CN103946335A - 摩擦材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够兼顾高效力和高寿命的摩擦材料。为此，使摩擦材料中含有钛酸化合物和氧化铈，使该氧化铈的平均粒径为1μm以下。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于车辆等的制动器等的摩擦材料。
背景技术
以往，对于车辆等的制动衬片、制动蹄片等所使用的摩擦材料要求兼顾高效力(高摩擦系数)与高寿命(耐磨损性)。特别是近年来伴随大型乘用车(小客车)的普及、制动器系统的小型轻量化，越发要求摩擦材料的这样的特性。
作为这种摩擦材料，在用热固化性树脂将纤维基材与摩擦调节剂结合而成的摩擦材料中，提出了一种摩擦材料(例如，参照专利文献1)，其添加相对于摩擦材料总量为1～20体积％的平均粒径为2～20μm的稀土类的氧化物作为摩擦调节剂的一部分而得。在这样的摩擦材料中，作为磨料材料使用的稀土类的氧化物的莫氏硬度为6，其硬度比以往经常使用的莫氏硬度7以上的磨料材料低，因此能够抑制对对象材料(转子)的攻击性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3509307号公报
发明内容
但是，对于专利文献1中记载的摩擦材料，虽然在磨料材料的硬度、粒径、添加量等关系中设定了适合的条件，但从兼顾高效力(高摩擦系数)与高寿命(耐磨损性)的观点考虑并不充分，进一步要求性能的提高。
本发明是鉴于上述课题而进行的，目的在于提供一种能够兼顾高效力与高寿命的摩擦材料。
一般而言，作为摩擦材料与对象材料的摩擦状态，存在磨料摩擦和粘附摩擦，所述磨料摩擦是通过摩擦材料刮擦对象材料而产生的摩擦状态，所述粘附摩擦是由形成于摩擦材料表面的摩擦生成物形成的被膜与对象材料因移动附着·剪切破坏而产生的摩擦状态。在磨料摩擦中，对象材料的表面常被削损。另一方面，在粘附摩擦中，虽然形成的被膜能够保护摩擦面，但易导致效力降低。
在这种情况下，本发明人等从高寿命的观点出发，着眼于能够用被膜保护摩擦面的粘附摩擦，对形成于摩擦材料的被膜的生成过程、被膜组织的状态等进行调查并探讨。其结果，本发明人等发现，通过在可由摩擦生成物形成被膜的摩擦材料中预先添加化学稳定的微细的金属氧化物，从而形成于摩擦材料的表面的被膜成为致密的组织，能够在不导致摩擦材料的效力降低的情况下减少磨损量，从而完成了本发明。
即，用于实现上述目的的本发明涉及的摩擦材料的第1特征构成在于以下方面，即，含有钛酸化合物和氧化铈，使该氧化铈的平均粒径为1μm以下。
像本构成这样，通过使摩擦材料中含有钛酸化合物，从而能够在摩擦材料的表面形成由与对象材料的摩擦而生成的被膜。而且，通过使平均粒径为1μm以下的氧化铈作为化学稳定的金属氧化物与钛酸化合物一起预先含有在摩擦材料中，从而能够使形成于摩擦材料表面的被膜成为致密的组织。因此，基于本构成的摩擦材料能够实现高效力(高摩擦系数)与高寿命(耐磨损性)的兼顾。
本发明涉及的摩擦材料的第2特征构成在于，以1～15体积％的范围含有上述氧化铈。
像本构成这样，通过在摩擦材料中以1～15体积％的范围含有氧化铈，从而能够使生成的被膜的组织更致密。因此，能够较高水平地兼顾高效力与高寿命。
本发明涉及的摩擦材料的第3特征构成在于，以3～20体积％的范围含有上述钛酸化合物。
像本构成这样，通过在摩擦材料中以3～20体积％的范围含有钛酸化合物，从而能够使生成的被膜较难剥离，并且能够容易形成该被膜本身。
具体实施方式
本发明的摩擦材料含有钛酸化合物和氧化铈，并且使该氧化铈的平均粒径为1μm以下。根据该摩擦材料，能够兼顾高效力和高寿命。
作为摩擦材料中含有的钛酸化合物，没有特别限定，可举出钛酸碱金属盐、钛酸碱金属·第二族盐等，例如可举出钛酸锂、钛酸钠、钛酸钾、钛酸镁钾等。钛酸化合物相对于摩擦材料，例如优选以3～20体积％的范围含有，更优选以8～20体积％的范围含有。由此，能够使形成于摩擦材料表面的被膜较难剥离，并且能够容易形成该被膜本身。
作为摩擦材料中含有的氧化铈，使用平均粒径为1μm以下的氧化铈。如果添加的氧化铈的平均粒径大于1μm，则阻碍摩擦材料表面的被膜的生成·致密化，这样的摩擦材料的摩擦状态成为磨料摩擦。因此，摩擦材料对对象材料的攻击性增加，特别是寿命(耐磨损性)降低。氧化铈的平均粒径只要为1μm以下就没有特别限定，如果过小则成本变高，并且垫片的成型性变差，因此优选为0.4μm以上。
氧化铈没有特别限制，但相对于摩擦材料，例如优选以1～25体积％的范围含有。如果氧化铈的含有比例过少，则氧化铈的影响变小，因此被膜的组织的致密化变难。另外，如果氧化铈的含有比例过多，则被膜难以生成，存在摩擦材料的摩擦状态成为磨料摩擦的趋势。从这样的观点出发，更优选氧化铈相对于摩擦材料以1～15体积％的范围含有。
作为构成本发明的摩擦材料的其他材料，没有特别限定，例如可以使用金属系纤维、无机系纤维、有机系纤维等纤维基材、金属芯片等基材、填充材料、结合材料等通常用于摩擦材料的材料。作为金属系纤维，可例示铜、黄铜、铁等，作为无机系纤维，可例示玻璃纤维、陶瓷纤维等，作为有机系纤维，可例示芳纶纤维等。作为填充材料，可例示腰果粉(カシューダスト)等有机填充材料，硅酸锆、云母、硫酸钡、硫化锑、氢氧化钙、石墨等无机填充材料，金属粉等。作为结合材料，可例示酚醛树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂等热固化性树脂等。
实施例
以下，示出使用了本发明涉及的摩擦材料的实施例，更详细地说明本发明，但本发明不限定于这些实施例。
作为实施例1～6和比较例1～6，将按照表1和表2所示的原料、配合组成而制成的摩擦材料用于制动片，对改变氧化铈(CeO2)的粒径、配合比例(用与硫酸钡的比例调整)时的垫片的成型性、行驶模拟磨损试验、低表面压力的转子攻击性、以及被膜的致密度进行研究。
对于垫片的成型性，将良好判定为○，将能够使用判定为△，将不优选判定为×。
作为行驶模拟磨损试验，进行利用模拟洛杉矶(L.A.)的市区行驶的桌上型试验机的试验(通称LACT模拟试验)，研究垫片推算寿命(与垫片磨损量相关)(km)、平均摩擦系数、转子磨损量(g)。这里，用下述基准进行判定。
垫片推算寿命
○：22000km以上，△：20000km以上且小于22000km，×：小于20000km
平均摩擦系数
○：0.41以上，△：0.39以上且小于0.41，×：小于0.39
转子磨损量
○：小于5g，△：5g以上且小于10g，×：10g以上
另外，为了研究低表面压力的转子攻击性，根据JASO C406，以低表面压力(0.5MPa)向对象材料(铸铁制盘形转子)推压摩擦材料，使其制动，测定制动试验后的对象材料的磨损量，换算成每制动次数1000次的磨损量，按下述基准进行判断。
低表面压力的转子磨损量
○：小于6μm，△：6μm以上且小于10μm，×：10μm以上
另外，对于被膜的致密度，从摩擦材料的摩擦面切割出试样，实施精密机械研磨和离子束铣，然后使用扫描式电子显微镜(SEM)进行截面观察。对于致密度，将被膜的晶粒边界相对于规定的基准多的情况判定为×，将少的情况判定为○。
[表1]
[表2]
其结果，在实施例1～6中，如表3所示，可知任一试验均为△以上，能够兼顾高效力与高寿命。与此相对，在比较例1～6中，如表4所示，任一试验中均为×的情况，没有兼顾高效力与高寿命。特别是由比较例6可知，即使配合平均粒径1μm的氧化铈，在不含有钛酸化合物的情况下也得不到良好的性能。
另外，对于垫片的成型性，可知如果氧化铈的平均粒径变小，或者如果氧化铈的配合比例变多，则存在降低的趋势。
对于形成于摩擦材料的摩擦面的被膜的致密度，可确认在实施例中，晶粒边界均少，为致密。
根据以上可知，对于本实施例涉及的制动器用垫片，通过与钛酸化合物一起以相对于摩擦材料为1～25体积％的范围含有平均粒径为0.3～1.0μm的氧化铈，从而能够在不降低效力的情况下实现高寿命化。而且，可知其性能在以相对于摩擦材料为1～15体积％的范围含有平均粒径为0.4～1.0μm的氧化铈的情况下特别良好。
[表3]
[表4]
产业上可利用性
本发明涉及的摩擦材料可应用于例如车辆用等的制动垫片、制动蹄片等。
Claims (3)
1.一种摩擦材料，含有钛酸化合物和氧化铈，该氧化铈的平均粒径为1μm以下。
2.根据权利要求1所述的摩擦材料，其中，以1～15体积％的范围含有所述氧化铈。
3.根据权利要求1或2所述的摩擦材料，其中，以3～20体积％的范围含有所述钛酸化合物。
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