JP7512170B2 - How to measure the coefficient of friction - Google Patents
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Description
本発明は、摩擦係数を測定する方法に関する。 The present invention relates to a method for measuring the coefficient of friction.
ブレーキ性能の評価項目の一つとして、摩擦材の広い温度領域における摩擦係数の安定性を挙げることができる。 One of the evaluation criteria for brake performance is the stability of the friction coefficient of the friction material over a wide temperature range.
中でも、新幹線等の高速鉄道車両用ブレーキに使用されるブレーキライニング摩擦材は、最高時速２５０ｋｍ以上から減速する際には１０００℃程度もの高温となる。したがって、広い温度域での摩擦係数の安定性が必要である。 In particular, the brake lining friction material used in the brakes of high-speed trains such as the Shinkansen reaches high temperatures of around 1000°C when decelerating from a maximum speed of 250 km/h or more. Therefore, a stable coefficient of friction over a wide temperature range is required.
摩擦材の摩擦係数の温度依存性は、ブレーキ初速度及び押付力などの条件により摩擦材温度を調整することにより評価されることが一般的である。かかる試験には多くの時間とコストとが必要である。 The temperature dependency of the friction coefficient of a friction material is generally evaluated by adjusting the temperature of the friction material according to conditions such as the initial brake speed and pressing force. Such testing requires a lot of time and costs.
このような、摩擦材の摩擦係数温度依存性を簡便に実施する方法として、非特許文献１では、スラストシリンダ式と高周波誘導加熱とを組み合わせた高温摩擦試験装置を使用する試験方法が紹介されている。
As a simple method for measuring the temperature dependence of the friction coefficient of a friction material, Non-Patent
しかしながら、非特許文献１に記載された方法では、摩擦材の摩擦係数の温度依存性を評価する際に、急激に不自然に摩擦係数が変動する温度域が存在しており、摩擦材の摩擦係数を正確に反映できていない懸念がある。そこで、金属母材及び硬質粒子自体の摩擦係数の温度依存性をより正確に評価可能な方法が求められている。
However, when evaluating the temperature dependence of the friction coefficient of a friction material in the method described in
上記のような事情に鑑み、本発明の目的とするところは、金属母材及び硬質粒子自体の摩擦係数の温度依存性をより正確に評価可能な、摩擦係数の測定方法を提供することにある。 In view of the above circumstances, the object of the present invention is to provide a method for measuring the friction coefficient that can more accurately evaluate the temperature dependence of the friction coefficient of the metal base material and the hard particles themselves.
本発明者らは上記課題を解決すべく研究を重ねた結果、上記課題点は、摩擦材に含まれる固体潤滑剤が熱変化を起こしていることが原因であることを突き止めた。そして、固体潤滑剤として窒化ホウ素を採用することにより、摩擦材の摩擦係数の測定に際して、固体潤滑剤の影響を顕著に抑制可能であることを見出した。本発明者らは、かかる知見に基づきさらに研究を重ね、本発明を完成するに至った。 As a result of extensive research to solve the above problems, the inventors discovered that the problem was caused by thermal changes in the solid lubricant contained in the friction material. They also discovered that by using boron nitride as the solid lubricant, it is possible to significantly reduce the influence of the solid lubricant when measuring the friction coefficient of the friction material. Based on this knowledge, the inventors conducted further research and completed the present invention.
即ち、本発明は、以下の摩擦材の摩擦係数の測定方法を提供する。
項１．
金属を母材とする摩擦材の摩擦係数を測定する方法であって、前記摩擦材が窒化ホウ素を含むことを特徴とする、方法。
項２．
前記摩擦材がさらに硬質粒子を含む、項１に記載の方法。
項３．
前記窒化ホウ素は、六方晶窒化ホウ素である、項１又は２に記載の方法。
項４．
前記摩擦材１００質量％中に、前記窒化ホウ素が１０～２０質量％含まれる、項１～３の何れかに記載の方法。
項５．
項１～４の何れかに記載の測定方法を、前記摩擦材が室温から１０００℃の間の複数の温度条件下で実施することにより、各温度条件下の摩擦材の摩擦係数を得る工程を有する、摩擦材の摩擦係数の温度依存性評価方法。
That is, the present invention provides the following method for measuring the friction coefficient of a friction material.
1. A method for measuring a coefficient of friction of a metal-based friction material, the friction material comprising boron nitride.
Item 2.
3. The method according to claim 1 or 2, wherein the boron nitride is hexagonal boron nitride.
Item 4.
4. The method according to any one of
Item 5.
A method for evaluating temperature dependence of friction coefficient of a friction material, comprising a step of performing the measurement method according to any one of
本発明によれば、固体潤滑剤の影響が抑制され、金属母材及び硬質粒子自体の摩擦係数の温度依存性をより正確に評価可能な、摩擦係数の測定方法を提供することができる。 The present invention provides a method for measuring the friction coefficient that suppresses the influence of solid lubricants and enables more accurate evaluation of the temperature dependence of the friction coefficient of the metal base material and the hard particles themselves.
１．摩擦係数を測定する方法
本発明の摩擦材の摩擦係数の測定方法は、金属を母材とする摩擦材の摩擦係数の測定に適用される。また、当該摩擦材は、窒化ホウ素を含む。
1. Method for Measuring Friction Coefficient The method for measuring the friction coefficient of a friction material of the present invention is applied to the measurement of the friction coefficient of a friction material having a metal base material, and the friction material contains boron nitride.
摩擦材に対し、その摩擦係数を測定・評価する方法としては従来公知の手法を採用することが可能であり、特に限定はない。具体的には、上記非特許文献１（鉄道総研報告 Vol. 32, No. 8 41～46頁）で言及されているような、スラストシリンダ式と高周波誘導加熱とを組み合わせた高温摩擦試験装置を用いて評価することが好ましい。 The method for measuring and evaluating the friction coefficient of a friction material can be any conventionally known method, and there is no particular limitation. Specifically, it is preferable to evaluate using a high-temperature friction test device that combines a thrust cylinder system and high-frequency induction heating, as mentioned in the above non-patent document 1 (Railway Technical Research Institute Report Vol. 32, No. 8, pp. 41-46).
例えば、図１に示すように、誘導加熱コイルを利用して測定対象となる摩擦材を加熱しつつ、相手材をこれに押し付けることにより摩擦係数の測定を行うことが好ましい。 For example, as shown in Figure 1, it is preferable to measure the friction coefficient by heating the friction material to be measured using an induction heating coil while pressing the mating material against it.
母材とする金属としては、ブレーキ用の摩擦材の母材として使用される公知の金属を挙げることが可能であり、特に限定はない。具体的には、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ及びＺｎ、並びにこれらの二種以上を含む合金を挙げることができる。 The base metal may be any known metal used as a base material for brake friction materials, and is not particularly limited. Specific examples include Cu, Sn, Ni, and Zn, as well as alloys containing two or more of these elements.
摩擦材中の母材の含有量としては、母材と相手材の摺動面との凝着摩擦を発生させつつ、摩擦材の強度を確保するために、摩擦材１００質量％中に５５～８０質量％とすることが好ましく、６０～７５質量％とすることがより好ましい。 The content of the base material in the friction material is preferably 55-80% by mass, and more preferably 60-75% by mass, out of 100% by mass of the friction material, in order to generate adhesive friction between the base material and the sliding surface of the mating material while ensuring the strength of the friction material.
摩擦材は、窒化ホウ素を含有する。かかる窒化ホウ素は固体潤滑剤として機能するものであり、摩擦係数測定時に摩擦材に押し付ける部材と摩擦材の凝着を抑えることができ、安定した摩擦係数の測定が行うことが可能となる。 The friction material contains boron nitride. This boron nitride functions as a solid lubricant and can suppress adhesion between the friction material and the member pressed against it during friction coefficient measurement, making it possible to perform stable friction coefficient measurements.
従来の摩擦材の摩擦係数の測定においては、特にその温度依存性を評価する際に、摩擦係数が急激に変化する温度域が存在していた。本発明者らは、かかる温度域は摩擦材に使用する固体潤滑剤が高温に曝されることにより熱変化を起こし、その結果として上記したような所定の温度域において急激な摩擦係数の変化が発生すると推察した。そこで１０００℃以下の温度域では熱変化が殆ど発生しない固体潤滑剤、つまり、窒化ホウ素を使用した結果、かかる急激な摩擦係数の変化が発生しないことを見出した。 In conventional measurements of the friction coefficient of friction materials, there exists a temperature range in which the friction coefficient changes suddenly, especially when evaluating its temperature dependency. The inventors hypothesized that such a temperature range would cause thermal changes in the solid lubricant used in the friction material due to exposure to high temperatures, resulting in a sudden change in the friction coefficient in the above-mentioned specified temperature range. Therefore, by using a solid lubricant that hardly undergoes thermal changes in the temperature range below 1000°C, i.e., boron nitride, they found that such a sudden change in the friction coefficient does not occur.
使用する窒化ホウ素の結晶構造としては、六方晶系又は菱面体晶系といった、如何なる結晶構造であってもよい。但し、とりわけ六方晶系の結晶構造を有する窒化ホウ素を使用することにより、固体潤滑剤の摩擦係数に対する影響を顕著に抑制することが可能である。 The crystal structure of the boron nitride used may be any crystal structure, such as hexagonal or rhombohedral. However, by using boron nitride having a hexagonal crystal structure in particular, it is possible to significantly reduce the effect of the solid lubricant on the friction coefficient.
特に、従来の摩擦材に使用されてきた黒鉛、二硫化タングステン、又は二硫化モリブデンといった固体潤滑剤は、昇華及び酸化などの熱的変化が比較的低温で生じてしまう。したがって、これらを固体潤滑剤として含有する摩擦材が有する摩擦係数の温度依存性を評価しようとする際には、固体潤滑剤の熱的変化が、摩擦係数に影響を与える要素として入ってくることから、正確な評価を行うことが困難であった。本発明者らは、窒化ホウ素を固体潤滑剤として採用することにより、驚くべきことに、上記した摩擦係数への影響を顕著に抑制することが可能であることを見出した。 In particular, solid lubricants such as graphite, tungsten disulfide, and molybdenum disulfide that have been used in conventional friction materials undergo thermal changes such as sublimation and oxidation at relatively low temperatures. Therefore, when attempting to evaluate the temperature dependence of the friction coefficient of a friction material that contains these solid lubricants, it has been difficult to perform an accurate evaluation because the thermal changes of the solid lubricant are a factor that affects the friction coefficient. The inventors have surprisingly found that by using boron nitride as a solid lubricant, it is possible to significantly suppress the above-mentioned effects on the friction coefficient.
摩擦材に含まれる窒化ホウ素量は、摩擦材１００質量％中に、１０～２０質量％とすることが好ましく、１１～１５質量％とすることがより好ましい。摩擦材１００質量％中の窒化ホウ素量を１０質量％以上とすることにより、測定時における摩擦材と相手材との焼き付き又は凝着の発生を抑制することができる。一方、摩擦材１００質量％中の窒化ホウ素量を２０質量％以下とすることにより、摩擦材中の母材等の含有量を充分に確保することにより、摩擦材の充分な強度を得ることができる。
The amount of boron nitride contained in the friction material is preferably 10 to 20 mass% and more preferably 11 to 15 mass% based on 100 mass% of the friction material. By making the amount of boron nitride in 100 mass% of the
摩擦材は、さらに硬質粒子を含んでいてもよい。摩擦材に硬質粒子を含有させることにより、摩擦材における酸化被膜の形成を阻害すると共に、摩擦材の優れた耐熱性を得ることが可能となる。 The friction material may further contain hard particles. By including hard particles in the friction material, it is possible to inhibit the formation of an oxide film in the friction material and obtain excellent heat resistance of the friction material.
かかる硬質粒子としては、ブレーキ用の摩擦材に使用される公知の硬質粒子を広く採用することが可能であり、特に限定はない。具体的には、マグネシア（ＭｇＯ）、ジルコンサンド（ＺｒＳｉＯ４）、シリカ（ＳｉＯ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２～２Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２）、窒化珪素、炭化珪素、Ｍｏ、Ｗを例示することが可能である。これらは一種のみを単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。 As the hard particles, known hard particles used in brake friction materials can be widely adopted, and there is no particular limitation.Specific examples include magnesia (MgO), zircon sand ( ZrSiO4 ), silica ( SiO2 ), zirconia ( ZrO2 ), mullite ( 3Al2O3.2SiO2 to 2Al2O3.SiO2 ), silicon nitride , silicon carbide, Mo, and W.These may be used alone or in combination of two or more kinds.
硬質粒子の平均粒子径としては、特に制限はなく、例えば、１～３００μｍが好ましく、２～２００μｍがより好ましい。 The average particle size of the hard particles is not particularly limited, but is preferably 1 to 300 μm, and more preferably 2 to 200 μm.
摩擦材中における硬質粒子の含有量は、摩擦材１００質量％中に、５～２５質量％とすることが好ましく、１０～２０質量％とすることがより好ましい。かかる構成を採用することにより、相手材の摺動面を硬質粒子が引っ掻くことにより、摺動面に生成する酸化膜を除去し、母剤の摩擦係数を安定して維持することができる。また、優れた耐熱性を有する硬質粒子を含むことにより、摩擦材の高温下における変形が抑制される。 The content of hard particles in the friction material is preferably 5 to 25 mass % and more preferably 10 to 20 mass % based on 100 mass % of the friction material. By adopting such a configuration, the hard particles scratch the sliding surface of the mating material, removing the oxide film that forms on the sliding surface, and the friction coefficient of the base material can be stably maintained. In addition, by including hard particles with excellent heat resistance, deformation of the friction material at high temperatures is suppressed.
摩擦材は、本発明の効果及び目的を損なわない範囲内で、さらにＦｅ、フェロクロム、フェロタングステン、フェロモリブデン、ステンレス鋼及びバナジウム炭化物からなる群より選択される少なくとも一種を適宜含んでいてもよい。 The friction material may further contain at least one selected from the group consisting of Fe, ferrochrome, ferrotungsten, ferromolybdenum, stainless steel, and vanadium carbide, as appropriate, within the scope that does not impair the effects and objects of the present invention.
かかる摩擦材は、例えば、母材となる金属粉、窒化ホウ素、そして必要に応じて硬質粒子等のその他の成分を混合した後、所定の形状に成形して圧粉体を形成し、さらに加圧焼結することにより得ることができる。 Such friction materials can be obtained, for example, by mixing a base material of metal powder, boron nitride, and other components such as hard particles as necessary, forming the mixture into a desired shape to form a green compact, and then pressure sintering the mixture.
圧粉体形成の際にかける圧力としては、例えば１００～１０００Ｎ／ｍｍ２とすることが好ましい。また、加圧焼結における温度としては、８００～１１００℃とすることが好ましく、焼結時の圧力としては０．５～４．０Ｎ／ｍｍ２とすることが好ましい。焼結温度の保持時間としては、１０～１２０分間が好ましい。また、加圧焼結工程は不活性ガス雰囲気下又は還元性ガス雰囲気下で実施することが好ましい。 The pressure applied when forming the green compact is preferably, for example, 100 to 1000 N/ mm2 . The temperature in the pressure sintering is preferably 800 to 1100°C, and the pressure during sintering is preferably 0.5 to 4.0 N/ mm2 . The sintering temperature is preferably held for 10 to 120 minutes. The pressure sintering step is preferably carried out in an inert gas atmosphere or a reducing gas atmosphere.
摩擦係数の測定に際しての相手材の材質としては、従来公知のものを広く採用することが可能であり、特に限定はない。具体的には、鋳鉄、合金鋼鋼材（ＪＩＳ Ｇ４０５３）、又は炭素鋼鍛鋼材（ＪＩＳ Ｇ３２０１）を例示することができる。 When measuring the friction coefficient, the material of the mating member can be any material known in the art, and there are no particular limitations. Specific examples include cast iron, alloy steel (JIS G4053), and carbon steel forging (JIS G3201).
相手材の形状としても特に限定はなく、平板形状、又は円盤形状などを採用することができる。 There are no particular limitations on the shape of the mating material, and it can be a flat plate or a disk shape.
摩擦係数の測定に際し、摩擦材に相手材を押し付ける力（面圧）としては、例えば０．１～５ＭＰａとすることが好ましく、０．５～２ＭＰａとすることがより好ましい。 When measuring the coefficient of friction, the force (surface pressure) used to press the friction material against the mating material is preferably, for example, 0.1 to 5 MPa, and more preferably 0.5 to 2 MPa.
測定における摩擦材と相手材との摩擦速度についても、例えば、０．０５～０．３ｍ／ｓとすることが好ましく、０．０５～０．１５ｍ／ｓとすることがより好ましい。 The friction speed between the friction material and the mating material during measurement is preferably, for example, 0.05 to 0.3 m/s, and more preferably 0.05 to 0.15 m/s.
２．摩擦係数の温度依存性評価方法
さらに、本発明は、摩擦係数の温度依存性評価方法に関する発明を包含する。
2. Method for Evaluating Temperature Dependence of Friction Coefficient The present invention further includes an invention relating to a method for evaluating temperature dependence of friction coefficient.
本発明の摩擦係数の温度依存性評価方法においては、室温から１０００℃の間の複数の温度条件下において、上述した本発明の摩擦係数の測定を実施し、各温度条件下における摩擦材の摩擦係数を得る工程を有する。 The method for evaluating the temperature dependence of the friction coefficient of the present invention includes a step of measuring the friction coefficient of the present invention described above under multiple temperature conditions between room temperature and 1000°C, and obtaining the friction coefficient of the friction material under each temperature condition.
尚、本明細書において「室温」とは、－１０～５０℃の温度領域を意味すると定義される。 In this specification, "room temperature" is defined as the temperature range of -10 to 50°C.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 The above describes the embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to these examples, and can of course be embodied in various forms without departing from the spirit of the present invention.
以下、実施例に基づき、本発明の実施形態をより具体的に説明するが、本発明がこれらに限定されるものではない。 The following provides a more detailed explanation of the present invention based on examples, but the present invention is not limited to these.
（実施例及び比較例）
下記表１の配合に基づき母材となる金属粉、固体潤滑剤、及び硬質粒子を混合し、得られた混合粉体を３００Ｎ／ｍｍ２の圧力条件で成形して圧粉体を成形した。得られた圧粉体に台金を組み合わせ、ＡＸガスとＮ２ガスの混合ガス（５％Ｈ２ガスと、残部：Ｎ２ガスとの混合ガス）雰囲気下、９５０℃、１．５Ｎ／ｍｍ２の条件で６０分間加圧焼結し、摩擦材と台金との接合体を得た。
Examples and Comparative Examples
The base metal powder, solid lubricant, and hard particles were mixed based on the formulation in Table 1 below, and the resulting mixed powder was molded under a pressure of 300 N/ mm2 to form a green compact. The resulting green compact was combined with a base metal, and pressure sintered for 60 minutes at 950°C and 1.5 N/ mm2 in an atmosphere of a mixed gas of AX gas and N2 gas (a mixed gas of 5% H2 gas and the balance N2 gas), to obtain a joint of the friction material and the base metal.
（摩擦係数の測定及び摩擦係数の温度依存性評価）
図１に示すような、スラストシリンダ式と高周波誘導加熱とを組み合わせた高温摩擦試験機を使用し、摩擦材の摩擦係数の測定を行った。例えば２００℃の温度条件下での摩擦係数の測定に際しては、摩擦材の温度を２００℃まで昇温させディスク（相手材）に摩擦材を押し付け、ディスクを回転させ測定を行った。その後、６０秒程度回転させ摩擦係数を測定した。測定終はディスクを停止し、その後再度ディスクを回転させ摩擦係数を測定した。複数回測定し平均値をその温度での摩擦係数とした。２００℃での測定が終了後、摩擦材及びディスクを室温まで冷却した。同様にして、各実施例及び比較例に対して、種々の温度条件下での摩擦係数の測定を行った。
(Measurement of friction coefficient and evaluation of temperature dependence of friction coefficient)
As shown in FIG. 1, a high-temperature friction tester combining a thrust cylinder type and high-frequency induction heating was used to measure the friction coefficient of the friction material. For example, when measuring the friction coefficient under a temperature condition of 200°C, the temperature of the friction material was raised to 200°C, the friction material was pressed against a disk (counterpart), and the disk was rotated and measured. Then, the friction coefficient was measured by rotating for about 60 seconds. After the measurement, the disk was stopped, and then the disk was rotated again to measure the friction coefficient. The measurement was performed multiple times, and the average value was taken as the friction coefficient at that temperature. After the measurement at 200°C was completed, the friction material and the disk were cooled to room temperature. In the same manner, the friction coefficient was measured under various temperature conditions for each example and comparative example.
（示差熱－熱重量同時分析）
黒鉛、二硫化タングステン、及び六方晶窒化ホウ素に対して、差動型高温示差熱天秤（ブルカー・エイエックスエス製 ＴＧ－ＤＴＡ ２２００ＳＡ型）を使用し、昇温速度５℃／分、空気２００ｍＬ／分の条件にて、示差熱－熱重量同時分析を行った。
(Differential thermal and thermogravimetric simultaneous analysis)
For graphite, tungsten disulfide, and hexagonal boron nitride, simultaneous differential thermal and thermogravimetric analysis was performed using a differential type high-temperature differential thermobalance (TG-DTA 2200SA model, manufactured by Bruker AXS) at a heating rate of 5° C./min and air of 200 mL/min.
図６～８から解るように、各比較例で使用した固体潤滑剤は、熱変化の生じる温度が実施例で使用した六方晶窒化ホウ素と対比して低いことが確認された。そして、図２～５から、各比較例の摩擦材を使用した場合、上記図６及び７で確認された熱変化の生じる温度域で摩擦係数の大幅な変動が生じており、摩擦係数の温度依存性評価において、固体潤滑剤の存在に起因する、摩擦係数への影響が確認された。これに対して、各比較例の摩擦材を使用した評価においては、このような摩擦係数への影響が確認されなかった。 As can be seen from Figures 6 to 8, it was confirmed that the solid lubricant used in each comparative example had a lower temperature at which thermal changes occurred compared to the hexagonal boron nitride used in the examples. Furthermore, from Figures 2 to 5, when the friction materials of each comparative example were used, a large fluctuation in the friction coefficient occurred in the temperature range where the thermal changes confirmed in Figures 6 and 7 occurred, and an evaluation of the temperature dependency of the friction coefficient confirmed an effect on the friction coefficient due to the presence of the solid lubricant. In contrast, no such effect on the friction coefficient was confirmed in the evaluation using the friction materials of each comparative example.
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|---|---|---|---|---|
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