JPH0727156A - 焼結摩擦材 - Google Patents
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Braking Arrangements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 青銅系乾式焼結摩擦材に関し、乾式摩擦摺動
条件下において相手材との耐焼付き性に優れ、比較的高
い摩擦係数を安定して確保することができ、しかも相手
材に対する攻撃性が極めて少なく、また、構造用部材と
しての十分な強度特性を有し、クラッチやブレーキ等の
乾式摩擦材へ適用できる焼結摩擦材を提供する。 【構成】 Ｓｎ；３〜２０重量％，硬質粒子；１５〜２
５重量％，固体潤滑剤；１．５〜３重量％を含有し、残
部が実質的にＣｕおよび不可避的不純物からなる組成の
Ｃｕ合金焼結体中に３０μｍ以下の大きさの空孔が１５
〜３０容量％均一に分布した摩擦材層（Ｉ）と、Ｓｎ；
３〜２０重量％を含有し、残部が実質的にＣｕおよび不
可避的不純物からなる組成のＣｕ合金焼結体中に３０μ
ｍ以下の大きさの空孔が１０〜５０容量％均一に分布し
た補強層（II）からなる２層構造の焼結摩擦材１。
条件下において相手材との耐焼付き性に優れ、比較的高
い摩擦係数を安定して確保することができ、しかも相手
材に対する攻撃性が極めて少なく、また、構造用部材と
しての十分な強度特性を有し、クラッチやブレーキ等の
乾式摩擦材へ適用できる焼結摩擦材を提供する。 【構成】 Ｓｎ；３〜２０重量％，硬質粒子；１５〜２
５重量％，固体潤滑剤；１．５〜３重量％を含有し、残
部が実質的にＣｕおよび不可避的不純物からなる組成の
Ｃｕ合金焼結体中に３０μｍ以下の大きさの空孔が１５
〜３０容量％均一に分布した摩擦材層（Ｉ）と、Ｓｎ；
３〜２０重量％を含有し、残部が実質的にＣｕおよび不
可避的不純物からなる組成のＣｕ合金焼結体中に３０μ
ｍ以下の大きさの空孔が１０〜５０容量％均一に分布し
た補強層（II）からなる２層構造の焼結摩擦材１。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は青銅系乾式焼結摩擦材に
関するものであり、乾式摩擦摺動条件下において相手材
との耐焼付き性に優れ、比較的高い摩擦係数を安定して
確保することができ、しかも相手材に対する攻撃性が極
めて少なく、また、構造用部材としての十分な強度特性
を有しており、クラッチやブレーキ等の乾式摩擦材へ適
用できる。
関するものであり、乾式摩擦摺動条件下において相手材
との耐焼付き性に優れ、比較的高い摩擦係数を安定して
確保することができ、しかも相手材に対する攻撃性が極
めて少なく、また、構造用部材としての十分な強度特性
を有しており、クラッチやブレーキ等の乾式摩擦材へ適
用できる。
【０００２】
【従来の技術】近年、乾式下で使用されるクラッチおよ
びブレーキ用摩擦摺動材料としてアスベスト系材料に代
わり青銅系焼結合金が開発されており、例えば特開昭５
８−１２６９４８号「乾式焼結摩擦材料」においては青
銅系焼結合金で高い摩擦係数を得るために硬質粒子を３
〜２０重量％添加している。しかしながら、これらの焼
結材料では合金中に多量に分散している硬質粒子と素地
との間には反応層がなく、隙間が存在する。そのため、
高速・高荷重の摺動条件下では摩擦時に素地から硬質粒
子が脱落するために高い摩擦係数を安定して確保するこ
とができなくなり、また脱落部を起点として相手材との
焼付きを生じ、さらに脱落粒子のかみ込みや相手材を攻
撃する問題が生じると共に、この隙間が摩擦材の強度低
下を誘発するといった強度特性上の問題が生じる。
びブレーキ用摩擦摺動材料としてアスベスト系材料に代
わり青銅系焼結合金が開発されており、例えば特開昭５
８−１２６９４８号「乾式焼結摩擦材料」においては青
銅系焼結合金で高い摩擦係数を得るために硬質粒子を３
〜２０重量％添加している。しかしながら、これらの焼
結材料では合金中に多量に分散している硬質粒子と素地
との間には反応層がなく、隙間が存在する。そのため、
高速・高荷重の摺動条件下では摩擦時に素地から硬質粒
子が脱落するために高い摩擦係数を安定して確保するこ
とができなくなり、また脱落部を起点として相手材との
焼付きを生じ、さらに脱落粒子のかみ込みや相手材を攻
撃する問題が生じると共に、この隙間が摩擦材の強度低
下を誘発するといった強度特性上の問題が生じる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を克服するため、まず摩擦係数を向上させるために、
Ｃｕ−Ｓｎ系合金マトリックス中に硬質粒子を均一に分
散させ、且つ分散硬質粒子をマトリックスとの界面に反
応層を形成することによって摺動時に素地から硬質粒子
が脱落することを抑制して乾式摺動状況下において焼付
きおよび摩耗損傷を発生させることなく、高い摩擦数を
安定して確保し、且つ、構造部材としての十分な強度特
性を有する焼結摩擦材を開発することを課題とするもの
である。
点を克服するため、まず摩擦係数を向上させるために、
Ｃｕ−Ｓｎ系合金マトリックス中に硬質粒子を均一に分
散させ、且つ分散硬質粒子をマトリックスとの界面に反
応層を形成することによって摺動時に素地から硬質粒子
が脱落することを抑制して乾式摺動状況下において焼付
きおよび摩耗損傷を発生させることなく、高い摩擦数を
安定して確保し、且つ、構造部材としての十分な強度特
性を有する焼結摩擦材を開発することを課題とするもの
である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上述の問題を解決するために種々の実験・検討を行った
結果、乾式摺動摩擦条件下において相手材に対する攻撃
性および相手材との耐焼付き性に優れ、高い摩擦係数を
安定して確保でき、更に最大の課題である構造部材とし
て低摩擦で且つ十分な強度特性を有する焼結摩擦材を開
発した。
上述の問題を解決するために種々の実験・検討を行った
結果、乾式摺動摩擦条件下において相手材に対する攻撃
性および相手材との耐焼付き性に優れ、高い摩擦係数を
安定して確保でき、更に最大の課題である構造部材とし
て低摩擦で且つ十分な強度特性を有する焼結摩擦材を開
発した。
【０００５】具体的には図１に示すように、その摩擦摺
動面２側にある優れた摩擦摺動特性を有した摩擦材層
（Ｉ）と、この摩擦材層を補強するための高強度特性を
有した補強層（II）との２層構造化によるものである
が、この場合の２層構造焼結摩擦材１の摩擦材層および
補強層に関する詳細な合金組成は本発明によれば以下の
通りである。
動面２側にある優れた摩擦摺動特性を有した摩擦材層
（Ｉ）と、この摩擦材層を補強するための高強度特性を
有した補強層（II）との２層構造化によるものである
が、この場合の２層構造焼結摩擦材１の摩擦材層および
補強層に関する詳細な合金組成は本発明によれば以下の
通りである。
【０００６】１） 本発明による焼結摩擦材は、Ｓｎ；
３〜２０重量％，硬質粒子；１５〜２５重量％，固体潤
滑剤；１．５〜３重量％を含有し、残部が実質的にＣｕ
および不可避的不純物からなる組成のＣｕ合金焼結体中
に３０μｍ以下の大きさの空孔が１５〜３０容量％均一
に分布した摩擦材層（Ｉ）と、Ｓｎ；３〜２０重量％を
含有し、残部が実質的にＣｕおよび不可避的不純物から
なる組成のＣｕ合金焼結体中に３０μｍ以下の大きさの
空孔が１０〜５０容量％均一に分布した補強層（II）か
らなる２層構造を特徴とする。 ２） 上記の補強層（II）が焼結摩擦材全体に対して容
積比率で４０〜９５％ 含有されることを特徴とする上記
の焼結摩擦材。 ３） 硬質粒子は平均粒径が１〜８０μｍである、酸化
物・窒化物・炭化物・ほう化物・Ｆｅ系金属間化合物の
うち少なくとも１種または２種以上からなることを特徴
とする上記の焼結摩擦材。 ４） 上記固体潤滑成分は黒煙、ＭｏＳ2またはＣａＦ2
のうち少なくとも１種以上を含むことを特徴とする上記
の焼結摩擦材。
３〜２０重量％，硬質粒子；１５〜２５重量％，固体潤
滑剤；１．５〜３重量％を含有し、残部が実質的にＣｕ
および不可避的不純物からなる組成のＣｕ合金焼結体中
に３０μｍ以下の大きさの空孔が１５〜３０容量％均一
に分布した摩擦材層（Ｉ）と、Ｓｎ；３〜２０重量％を
含有し、残部が実質的にＣｕおよび不可避的不純物から
なる組成のＣｕ合金焼結体中に３０μｍ以下の大きさの
空孔が１０〜５０容量％均一に分布した補強層（II）か
らなる２層構造を特徴とする。 ２） 上記の補強層（II）が焼結摩擦材全体に対して容
積比率で４０〜９５％ 含有されることを特徴とする上記
の焼結摩擦材。 ３） 硬質粒子は平均粒径が１〜８０μｍである、酸化
物・窒化物・炭化物・ほう化物・Ｆｅ系金属間化合物の
うち少なくとも１種または２種以上からなることを特徴
とする上記の焼結摩擦材。 ４） 上記固体潤滑成分は黒煙、ＭｏＳ2またはＣａＦ2
のうち少なくとも１種以上を含むことを特徴とする上記
の焼結摩擦材。
【０００７】まず、摩擦材層（Ｉ）に関する合金組成を
上記の如く設定した理由について説明する。
上記の如く設定した理由について説明する。
【０００８】 Ｓｎ ＳｎはＣｕと共に本合金の素地を形成し、合金の高温強
度および靭性を向上させる作用があり、また、高温での
相手材との耐焼付き性を向上させる作用がある。添加量
が３重量％未満ではそれらの効果がなく、また２０重量
％を越えて添加すると硬くて脆い相が析出するために、
強度・靭性を低下させる。そこでＳｎの含有量は３〜２
０重量％と設定した。
度および靭性を向上させる作用があり、また、高温での
相手材との耐焼付き性を向上させる作用がある。添加量
が３重量％未満ではそれらの効果がなく、また２０重量
％を越えて添加すると硬くて脆い相が析出するために、
強度・靭性を低下させる。そこでＳｎの含有量は３〜２
０重量％と設定した。
【０００９】 硬質粒子 硬質粒子は本焼結合金の素地中に均一に分散して乾式摩
擦条件下において常温および高温での相手材との凝着発
生を抑制して耐焼付き性を向上させると共に相手材素地
表面と直接接触して摩擦係数を大きくし、耐摩耗性を向
上させる効果を有する。
擦条件下において常温および高温での相手材との凝着発
生を抑制して耐焼付き性を向上させると共に相手材素地
表面と直接接触して摩擦係数を大きくし、耐摩耗性を向
上させる効果を有する。
【００１０】その大きさおよび添加量の影響に関しては
次に示す通りである。平均粒径が１μｍ未満、またはそ
の含有量が１５重量％未満では上記の効果はなく、また
平均粒径が８０μｍを越えるか、またはその含有量が２
５重量％を越えると硬質粒子が亀裂発生の起点となりや
すく、その結果、摩擦材層自身の強度・靭性を著しく低
下させ、また、相手攻撃性の観点からもこのような範囲
での硬質粒子の添加は相手材を激しく摩耗させるため、
好ましくない。そこで硬質粒子は平均粒径；１〜８０μ
ｍとし、且つ合計含有量は１５〜２５重量％が適切であ
る。
次に示す通りである。平均粒径が１μｍ未満、またはそ
の含有量が１５重量％未満では上記の効果はなく、また
平均粒径が８０μｍを越えるか、またはその含有量が２
５重量％を越えると硬質粒子が亀裂発生の起点となりや
すく、その結果、摩擦材層自身の強度・靭性を著しく低
下させ、また、相手攻撃性の観点からもこのような範囲
での硬質粒子の添加は相手材を激しく摩耗させるため、
好ましくない。そこで硬質粒子は平均粒径；１〜８０μ
ｍとし、且つ合計含有量は１５〜２５重量％が適切であ
る。
【００１１】なお、合金素地中に均一に分散する硬質粒
子は酸化物、窒化物、炭化物、ほう化物、Ｆｅ系金属間
化合物のうち少なくとも１種または２種以上である必要
があり、具体的な硬質粒子の組成は以下の通りである。 酸化物；Ａｌ2Ｏ3，ＭｇＯ，ＺｒＯ2，ＳｉＯ2 窒化物；Ｓｉ3Ｎ4，ＴｉＮ，ＣｒＮ，ＡｌＮ 炭化物；ＳｉＣ，ＴｉＣ，ＣｒＣ，ＺｒＣ，ＷＣ ほう化物；ＴｉＢ，ＺｒＢ，ＣｒＢ Ｆｅ系金属間化合物；Ｆｅ−Ｍｏ，Ｆｅ−Ｃｒ，Ｆｅ−
Ｗ，Ｆｅ−Ｔｉ
子は酸化物、窒化物、炭化物、ほう化物、Ｆｅ系金属間
化合物のうち少なくとも１種または２種以上である必要
があり、具体的な硬質粒子の組成は以下の通りである。 酸化物；Ａｌ2Ｏ3，ＭｇＯ，ＺｒＯ2，ＳｉＯ2 窒化物；Ｓｉ3Ｎ4，ＴｉＮ，ＣｒＮ，ＡｌＮ 炭化物；ＳｉＣ，ＴｉＣ，ＣｒＣ，ＺｒＣ，ＷＣ ほう化物；ＴｉＢ，ＺｒＢ，ＣｒＢ Ｆｅ系金属間化合物；Ｆｅ−Ｍｏ，Ｆｅ−Ｃｒ，Ｆｅ−
Ｗ，Ｆｅ−Ｔｉ
【００１２】 固体潤滑成分 固体潤滑成分は乾式摩擦条件下において相手材に対する
攻撃性を改善すると共に高温状態での摩擦係数を安定さ
せる効果があり、これにより摺動面間の潤滑性を改善す
ることができ、また摺動時の鳴き発生が抑制できる。Ｃ
ｕ−Ｓｎ系焼結合金においてこれらの効果を有する固体
潤滑成分は黒煙、ＭｏＳ2およびＣａＦ2である。
攻撃性を改善すると共に高温状態での摩擦係数を安定さ
せる効果があり、これにより摺動面間の潤滑性を改善す
ることができ、また摺動時の鳴き発生が抑制できる。Ｃ
ｕ−Ｓｎ系焼結合金においてこれらの効果を有する固体
潤滑成分は黒煙、ＭｏＳ2およびＣａＦ2である。
【００１３】これらは粉末として均一に混合しやすく、
また経済的にも問題が少ない。一方、他の潤滑成分では
例えば、ＰｂはＣｕ−Ｓｎ合金製軸受けにおいて使用さ
れるが、素地と化合物を生成せずに微粒子としてα相の
デンドライト間に存在するため、摩擦材に適用すると摺
動時に脱落する可能性がある。そこで、固体潤滑成分は
黒煙、ＭｏＳ2およびＣａＦ2を選択した。その含有量は
黒煙、ＭｏＳ2、またはＣａＦ2のうち少なくとも１種以
上で１．５〜３重量％が適量である。含有量が１．５重
量％未満では上記の効果は得られず、また３重量％を越
えて添加してもその効果は向上せず、逆に摩擦係数の低
下を招くと共に摩擦材層の強度・靭性が低下するので好
ましくない。
また経済的にも問題が少ない。一方、他の潤滑成分では
例えば、ＰｂはＣｕ−Ｓｎ合金製軸受けにおいて使用さ
れるが、素地と化合物を生成せずに微粒子としてα相の
デンドライト間に存在するため、摩擦材に適用すると摺
動時に脱落する可能性がある。そこで、固体潤滑成分は
黒煙、ＭｏＳ2およびＣａＦ2を選択した。その含有量は
黒煙、ＭｏＳ2、またはＣａＦ2のうち少なくとも１種以
上で１．５〜３重量％が適量である。含有量が１．５重
量％未満では上記の効果は得られず、また３重量％を越
えて添加してもその効果は向上せず、逆に摩擦係数の低
下を招くと共に摩擦材層の強度・靭性が低下するので好
ましくない。
【００１４】 空孔量 空孔は３０μｍ以下の大きさであり、上記の焼結合金の
摩擦摺動面に均一に分布しており、摺動の際に空孔内に
空気が流入することで空孔内圧が上昇し、浮力が生じる
（くさび効果）ために素地と相手材との局所的な焼付き
が抑制される。その結果、合金の耐焼付き性を改善する
効果がある。更に空孔が変形することにより耐焼付き性
および相手材とのなじみ性を改善する効果がある。空孔
の大きさが３０μｍを越えるとこれが亀裂発生の起点と
なり、摩擦材層の強度・靭性が著しく低下する。また、
その量が１５容量％未満では上記の効果は少なく、３０
容量％を越えて分布すると摩擦材層の強度・靭性が低下
する。更に空孔が不均一に分布すると摺動時における相
手材とのなじみ性が局所的に低下するため、安定した摩
擦係数が得られない。従って、本焼結摩擦材層において
は空孔は大きさが３０μｍ以下であり、且つ摩擦材層中
に均一に１５〜３０容量％分布することが適切である。
摩擦摺動面に均一に分布しており、摺動の際に空孔内に
空気が流入することで空孔内圧が上昇し、浮力が生じる
（くさび効果）ために素地と相手材との局所的な焼付き
が抑制される。その結果、合金の耐焼付き性を改善する
効果がある。更に空孔が変形することにより耐焼付き性
および相手材とのなじみ性を改善する効果がある。空孔
の大きさが３０μｍを越えるとこれが亀裂発生の起点と
なり、摩擦材層の強度・靭性が著しく低下する。また、
その量が１５容量％未満では上記の効果は少なく、３０
容量％を越えて分布すると摩擦材層の強度・靭性が低下
する。更に空孔が不均一に分布すると摺動時における相
手材とのなじみ性が局所的に低下するため、安定した摩
擦係数が得られない。従って、本焼結摩擦材層において
は空孔は大きさが３０μｍ以下であり、且つ摩擦材層中
に均一に１５〜３０容量％分布することが適切である。
【００１５】次に、補強層（II）に関する合金組成を上
記の如く設定した理由について説明する。
記の如く設定した理由について説明する。
【００１６】 Ｓｎ 前記と同様、ＳｎはＣｕと共に本合金の素地を形成し、
合金の高温強度および靭性を向上させる作用があり、ま
た、高温での相手材との耐焼付き性を向上させる作用が
ある。添加量が３重量％未満ではそれらの効果がなく、
また２０重量％を越えて添加すると硬くて脆い相が析出
するために、強度・靭性を低下させる。そこでＳｎの含
有量は３〜２０重量％と設定した。
合金の高温強度および靭性を向上させる作用があり、ま
た、高温での相手材との耐焼付き性を向上させる作用が
ある。添加量が３重量％未満ではそれらの効果がなく、
また２０重量％を越えて添加すると硬くて脆い相が析出
するために、強度・靭性を低下させる。そこでＳｎの含
有量は３〜２０重量％と設定した。
【００１７】 空孔量 前述の如く空孔は３０μｍ以下の大きさであり、焼結合
金の摺動摩擦面に均一に分布することで摺動の際に空孔
が変形することにより耐焼き付き性および相手材とのな
じみ性を改善する効果がある。空孔の大きさが３０μｍ
を越えるとこれが亀裂発生の起点となり、補強層（II）
として利用する場合その強度・靭性が著しく低下する。
また、５０容量％を越えて分布した場合においてもその
強度・靭性が低下するために２相とした場合、補強層
（II）によって摩擦材層（Ｉ）を補強できなくなり、全
体の焼結摩擦材が構造部材としての十分な強度特性を有
することができない。
金の摺動摩擦面に均一に分布することで摺動の際に空孔
が変形することにより耐焼き付き性および相手材とのな
じみ性を改善する効果がある。空孔の大きさが３０μｍ
を越えるとこれが亀裂発生の起点となり、補強層（II）
として利用する場合その強度・靭性が著しく低下する。
また、５０容量％を越えて分布した場合においてもその
強度・靭性が低下するために２相とした場合、補強層
（II）によって摩擦材層（Ｉ）を補強できなくなり、全
体の焼結摩擦材が構造部材としての十分な強度特性を有
することができない。
【００１８】一方、補強層（II）内の空孔が１０容量％
未満となるように所定の重量比率を有するＣｕ−Ｓｎ粉
末を型押し・成形した場合、その層の上に引き続いて上
記の摩擦材層（Ｉ）を粉末形成すると、両層間に亀裂
（隙間）が発生し、焼結後これら２層が剥離する。その
結果、摩擦材層（Ｉ）の補強が不可能となり、全体の焼
結摩擦材が構造部材としての十分な強度特性を有するこ
とができなくなる。従って、本焼結摩擦材の補強層とし
ての役割を有するためには補強層（II）内に分布する空
孔は大きさが３０μｍ以下であり、且つその補強層（I
I）中に均一に１０〜５０容量％分布することが適切で
ある。
未満となるように所定の重量比率を有するＣｕ−Ｓｎ粉
末を型押し・成形した場合、その層の上に引き続いて上
記の摩擦材層（Ｉ）を粉末形成すると、両層間に亀裂
（隙間）が発生し、焼結後これら２層が剥離する。その
結果、摩擦材層（Ｉ）の補強が不可能となり、全体の焼
結摩擦材が構造部材としての十分な強度特性を有するこ
とができなくなる。従って、本焼結摩擦材の補強層とし
ての役割を有するためには補強層（II）内に分布する空
孔は大きさが３０μｍ以下であり、且つその補強層（I
I）中に均一に１０〜５０容量％分布することが適切で
ある。
【００１９】続いて、上記の摩擦材層（Ｉ）と補強層
（II）の容積比率を上記の如く設定した理由について説
明する。
（II）の容積比率を上記の如く設定した理由について説
明する。
【００２０】前記の補強層（II）が本焼結摩擦材におい
て容積比率で４０％未満である場合、摩擦材層に対する
強度上の補強が不十分となり、構造部材としての十分な
強度特性を得ることが困難となる。一方、容積比率で９
５％を越える補強層を含有する場合、本焼結摩擦材は乾
式摩擦材としての十分な摩擦摺動特性を確保することが
できなくなる。したがって、本焼結摩擦材が優れた乾式
摩擦摺動特性および十分な強度特性を有するためには補
強層（II）が容積比率で４０〜９５％が含有されること
が必要である。
て容積比率で４０％未満である場合、摩擦材層に対する
強度上の補強が不十分となり、構造部材としての十分な
強度特性を得ることが困難となる。一方、容積比率で９
５％を越える補強層を含有する場合、本焼結摩擦材は乾
式摩擦材としての十分な摩擦摺動特性を確保することが
できなくなる。したがって、本焼結摩擦材が優れた乾式
摩擦摺動特性および十分な強度特性を有するためには補
強層（II）が容積比率で４０〜９５％が含有されること
が必要である。
【００２１】以上のような合金組成および空孔量を有す
る本発明の２相構造焼結摩擦材は、十分な強度特性と優
れた乾式摩擦摺動特性を有している。また乾式摩擦摺動
条件下において通常のＣｕ−Ｓｎ系合金では摺動初期の
摩擦係数は０．２〜３程度であり、摩擦進行とともに摩
擦係数は増加・変動し、最終的には相手材と焼き付きを
生じるのに対して、本発明材は約０．５〜０．７の比較
的高い摩擦係数を安定して保持でき、しかも同一材料や
鉄銅合金等を相手材とした場合においてもそれらを攻撃
することなく更に相手材と焼き付きを生じることがな
い。
る本発明の２相構造焼結摩擦材は、十分な強度特性と優
れた乾式摩擦摺動特性を有している。また乾式摩擦摺動
条件下において通常のＣｕ−Ｓｎ系合金では摺動初期の
摩擦係数は０．２〜３程度であり、摩擦進行とともに摩
擦係数は増加・変動し、最終的には相手材と焼き付きを
生じるのに対して、本発明材は約０．５〜０．７の比較
的高い摩擦係数を安定して保持でき、しかも同一材料や
鉄銅合金等を相手材とした場合においてもそれらを攻撃
することなく更に相手材と焼き付きを生じることがな
い。
【００２２】具体的には、強度特性に関しては構造部材
としての要求特性である引張強度にて１００ＭＰａ以
上および破断伸びにて５％以上、圧環強度にて２００
ＭＰａ以上、シャルピー衝撃値にて４Ｊ／ｃｍ2以上
を有する。なお、硬質粒子を１０〜２０重量％程度、空
孔量を１０〜３０容積％含有した通常のＣｕ−Ｓｎ系焼
結合金では上記の要求値の約１／２程度の特性しか有す
ることができない。
としての要求特性である引張強度にて１００ＭＰａ以
上および破断伸びにて５％以上、圧環強度にて２００
ＭＰａ以上、シャルピー衝撃値にて４Ｊ／ｃｍ2以上
を有する。なお、硬質粒子を１０〜２０重量％程度、空
孔量を１０〜３０容積％含有した通常のＣｕ−Ｓｎ系焼
結合金では上記の要求値の約１／２程度の特性しか有す
ることができない。
【００２３】また、摩擦摺動特性に関して乾式摺動条件
下で通常のＣｕ−Ｓｎ系合金は同一材料および鉄・銅合
金等を相手材とした場合での摺動初期の摩擦係数は約
０．２〜０．３程度であり、摩擦進行と共に摩擦係数は
増加・変動し、最終的には相手材と焼付きを生じるのに
対して、本焼結摩擦材は約０．４〜０．６の比較的高い
摩擦係数を安定して保持でき、しかも相手材を攻撃する
ことがなく、また摩擦材層自身も摩耗損傷しない。
下で通常のＣｕ−Ｓｎ系合金は同一材料および鉄・銅合
金等を相手材とした場合での摺動初期の摩擦係数は約
０．２〜０．３程度であり、摩擦進行と共に摩擦係数は
増加・変動し、最終的には相手材と焼付きを生じるのに
対して、本焼結摩擦材は約０．４〜０．６の比較的高い
摩擦係数を安定して保持でき、しかも相手材を攻撃する
ことがなく、また摩擦材層自身も摩耗損傷しない。
【００２４】
（実施例１）本発明の焼結摩擦材層（Ｉ）および比較材
料の合金組成を表１に示す。なお、１〜１４が本発明の
焼結摩擦材層（Ｉ）、１５〜２４が比較材料である（空
孔量以外はすべて重量％で記す）。その焼結摩擦材層
（Ｉ）の機械的特性および摩擦試験結果（摩擦係数、摩
擦材および相手材Ｓ１０Ｃ材の摩耗量）を表２に示す。
なお、摩擦試験は図２に示す乾式摩擦試験機により実施
した。２層構造焼結摩擦材１（φ２６×φ２０×１５ｍ
ｍ）を固定側とし、相手材３（３０×３０×５ｍｍ）を
回転側に用いて試験を行なった。摩擦試験条件として
は、荷重：９．６ｋｇｆ，速度：１０ｍ／秒，摩擦時
間：１Ｈｒ，雰囲気：乾式下の大気中とした。
料の合金組成を表１に示す。なお、１〜１４が本発明の
焼結摩擦材層（Ｉ）、１５〜２４が比較材料である（空
孔量以外はすべて重量％で記す）。その焼結摩擦材層
（Ｉ）の機械的特性および摩擦試験結果（摩擦係数、摩
擦材および相手材Ｓ１０Ｃ材の摩耗量）を表２に示す。
なお、摩擦試験は図２に示す乾式摩擦試験機により実施
した。２層構造焼結摩擦材１（φ２６×φ２０×１５ｍ
ｍ）を固定側とし、相手材３（３０×３０×５ｍｍ）を
回転側に用いて試験を行なった。摩擦試験条件として
は、荷重：９．６ｋｇｆ，速度：１０ｍ／秒，摩擦時
間：１Ｈｒ，雰囲気：乾式下の大気中とした。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】材料１〜１４は本発明の合金であり、その
機械的特性および摩擦試験結果は良好である。一方、比
較材１５〜２４の機械的特性および摩擦摺動特性は以下
のようである。 １５：Ｓｎ量が２％と少ない為に素地の強度不足により
摩擦材が摩耗してμ値が増加する。 １６：Ｓｎ量が３０％と多い為に素地が著しく硬化して
相手材を攻撃してμ値が増加する。 １７：硬質粒子の平均粒径が１００μｍと大きい為に強
度・靭性不足および相手材を攻撃する。 １８：硬質粒子が含まれていない為に十分なμ値が得ら
れない。 １９：硬質粒子が３５％と多い為に強度・靭性不足およ
び相手材を攻撃する。 ２０：固体潤滑剤を含まない為に潤滑不良を生じて相手
材と焼付きを発生する。 ２１：固体潤滑剤が６％と多い為に強度・靭性不足およ
びμ値の低下を生じる。 ２２：空孔量が５％と少ない為に耐焼付き性が低下して
相手材と焼付きを生じる。 ２３：空孔量が４０％と大きい為に強度・靭性が不足し
て摩擦材が摩耗する。 ２４：空孔の平均径が４５μｍと大きい為に強度・靭性
が低下する。
機械的特性および摩擦試験結果は良好である。一方、比
較材１５〜２４の機械的特性および摩擦摺動特性は以下
のようである。 １５：Ｓｎ量が２％と少ない為に素地の強度不足により
摩擦材が摩耗してμ値が増加する。 １６：Ｓｎ量が３０％と多い為に素地が著しく硬化して
相手材を攻撃してμ値が増加する。 １７：硬質粒子の平均粒径が１００μｍと大きい為に強
度・靭性不足および相手材を攻撃する。 １８：硬質粒子が含まれていない為に十分なμ値が得ら
れない。 １９：硬質粒子が３５％と多い為に強度・靭性不足およ
び相手材を攻撃する。 ２０：固体潤滑剤を含まない為に潤滑不良を生じて相手
材と焼付きを発生する。 ２１：固体潤滑剤が６％と多い為に強度・靭性不足およ
びμ値の低下を生じる。 ２２：空孔量が５％と少ない為に耐焼付き性が低下して
相手材と焼付きを生じる。 ２３：空孔量が４０％と大きい為に強度・靭性が不足し
て摩擦材が摩耗する。 ２４：空孔の平均径が４５μｍと大きい為に強度・靭性
が低下する。
【００２８】（実施例２）本発明の２相焼結摩擦材（摩
擦材層（Ｉ）＋補強層（II））および比較材料の合金組
成を表３に示す。なお、摩擦材層（Ｉ）の合金組成は実
施例１の表１における資料番号１３と同一であり、良好
な摩擦摺動特性を有している。
擦材層（Ｉ）＋補強層（II））および比較材料の合金組
成を表３に示す。なお、摩擦材層（Ｉ）の合金組成は実
施例１の表１における資料番号１３と同一であり、良好
な摩擦摺動特性を有している。
【００２９】(1)〜(7)が本発明の２層焼結摩擦材（摩擦
材層（Ｉ）＋補強層（II））、(8)〜(14)が比較材料で
ある（空孔量以外は全て重量％で記す）。その焼結摩擦
材の機械的特性および摩擦試験結果（摩擦係数、摩擦材
および相手材Ｓ１０Ｃ材の摩耗量）を同表３に示す。な
お、摩擦試験は図２に示す乾式摩擦試験機により実施し
た。
材層（Ｉ）＋補強層（II））、(8)〜(14)が比較材料で
ある（空孔量以外は全て重量％で記す）。その焼結摩擦
材の機械的特性および摩擦試験結果（摩擦係数、摩擦材
および相手材Ｓ１０Ｃ材の摩耗量）を同表３に示す。な
お、摩擦試験は図２に示す乾式摩擦試験機により実施し
た。
【００３０】
【表３】
【００３１】本発明の合金である(1)〜(7)の機械的特性
および摩擦試験結果は良好である。一方、比較材(8)〜
(14)の機械的特性および摩擦摺動特性は以下の通りであ
る。 (8) 補強層（II）のＳｎ量が１．５％と少ない為に素
地の強度不足により焼ｗ結摩擦材が十分な強度を有する
ことができない。 (9) 補強層（II）のＳｎ量が３０％と多い為に素地が
著しく硬化して靭性が不足し、焼結摩擦材が十分な強度
・靭性を有することができない。 (10) 補強層（II）中の空孔量が６０ｖｏｌ．％と多い
為に補強層の強度が低下し、焼結摩擦材が十分な強度・
靭性を確保することができない。 (11) 補強層（II）を高密度に成形し、続いて摩擦材層
（II）をその上に成形した結果、２層が剥離して焼結摩
擦材が十分な強度を確保することができない。 (12) 補強層（II）中の空孔の平均径が４５μｍと大き
い為に補強層の強度が低下し、焼結摩擦材が十分な強度
・靭性を確保することができない。 (13) 補強層（II）が焼結摩擦材全体に対して９７ｖｏ
ｌ．％を占めるために十分な摩擦摺動特性を有すること
ができなく、その結果摩擦試験において相手材との焼き
付きが発生する。 (14) 補強層（II）が焼結摩擦材全体に対して３０ｖｏ
ｌ．％しか占めないために十分な強度を有することがで
きない。
および摩擦試験結果は良好である。一方、比較材(8)〜
(14)の機械的特性および摩擦摺動特性は以下の通りであ
る。 (8) 補強層（II）のＳｎ量が１．５％と少ない為に素
地の強度不足により焼ｗ結摩擦材が十分な強度を有する
ことができない。 (9) 補強層（II）のＳｎ量が３０％と多い為に素地が
著しく硬化して靭性が不足し、焼結摩擦材が十分な強度
・靭性を有することができない。 (10) 補強層（II）中の空孔量が６０ｖｏｌ．％と多い
為に補強層の強度が低下し、焼結摩擦材が十分な強度・
靭性を確保することができない。 (11) 補強層（II）を高密度に成形し、続いて摩擦材層
（II）をその上に成形した結果、２層が剥離して焼結摩
擦材が十分な強度を確保することができない。 (12) 補強層（II）中の空孔の平均径が４５μｍと大き
い為に補強層の強度が低下し、焼結摩擦材が十分な強度
・靭性を確保することができない。 (13) 補強層（II）が焼結摩擦材全体に対して９７ｖｏ
ｌ．％を占めるために十分な摩擦摺動特性を有すること
ができなく、その結果摩擦試験において相手材との焼き
付きが発生する。 (14) 補強層（II）が焼結摩擦材全体に対して３０ｖｏ
ｌ．％しか占めないために十分な強度を有することがで
きない。
【００３２】
【発明の効果】本発明の青銅基焼結摩擦材においては、
乾式摩擦摺動条件において約０．５〜０．７の比較的高
い摩擦係数を安定して保持でき、しかも同一材料や鉄・
銅合金等を相手材とした場合においてもそれらを攻撃す
ることが無く、更に相手材と焼付きを生じることがな
い。また、構造用部材としても十分な強度・靭性・衝撃
値等の機械的特性を有している。そのため、摩擦摺動特
性および機械的特性が要求されるコンプレッサー用クラ
ッチ材や自動車・バイク等のブレーキ用摩擦材として使
用できる。
乾式摩擦摺動条件において約０．５〜０．７の比較的高
い摩擦係数を安定して保持でき、しかも同一材料や鉄・
銅合金等を相手材とした場合においてもそれらを攻撃す
ることが無く、更に相手材と焼付きを生じることがな
い。また、構造用部材としても十分な強度・靭性・衝撃
値等の機械的特性を有している。そのため、摩擦摺動特
性および機械的特性が要求されるコンプレッサー用クラ
ッチ材や自動車・バイク等のブレーキ用摩擦材として使
用できる。
【図１】２層構造焼結摩擦材の構造を示す断面図であ
る。
る。
【図２】乾式摩擦試験の状態を示す正面図である。
（Ｉ） 摩擦材層 （II） 補強層 １ ２層構造焼結摩擦材 ２ 摩擦摺動面 ３ 相手材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 勝義 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｓｎ；３〜２０重量％，硬質粒子；１５
〜２５重量％，固体潤滑剤；１．５〜３重量％を含有
し、残部が実質的にＣｕおよび不可避的不純物からなる
組成のＣｕ合金焼結体中に３０μｍ以下の大きさの空孔
が１５〜３０容量％均一に分布した摩擦材層（Ｉ）と、
Ｓｎ；３〜２０重量％を含有し、残部が実質的にＣｕお
よび不可避的不純物からなる組成のＣｕ合金焼結体中に
３０μｍ以下の大きさの空孔が１０〜５０容量％均一に
分布した補強層（II）からなる２層構造を有することを
特徴とする焼結摩擦材。 - 【請求項２】 上記の補強層（II）が焼結摩擦材全体に
対して容積比率で４０〜９５％含有されることを特徴と
する請求項１記載の焼結摩擦材。 - 【請求項３】 上記硬質粒子は平均粒径が１〜８０μｍ
である、窒化物・炭化物・ほう化物・Ｆｅ系金属間化合
物のうち少なくとも１種または２種以上からなることを
特徴とする請求項１記載の焼結摩擦材。 - 【請求項４】 上記固体潤滑成分は黒煙、ＭｏＳ 2また
はＣａＦ2のうち少なくとも１種以上を含むことを特徴
とする請求項１記載の焼結摩擦材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5196885A JPH0727156A (ja) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | 焼結摩擦材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5196885A JPH0727156A (ja) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | 焼結摩擦材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0727156A true JPH0727156A (ja) | 1995-01-27 |
Family
ID=16365279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5196885A Pending JPH0727156A (ja) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | 焼結摩擦材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0727156A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09269026A (ja) * | 1996-03-29 | 1997-10-14 | Honda Motor Co Ltd | 焼結摩擦材 |
| KR100261058B1 (ko) * | 1997-12-02 | 2000-07-01 | 추호석 | 동계 소결 마찰재의 제조방법 |
| JP2010091080A (ja) * | 2008-10-10 | 2010-04-22 | Toyota Motor Corp | 摩擦対 |
| ITTO20111019A1 (it) * | 2011-11-07 | 2013-05-08 | Dayco Europe Srl | Gruppo puleggia per pompa acqua perfezionato |
| JP2016222964A (ja) * | 2015-05-28 | 2016-12-28 | 曙ブレーキ工業株式会社 | 高速鉄道車両用焼結摩擦材とその製造方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5462107A (en) * | 1977-10-28 | 1979-05-18 | Teikoku Kaabon Kougiyou Kk | Production of composite sintered friction material |
| JPS571838A (en) * | 1980-06-02 | 1982-01-07 | Hitachi Chem Co Ltd | Pad for disc brake |
| JPS5873707A (ja) * | 1981-09-03 | 1983-05-04 | ル−カス・インダストリ−ズ・パブリツク・リミテツド・カンパニ− | ディスクブレ−キ用摩擦要素の製造方法およびその製造装置 |
| JPS62117336U (ja) * | 1986-01-17 | 1987-07-25 |
-
1993
- 1993-07-13 JP JP5196885A patent/JPH0727156A/ja active Pending
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| JP2016222964A (ja) * | 2015-05-28 | 2016-12-28 | 曙ブレーキ工業株式会社 | 高速鉄道車両用焼結摩擦材とその製造方法 |
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