特許 6032389 摩擦材料

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6032389

(24)【登録日】2016年11月4日

(45)【発行日】2016年11月30日

(54)【発明の名称】摩擦材料

(51)【国際特許分類】

   C09K 3/14 20060101AFI20161121BHJP

   F16D 69/02 20060101ALI20161121BHJP

【ＦＩ】

   C09K3/14 520G

   F16D69/02

【請求項の数】6

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2016-551339(P2016-551339)

(86)(22)【出願日】2016年4月1日

(86)【国際出願番号】JP2016060904

【審査請求日】2016年8月10日

(31)【優先権主張番号】特願2015-75722(P2015-75722)

(32)【優先日】2015年4月2日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000221144

【氏名又は名称】株式会社タンガロイ

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】亀井 満夫

【審査官】 澤村 茂実

(56)【参考文献】

【文献】 特開平８−２８３７０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−３０６１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭５０−２０９３２（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 国際公開第２０１３／１２５７１７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１１１８９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１１１８９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０９Ｋ ３／１４

Ｆ１６Ｄ ６９／００−６９／０４

Ｂ２２Ｆ １／００− ８／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属、合金、金属化合物および金属間化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種のマトリックス４０質量％以上８０質量％以下と、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、ＭｇおよびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素の炭化物、窒化物、酸化物および硫化物からなる群より選ばれる少なくとも１種の固体粒子５質量％以上３０質量％以下と、黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化ホウ素およびフッ化カルシウムからなる群より選ばれる少なくとも１種の潤滑剤５質量％以上４０質量％以下と、を含む摩擦材料であって、
前記マトリックスは、元素として、前記マトリックスの全体量に対して、２０質量％以上５０質量％以下のＦｅと、０．０５質量％以上５．０質量％以下のＰと、４０質量％以上７５質量％以下のＮｉとを少なくとも含み、
前記マトリックスの全体量に対する、元素としてのＣｕの含有量が１５質量％以下である、摩擦材料。

【請求項2】

前記マトリックスにおける、元素としてのＮｉの含有量に対する元素としてのＦｅとＰとの含有量の比［（Ｆｅ＋Ｐ）／Ｎｉ］が、０．２以上１．２以下である、請求項１に記載の摩擦材料。

【請求項3】

元素としての前記Ｃｕの含有量が、前記マトリックスの全体量に対して、１０質量％以下である、請求項１または２に記載の摩擦材料。

【請求項4】

前記マトリックスは、元素として、０．５質量％以上３質量％以下のＳｉと、０．５質量％以上１５質量％以下のＭｎとをさらに含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の摩擦材料。

【請求項5】

前記固体粒子は、酸化アルミニウム、ジルコニア、シリカ、ジルコンサンド、ルチルサンド、酸化マグネシウムおよび炭化タングステンからなる群より選ばれる少なくとも１種からなる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の摩擦材料。

【請求項6】

前記摩擦材料は、タルク、マイカ、炭酸カルシウムおよびコークスからなる群より選ばれる少なくとも１種の摩擦調整剤を１質量％以上２０質量％以下含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の摩擦材料。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、摩擦材料に関するものである。

【背景技術】

【0002】

クラッチおよびブレーキの小型化および軽量化の要求から、摩擦係数の高い摩擦材料が求められている。摩擦係数が高い摩擦材料としては、金属成分として銅を含む摩擦材料が知られている。その従来技術として、マトリックス内に含まれるＣｕを主成分とし、さらにＳｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、ＦｅおよびＣｏから選ばれる１種以上を添加した摩擦材料がある（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平５−８６３５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、銅を主成分とする摩擦材料は、延性が高い。そのため、そのような摩擦材料を用いたブレーキ等の部材による制動又はクラッチ等の部材によるエンジン駆動伝達の断続を繰り返した場合や、その制動又は断続時間が長い場合には、摩擦熱が発生して高温になることにより、摩擦材料の塑性流動を引き起こしやすい。塑性流動を生じると、摩擦材料の摩擦係数が低下するという問題がある。そのような問題を解決するために、低温で焼結する工程を経て摩擦材料を製造することにより、摩擦材料の塑性流動の発生を抑制することが知られている。しかしながら、低温で焼結して得られた摩擦材料はその焼結性が低下するため、摩擦材料からなる部材（以下、「摩擦部材」ともいう。）との焼結による接合を意図した部材、例えば摩擦部材を保持する金属製の裏板、との密着性が低下するという問題がある。

【0005】

また、近年、銅を主成分とする摩擦材料は、上記の制動や断続時の摩耗により摩擦部材から脱落等した銅が河川や海に流入し、環境汚染に繋がると指摘されている。

【0006】

本発明は、上記のような背景事情に鑑みてなされたものであり、環境への負荷が少ない原料粉末を用いた摩擦材料であって、その摩擦材料からなる摩擦部材との焼結による接合を意図した部材との密着性に優れ、且つ、摩擦係数の高い摩擦材料を提供することを目的の一つとする。また、本発明は、高温になった場合においても摩擦係数の高い摩擦材料を提供することを目的の別の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明者は、摩擦材料について種々の検討を行った。その結果、本発明者は、摩擦材料におけるマトリックスの組成を工夫することにより、金属製の裏板のような摩擦部材との焼結による接合を意図した部材と優れた密着性を有し、且つ、摩擦材料が高温になった場合、例えば上記の制動や断続時、においても、摩擦係数が高い摩擦材料を得ることができることを明らかにし、本発明に至った。

【0008】

すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
（１）金属、合金、金属化合物および金属間化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種のマトリックス４０質量％以上８０質量％以下と、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、ＭｇおよびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素の炭化物、窒化物、酸化物および硫化物からなる群より選ばれる少なくとも１種の固体粒子５質量％以上３０質量％以下と、黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化ホウ素およびフッ化カルシウムからなる群より選ばれる少なくとも１種の潤滑剤５質量％以上４０質量％以下と、を含む摩擦材料であって、前記マトリックスは、元素として、前記マトリックスの全体量に対して、２０質量％以上５０質量％以下のＦｅと、０．０５質量％以上５．０質量％以下のＰと、４０質量％以上７５質量％以下のＮｉとを少なくとも含み、前記マトリックスの全体量に対する、元素としてのＣｕの含有量が１５質量％以下である、摩擦材料。
（２）前記マトリックスにおける、元素としてのＮｉの含有量に対する元素としてのＦｅとＰとの含有量の比［（Ｆｅ＋Ｐ）／Ｎｉ］が、０．２以上１．２以下である、（１）の摩擦材料。
（３）元素としての前記Ｃｕの含有量が、前記マトリックスの全体量に対して、１０質量％以下である、（１）または（２）の摩擦材料。
（４）前記マトリックスは、元素として、０．５質量％以上３質量％以下のＳｉと、０．５質量％以上１５質量％以下のＭｎとをさらに含む、（１）〜（３）のいずれかの摩擦材料。
（５）前記固体粒子は、酸化アルミニウム、ジルコニア、シリカ、ジルコンサンド、ルチルサンド、酸化マグネシウムおよび炭化タングステンからなる群より選ばれる少なくとも１種からなる、（１）〜（４）のいずれかの摩擦材料。
（６）前記摩擦材料は、タルク、マイカ、炭酸カルシウムおよびコークスからなる群より選ばれる少なくとも１種の摩擦調整剤を１質量％以上２０質量％以下含む、（１）〜（５）のいずれかの摩擦材料。

【発明の効果】

【0009】

本発明は、環境への負荷が少ない原料粉末を用いた摩擦材料であって、その摩擦材料からなる摩擦部材との焼結による接合を意図した部材との密着性に優れ、且つ、摩擦係数の高い摩擦材料を提供することができる。また、本発明は、高温になった場合においても摩擦係数の高い摩擦材料を提供することができる。

【0010】

以下、本発明を実施するための形態（以下、単に「本実施形態」という。）について詳細に説明するが、本発明は下記本実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。本実施形態の摩擦材料は、マトリックスと、固体粒子（以下、「硬質粒子」という。）と、潤滑剤とを含む。

【0011】

本実施形態のマトリックスは、金属、合金、金属化合物および金属間化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種である。本実施形態の摩擦材料は、そのマトリックスを、摩擦材料の全体量に対して、４０質量％以上８０質量％以下含む。本実施形態のマトリックスが、４０質量％以上であると、上記の制動や断続時に、硬質粒子および潤滑剤が脱落するのを防ぐことができ、その耐摩耗性の低下を抑制できる。また、その摩擦材料からなる摩擦部材との焼結による接合を意図した部材（以下、「接合相手部材」という。例えば摩擦部材を保持する裏板。）との密着性を高めることもできる。一方、本実施形態のマトリックスが、８０質量％以下であると、摩擦材料が緻密になりすぎるのを防止でき、摩擦係数を高めることができる。

【0012】

本実施形態のマトリックスは、少なくとも元素としてＦｅ、ＰおよびＮｉを含む。マトリックスがＦｅを含むと、摩擦材料の摩擦特性が向上する。マトリックスがＰを含むと、摩擦材料の焼結性が向上する。マトリックスがＮｉを含むと、摩擦材料の機械的強度が向上する。マトリックスは、マトリックスの全体量に対して、元素としてＦｅを２０質量％以上５０質量％以下、Ｐを０．０５質量％以上５．０質量％以下、Ｎｉを４０質量％以上７５質量％以下含む。これにより、摩擦材料はその摩擦特性および機械的強度に優れる。マトリックスの全体量に対して、元素としてのＦｅの含有量が、２０質量％以上であると、摩擦材料が適度に疎になって摩擦係数が高くなる。元素としてのＦｅの含有量が、５０質量％以下であると、焼結性が向上して摩擦材料の機械的強度を高めることができる。マトリックスの全体量に対して、元素としてのＰの含有量が、０．０５質量％以上であると、焼結性が低下して摩擦材料の機械的強度が低下するのを防ぐことができる。元素としてのＰの含有量が、５．０質量％以下であると、焼結中に液相が摩擦材料から浸み出し、摩擦材料が大きく変形するのを防ぐ。マトリックス全体における、Ｎｉが、４０質量％未満であると、摩擦材料の強度が低下し、Ｎｉが、７５質量％を超えると、摩擦材料が緻密になるため、摩擦係数が低下する。同様の観点から、マトリックスの全体量に対して、元素としてのＦｅの含有量が、２０質量％以上４０質量％以下であると好ましく、２５質量％以上３５質量％以下であるとより好ましく、元素としてのＰの含有量が、０．１質量％以上２質量％以下であると好ましく、０．１５質量％以上１質量％以下であるとより好ましく、元素としてのＮｉの含有量が、４５質量％以上６５質量％以下であると好ましく、４５質量％以上５５質量％以下であるとより好ましい。

【0013】

本実施形態のマトリックスは、元素としてのＣｕの含有量が、マトリックスの全体量に対して、１５質量％以下である。Ｃｕの含有量が１５質量％以下であると、摩擦材料の温度が高くなっても、摩擦係数が低下し難くなる。これは、摩擦材料の延性が小さくなり、上記の制動時や断続時に発生する熱によっても、塑性流動を生じ難いためである。その中でも、Ｃｕの含有量が、１０質量％以下であると好ましく、５質量％以下であるとさらに好ましい。

【0014】

マトリックスにおける、元素としてのＮｉの含有量に対する元素としてのＦｅとＰとの含有量の比［Ｆｅ＋Ｐ／Ｎｉ］が、０．２以上１．２以下であると、好ましい。このＮｉの含有量に対するＦｅとＰとの含有量の比が、０．２以上であると、摩擦係数が高くなる傾向にあり、１．２以下であると、摩擦材料の機械的強度が向上する傾向にある。同様の観点から、比［Ｆｅ＋Ｐ／Ｎｉ］は、０．５以上１以下であるとより好ましく、０．５以上０．８以下であるとさらに好ましい。

【0015】

本実施形態のマトリックスは、さらに元素として、ＳｉとＭｎとを含む。マトリックスが、そのマトリックスの全体量に対して、元素としてＳｉを０．５質量％以上３質量％以下、Ｍｎを０．５質量％以上１５質量％以下含むと、Ｆｅが酸化被膜を形成するのを防ぐことができるため、好ましい。酸化被膜が形成されると、耐摩耗性が低下することがある。マトリックスの全体量に対する、Ｓｉの含有量が、０．５質量％以上であると、酸化被膜の形成を抑制する効果をより有効且つ確実に得ることができるため、好ましい。また、摩擦材料における気孔の寸法が大きくなることにより、摩擦係数がさらに高まる傾向にある。一方、マトリックスの全体量に対する、Ｓｉの含有量が、３質量％以下であると、接合相手部材（例えば、摩擦部材を保持する裏板）との密着性がさらに高くなることにより、それらの間の剥離をより抑制できる傾向にある。マトリックスの全体量に対する、Ｍｎの含有量が、０．５質量％以上であると、酸化被膜の形成を抑制する効果がさらに向上することにより、摩擦係数が高まる傾向にあり、Ｍｎの含有量が、１５質量％以下であると、未反応のＭｎの介在をより抑制することにより、摩擦材料の密着性の低下を一層防ぐことができる傾向にある。同様の観点から、マトリックスの全体量に対して、元素としてのＳｉの含有量は１質量％以上３質量％以下であるとより好ましく、２質量％以上３質量％以下であるとさらに好ましく、Ｍｎの含有量は３質量％以上１０質量％以下であるとより好ましく、５質量％以上８質量％以下であるとさらに好ましい。

【0016】

本実施形態摩擦材料は、硬質粒子として、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、ＭｇおよびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素の炭化物、窒化物、酸化物および硫化物からなる群より選ばれる少なくとも１種を、摩擦材料の全体量に対して５質量％以上３０質量％以下含むと、高い摩擦係数を有し、且つ、耐摩耗性に優れる。摩擦材料の全体量に対して、硬質粒子の含有量が１５質量％以上であると、耐摩耗性が高まる。一方、硬質粒子の含有量が７０質量％以下であると、相対的にマトリックスまたは潤滑剤が増加するため、摩擦材料の機械的強度が高くなり、上述の制動時や断続時に鳴きやジャダーが生じるのを抑制することができる。同様の観点から、摩擦材料の全体量に対して、上記硬質粒子の含有量は、１０質量％以上２５質量％以下であると好ましく、１０質量％以上２０質量％以下であるとより好ましい。また、硬質粒子は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｗ、Ａｌ、ＭｇおよびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素の炭化物、窒化物、酸化物および硫化物からなる群より選ばれる少なくとも１種であると好ましく、それらの元素の炭化物および酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１種であるとより好ましい。

【0017】

本実施形態の硬質粒子として、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、シリカ（ＳｉＯ_２）、ジルコンサンド（ＺｒＳｉＯ_４）、ルチルサンド（ＴｉＯ_２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および炭化タングステン（ＷＣ）を挙げることができる。その中でも、酸化アルミニウム、ジルコンサンドおよびシリカが、耐摩耗性に一層優れるため、好ましい。

【0018】

本実施形態の摩擦材料は、潤滑剤として、黒鉛（Ｃ）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）、二硫化タングステン（ＷＳ_２）、窒化ホウ素（ＢＮ）、およびフッ化カルシウム（ＣａＦ_２）からなる群より選ばれる少なくとも１種を、摩擦材料の全体量に対して５質量％以上４０質量％以下含むと好ましい。これにより、上記の制動時や断続時に生じる鳴きやジャダーを抑制することができる。摩擦材料の全体量に対して、潤滑剤の含有量が５質量％以上であると、鳴きやジャダーを抑制することができ、潤滑剤の含有量が４０質量％以下であると、摩擦係数を高めることができる。同様の観点から、潤滑剤の含有量は、１０質量％以上３０質量％以下であるとより好ましく、１５質量％以上２５質量％以下であるとさらに好ましい。

【0019】

本実施形態の摩擦材料は、摩擦調整剤を、摩擦材料の全体量に対して、１質量％以上２０質量％以下含むと、上記の制動中や断続時の摩擦係数や摩擦材料の機械的強度を、より有効かつ確実に調整することができるため、好ましい。同様の観点から、摩擦調整剤の含有量は、３質量％以上１５質量％以下であるとより好ましく、３質量％以上１０質量％以下であるとさらに好ましい。

【0020】

本実施形態の摩擦調整剤は、タルク（Ｍｇ_３Ｓｉ_４Ｏ_１０（ＯＨ）_２）、マイカ、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）およびコークス（Ｃ）からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むと、上記の制動中や断続時の摩擦係数や摩擦材料の機械的強度を、さらに有効かつ確実に調整することができるため、好ましい。

【0021】

なお、本実施形態の摩擦材料における組成の割合、マトリックスにおける各元素の割合については、以下のようにして求めることができる。摩擦材料の表面を研磨し、その研磨面の組織を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）に付属するエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＳ）または波長分散型Ｘ線分析装置（ＷＤＳ）などで測定することができる。ＳＥＭにて摩擦材料の組織を５０倍〜２０００倍に拡大し、ＥＤＳにて摩擦材料の組成の割合を求めることができる。また、ＳＥＭにて摩擦材料の組織を３０００倍〜１００００倍に拡大し、硬質粒子や潤滑剤を含まないようにして、ＥＤＳにてマトリックスにおける各元素の割合を求めることができる。

【0022】

次に、本実施形態の摩擦材料の製造方法について、具体例を用いて説明する。本実施形態の摩擦材料の製造方法は、当該摩擦材料の構成を達成し得る限り特に制限されるものではない。

【0023】

例えば、本実施形態の摩擦材料の製造方法は、
工程（Ａ）：マトリックスを構成する金属粉末４０質量％以上８０質量％以下と、硬質粒子粉末５質量％以上３０質量％以下と、潤滑剤粉末５質量％以上４０質量％以下と、任意成分として摩擦調整剤粉末１質量％以上２０質量％以下とを配合（ただし、これらの合計は１００質量％である）する工程と、
工程（Ｂ）：配合した原料粉末を混合し、混合物を準備する混合工程と、
工程（Ｃ）：得られた混合物を所定の摩擦材料の形状に成形して成形体を得る成形工程と、
工程（Ｄ）：前記工程（Ｃ）で得られた成形体と、その成形体を保持する接合相手部材（例えば、金属製の裏板）とを重ねて焼結する焼結工程と、
工程（Ｅ）：上記工程（Ｄ）を経た焼結体の表面を所定の寸法に研磨する研磨工程とを含む。上記金属粉末に代えて、合金粉末、金属化合物粉末、または金属間化合物粉末を用いてもよい。

【0024】

なお、工程（Ａ）において使用される原料粉末の平均粒径は、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）規格Ｂ３３０に記載のフィッシャー法（Fisher Sub-Sieve Sizer（FSSS））により測定されるものである。

【0025】

本実施形態の摩擦材料の製造方法の各工程は、以下の意義を有する。
工程（Ａ）では本実施形態の摩擦材料の原料粉末として、マトリックスを構成する金属粉末４０質量％以上８０質量％以下と、硬質粒子粉末５質量％以上３０質量％以下と、潤滑剤粉末５質量％以上４０質量％以下と、必要に応じて、摩擦調整剤粉末１質量％以上２０質量％以下とを配合することにより、各組成を調整することができる。上記金属粉末に代えて、合金粉末、金属化合物粉末、または金属間化合物粉末を用いてもよい。

【0026】

このとき、例えば、マトリックスの全体量に対して、平均粒径５〜１５０μｍのＦｅ粉末を２０質量％以上５０質量％以下、平均粒径０．５〜４５μｍのＰ粉末を０．０５質量％以上５．０質量％以下、平均粒径０．５〜５．０μｍのＮｉ粉末を４０質量％以上７５質量％以下となるように配合してもよい。マトリックスにおける、元素としてのＮｉの含有量に対する元素としてのＦｅとＰとの含有量の比［（Ｆｅ＋Ｐ）／Ｎｉ］を０．２以上１．２以下にするには、各元素の原料となる物質の配合組成を調整すればよい。

【0027】

本実施形態の摩擦材料の製造に使用される金属粉末におけるＦｅ成分として、カルボニル鉄粉法およびアトマイズ（噴霧）法のいずれか一方または両方により製造されたＦｅ元素を８５質量％以上含有する鉄基金属粉末を用いると、摩擦材料の機械的強度が一層向上するので、さらに好ましい。

【0028】

カルボニル鉄粉法により製造された鉄基金属粉末として、具体的には、Ｆｅ元素（１００質量％）からなるカルボニル鉄粉末を挙げることができる。また、上記アトマイズ法により製造された鉄基金属粉末として、具体的には、０．３〜１５質量％のＰ元素と、残部のＦｅ元素とからなるリン含有鉄粉末を挙げることができる。その中でも、０．５〜１０．０質量％のＰ元素と、残部のＦｅ元素とからなるリン含有鉄粉末がさらに好ましい。

【0029】

本実施形態の摩擦材料の製造に使用される金属粉末のＣｕ成分としては、例えば、Ｃｕからなる金属粉末を使用するとよい。

【0030】

また、本実施形態の摩擦材料の製造に使用される金属粉末のＳｉ成分およびＭｎ成分としては、例えば、Ｓｉからなる金属粉末、およびＭｎからなる金属粉末を使用するとよい。その他のＳｉ成分としては、例えば、Ｓｉとその他の金属元素とからなるシリコン基金属粉末（Ｓｉの含有量は通常８０質量％以上である。）を使用してもよい。なお、本発明において、Ｓｉは金属に包含されるものとする。

【0031】

例えば、Ｓｉ元素を８０質量％以上含有するシリコン基金属粉末として、具体的には、Ｓｉ元素からなる金属シリコン粉末、８０質量％以上のＳｉ元素と残部のＦｅ元素とからなるフェロシリコン粉末を挙げることができる。

【0032】

工程（Ｂ）では、各原料粉末の平均粒径を調整したり、所定の配合組成の混合粉末を均一に混合させることができる。

【0033】

工程（Ｃ）では、得られた混合物を所定の摩擦材料の形状に成形することができる。

【0034】

工程（Ｄ）では、工程（Ｃ）を経て得られた成形体と、接合相手部材、例えば成形体を保持するための金属製の裏板、とを重ねて焼結することにより、成形体の焼結と、成形体と接合相手部材との接着という２つの効果が得られる。好ましくは、７５０〜１１００℃の範囲の温度で０．５〜２時間という条件で焼結することにより、成形体は緻密化し、機械的強度が高まる。また、成形体と接合相手部材との密着性が高まる。焼結時にＡｒガスの雰囲気とし、成形体に対して０．１〜５ＭＰａの圧力を加えると、摩擦材料の耐摩耗性が向上するため、好ましい。

【0035】

工程（Ｅ）では、工程（Ｄ）を経て得られた焼結体を研磨することにより、焼結体の寸法を調整することができる。

【0036】

本実施形態の摩擦材料は、工作機械、建設機械、農業機械、自動車、二輪車、鉄道、航空機および船舶などの、各種機械の回転または移動を任意に制御する手段、いわゆるクラッチまたはブレーキのような成形部材の材料として用いることができる。本実施形態の摩擦材料は、環境への負荷が少ない原料粉末を用いることができるので、環境への負荷が少ない。さらに、本実施形態の摩擦材料は、焼結性に優れているため、金属製の裏板のような接合相手部材との密着性に優れ、高い摩擦係数を有する。また、本実施形態の摩擦材料は、上記の制動時または断続時に摩擦材料が高温になった場合においても、高い摩擦係数を有する。より具体的には、本実施形態の摩擦材料は、従来の銅を主成分とする摩擦材料と同等またはそれ以上の、高い摩擦係数を有している。

【実施例】

【0037】

以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。市販されている、各原料粉末を用意した。各原料粉末の平均粒径を表１に示す。なお、原料粉末の平均粒径は、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）規格Ｂ３３０に記載のフィッシャー法（Fisher Sub-Sieve Sizer（FSSS））により測定されたものである。

【0038】

【表1】

【0039】

用意した原料粉末を表２および表３に示す配合組成になるように秤量して、それらを混合器により、混合した。得られた混合物をブレーキパッドの形状に成形した。得られた成形体と、鋼板の表面に銅めっきを施した裏板とを重ね合わせ、表４に示す焼結温度、焼結圧力にて、加圧焼結した。このとき、Ａｒ雰囲気にて１時間保持して焼結した。

【0040】

【表2】

【0041】

【表3】

【0042】

【表4】

【0043】

焼結して得られた摩擦材料を、研磨することにより、寸法を調整し、ブレーキ形状の摩擦材料（摩擦部材）である試料を得た。

【0044】

得られた試料のマトリックスの組成をＥＤＸで測定した。その結果を表５および表６に示す。

【0045】

【表5】

【0046】

【表6】

【0047】

得られた試料（試験片）を用いて、以下の摩擦試験を行った。その結果を表７に示す。

【0048】

［摩擦試験］
試験装置：慣性式摩擦試験機
慣性モーメント：１２．２５ｋｇｍ^２
速度：４２ｍ／ｓ
面圧：９８０ｋＰａ
試験片形状：２５ｍｍ×２５ｍｍ×１０ｍｍ
ブレーキ開始温度：３５０℃

【0049】

【表7】

【0050】

表７より、発明品の摩擦係数は、いずれの試料も０．５８以上であり、比較品よりも高い摩擦係数を有することが分かる。

【0051】

得られた試料を用いて、以下のせん断試験により、摩擦材料と裏板との間のせん断強さを測定した。その結果を表８に示す。

【0052】

［せん断試験］
せん断強さは、日本工業規格「自動車部品―ブレーキシューアッセンブリ及びディスクブレーキパッド―せん断試験方法」（ＪＩＳＤ４４２２）に準拠する方法で測定した。せん断試験は、常温（２３℃）および３００℃の温度で行った。

【0053】

【表8】

【0054】

表８より、発明品のせん断強さは、常温および３００℃において、いずれの試料も７ＭＰａ以上であることが分かる。また、発明品のせん断強さは、概して比較品よりも高く、摩擦材料と裏板との密着性に優れることが分かる。

【0055】

得られた試料を用いて、以下の摩耗試験を行った。その結果を表９に示す。

【0056】

［摩耗試験］
試験装置： 慣性式摩擦試験機
慣性モーメント：１２．２５ｋｇｍ^２
速度：４２ｍ／ｓ
面圧：２０００ｋＰａ
試験片形状：２５ｍｍ×２５ｍｍ×１０ｍｍ
ブレーキ開始温度：１００℃以下

【0057】

【表9】

【0058】

表９より、発明品の摩耗量は、いずれの試料も０．４５ｍｍ以下であり、比較品よりも概して摩耗量が小さく、耐摩耗性に優れることが分かる。

【産業上の利用可能性】

【0059】

本発明の摩擦材料は、環境への負荷が少ない原料粉末を使用するので、摩擦材料自体も環境への負荷が少ない。また、本発明の摩擦材料は、それを用いた摩擦部材を保持するための裏板のような接合相手部材との密着性に優れ、高い摩擦係数を有する。さらに、本発明の摩擦材料は、上記の制動時や断続時に摩擦材料が高温になった場合においても、高い摩擦係数を有する。よって、そのような技術分野で産業上の利用可能性が高い。

【要約】

本発明の摩擦材料は、金属、合金、金属化合物および金属間化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種のマトリックス４０質量％以上８０質量％以下と、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、ＭｇおよびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素の炭化物、窒化物、酸化物および硫化物からなる群より選ばれる少なくとも１種の固体粒子５質量％以上３０質量％以下と、黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化ホウ素およびフッ化カルシウムからなる群より選ばれる少なくとも１種の潤滑剤５質量％以上４０質量％以下と、を含み、マトリックスは、元素として、マトリックスの全体量に対して、２０質量％以上５０質量％以下のＦｅと、０．０５質量％以上５．０質量％以下のＰと、４０質量％以上７５質量％以下のＮｉとを少なくとも含み、マトリックスの全体量に対する、元素としてのＣｕの含有量が１５質量％以下である。