JPS6024171B2

JPS6024171B2 - 摩擦材料

Info

Publication number: JPS6024171B2
Application number: JP765278A
Authority: JP
Inventors: 誠秀三谷; 嘉孝冨山
Original assignee: Japan Powder Metallurgy Co Ltd; Shimano Industrial Co Ltd
Current assignee: Shimano Inc; Fine Sinter Co Ltd
Priority date: 1978-01-25
Filing date: 1978-01-25
Publication date: 1985-06-11
Also published as: JPS54100919A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は新規な摩擦材料に関し、その目的とする所は優
れた摩擦摩耗特性、吸音性、吸振性等を有し、殊に低速
度、高面圧下での使用に好適な摩擦材料を提供すること
にある。

従来自転車用ブレーキ材のような低速度、高面圧下にて
使用される摩擦材料としてはフェノール樹脂等の熱硬化
性樹脂に石綿、Ｓｉ０２，Ａど２０３，３Ａそ２０３，
るｉ０２，Ｓｊ３Ｎ４，ＺｒＳｉ０４等の金属酸化物、
黄鋼等の金属繊維等を配合したものが知られている。

しかしながら近年斯かる摩擦材料の使用条件がますます
苛酷になるにつれて種々の問題が生じてきた。斯かる問
題点は‘１ー該摩擦材料の耐摩耗性が劣る、【２続。動
時にフェード現象を生じて該摩擦材料の摩擦係数が低下
し従ってブレーキの効きが低下する、【３｝雨天のよう
な湿式条件下に於て摩擦係数が急激に低下する、‘４１
缶Ｕ動時の鳴き及び振動が大きい、‘５｝石綿が含有さ
れているため該摩擦材料の摩耗により石綿が飛散して環
境が汚染される、等であり、斯かる問題点の生ずること
のない摩擦材料の出現が望まれているのが現状である。
本発明者らは上記｛１｝〜‘５ーの問題点を有さない摩
擦材料を開発すべ〈鋭意研究を重ねた結果、鉄、鉄とモ
リブデン、クロム及びタングステンから選ばれた少くと
も１種の金属との合金、発化カルシウム、弗化ナトリウ
ム及び発化マグネシウムから選ばれた少くとも１種の弗
化物、黒鉛並びに鋼を特定の割合で配合した混合粉末を
暁縞及びマルテンサィト化させた時に所望の摩擦材料が
得られることを見し、出し本発明を完成するに至った。

即ち本発明は鉄を基地とする混合粉末であって、該粉末
中には鉄とモリブデン、クロム及びタングステンから選
ばれた少くとも１種の金属との合金が５〜５の重量％、
弗化カルシウム、弗化ナトリウム及び弗化マグネシウム
から選ばれた少くとも１種の発化物が２〜２の重量％、
黒鉛が０．５〜３重量％及び銅が２〜１５重量％を含有
されている混合粉末を成形、暁結後マルテンサィト化さ
せてなる摩擦材料に係る。本発明の摩擦材料は上記ｍ〜
｛５；の問題点を一挙に解決し得たものであって、優れ
た摩擦摩耗特性、吸音性、吸振性等の性質を具備し低速
度、高面下での使用に極めて好適なものである。

即ち本発明の摩擦材料は優れた耐摩耗性を有すると共に
制動時に摩擦係数が低下することはなく従ってブレーキ
の効きが低下することはなく、また湿式条件下に於ても
摩擦係数が殆んど低下することはない。しかも本発明の
摩擦材料は優れた吸音性及び吸振性を有し制動時に鳴き
及び振動が生じることはない。さらに本発明の摩擦材料
には石綿は含有されておらず環境汚染の心配もない。本
発明の摩擦材料の製造用原料としては鉄に鉄合金、弗化
物、黒鉛及び銅を配合した混合粉末が用いられる。

本発明で用いられる鉄合金は鉄とモリブデン、クロム及
びタングステンから選ばれた少くとも１種の金属との合
金であり、該鉄合金は混合粉末中に５〜５の重量％（以
下単に「％」と記す）含有するよに配合される。鉄合金
の含有量が５％より少ないと、得られる摩擦材料に優れ
た耐摩耗性を賦与し得ず、また適当な摩擦力を与えるこ
とができず従って制動時湿式条件下での摩擦係数の低下
を来たすことになる。また鉄合金の含有量が５０％を越
えると、得られる摩擦材料の機械的強度の劣化を来たし
使用に耐えない。本発明では鉄合金を混合粉末中に５〜
１５％含有するように配合するのが好ましい。上記鉄合
金としては重量比が３０〜４５／７０〜５５である鉄ー
モリブデン、重量比が３０〜４５／７０〜５５である鉄
ークロム、重量比が１５〜２５／８５〜７５である鉄−
タングステンを使用するのが好ましく、斯かる配合割合
の鉄合金を使用した時には本発明の所期の効果がより一
層発揮される。鉄合金中に占める鉄の量が多過ぎると、
得られる摩擦材料が軟質なものとなり本発明の所期の効
果が発揮され難い煩向となる。また鉄合金中に占める鉄
の量が少な過ぎると、得られる摩擦材料のスカフイング
性が大きくなる煩向となる。本発明で用いられる弗化物
は弗化カルシウム、弗化ナトリウム及び弗化マグネシウ
ムから選ばれた少くとも１種の発化物であり、該弗化物
は混合粉末中に２〜２０％配合される。弗化物の含有量
が２％より少ないと、得られる摩擦材料に優れた吸音性
及び吸振性を賦与し得ない。また弗化物の含有量が２０
％を越えると、得られる摩擦材料の機械的強度の劣化を
来たし使用に耐えない。弗化物を混合粉末中に２〜２０
％配合した時には、得られる摩擦材料が適当な潤滑性及
び情動面の清浄作用を有するものとなり従って高面圧下
の過酷な条件下で該摩擦材料を使用を繰り返した場合に
於ても金属間に介在し、金属相互の凝着の発生を防止し
得る効果が発揮される。本発明では弗化物を混合粉末中
に２〜１０％含有するように配合するのが好ましい。ま
た本発明の所期の効果をより一層発揮するには弗化物を
鉄合金１重量部に対して０．２〜０．４重量部の割合で
配合するのが好ましい。本発明では黒鉛は混合粉末中に
０．５〜３％配合される。

黒鉛の配合量が０．５％より少ないと、得られる摩擦材
料の機械的強度の劣化を釆たし使用に耐えなくなると共
に該摩擦材料に優れた吸音性及び吸振性を賦与し得ない
。また黒鉛の配合量が３％を越えると、得られる摩擦材
料の機械的強度の劣化を来たし使用に耐えなくなる。本
発明では黒鉛を混合粉末中に１〜２％含有するように配
合するのが好ましい。本発明に於ては銅は混合粉末中に
２〜１５％配合される。

銅の配合量が２％より少ないと、得られる摩擦材料に優
れた吸青性を賦与し得なくなると共に、これをブレーキ
材として使用した場合制動時に摩擦係数の低下を来たし
安定した制動力が得られなくなる。また銅の含有量が１
５％を越えると、得られる摩擦材料に優れた耐摩耗性を
賦与し得ない。本発明では銅を混合粉末中に５〜１０％
含有するように配合するのが好ましい。尚本発明では鉄
の一部をニッケルで代用しても差し支えない。

本発明の摩擦材料は上記組成の混合粉末を成形、嫌結後
マルテンサィト化せしめたものである。

本発明では成形、競鯖及びマルテンサィト化は必須の要
件であり、該混合粉末を単に成形及び糠結させるだけで
マルテンサィト化を行なわないと本発明の所期の目的を
達し得ない。本発明の摩擦材料は上記漉合粉末を成形、
嫌結し後マルテンサィト化させることにより製造される
。混合粉末の成形方方法としては特に限定されずこの分
野で慣用されている方法を広く使用でき、プレス法、静
水圧加圧法、押出し法、高温加圧法等の加圧成形法を例
示できる。より具体的には例えば所定の形状に成形でき
る金型中に該混合粉末を充鱗し成形圧力３〜７トン／の
で成形する方法を挙げることができる。成形して得られ
る成形品で焼結する方法としては特に限定されずこの分
野で慣用されている方法を広く使用できる。例えば分解
アンモニア、プロパン変成ガス、窒素ガス、水素ガス等
の雰囲気中にて１０００〜１２００００の暁結温度で３
０〜９０分程度焼精を行なえばよい。斯くして得られる
競結品をマルテンサィト化させる方法としては公知の方
法を広く使用でき、例えば競結後暁入れし、次いで必要
に応じ焼戻しを行なえばよい。より具体的には暁結品を
約８００〜９００マ○の温度に保持し、次いで油糠入し
た後２００〜３００午○で焼戻しを行なうことにより本
発明の摩擦材料が製造される。本発明をより一層明らか
にするために実施例及び比較例を以下に掲げる。実施例
１鉄７５％、重量比が３７／６３である鉄−モリブデン合
金１０％、弗化カルシウム３％、黒鉛２％及び銅１０％
から成る混合粉末成形圧力５トン／めで成形し、次いで
暁給温度１１００ｏｏ、分解アンモニア雰囲気中で６０
分間焼結を行なった後、８５０ｑｏで油嫁入し２３０ｑ
０で焼戻しを行なって試料（外径４５◇肋、内径２８０
肌、厚さ１３肋）を作成した。

実施例２〜１０下記第１表記載の配合割合で各種成分を配合してなる混
合粉末を用い実施例１と同様にして試料を作成した。

比較例１〜９下記第１表記戦の配合割合で各種成分を配合してなる混
合粉末を用い実施例１と同様にして試料を作成した。

第１表尚第１表に於てＦｅ−Ｍｏは重量比が３７／６３である
鉄−モリブデン合金を、Ｆｅ−Ｗは重量比が２４／７６
である鉄−タングステン合金を、Ｆｅ−Ｃｒは重量比が
４０／６０である鉄ークロム合金を夫々示す。

定速摩擦試験機を用い試験条件１（速度１の／ｓｅｃ・
面圧５０ｋ９／の，摺動時間５秒，相手材６１に浸炭糠
入）、試験条件２（速度ｌｍ／ｓｅｃ・面圧５０ｋ９／
仇，摺動時間１娘砂，相手材ＳＩに浸炭競入）及び試験
条件３（速度ｌｍ／ｓｅｃ・面圧５０ｋ９／地，摺鰯時
間１９砂，相手材ＳＩ的浸炭競入）に従い上記試料の摩
擦係数（ｒ）、シュー摩耗率（Ｗ，塊／ｋ９１の×１０
‐３）及びドラム摩耗率（Ｗ２地／ｋｇ・仇×１０−３
）を測定した。

得らた結果を下記第２表に示す。尚現在広く使用されて
いる高山用ブレーキ材（組成：フェノール樹脂２０〜５
０％、石綿１０〜３０％、黒鉛０〜１０％、ＢａＳ０４
０〜１５％、Ｐｂ○及びＭｎ０２０〜５％、その他の金
属酸化物１０〜５０％）及び低仏用ブレーキ材（組成：
フェノール樹脂２０〜５０％、石綿５〜２０％、黒鉛３
〜１５％、母Ｓ０４０〜１０％、Ｐｂ０及びＭｎ０２０
〜５％、その他の金属酸化物１５〜３０％）の摩擦係数
、シュー摩耗率及びドラム摩耗率についても上記と同様
に測定し、それぞれ比較例Ａ、比較例Ｂちそて第２表に
示す。第２表第２表から明らかな通り試験条件が苛酸になるに伴ない
即ち試験条件１、２、３となるに従って現用品である比
較例Ａ及び比較例Ｂではフェード現象を起して摩擦係数
が小さくなりまた耐摩耗性が低下するのに対して、本発
明の摩擦材料（実施例１〜１０）は試験条件が苛酷にな
っても大きな変化はなく摩擦係数、シュー摩耗率及びド
ラム摩耗率のいずれに於ても優れた数値を示す。

これに対して本発明の組成以外の配合により得られる摩
擦係数（比較例１〜９）は摩擦係数、シュー摩耗率及び
ドラム摩耗率のうちいずれかの数値が大きく変化し、従
って摩擦係数として適当なものでないことがわかる。ま
たこの比較例１〜９の摩擦材料は機械的強度吸音性、吸
振性等に於ても満足し得るものではなかった。また実施
例２の摩擦係数（本発明品）及び現用品である比較例Ａ
の摩擦材料につき、緑式条件下に於かる摩擦係数と湿式
条件下に於ける摩擦係数とを比較するために、摺動中に
摩擦材料に散水することにより摩擦係数の変化を調べた
。

これにより得られた散水時の摺動時間と摩擦係数との関
係を第１図に示す。第１図に於て実線は本発明品を、点
線は現用品を夫々示す。第１図から明らかな通り現用品
は水をかけることにより摩擦係数が当初の１／２以下に
低下しその回復までに約１硯砂要するのに対し、本発明
品に水をかけても摩擦係数は僅かしか低下せずしかも僅
か１秒間で摩擦係数が回復する。従って本発明の摩擦材
料は緑式条件下に於ても極めて有効に使用し得ることが
わかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は摩擦材料に散水した際の摺動時間と摩擦係数と
の関係を示したものである。ブー図

Claims

【特許請求の範囲】１鉄を基地とする混合粉末であつて、該粉末中には鉄
とモリブデン、クロム及びタングステンから選ばれた少
くとも１種の金属との合金が５〜５０重量％、弗化カル
シウム、弗化ナトリウム及び弗化マグネシウムから選ば
れた少くとも１種の弗化物が２〜２０重量％、黒鉛が０
．５〜３重量％及び銅が２〜１５重量％含有されている
混合粉末を成形、焼結後マルテンサイト化させてなる摩
擦材料。２合金が重量比が３０〜４５／７０〜５５である鉄−
モリブデン、重量比が３０〜４５／７０〜５５である鉄
−クロム及び重量比が１５〜２５／８５〜７５である鉄
−タングステンなる群から選ばれた少くとも１種である
特許請求の範囲第１項記載の摩擦材料。