(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料を含み、有機材料を焼成炭素化して結合材とした摩擦材であって、
前記金属材料として、錫と、前記有機材料を５５０〜１３００℃で焼成炭素化する際に該錫の溶出を抑制するアルミニウムと、を含み、前記錫に対する前記アルミニウムの体積の比率が１以上１．５以下である、
摩擦材。
【請求項２】
前記金属材料は、前記摩擦材に占める体積の割合が２０〜４５％であり、
前記錫と前記アルミニウムは、前記摩擦材に占める体積の割合が合計で１０〜１２．５％である、
請求項１に記載の摩擦材。
【請求項３】
前記有機材料が焼成によって炭素化する収率が５０％以上の高分子材料からなる、
請求項１または２に記載の摩擦材。
【請求項４】
前記高分子材料がピッチ、メソフェーズカーボン、フェノール樹脂、コプナ樹脂の１種もしくは複数の高分子材料で構成されている、
請求項３に記載の摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレーキ用の摩擦材に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブレーキ用の摩擦材は、熱硬化性樹脂を結合材として成形したものや、銅系焼結合金で成形した有機材料を使わないものがある。また、近年では、有機材料を焼成炭素化して結合材としたもの（例えば、特許文献１を参照）が開発されている。
【特許文献１】特開２００６−３０６９７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
有機材料を焼成炭素化して結合材とした摩擦材を製造する場合、有機材料、無機充填材、固体潤滑材、金属材料等の原材料を混合し、この混合物を真空、還元ガス、不活性ガスの何れかの雰囲気中で必要な荷重をかけながら５５０〜１３００℃程度に昇温して保持する。これにより、有機材料が焼成炭素化して結合材として機能し、摩擦材が製造される。
【０００４】
ここで、摩擦材の原材料に錫のような低融点金属（錫の場合、融点は約２３１℃）を含ませたい場合、有機材料を炭素化する焼成過程で低融点金属の溶け出しが懸念されるため、焼成温度を下げる必要がある。しかし、有機材料を炭素化してその結合力を引き出すためには焼成温度を一定以上の温度（約５５０℃以上）にする必要がある。このため、低融点金属の融点が焼成温度を下回る場合に、この低融点金属の溶け出しを抑制する技術が求められる。
【０００５】
そこで本発明は、有機材料を焼成炭素化して結合材とした摩擦材に低融点金属である錫を添加した場合に、焼成過程でこの錫が溶け出すことを抑制できる摩擦材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するため、錫を含む金属原料を有機材料で焼成するにあたり、アルミニウムを含ませる。詳細には、金属材料を含み、有機材料を焼成炭素化して結合材とした摩擦材であって、前記金属材料として、錫と、前記有機材料を焼成炭素化する際に該錫の溶出を抑制するアルミニウムと、を含み、前記錫に対する前記アルミニウムの体積の比率が１以上であることを特徴とする。
【０００７】
これによれば、錫の融点よりも高い温度で有機材料を焼成する際、アルミニウムが錫の溶出を抑制する。よって、焼成物から錫が溶け出さなくなり、錫を含ませた摩擦材を有機材料で焼成することが可能になる。有機材料を焼成炭素化して焼成した摩擦材に錫を含ませることが可能となるため、低温域での潤滑性能と、異音防止効果の向上が期待できる。なお、錫の融点を超えて摩擦材を焼成しても錫が溶出しないのは、錫がアルミニウムと合金化するためと考えられる。
【０００８】
また、前記金属材料は、前記錫に対する前記アルミニウムの体積の比率が１．５以下であってもよい。これによれば、錫溶け出し抑制のために錫の量に対して過剰な量のアルミニウムを添加する必要がないので、有機材料を焼成炭素化する際の錫の溶出を抑制し、且つ摩擦材の物性に与える影響を抑制することが可能になる。
【０００９】
また、前記金属材料は、前記摩擦材に占める体積の割合が２０〜４５％であり、前記錫
と前記アルミニウムは、前記摩擦材に占める体積の割合が合計で１０〜１２．５％であってもよい。金属材料等の割合を上記値の範囲内にすることにより、摩擦係数や強度、耐熱性といった各特性のバランスが良くなり、良好な摩擦特性を発揮する摩擦材を提供することが可能になる。
【００１０】
また、前記有機材料が焼成によって炭素化する収率は５０％以上の高分子材料であることが好ましい。
【００１１】
また、前記高分子材料はピッチ、メソフェーズカーボン、フェノール樹脂、コプナ樹脂の1種もしくは複数の高分子材料で構成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、有機材料を焼成炭素化して結合材とした摩擦材に低融点金属である錫を添加した場合に、焼成過程でこの錫が溶け出すことを抑制できる摩擦材を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明を実施するための最良の形態を例示的に説明する。以下に示す実施形態は例示であり、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１４】
本実施形態に係る摩擦材は、有機材料を焼成炭素化して結合材とした摩擦材である。摩擦材の原料としては、一回の焼成で高密度、高強度製品を得ることができる炭素化収率の高い有機材料であるフェノール樹脂、ピッチ、潤滑材として人造黒鉛、無機充填材としてマグネシア（酸化マグネシウム）、金属材料として鉄粉や青銅粉、錫粉、アルミニウム粉を混合したものを使う。そして、混合物を炭素化炉で焼成する。フェノール樹脂は、フェノールとホルムアルデヒドとの重縮合体であり、焼成炭素化されることで摩擦材を構成する金属材料等を保持する。人造黒鉛は、耐フェード特性やノイズ特性、摩擦係数を調整する。なお、各材料は、粒径や形状、要求される摩擦特性等を考慮して種々の材料を適切に組み合わせる。
【００１５】
焼成炭素化プロセスは、通常、真空、還元ガス、不活性ガスの何れかの雰囲気中で必要とする荷重をかけながら、有機材料が炭素化する温度（約５５０℃以上）に昇温して保持する。なお、本実施形態では、窒素ガス雰囲気中で焼成している。また、焼成温度は、少なくとも有機材料が炭素化する５５０℃以上であって、配合されている原材料の物質・物性的安定性を見込める温度にする。なお、本実施形態では、鉄系の金属材料を含んでいるため、約１０００℃程度で焼成しているが、本発明はこれに限られるもので無く、５５０〜１３００℃で焼成してもよい。
【００１６】
本実施形態では、アルミニウムを含ませたことによる錫溶出抑制の効果を検証するため、錫を５体積％とし、アルミニウムの添加量を０〜７．５体積％の間で３段階に振り分けて摩擦材を作り、評価する。各成分の比率や物性を以下の表１に示す。なお、表１の物性値のうち、充填率は、配合材質の真密度と焼成後の実測値の密度から算出している。また、厚みは、焼成処理前後の厚みの差をノギスで測定している。また、重量変化量は、焼成処理前後の重量の差を重量計で測定している。また、摩擦材は、各原材料を攪拌機で攪拌混合したものを窒素ガス雰囲気中で焼成炭素化温度１０００℃、荷重０．７ＭＰａ、焼成時間１時間の焼成条件で焼成したものである。なお、各成分の粒径等は、表１に示す通りである。
【００１７】
【表１】
0005462436.tif 000002
【００１８】
なお、本実施形態では、上記表１の条件で原材料を配合しているが、本発明はこれに限定されるものでなく、要求される摩擦係数や相手摩擦材に与える物理的、化学的反応を考慮した原材料を選択し、その比率を適宜変えて配合する。
【００１９】
焼成炭素化後の比較例、実施例１、および実施例２に係る摩擦材（以下、テストピースという）の側面図を図１に示す。図１に示すように、テストピースの側面を観察してみると、アルミニウムの配合量を多くするにつれ、錫の溶け出しが抑制されているのが判る。すなわち、アルミニウムを添加しない比較例（錫：アルミニウム＝１：０）の場合、錫が表面に溶け出しているのに対し、実施例１（錫：アルミニウム＝１：１）や実施例２（錫：アルミニウム＝１：１．５）の場合、錫の溶け出しはほとんど確認できない。このことから、錫に対するアルミニウムの体積比率を１以上にすれば、錫の融点を超える温度で焼成しても、錫の溶け出しを抑制可能であることが判る。よって、有機材料を焼成炭素化して結合材とした摩擦材において、アルミニウムを配合すれば、低融点金属である錫を用いても焼成温度を下げることなく、摩擦材を錫の融点以上の温度（例えば１０００℃）で焼成することが可能となる。これにより、摩擦材を構成する金属材料として錫を使用することが可能となるため、例えば、高温で焼成する場合でも錫を配合することが可能となり、配合設計の自由度が大きくなる。
【００２０】
なお、実施例１と実施例２を比較すると、錫の溶け出しに関して両者にほとんど違いが無いことから、アルミニウムを錫に対して１．５体積比以上投入しても、錫溶け出しの抑制効果にほとんど寄与しないことが判る。また、最適な錫の量は、車両制動時の金属潤滑と高温時の摩擦係数との関係から、全体積に対して０．５〜５．０％程度が望ましい。錫の量が０．５％未満だと制動時の金属潤滑効果がほとんど無くなり、錫の量が５．０％よりも多いと摩擦材が高温になったときに摩擦係数が低下するためである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】テストピースの側面図。
【図１】
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