(57)【要約】    【課題】  ブレーキの初期馴染みが良く、早期から良好なブレーキ効力を発揮することができる焼結摩擦材の製造方法を提供する。    【解決手段】  焼結材の摩擦面上に熱硬化性樹脂と金属酸化物とを付着させた後に前記焼結材を加熱処理することにより、熱硬化性樹脂と金属酸化物とを含有するコート層を前記焼結材の摩擦面上に形成して、前記コート層を焼結材の摩擦面上に有する焼結摩擦材とした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結材の摩擦面上に熱硬化性樹脂と金属酸化物とを付着させ、次いで前記焼結材を加熱処理することにより前記熱硬化性樹脂を硬化させて、熱硬化性樹脂と金属酸化物とを含有するコート層を前記焼結材の摩擦面上に形成する工程を含む、焼結摩擦材の製造方法。
【請求項２】
焼結材の摩擦面上に熱硬化性樹脂と金属酸化物との混合液を付着させた後に前記焼結材を加熱処理することにより前記熱硬化性樹脂を硬化させて、熱硬化性樹脂と金属酸化物とを含有するコート層を前記焼結材の摩擦面上に形成する工程を含む、焼結摩擦材の製造方法。
【請求項３】
前記金属酸化物は比重が４以上であり、モース硬度が６以上である、請求項１または２記載の焼結摩擦材の製造方法。
【請求項４】
前記金属酸化物はジルコニアである、請求項１〜３の何れか一項に記載の焼結摩擦材の製造方法。
【請求項５】
焼結材と、焼結材の摩擦面上に形成された、熱硬化性樹脂と金属酸化物とを含有するコート層とを有する焼結摩擦材。
【請求項６】
前記金属酸化物は比重が４以上であり、モース硬度が６以上である、請求項５記載の焼結摩擦材。
【請求項７】
前記金属酸化物はジルコニアである、請求項５または６記載の焼結摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、自動二輪車、産業機械、鉄道車両等のブレーキに用いられる焼結摩擦材に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼結摩擦材は、銅または鉄等の金属を主原料とし、さらに黒鉛、シリカ、ムライト等を含有させて焼結させてなるものであり、例えば金属焼結体からなるライニング材を、金属ろう材粉末を含有する粘着シートを介して芯材上に接着固定し、これを加熱処理してなるもの等が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
焼結摩擦材に要求される基本的な性能としては、高い摩擦係数を有すること、熱的安定性に優れること、寿命が長いこと、ブレーキが鳴かないこと等が挙げられるが、ブレーキ取り付け後の初期効力を確保することも重要な性能の一つである。従来の焼結摩擦材は金属を主成分とするため硬く、また摩擦の形態が金属の凝着を主要因とするために熱的な要因が絡んでいなければ初期から良好なブレーキ効力を発揮することが困難であった。例えば、制動初期などの焼結摩擦材の摩擦面の温度が低い場合、金属の凝着が起きにくいために充分なブレーキ効力を発揮しにくいという問題があった。実際に、焼結摩擦材を用いる際には、初期馴染みを良くするための“擦り合わせ”が行われている。
【特許文献１】特開平８−２３３００５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、ブレーキの初期馴染みが良く、早期から良好なブレーキ効力を発揮することができる焼結摩擦材、およびこのような焼結摩擦材の製造方法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】
【０００５】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定の方法によって焼結摩擦材の摩擦面の表面処理を行って該摩擦面上にコート層を設けることにより、ブレーキの初期馴染みを良好にし、早期から良好なブレーキ効力を発揮することができることを見出し、本発明を完成させた。
【０００６】
すなわち、本発明は以下の通りである。
（１）焼結材の摩擦面上に熱硬化性樹脂と金属酸化物とを付着させ、次いで前記焼結材を加熱処理することにより前記熱硬化性樹脂を硬化させて、熱硬化性樹脂と金属酸化物とを含有するコート層を前記焼結材の摩擦面上に形成する工程を含む、焼結摩擦材の製造方法。
（２）焼結材の摩擦面上に熱硬化性樹脂と金属酸化物との混合液を付着させた後に前記焼結材を加熱処理することにより前記熱硬化性樹脂を硬化させて、熱硬化性樹脂と金属酸化物とを含有するコート層を前記焼結材の摩擦面上に形成する工程を含む、焼結摩擦材の製造方法。
（３）前記金属酸化物は比重が４以上であり、モース硬度が６以上である、（１）または（２）の焼結摩擦材の製造方法。
（４）前記金属酸化物はジルコニアである、（１）〜（３）のいずれか一項に記載の焼結摩擦材の製造方法。
（５）焼結材と、焼結材の摩擦面上に形成された、熱硬化性樹脂と金属酸化物とを含有
するコート層とを有する焼結摩擦材。
（６）前記金属酸化物は比重が４以上であり、モース硬度が６以上である、（５）の焼結摩擦材。
（７）前記金属酸化物はジルコニアである、（５）または（６）の焼結摩擦材。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ブレーキの初期馴染みが良く、早期から良好なブレーキ効力を発揮することができる焼結摩擦材の製造方法、およびこのような焼結摩擦材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の焼結摩擦材の製造方法は、焼結材の摩擦面上に熱硬化性樹脂と金属酸化物とを付着させ、次いで上記焼結材を加熱処理することにより熱硬化性樹脂を硬化させて、熱硬化性樹脂と金属酸化物とを含有するコート層を上記基材の摩擦面上に形成する工程、または、焼結材の摩擦面上に熱硬化性樹脂と金属酸化物との混合液を付着させた後に上記焼結材を加熱することにより熱硬化性樹脂を硬化させて、熱硬化性樹脂と金属酸化物とを含有するコート層を上記焼結材の摩擦面上に形成する工程を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の焼結摩擦材は車両のブレーキ等に用いられるメタル系摩擦材であり、焼結材と、焼結材の摩擦面上に形成された、熱硬化性樹脂と金属酸化物とを含有するコート層とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明に用いられる焼結材は銅、鉄またはこれらの合金を主原料とし、必要に応じて黒鉛、シリカ、ムライト等の公知の性能向上材を添加して焼結させたものである。表１に本発明に用いる焼結材の好ましい基本配合の一例を示すが、これに限定されるものではない。本発明において、焼結材の材質および形状は特に限定されるものではなく、従来公知のものが用いられる。また、焼結材は、ブレーキを構成する相手材に押圧される摩擦面を有する。
【００１１】
【表１】
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【００１２】
本発明の製造方法において上記焼結材の摩擦面上に形成されるコート層は、熱硬化性樹脂と金属酸化物とを含有する層であり、上記焼結材の摩擦面上に形成される。上記コート層に好ましく用いられる熱硬化性樹脂としてはフェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂等を挙げることができる。これらの中でも、結合性及び耐熱性に優れ、また取り扱いも容易であることから、変性または無変性のフェノ
ール樹脂を特に好適に用いることができる。また、これらの熱硬化性樹脂は、適度な粘度を有する液体の形態で使用され、液状樹脂としてそのまま、または適当な溶剤に溶解して希釈されたワニスとして使用することができる。
【００１３】
また、上記コート層に用いられる金属酸化物としては、例えば、アルミナ、ジルコニアまたはジルコンサンド等を挙げることができる。本発明に用いられる金属酸化物は、比重が４以上であることが好ましく、５〜８であることがより好ましい。比重が４以下のような、軽い金属酸化物は特に後述する第２の方法において、熱硬化性樹脂との混合液の撹拌中に２次粒子を形成してしまい、樹脂中に金属酸化物を均一に分散させることが困難となることがある。
【００１４】
また、上記金属酸化物はモース硬度が６以上であることが好ましく、７〜９であることがより好ましい。金属酸化物のモース硬度が６より小さすぎると、相手材への研削作用が不完全となり、高い摩擦係数を維持することが困難となり、ブレーキの効きが悪くなってしまうためである。本発明においては、上記比重及びモース硬度を有する金属酸化物を選択して用いることができ、例えばジルコニア（比重５．６５、モース硬度７．５）やジルコンサンド（比重５、モース硬度７．５）が好ましく用いられる。特に好ましくは、ジルコニアである。
【００１５】
また、上記コート層に用いられる金属酸化物は微粒子であることが好ましく、粒子径が２０〜２００μｍであることが好ましい。
【００１６】
本発明において、上記熱硬化性樹脂および金属酸化物を含有するコート層を焼結材の摩擦面上に形成する方法は以下の通りである。まず、第１の方法について説明する。熱硬化性樹脂と金属酸化物とを焼結材に付着させるには、始めに、焼結材の摩擦面上に硬化前の液状の熱硬化性樹脂を付着させる。熱硬化性樹脂を摩擦面上へ付着させる方法としては、塗布やスプレー等公知の方法を用いることができる。次に、上記熱硬化性樹脂上に公知の手法により金属酸化物を散布する。
【００１７】
さらに、熱硬化性樹脂及び金属酸化物を摩擦面上に有する焼結材を加熱処理することにより熱硬化性樹脂を硬化させる。加熱処理の条件は、焼結材上に付着された熱硬化性樹脂の種類および量に応じて適宜設定されるが、一例を挙げれば１５０〜１８０℃にて１５〜３０分加熱処理される。これにより、焼結材の摩擦面上に熱硬化性樹脂と金属酸化物とを含有するコート層が形成される。
【００１８】
また、上記コート層を焼結材の摩擦面上に形成する第２の方法は、硬化前の熱硬化性樹脂と金属酸化物との混合液を付着させた後に焼結材を加熱処理することにより熱硬化性樹脂を硬化させて上記コート層を形成するものである。この方法において、混合液中の熱硬化性樹脂と金属酸化物の混合比は、重量比で、熱硬化性樹脂：金属酸化物＝１：２〜２：１であることが好ましい。この混合比は好ましくは１：１〜４：３である。熱硬化性樹脂が多すぎると動的摩擦係数が低下するためブレーキの効きが悪くなり、金属酸化物が多すぎると混合物の均一な撹拌が困難となるためである。なお、上記混合液の焼結材への付着方法は上記第１の方法における熱硬化性樹脂の付着方法と同様の方法を、また混合液付着後の焼結材の加熱処理方法は上記第１の方法における加熱処理方法と同様の方法を、それぞれ用いることができる。
【００１９】
上記本発明の方法によって焼結材上に形成されたコート層中の熱硬化性樹脂と金属酸化物の含有状態は特に限定されるものではないが、熱硬化性樹脂からなる層の中に金属酸化物の微粒子が均一に分散されているか、または熱硬化性樹脂からなる層の表面に金属酸化物の微粒子が固着された状態であることが好ましい。
【００２０】
また、本発明におけるコート層の層厚は２０〜２５０μｍであることが好ましく、５０〜２００μｍであることがより好ましい。
【００２１】
以上のように、熱硬化性樹脂と金属酸化物とを含有するコート層を焼結材の摩擦面上に形成することにより、ブレーキの作動の際にコート層中に含有される金属酸化物による相手材への適度な研削がなされるため、ブレーキ使用に先立って擦り合わせを行わなくともブレーキの初期馴染みが良く、早期から良好なブレーキ効力を発揮することができる。また、コート層中には熱硬化性樹脂が含有されるため、ブレーキ作動の際の金属酸化物による相手材への攻撃性を緩和すると同時に、樹脂の弾性によりブレーキの静的な制動力をも良好に維持することができる。
【００２２】
また、本発明において、コート層はブレーキ回数２０回ほどで摩耗されて消失し、焼結材の摩擦面が露出して焼結摩擦材本来のブレーキ効力が発揮される。このため本発明の焼結摩擦材は安定したブレーキ効力を提供することができる。
【実施例】
【００２３】
以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
【００２４】
〈実施例１〉
表１に示す基本配合を有する銅系焼結材の摩擦面に、熱硬化性樹脂として液状のフェノール樹脂を、金属酸化物としてジルコニア（比重５．６５、モース硬度７．５、平均粒径４５μｍ）を、重量比で１：１の割合で混合してなる混合液をスプレーにより塗布した後、１７０℃に保った加熱炉で３０分間加熱した。これにより、焼結材の摩擦面に厚さ５０〜２００μｍ程度の、フェノール樹脂とジルコニアとからなるコート層が形成された焼結摩擦材１を得た。この焼結摩擦材１を用いたブレーキの初期効力の測定および初期の制動力の測定（制動初速度３５ｋｍ／ｈ、減速度５．８８ｍ／ｓｅｃ2の急制動試験）を行った。結果を表２に示す。
【００２５】
〈実施例２、３〉
実施例１において、塗布する混合液における液状フェノール樹脂とジルコニアとの割合を重量比で３：２および２：１にそれぞれ変更した以外は、上記実施例１と同様の方法を用いて焼結摩擦材２および３を得た。得られた焼結摩擦材２および３について、実施例１と同様の測定を行った。結果を表２に示す。
【００２６】
〈比較例１、２〉
実施例１〜３で使用した銅系焼結材であって、コート層を形成しないものを比較焼結摩擦材１とし、実施例１〜３で使用した銅系焼結材にフェノール樹脂のみをコーティングしたものを比較焼結摩擦材２とした。これら比較焼結摩擦材１および２について、実施例１〜３と同様の測定を行った。結果を表２に示す。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
表２から分かるように、熱硬化性樹脂としてのフェノール樹脂および金属酸化物としてのジルコニアを含有するコート層を摩擦面に有する本発明の焼結摩擦材は、初期効力に優れる。
【００２９】
〈実施例４〉
実施例１で用いた焼結摩擦材１についてテストピース試験を行った。このテストピース試験では、相手材にＦＣ２５０の鋳鉄を用い、慣性力２．６ｋｇ・ｍ・ｓｅｃ2、制動初速度３５ｋｍ／ｍ、接触面積８ｃｍ2、面圧９．３×１０6Ｐａ、制動間隔６０ｓｅｃで１０回の制動を行い、平均摩擦係数および焼結摩擦材と相手材の摩耗量（試験前後の厚み変化量）を測定した。評価結果を表３に示す。
【００３０】
〈比較例３〉
比較例１で使用した比較焼結摩擦材１について、実施例４と同様のテストピース試験を行った。評価結果を表３に示す。
【００３１】
【表３】
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【００３２】
表３から明らかなように、本発明の焼結摩擦材は、コート層中に熱硬化性樹脂を含有することにより、摩擦面上に存在する金属酸化物の相手材への影響を極力抑えることができ、相手材の寿命を著しく損なうことなく初期から安定したブレーキ効力を発揮することができる。
【００３３】
〈実施例５〉
コート層によるブレーキ効力の向上の効果を確認するため、焼結摩擦材１について、極低速での制動および急制動時での摩擦係数（μ）を測定した。結果を表４および図１に示す。
【００３４】
〈比較例４、５〉
比較焼結摩擦材１および２を用いて、実施例５と同様に、極低速での制動および急制動時での摩擦係数（μ）を測定した。結果を表４および図１に示す。
【００３５】
【表４】
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【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施例および比較例の焼結摩擦材の制動試験結果を示すグラフ
【図１】
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