摩擦副的制作方法

1.本发明涉及摩擦副，特别是涉及用于乘用车等交通工具的摩擦副。


背景技术：

2.以往，作为乘用车的盘式制动器的摩擦部件，使用在金属制的基座部件上粘贴有摩擦材料的盘式制动衬块。
3.近年来，由于要求制动的静音性，逐渐广泛使用产生较少制动噪音、使用了被称作nao材料的摩擦材料的盘式制动衬块。
4.nao材料的摩擦材料是将含有粘合材料、钢纤维和/或不锈钢纤维等钢类纤维以外的纤维基材、摩擦调整材料的摩擦材料组合物成型而成的，是与含有钢类纤维作为纤维基材的半金属摩擦材料和/或低钢摩擦材料并列分类的摩擦材料。而且，近年来，在美国也有关于铜成分的含量的法律规定，一般开发只含有5重量％以下的铜、或者完全不含铜的摩擦材料。
5.专利文献1中记载了一种摩擦材料组合物和将该摩擦材料组合物成型得到的摩擦材料，该摩擦材料组合物含有纤维基材、摩擦调整材料和粘合材料，该摩擦材料组合物中的铜的含量以铜元素换算为0.5质量％以下，作为所述摩擦调整材料，含有将钛酸盐制成颗粒状的颗粒状钛酸盐，该颗粒状钛酸盐的平均粒径为100～250μm。
6.专利文献2中记载了一种摩擦材料组合物，其为含有纤维基材、无机填充材料、有机填充材料和粘合材料、并且铜量为0.5质量％以下的摩擦材料，作为所述无机填充材料，含有平均粒径为3～5μm的研磨材料，和平均粒径为9～13μm的研磨材料，同时作为所述无机填充材料，含有平均粒径为1.5～4.5μm的钛酸盐，和平均粒径为15～45μm的钛酸盐。
7.作为具备这种几乎不含铜成分的摩擦材料的盘式制动衬块的对磨材料，使用专利文献3所述的铸铁制的盘式转子。这种铸铁制的盘式转子的耐腐蚀性低，存在使用过程中生锈的问题，因此需要在摩擦材料方面寻求对策。
8.例如，专利文献4中公开了一种摩擦材料，其为含有粘合材料、摩擦调整材料和纤维基材的摩擦材料，通过不含铜成分，而含有10～20体积％的具有多个凸起形状的钛酸化合物的至少一种，以及1～20体积％的生物可溶性无机纤维，从而改善了对磨材料的除锈性。
9.然而，若通过电动汽车、混合动力汽车的普及促进再生制动器的装载，以往的油压制动器的摩擦材料的制动负荷降低，因此即使使用专利文献4这样的技术，也存在不能获得充分的除锈性的问题。
10.因此，越来越多地使用耐锈性优异的不锈钢制的盘式转子。
11.专利文献5中公开了由马氏体组织、或马氏体相和铁素体相的混合组织构成的不锈钢板制造的四轮用盘式转子。
12.专利文献6中记载了含有马氏体和碳氮化物、可选地含有铁素体的组织的汽车用盘式转子。
13.专利文献7中记载了由不锈钢板构成的汽车用的盘式转子，所述不锈钢板的特征在于，以质量％计，含有c:0.005～0.100％、si:0.01～1.00％、mn:0.010～3.00％、p:0.040％以下、s:0.0100％以下、cr:10.0～14.0％、n:0.005～0.100％、v:0.03～0.30％、al:0.001～0.050％、b:0.0002～0.0050％、ni:0～2.00％、cu:0～2.00％、mo:0～1.00％、w:0～1.00％、ti:0～0.40％、nb:0～0.40％、zr:0～0.40％、co:0～0.400％、sn:0～0.40％、rem:0～0.050％以下、mg:0～0.0100％、ca:0～0.0100％、sb:0～0.50％、ta:0～0.3000％、hf:0～0.3000％、ga:0～0.1000％，剩余部分由fe和杂质构成，金属组织由铁素体相构成，在任意截面以10～50个/100μm2以存在相当于圆的直径计为0.3μm以上的碳氮化物。
14.在这样的背景下，需要一种由不含铜成分的摩擦材料组合物制成的摩擦材料，其适用于具有优异耐锈性的不锈钢制的盘式转子，但已明确，断裂伸长率大且容易塑性变形的不锈钢制的盘式转子达到高温时，盘式转子的表面很可能会发生撕裂，并且在盘式转子的表面产生来自盘式转子的成分的金属块。
15.现有技术文献
16.专利文献
17.专利文献1：日本特开2017-57312号公报
18.专利文献2：日本特开2018-162385号公报
19.专利文献3：日本特开平2-134425号公报
20.专利文献4：日本特开2017-149971号公报
21.专利文献5：日本特开2016-117925号公报
22.专利文献6：日本特开2019-173086号公报
23.专利文献7：日本特开2019-178419号公报


技术实现要素：

24.发明所要解决的问题
25.本发明的目的是提供一种摩擦副，其能够抑制盘式转子摩擦表面的金属块的产生，所述摩擦副包括具备由摩擦材料组合物构成的摩擦材料的盘式制动衬块，和不锈钢制的盘式转子，所述摩擦材料组合物含有粘合材料、纤维基材、摩擦调整材料，并且不含铜成分和铁系金属纤维。
26.用于解决问题的手段
27.作为本发明的发明人深入研究的结果，发现了一种摩擦副，所述摩擦副包括具备由摩擦材料组合物构成的摩擦材料的盘式制动衬块，和不锈钢制的盘式转子，所述摩擦材料组合物含有粘合材料、纤维基材、摩擦调整材料，并且不含铜成分和铁系金属纤维，摩擦材料组合物不含铁系金属纤维以外的金属纤维，通过使用相对于摩擦材料组合物总量含有1～6重量的四氧化三锰作为无机摩擦调整材料的摩擦材料组合物，可以获得能够抑制盘式转子摩擦面的金属块的产生的摩擦副，从而完成了本发明。
28.本发明涉及一种摩擦副，所述摩擦副包括具备由摩擦材料组合物构成的摩擦材料的盘式制动衬块，和不锈钢制的盘式转子，所述摩擦材料组合物含有粘合材料、纤维基材、摩擦调整材料，并且不含铜成分和铁系金属纤维，本发明以以下技术为基础。
29.(1)一种摩擦副，其包括具备由摩擦材料组合物构成的摩擦材料的盘式制动衬块，和不锈钢制的盘式转子，所述摩擦材料组合物含有粘合材料、纤维基材、摩擦调整材料，并且不含铜成分和铁系金属纤维，其中，该摩擦材料组合物不含铁系金属纤维以外的金属纤维，并且含有相对于摩擦材料组合物总量为1～6重量％的四氧化三锰作为无机摩擦调整材料。
30.(2)根据(1)所述的摩擦副，所述摩擦材料组合物含有相对于摩擦材料组合物的总量为1～10重量％的石墨作为润滑材料。
31.发明的效果
32.根据本发明，能够提供一种摩擦副，其能够抑制盘式转子摩擦面的金属块的产生，所述摩擦副包括具备由摩擦材料组合物构成的摩擦材料的盘式制动衬块，和不锈钢制的盘式转子，所述摩擦材料组合物含有粘合材料、纤维基材、摩擦调整材料，并且不含铜成分和铁系金属纤维。
具体实施方式
33.与铸铁制的盘式转子相比，不锈钢制的盘式转子的热导率和热扩散率较低。此外，与铸铁相比，不锈钢的比重略高，但强度略高。因此，假设不锈钢制的盘式转子与铸铁制的盘式转子具有相同的重量和强度，则盘式转子的厚度会设计得较薄。由此，盘式转子的热容量变小，盘式转子更容易蓄热，摩擦材料的温度也更容易达到高温。
34.此外，不锈钢的断裂伸长率大，具有容易发生塑性变形的特性。因此，当盘式转子达到高温时，盘式转子的表面容易发生撕裂，会有在盘式转子的表面产生来自盘式转子的成分的金属块的问题。
35.盘式转子表面产生的金属块会导致摩擦材料的异常磨损，因此需要一种抑制金属块产生的技术。
36.因此，本发明涉及一种摩擦副，所述摩擦副包括具备由摩擦材料组合物制成的摩擦材料的盘式制动衬块和不锈钢制的盘式转子，所述摩擦材料组合物含有粘合材料、纤维基材、摩擦调整材料，并且不含铜成分和铁系金属纤维，使用了这样一种摩擦材料组合物，其不含有铁系金属纤维以外的金属纤维，并且含有相对于摩擦材料组合物总量为1～6重量％的四氧化三锰作为无机摩擦调整材料。
37.四氧化三锰通过摩擦作用还原为锰。由于该锰具有提高不锈钢的韧性的作用，因此盘式转子表面难以发生撕裂，并且抑制了盘式转子摩擦面的金属块的产生。
38.另外，通过添加相对于摩擦材料组合物总量为1～10重量％的人造石墨、天然石墨、石墨片粉碎粉等石墨，促进了四氧化三锰的还原，提高了抑制盘式转子摩擦面的金属块的产生的效果。
39.＜摩擦材料组合物＞
40.本发明的摩擦副中使用的摩擦材料由摩擦材料组合物构成，该摩擦材料组合物中，除了上述四氧化三锰、石墨以外，还含有摩擦材料中常用的粘合材料、纤维基材和摩擦调整材料。
41.作为粘合材料，可以列举直链酚醛树脂、丙烯酸橡胶改性酚醛树脂、硅橡胶改性酚醛树脂、丁腈橡胶改性酚醛树脂、腰果油改性酚醛树脂、使酚类、芳烷基醚类和醛类反应制
得的芳烷基改性酚醛树脂(苯酚芳烷基树脂)、丙烯酸橡胶分散的酚醛树脂、硅橡胶分散的酚醛树脂、氟聚合物分散的酚醛树脂等摩擦材料中常用的粘合材料，它们可以单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。
42.相对于摩擦材料组合物的总量，粘合材料含量优选为4～9重量％，更优选为6～8重量％。
43.作为纤维基材，例如可以列举芳纶纤维、丙烯酸纤维、纤维素纤维、聚对亚苯基苯并双恶唑纤维等摩擦材料中常用的有机纤维，它们可以单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。
44.相对于摩擦材料组合物的总量，纤维基材的含量优选为1～5重量％，更优选为2～4重量％。
45.作为摩擦调整材料，可以使用润滑材料、无机摩擦调整材料和有机摩擦调整材料。
46.作为润滑材料，除了上述石墨以外，可以列举石油焦炭、煤焦炭、弹性石墨化碳、氧化聚丙烯腈纤维粉碎粉等碳质类润滑材料，和二硫化钼、硫化锌、硫化锡、复合金属硫化物等金属硫化物类润滑材料，它们可以单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。
47.相对于摩擦材料组合物的总量，润滑材料与上述石墨合计的含量优选为10～18重量％，更优选为11～16重量％。
48.作为无机摩擦调整材料，除了上述四氧化三锰以外，还可以列举氢氧化钙、碳酸钙、硫酸钡、滑石、白云石、沸石、四氧化三铁、硅酸钙水合物、氧化镁、二氧化硅、氧化锆、硅酸锆、γ-氧化铝、α-氧化铝、碳化硅、柱状钛酸盐、板状钛酸盐、颗粒状钛酸盐、鳞片状钛酸盐、具有多个突起的不定形形状的钛酸盐(钛酸盐包括钛酸钾、钛酸锂钾、钛酸镁钾、钛酸钠等)、硅灰石、海泡石、玄武岩纤维、玻璃纤维、生物可溶性陶瓷纤维、岩棉等，它们可以单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。
49.相对于摩擦材料组合物的总量，无机摩擦调整材料与上述四氧化三锰合计的含量优选为60～82重量％，更优选为65～76重量％。
50.作为有机摩擦调整材料，可以列举腰果壳油摩擦粉、轮胎胎面橡胶粉碎粉、聚四氟乙烯粉，或丙烯酸橡胶、异戊二烯橡胶、丁腈橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、丁基橡胶、硅橡胶等硫化橡胶粉或未硫化橡胶粉等摩擦材料中常用的有机摩擦调整材料，它们可以单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。
51.基于摩擦材料组合物的总量，有机摩擦调整材料的含量优选为3～8重量％，更优选为5～7重量％。
52.＜盘式制动衬块的制造方法＞
53.根据本发明的盘式制动衬块通常通过以下工序制造：
54.使用混合机将按预定量配合的摩擦材料组合物(摩擦材料原料)均匀混合以获得摩擦材料原料混合物的混合工序，
55.将所获得的摩擦材料原料混合物与另外预先进行了清洗、表面处理、涂布了粘接材料的背板叠合，放入到热成型模具中进行加热加压成型的加热加压成型工序，
56.对所获得的成型品进行加热，以完成粘合材料的固化反应的热处理工序，
57.采用喷涂或静电粉末涂装以涂敷涂料的涂装工序，
58.烘烤涂料的涂装烘烤工序，和
59.用旋转磨石形成摩擦面的研磨工序。
60.在加热加压成型工序之后，可以依次进行涂装工序、兼作涂料烘烤的热处理工序和研磨工序来进行制造。
61.根据需要，在加热加压成型工序之前，可以实施：
62.将摩擦材料原料混合物进行造粒的造粒工序，
63.将摩擦材料原料混合物进行混炼的混炼工序，
64.将摩擦材料原料混合物或在造粒工序中得到的造粒物和在混炼工序中得到的混炼物放入到预成型模具中以形成预成型物的预成型工序，
65.也可以在加热加压成型工序之后进行焦烧工序。
66.＜不锈钢制的盘式转子＞
67.作为不锈钢制的盘式转子，例如可以使用由马氏体类不锈钢或铁素体类不锈钢制成的盘式转子。
68.实施例
69.以下示出实施例和比较例对本发明进行具体说明，但本发明并不限于以下的实施例。
70.[实施例1～11、比较例1～2的摩擦材料的制造方法]
[0071]
将具有表1所示组成的摩擦材料组合物放入到混合机中混合5分钟，得到摩擦组合物混合物。将该摩擦材料组合物混合物在成型模具中以30mpa加压10秒，得到摩擦材料预成型物。将该摩擦材料预成型物放在预先精细了清洗、表面处理、涂布了粘接材料的钢铁制背板上，在热成型模具中在成型温度150℃、成型压力40mpa的条件下进行10分钟的成型，得到摩擦材料成型物。将该摩擦材料成型物在200℃下热处理(后固化)5小时后，研磨形成摩擦面，制作出乘用车用盘式制动衬块。
[0072]
表1
[0073][0074]
进而，将盘式制动衬块的摩擦材料切成25mm
×
15mm
×
15mm的大小，得到实施例1～11和比较例1～2的试验片。
[0075]
表2示出了使用这些试验片检测“盘式转子摩擦面的金属块的产生”和“制动效能稳定性”时采用的“试验条件”、“对磨材料的材质”、“评价项目”和“评价标准”。
[0076]
表2
[0077][0078]
表3示出了对于每个实施例和每个比较例进行的表2所示的“盘式转子摩擦面的金属块的产生”和“制动效能稳定性”的评价结果。
[0079]
表3
[0080][0081]
从表3可以看出，满足本发明条件的摩擦材料能够抑制盘式转子摩擦面的金属块的产生，并且其制动效能稳定性也高。
[0082]
工业适用性
[0083]
根据本发明，能够提供一种摩擦副，其能够抑制盘式转子摩擦面的金属块的产生，并且制动效能稳定性也高，所述摩擦副包括具备由摩擦材料组合物构成的摩擦材料的盘式制动衬块，和不锈钢制的盘式转子，所述摩擦材料组合物含有粘合材料、纤维基材、摩擦调整材料，并且不含铜成分和铁系金属纤维，该摩擦副具有极高的实用价值。