JPH0645837B2

JPH0645837B2 - 焼結合金摩擦材料

Info

Publication number: JPH0645837B2
Application number: JP61102390A
Authority: JP
Inventors: 嘉孝冨山; 浩次郎斎藤; 英雄大藪
Original assignee: 日本粉末合金株式会社
Priority date: 1986-05-01
Filing date: 1986-05-01
Publication date: 1994-06-15
Anticipated expiration: 2009-06-15
Also published as: JPS62260030A

Description

【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、更に詳しくは、二輪及び四輪自動車、産業用車両、
鉄道用車両等のブレーキライニング材、デイスクブレー
キパツド材、クラツチフエーシング材等として有用な摩
擦合金材料に関する。

従来の技術及びその問題点従来車両用特に二輪乃至四輪自動車用の摩擦材料として
は、石綿を含有するレジンモールドが使用されて来た
が、現今の公害防止の要望に対処すべく、金属繊維を含
有するセミメタリツクタイプの材料が広く使用される様
になつている。しかしながら、このセミメタリツクタイ
プの摩擦材料にも、降雨時に摩擦係数が低下する、高負
荷等の苛酷な条件下ではレジンの炭化によりやはり摩擦
係数が低下する等の欠点がある。従つて、最近では焼結
合金系の摩擦材料が次第に使用される様になつて来た
が、これについても更に性能向上が求められている。即
ち、自動車においては、省エネルギーの為の小型化及び
軽量化が急速に進行しており、デイスクブレーキ機構等
に対しても小型化が要求されている。そして、デイスク
ブレーキ機構等を小型化すると、パツドは高面圧、高負
荷条件下にさらされる事になる。この高面圧、高負荷条
件（高温域５００℃〜８００℃）下においては、従来の
焼結摩擦材料では摩擦係数の低下傾向が認められる。従
って、デイスクブレーキ機構等の小型化を実現する為に
は、高面圧、高負荷条件下においても、摩擦係数が高
く、磨耗量の少ない新しい焼結合金摩擦材料が必要とな
っている。

これに対し、本発明は、銅系の焼結合金摩擦材料に、特
定の硬質窒化物を大量に配合することにより、これらの
課題を解決し、高面圧、高負荷条件下においても高い摩
擦係数及び良好な耐磨耗性を有する摩擦材料を提供する
ものである。

問題点を解決するための手段本発明は、上記の如き要求に応えるべくなされたもので
あり、（１）銅３０〜７０重量％、（２）錫又は錫と亜
鉛の合計量４〜２０重量％、（３）黒鉛５〜１５重量
％、（４）硫化物固体潤滑剤の少なくとも１種０．３〜
７重量％、（５）金属酸化物の少なくとも１種０．５〜
１０重量％、及び（６）Ｓｉ_３Ｎ_４、ＡｌＮ及びＴｉＮ
からなる群から選ばれる硬質窒化物の少なくとも１種１
７重量％以上２１重量％未満からなることを特徴とする
焼結合金摩擦材料に係る。

本発明によれば、高面圧、高負荷条件下において、摩擦
係数が高く、耐磨耗性及び操作性に優れており、また、
降雨時にも摩擦係数の低下を実質的に生じない焼結合金
摩擦材料が得られる。

以下本発明の焼結合金摩擦材料の各成分について説明す
る。これ等の各成分は、相互に関連しつつ摩擦材料とし
ての物性に影響するので、夫々の限定理由を個別に論ず
ることは必ずしも妥当ではないが、一応の限定理由を併
せて示す。

（１）銅及び（２）錫又は錫と亜鉛これ等は、合金摩擦材料の素地をなすものであり、焼結
によつて合金化して、いわゆる青銅地を形成し、素地の
強度を高める。特に強度の観点から、銅３０〜７０重量
％に対し錫又は錫及び亜鉛４〜２０重量％とする。錫又
は錫及び亜鉛が４重量％未満の場合には、黒鉛その他の
非金属を保持するに充分な強度が得られず、一方２０重
量％を上回る場合には、摩擦材料を脆化させ、強度を低
下させる。

（３）黒鉛黒鉛の添加は、主として摩擦係数を安定させる。即ち、
一般に相互に摺動する摩擦材料の二面間に発生する摩擦
力は、（イ）二面間の一部に生ずる凝着を剪断するに要
する力、及び（ロ）硬質粒子による相手材への堀りおこ
し力によるといわれている。黒鉛は、この様な二面間に
存在することにより、二面間に生ずる凝着を制御する。
従つて適当量の黒鉛の存在により、摩擦材料の摩擦係数
が向上するとともに安定化され、併せて耐摩耗性も向上
する。

黒鉛の量が５重量％未満では、上記の効果が十分に奏さ
れないのに対し、１５重量％を上回る場合には、材料強
度が低下するとともに摩擦係数が低下する。

（４）二硫化モリブデン、二硫化タングステン、硫化マ
ンガン等の硫化物固体潤滑剤の少なくとも１種二硫化モリブデン等は、黒鉛と同様の効果を奏するのみ
ならず、いわゆる“鳴き”の防止及び高荷重時の潤滑性
付与という顕著な効果をも発揮する。二硫化モリブデン
等の使用量は、０．３〜７重量％とする。これ等の使用
量が、０．３％未満の場合には、添加の効果が十分に発
揮されず、一方７重量％を上回る場合には、材料強度及
び摩擦係数が低下する。

（５）アルミナ、シリカ、ムライト等の金属酸化物の少
なくとも１種アルミナ等は、０．５〜１０重量％の使用範囲におい
て、前記の堀りおこし効果を奏するとともに、摩擦熱に
より相手側摺動面に生成する酸化皮膜を除去することに
より摩擦材料間の凝着を安定的に発生させて、安定的な
摩擦力を発揮させる。使用量が０．５重量％未満の場合
には、上記の効果が十分に発揮されず、一方１０重量％
を上回る場合には、相手側摺動面を荒損させる傾向があ
る。

（６）Ｓｉ_３Ｎ_４、ＡｌＮ及びＴｉＮからなる群から選
ばれる硬質窒化物の少なくとも１種これ等は、１７重量％以上２１重量％未満の範囲におい
て、摩擦係数の改善に寄与し、本発明材料は、高面圧、
高負荷条件下でも高い摩擦係数を維持する事ができる。
また、高負荷条件下では、パツドは高温にさらされ、ブ
レーキ熱（摩擦面での発熱）はキャリパーのシリンダー
へ移動し、ベーパーロツクの原因になる。これらの硬質
窒化物は、熱伝導性が低いので、これらの硬質窒化物を
大量に含有する本発明材料によれば、ブレーキ熱のキャ
リパーへの移動を効率よく防ぐことができ、結果とし
て、パツドのインシユレレーターを簡素化することがで
きる。

本発明材料を使用して所望の製品、例えばデイスクブレ
ーキ用部品を製造するには、常法に従つて各原料粉末を
配合し、これを所定の形状にプレス成形した後、中性又
は還元性雰囲気中３〜７kg／cm²程度の加圧下に７３０
〜８８０℃程度で焼成すれば良い。

発明の効果本発明による焼結合金摩擦材料の摩擦係数は、従来品
（０．３〜０．５程度）に比して高く、０．５〜０．８
程度にも達する。従つて、本発明材料を例えば二輪及び
四輪自動車用のデイスクブレーキのパツドとして使用す
る場合には、（イ）ブレーキ性能の向上、（ロ）パツド
及びデイスクの耐摩耗性の向上（ハ）ブレーキ機構の小
型化、（ニ）パツドのインシユレーターの簡素化等の効
果が奏される。

実施例以下、実施例及び比較例により本発明の特徴とするとこ
ろをより一層明らかにする。

実施例１〜３及び比較例１〜３第１表に示す割合の各原料と残余銅とからなる配合物１
００重量部を４ton／cm²の圧力で成形した後、成形物を
Ｃｕメツキした鋼板上に載せ、Ｎ_２雰囲気中５kg／mm²
の荷重をかけて７８０℃で６０分間焼成した。

かくして得た焼成品をパツド材として慣性力１．２５kg
・ｍ・sec²、ブレーキ初速度５０km／hr、１３０km／hr
又は２００km／hr、接触面積２０cm²、面圧２０kgf／cm
²、５０kgf／cm²又は８０kgf／cm²の条件下に相手デイ
スク材（１３クローム鋼）に対し６０秒間隔で３００回
繰返し制動接触させた。

各条件下における平均摩擦係数並びに各パツド材につい
ての一連の各ブレーキ初速度条件下における試験（第２
表）又は各面圧条件下における試験（第３表）を終了し
た後に測定したデイスク材の磨耗量を第２表（面圧２０
kgf／cm²の場合）及び第３表（ブレーキ初速度１３０km
／hrの場合）に示す。

第２表及び第３表に示す結果から明らかな如く、本発明
による焼結合金摩擦材料は、高い摩擦係数を有してお
り、耐摩耗性に優れ、且つ相手材の摩耗量も少ない。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（１）銅３０〜７０重量％、（２）錫又は錫と亜鉛の合計量４〜２０重量％、（３）黒鉛５〜１５重量％、（４）硫化物固体潤滑剤の少なくとも１種０．３〜７重
量％、（５）金属酸化物の少なくとも１種０．５〜１０重量
％、及び（６）Ｓｉ_３Ｎ_４、ＡＮ及びＴｉＮからなる群から選
ばれる硬質窒化物の少なくとも１種１７重量％以上２１
重量％未満からなることを特徴とする焼結合金摩擦材料。