間保
持して焼結を行い、本発明の焼結摩擦材（実施例２〜
５）を得た。なお、比較例１については、銅粉末の二次
混粉量をゼロとし、造粒後は上記実施例と同じ条件で圧
縮成形及び焼結を行った。
【００１３】
【表１】
【００１４】得られた比較例１及び実施例２〜５の焼結
摩擦材をディスク形状に加工し、これを供試ディスクと
し、相手ディスク（Ｓ４５Ｃ（調質材）、ＨＲＣ３０）
との擦り合わせテストによる摩擦試験を行い、それぞれ
の摩擦係数を測定するとともに、相手ディスク材に供試
ディスク材が移着する荷重を測定することによって焼き
付き状況を調べた。この試験結果は表１に合わせ示され
る通りである。なお、採用した摩擦試験条件は、周
速；５５ｍ／ｓｅｃ、荷重；６ｋｇ／cm2 より始めて
２００回回転する毎に２ｋｇ／cm2 づつ上昇、油温；
８０℃、吸収エネルギー；１４ｋｇ・ｍ／cm2 、ク
ラッチ頻度；１２ｓｅｃ／回、油量；８ｃｃ／cm2 ・
ｍｉｎ、である。
摩擦材をディスク形状に加工し、これを供試ディスクと
し、相手ディスク（Ｓ４５Ｃ（調質材）、ＨＲＣ３０）
との擦り合わせテストによる摩擦試験を行い、それぞれ
の摩擦係数を測定するとともに、相手ディスク材に供試
ディスク材が移着する荷重を測定することによって焼き
付き状況を調べた。この試験結果は表１に合わせ示され
る通りである。なお、採用した摩擦試験条件は、周
速；５５ｍ／ｓｅｃ、荷重；６ｋｇ／cm2 より始めて
２００回回転する毎に２ｋｇ／cm2 づつ上昇、油温；
８０℃、吸収エネルギー；１４ｋｇ・ｍ／cm2 、ク
ラッチ頻度；１２ｓｅｃ／回、油量；８ｃｃ／cm2 ・
ｍｉｎ、である。
【００１５】その結果、表１に示されるように、実施例
２〜５の焼結摩擦材を用いた場合には摩擦係数が比較例
１の場合よりも高く、また高い面圧まで焼き付きが起こ
らないことが確認された。
２〜５の焼結摩擦材を用いた場合には摩擦係数が比較例
１の場合よりも高く、また高い面圧まで焼き付きが起こ
らないことが確認された。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、初期なじみ性及び耐焼
き付き性に優れ、高い動摩擦係数を有する焼結摩擦材を
得ることができる。
き付き性に優れ、高い動摩擦係数を有する焼結摩擦材を
得ることができる。
【図１】本発明の焼結摩擦材の製造工程の例を模式的に
説明する図である。
説明する図である。
１ 黒鉛粒子 ２ 無機材料粒子 ３ 銅合金構成合金元素粉末 ４ 銅粉末 ５ 有機質バインダー ６ 焼結摩擦材のマトリクス ６ａ マトリクスの高合金化領域
Claims (3)
- 【請求項１】 銅合金マトリクス中に黒鉛粒子及び無機
材料粒子を含む焼結摩擦材において、銅合金を構成する
合金元素を黒鉛粒子の周囲に多く分布させたことを特徴
とする焼結摩擦材。 - 【請求項２】 黒鉛粉末、無機材料粉末、銅合金構成合
金元素粉末及び銅粉末の一部を撹はん混合し、これに有
機質バインダーを添加して造粒を行い、続いて、これを
残りの銅粉末と混合し、圧粉成形後、焼結することを特
徴とする焼結摩擦材の製造方法。 - 【請求項３】 黒鉛粉末、無機材料粉末、銅合金構成合
金元素粉末及び銅粉末の一部を撹はん混合し、圧粉成形
し、焼結した後粉砕し、続いて、これを残りの銅粉末と
混合し、圧粉成形後、焼結することを特徴とする焼結摩
擦材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13624193A JPH06346169A (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | 焼結摩擦材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13624193A JPH06346169A (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | 焼結摩擦材及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06346169A true JPH06346169A (ja) | 1994-12-20 |
Family
ID=15170588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13624193A Withdrawn JPH06346169A (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | 焼結摩擦材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06346169A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9504776B2 (en) | 2010-02-11 | 2016-11-29 | Circulite, Inc. | Cannula lined with tissue in-growth material and method of using the same |
| WO2016208839A1 (ko) * | 2015-06-24 | 2016-12-29 | (주)창성 | 구리-탄소결합분말 및 이를 이용하여 제조되는 압분체 및 슬라이드재 |
| US9750866B2 (en) | 2010-02-11 | 2017-09-05 | Circulite, Inc. | Cannula lined with tissue in-growth material |
-
1993
- 1993-06-07 JP JP13624193A patent/JPH06346169A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9504776B2 (en) | 2010-02-11 | 2016-11-29 | Circulite, Inc. | Cannula lined with tissue in-growth material and method of using the same |
| US9750866B2 (en) | 2010-02-11 | 2017-09-05 | Circulite, Inc. | Cannula lined with tissue in-growth material |
| WO2016208839A1 (ko) * | 2015-06-24 | 2016-12-29 | (주)창성 | 구리-탄소결합분말 및 이를 이용하여 제조되는 압분체 및 슬라이드재 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000905 |