JPH0586359A - 乾式摩擦材料 - Google Patents

乾式摩擦材料

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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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%。
【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。
【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%。
【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。
【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。
【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
%。
【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。
【0018】
【成分4】黒鉛,コークス,BN,金属硫化物,CaF
2,BaF2,PbO,PbおよびB23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)。
【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。
【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。
【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。
【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%。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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
2、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。
【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。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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B23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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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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