CN105102577B - 摩擦材料 - Google Patents
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Abstract
本发明解决了提供一种即使在被水润湿时也具有稳定的摩擦性质并且显示出低的匹配部件冲击性的无铜摩擦材料的问题。该无铜摩擦材料包含粘合剂、摩擦调整材料和纤维基材，并且进一步包含铝和/或Fe‑Al金属间化合物、氧化铝、亚铬酸盐和钢纤维。
Description
技术领域
本发明涉及一种摩擦材料，具体地涉及一种在用于机动车辆、轨道车辆和工业机器等的制动器垫、制动衬片和离合器等中使用的摩擦材料。
背景技术
用于诸如盘式制动器和鼓式制动器的制动器以及离合器等的摩擦材料，由诸如用于发挥强化功能的纤维基材、用于赋予摩擦作用及调整其摩擦性能的摩擦调整材料和用于整合这些组分的粘合剂的原材料组成。
由于近期在车辆的高性能和高速度能力中的进展，制动器的作用变得越来越重要，并且制动器必须具有足够高的摩擦系数(有效性)。此外，由于在高速下制动时温度变高，这种情况下的摩擦状态与在低温和低速下进行制动的情况不同，需要由于温度变化导致的摩擦系数的变化小，并且需要稳定的摩擦性质。
现在，常见的是，含有适当量的金属纤维的一般摩擦材料，在强化摩擦材料的强度或稳定摩擦系数、在高温下保持摩擦系数或改善热辐射效能、以及提高耐磨性中是有效的。关注金属纤维性质的专利文献1公开了一种摩擦材料，该摩擦材料以5质量％至10质量％的量包含钢纤维、以5质量％至10质量％的量包含平均纤维长度为2mm至3mm的铜纤维以及以2质量％至5质量％的量包含粒径为5μm至75μm的锌粉。
根据专利文献1，当摩擦材料在预定量的范围内包含铜纤维时，可以提高低温下的摩擦系数，并且在高温和高速下控制摩擦系数的恶化。在此机制下，在摩擦材料与匹配材料(盘式转子)之间的摩擦期间，由于摩擦材料中包含的金属的延展性，在匹配材料的表面上形成粘附薄膜，并且该薄膜到保护膜的作用，因此这种薄膜极大有助于稳定低温下摩擦系数和维持高温下高摩擦系数。
然而，存在着一种情况，即盘式转子的磨损粉末或制动器垫的摩擦材料中包含的金属组分咬入摩擦材料中，并且聚集成大金属块，并且聚集的大金属块残留在制动器垫与盘式转子之间。存在着以此方式聚集的金属块导致盘式转子异常磨损的情况(专利文献2)。
目前，摩擦材料中包含金属组分主要是金属纤维，在大多数情况下是诸如钢纤维和铜纤维，并且在包含大量金属纤维时，存在着引起上述异常磨损的担忧。
此外，由于摩擦材料中包含的铜组分在制动后作为磨损粉末排出，因此其对自然环境的影响已被指出。在专利文献3中，公开了一种控制摩擦材料中的铜组分洗脱(elution)的方法。
同时，在一般的摩擦材料中，常见的是在水介入时在摩擦材料的表面上发生流体润滑，使摩擦系数下降，也使制动器的有效性下降。在相关领域中，即使在摩擦材料包含铜组分的情况下，由于在处于潮湿状态下摩擦表面吸附了大量水分，有在初始制动期间摩擦系数的变化加大的可能性。
在专利文献4中，公开了通过向摩擦材料中添加碳化硅作为无机粘合剂从而切开水薄膜的效果。在专利文献5中，公开了通过使用硅烷系拒水材料进行表面处理的方法。另外，在专利文献6中，公开了通过对盘式制动器垫的形状进行倒角来减轻水的影响的方法。此外，在专利文献7中，公开了通过添加Fe-Mo金属间化合物和氧化铜从而整体上改善摩擦性质的方法。
引用列表
[专利文献1]JP-A-2010-77341
[专利文献2]JP-A-2007-218395
[专利文献3]JP-A-2010-285558
[专利文献4]JP-A-3-244688
[专利文献5]JP-A-2000-053945
[专利文献6]JP-A-10-9311
[专利文献7]JP-T-2008-509232(本文中使用的术语“JP-T”意指PCT专利申请的公开的日文译文)
发明概述
本发明待解决的问题
如上所述，为了减少匹配材料(盘式转子)的异常磨损量以及降低环境负担，以各种方式研究了不包含铜组分的摩擦材料和控制铜组分等的洗脱的摩擦材料等。然而，在不包含铜组分的摩擦材料中，由于粘附薄膜不由铜组分形成，与包含铜组分的摩擦材料相比，潮湿状态下摩擦系数的变化变得更大，并且存在着不能获得稳定的摩擦系数的担忧。由于此原因，在潮湿状态下，难以获得与相关领域的包含铜组分的摩擦材料相同的摩擦性质，并且有提高摩擦材料性能的空间。
因此，本发明的目的是提供一种摩擦材料，该摩擦材料包含作为金属纤维的钢纤维，并且不包含铜组分，在潮湿状态下具有稳定的摩擦系数，并且匹配材料冲击性小。
解决问题的手段
本发明人发现了在摩擦材料包含粘合剂、摩擦调整材料和纤维基材且不包含铜组分时发生的潮湿状态下摩擦系数突然变化或者匹配材料冲击性增加的问题能够通过氧化铝、亚铬酸盐、铝和Fe-Al金属间化合物的至少任意一种以及钢纤维的组合使用以平衡的方式解决，并且因此实现本发明。
另外，在本说明书中，术语“不包含铜组分”意指任何包含铜的铜纤维、铜粉、合金(黄铜或青铜)和化合物，均不作为摩擦材料的原材料掺入。
即，本发明解决以上问题，并且包括下列实施方式。
(1)一种摩擦材料，该摩擦材料包含粘合剂、摩擦调整材料和纤维基材，并且不包含铜组分，
该摩擦材料包含：铝和Fe-Al金属间化合物的至少任意一种；氧化铝；亚铬酸盐；以及钢纤维。
(2)根据(1)的摩擦材料，其中所述铝是铝纤维和铝粉的至少任意一种。
(3)根据(1)或(2)的摩擦材料，其中所述Fe-Al金属间化合物是选自由Fe3Al、FeAl、FeAl2、Fe2Al5和FeAl3所组成的组中的至少一种化合物。
(4)根据(1)至(3)任意一项的摩擦材料，其中钢纤维的含量为10质量％至30质量％。
本发明的有利效果
根据本发明，能够获得一种摩擦材料，该摩擦材料即使在不包含铜组分时，也可以通过包含：铝和Fe-Al金属间化合物的至少任意一种；氧化铝；亚铬酸盐；以及钢纤维，在潮湿状态下具有稳定的摩擦性质，并且匹配材料冲击性小。
具体实施方式
本发明的摩擦材料是包含粘合剂、摩擦调整材料和纤维基材，并且不包含铜组分的摩擦材料，并且该摩擦材料包含：铝和Fe-Al金属间化合物的至少任意一种；氧化铝；亚铬酸盐；以及钢纤维。
此外，优选的是，本发明的摩擦材料还包含作为摩擦调整材料的诸如有机填料或无机填料的填料、磨料和除铜组分以外的金属等，并且摩擦材料可以包含作为纤维基材的钢纤维之外常用的有机纤维或无机纤维。此外，如果需要的话，优选的是包含整合这些组分的粘合剂，诸如热固性树脂。
本文中，“重量％”和“质量％”的意义相同。
(氧化铝和亚铬酸盐)
在本发明中，氧化铝和亚铬酸盐主要用作磨料。
在本发明中，氧化铝表示α-氧化铝(α-Al2O3)，诸如单晶刚玉或多晶刚玉。
对氧化铝的粒径d50没有特别限定，只要粒径是常用的尺寸即可，但是对于二次粒子优选为从0.5μm至50μm，并且更优选为从1.0μm至10μm。当粒径在此范围内时，匹配材料被恰当地研磨而不会过度或不足。由此，能够稳定潮湿状态下的摩擦系数，并且能够获得适当的匹配材料冲击性。
本说明书中的粒径d50表示粒径的累积分布曲线的50％的值，即具有50％的重量百分率的粒径d50，并且能够通过激光衍射粒径分布法来确定。此外，稍后将详细描述磨料，但是随着粒径减小获得柔和磨料，并且随着粒径增大获得强力磨料。
氧化铝的含量取决于氧化铝的粒径而变化，但是通常来说，在摩擦材料中该含量优选为从0.5质量％至10质量％，并且更优选为从1质量％至8质量％。当该含量在此范围内时，能够通过恰当地研磨匹配材料，稳定潮湿状态下的摩擦系数，并且另外还能够获得适当的匹配材料冲击性，而不过度研磨匹配材料。
本发明的亚铬酸盐是FeCr2O4或者FeCr2O4中的部分或全部Fe被Mg取代的材料和/或FeCr2O4中的部分或全部Cr被Al或Fe3+取代的材料，并且代表诸如(Fe,Mg)O·(Cr,Al)2O3的铬铁矿。
对亚铬酸盐的粒径d50没有特别限定，只要粒径是常用的尺寸即可，但是优选为从0.5μm至50μm并且更优选为从1.0μm至20μm。当粒径在此范围内时，能够通过恰当地研磨匹配材料，稳定潮湿状态下的摩擦系数，并且另外还能够获得适当的匹配材料冲击性，而不过度研磨匹配材料。
亚铬酸盐的含量取决于亚铬酸盐的粒径而变化，但是通常来说，在摩擦材料中该含量优选为从1质量％至15质量％，并且更优选为从2质量％至10质量％。当该含量在此范围内时，能够通过恰当地研磨匹配材料，稳定潮湿状态下的摩擦系数，并且另外还能够获得适当的匹配材料冲击性，而不过度研磨匹配材料。
(铝和Fe-Al金属间化合物)
本发明中的铝以纤维状物质或颗粒状物质使用。
对铝的形状没有特别限定，但是从原材料混合物中的可分散性的观点来看，优选为铝粉和铝纤维的至少任意一种。
当铝为铝粉时，对粒径d50没有特别限定，只要粒径是常用的尺寸即可，但是从防止匹配材料的过度磨损和摩擦表面薄膜形成性质的观点来看，优选为从5μm至500μm。
在铝纤维的情况下，从薄膜形成性质和防止从原材料混合物中分离的观点来看，形状优选为具有20μm至500μm的纤维直径、0.1mm至5mm的长度以及3以上的长径比。
与诸如粉末状或纤维状的形状无关，在摩擦材料中铝的含量优选为从0.1质量％至10质量％，并且更优选为从0.5质量％至5质量％。从减少匹配材料冲击性和稳定摩擦性质的观点来看，在此范围内的含量是优选的。
本发明的摩擦材料能够包含Fe-Al金属间化合物来替代铝，或者除铝之外还包含Fe-Al金属间化合物。
优选使用Fe-Al金属间化合物而不是铜组分，是由于能够在匹配材料的表面上形成粘附薄膜。因为可以通过恰当地选择及组合Fe-Al金属间化合物来获得熔点接近铜的熔点的合金，Fe-Al金属间化合物是优选的。
Fe-Al金属间化合物的实例包括Fe3Al、FeAl、FeAl2、Fe2Al5和FeAl3等。在这些中间，由于其熔点接近铜的熔点并且能够形成适合于匹配材料的粘附薄膜，认为50:50至15:85的Fe:Al的质量比是有效的。Fe-Al金属间化合物可以单独使用或者组合使用其中两种以上。
对Fe-Al金属间化合物的粒径d50没有特别限定，只要粒径是常用的尺寸即可，但是优选为从1μm至500μm并且更优选为从5μm至100μm。由于匹配材料冲击性小，优选的是在此范围内的粒径。
在摩擦材料中，Fe-Al金属间化合物的含量优选为从0.5质量％至7质量％，并且更优选为从1质量％至5质量％。从减少匹配材料冲击性的观点来看，优选的是该含量为0.5质量％以上，并且从稳定潮湿状态下的摩擦性质的观点来看，优选的是该含量为7质量％以下。
另外，从改善高速下进行制动时的润湿效应和减少匹配材料冲击性的观点来看，优选的是使用铝和Fe-Al金属间化合物两者。当使用铝和Fe-Al金属间化合物两者时，从稳定摩擦性质的观点来看，其总量相对于摩擦材料优选为从1质量％至10质量％。
(钢纤维)
在本发明中，钢纤维主要用作纤维基材中的金属纤维。通过向摩擦材料中并入钢纤维，能够在高速下优秀地进行制动。
从减少匹配材料冲击性及稳定摩擦性质两者的观点来看，钢纤维的形状优选为具有50μm至200μm的纤维直径、1mm至30mm的长度及3以上的长径比。
从匹配材料冲击性和摩擦系数(有效性)的观点来看，摩擦材料中钢纤维的含量优选为从5质量％至40质量％，并且更优选为从10质量％至30质量％。
如上所述，因为本发明的摩擦材料包含：上述铝和Fe-Al金属间化合物的至少任意一种；氧化铝；亚铬酸盐；以及钢纤维，在潮湿状态下的摩擦系数稳定性(润湿效应)优秀，并且摩擦材料匹配材料冲击性优秀。
通过组合使用这些材料，能够实现形成预期的相关领域的摩擦材料中所包含的铜的延展性的粘附薄膜的取代效应。
在本发明的摩擦材料中，优选的是还组合使用氧化镁(MgO)。由于相比于氧化铝或亚铬酸盐，氧化镁是柔和磨料，因此可以实现更优选的摩擦材料匹配材料冲击性。
对氧化镁的粒径d50没有特别限定，只要粒径是常用的尺寸即可，但是从生产摩擦材料时的可成形性和对于匹配材料的磨损性质的观点来看，优选为从1μm至100μm。
从匹配材料冲击性的观点来看，氧化镁的含量优选为从0.5质量％至8质量％。
[其他摩擦调整材料]
(填料)
关于除上述摩擦调整材料以外使用的摩擦调整材料，可以使用通常使用的有机填料或无机填料。
有机填料的实例包括各种橡胶(例如丁腈橡胶(NBR)、丁苯橡胶(SBR)和丁二烯橡胶(BR))、胎面胶、有机物质粉尘(橡胶粉尘和腰果粉尘)和聚四氟乙烯(PTFE)等。
无机填料的实例包括诸如锡或锌的金属的粉末、蛭石、云母、氢氧化钙、硫酸钡、碳酸钙、天然石墨、鳞片状石墨、弹性石墨、膨胀石墨、石墨焦炭、硫化锡、板状钛酸钾、鳞片状钛酸钾或粉末状钛酸钾、钛酸锂钾或钛酸镁钾。
在摩擦材料中，有机填料的含量优选为从1质量％至15质量％。在摩擦材料中，无机填料的含量优选为从1质量％至70质量％。
另外，在摩擦材料中，填料的总量优选为从1质量％至75质量％。
(磨料)
本发明的摩擦材料可以包含除上述氧化铝、亚铬酸盐和氧化镁以外的磨料(在下文中，可以成为“其他磨料”)。
磨料的粒径减小时获得柔和磨料，但是当粒径太小时不能实现磨料的作用。同时，粒径增大时通过研磨匹配材料提高了摩擦系数，但是当粒径太大时，对匹配材料研磨过度。需要取决于磨料的种类、形状或莫氏硬度调整粒径或含量。
当使用具有7以上莫氏硬度的磨料作为其他磨料时，能够获得在高速和高负载下进行制动所需的高摩擦系数。
具有7以上莫氏硬度的磨料的实例包括二氧化硅、碳化硅、莫来石、稳定化氧化锆或硅酸锆，并且它们起到研磨匹配材料并且提高摩擦系数的作用。
在这些之中，从获得在高速和高负载下进行制动所需的高摩擦系数的观点来看，优选使用稳定化氧化锆和硅酸锆中的至少一种作为磨料，并且更优选使用稳定化氧化锆和硅酸锆中的至少任意一种。磨料可以单独使用或者组合使用其中两种以上。
特别的，为了获得在高速和高负载下进行制动所需的高摩擦系数，优选包含热稳定立方晶系的稳定化氧化锆。
例如，通过向作为天然氧化锆的斜锆石中加入百分之几的诸如氧化钙(CaO)、氧化钇(Y2O3)或氧化镁(MgO)的稳定剂，随后进行电熔和稳定处理，来制备稳定化氧化锆。通过处理，单斜晶系的氧化锆变为立方晶系的氧化锆，不发生相变，并且其状态是热稳定的。
稳定化率，即氧化锆晶体中立方晶系的比率，可以是任意的，这是因为该比例不影响初始摩擦系数的稳定，但是在具有小于50％的稳定化率的部分稳定的氧化锆的情况下，常见的是作为匹配材料的盘式转子的磨损量显著增加，并且匹配材料的磨损量根据匹配材料的硬度而增加。因此，希望的是稳定化率为50％以上。然而，当匹配材料的磨损量不够大时，即使在稳定化率小于50％时，也不会阻碍其稳定。
另外，例如，为了获得仅由其中溶解了稳定剂的立方晶系构成的100％稳定的氧化锆所需的稳定剂的添加量如下所示。此处，下列添加量是相对于天然氧化锆的量。
氧化钙(CaO)：4质量％至8质量％
氧化钇(Y2O3)：6质量％至10质量％
氧化镁(MgO)：4质量％至8质量％
在本发明中，具有7以上莫氏硬度的磨料的含量相对于摩擦材料，优选为从1质量％至20质量％，并且更优选为从3质量％至10质量％。当含量在此范围内时，可以提高高速和高负载下进行制动时的摩擦系数，并且减小匹配材料冲击性。
在本发明中，具有7以上莫氏硬度的磨料的平均粒径优选为从3μm至20μm。当平均粒径在此范围内时，可以提高高速和高负载下进行制动时的摩擦系数，并且减小匹配材料冲击性。另外，在本发明中，关于平均粒径，使用通过激光衍射粒径分布法测量的粒径d50的值。
从摩擦系数(有效性)之间的平衡和匹配材料冲击性的观点来看，优选的是使用具有小于7的莫氏硬度的磨料作为其他磨料。具有小于7的莫氏硬度的其他磨料的实例包括四氧化三铁、氧化镁和亚铬酸盐等。
另外，氧化铝的莫氏硬度为7以上，并且氧化镁和亚铬酸盐的莫氏硬度小于7。
在本发明中，通常来说，在摩擦材料中，包含氧化铝、亚铬酸盐、氧化镁和其他磨料的全部磨料的含量优选为从1质量％至30质量％，并且更优选为从10质量％至30质量％。
[其他纤维基材]
本发明的摩擦材料中包含的其他纤维基材的实例包括有机纤维、无机纤维和除钢纤维与铝纤维外的金属纤维。
(有机纤维和无机纤维)
有机纤维的实例包括芳香族聚酰胺(芳纶)纤维、纤维素纤维和聚丙烯酸纤维等。在这些中间，从摩擦材料的基体强度的观点来看，芳纶纤维是优选的。
无机纤维的实例包括钛酸钾纤维、生物可溶无机纤维、玻璃纤维、碳纤维和岩棉等。
(其他金属纤维)
其他金属纤维的实例包括锌、锡、锡合金和不锈钢等。
上述其他纤维基材可以单独使用或者组合使用其中两种以上。另外，在摩擦材料中，包含钢纤维和铝纤维的全部纤维基材的含量通常为1质量％至40质量％，并且优选为从5质量％至30质量％。
[粘合剂]
本发明的摩擦材料可以包含常用的粘合剂。
粘合剂的实例包括诸如弹性体改性的酚醛树脂、酚醛树脂(包括直线型酚醛树脂和各种改性的酚醛树脂)、密胺树脂、环氧树脂和聚酰亚胺树脂的热固性树脂。另外，各种改性的酚醛树脂的实例包括烃类树脂改性的酚醛树脂和环氧改性的酚醛树脂等。
在弹性体改性的酚醛树脂中，可以使用改性酚醛树脂并赋予酚醛树脂可塑性的弹性体，并且其实例包括交联的天然橡胶和合成橡胶。
关于改性酚醛树脂的弹性体，优选使用丙烯酸橡胶或硅酮橡胶等。弹性体改性的酚醛树脂可以单独使用或者组合使用其中两种以上。
在整个摩擦材料中，弹性体改性的酚醛树脂的含量优选为从5质量％至20质量％，并且更优选为从5质量％至15质量％。当含量在此范围内时，在即使不提供源自天然组分的粘附薄膜时也可以在低温下稳定摩擦系数。
另外，在本发明中，在整个摩擦材料中，粘合剂的含量通常为从5质量％至20质量％，并且优选为从5质量％至15质量％。
[摩擦材料的生产方法]
本发明的摩擦材料能够通过混合上述各个组分、根据常用生产方法预成形混合物、并且进行热成形、加热和研磨等来生产。
包含摩擦材料的制动器垫能够根据下列步骤(1)至(4)来生产。
(1)通过板金冲压将钢板(压板)成形为预定形状的步骤。
(2)对成形为预定形状的钢板进行脱脂处理、化学转化处理和底涂处理，并且向其上涂布胶粘剂的步骤。
(3)在热成形步骤中对上述步骤(1)和(2)之后的压板和摩擦材料的预成形体进行预定温度和压力下的热成形，从而将两个部件固定为相互结合的步骤。
(4)在步骤(3)后进行后固化，并且最终进行诸如研磨、灼烧和涂漆的精加工的步骤。
实施例
在下文中，通过实施例具体地描述本发明。然而，本发明不仅限于这些实施例。
<实施例1至22和比较例1至4>
根据表1中使出的配方(质量％)，通过混合机均匀混合摩擦材料的混合材料，并且获得摩擦材料混合物。接下来，在室温和20MPa的压力下预成形摩擦材料混合物10秒钟。将成形后的预成形件加入热成形模具，向其上层叠预先涂布胶粘剂的钢板(压板：P/P)，并且在150℃的温度和40MPa的成形表面压力下进行热压成形5分钟。通过对热压成形体进行220℃下的热处理3小时，并且研磨至具有预定厚度并涂漆，获得了包括根据实施例1至22和比较例1至4的摩擦材料的摩擦垫。
在实施例和比较例中，使用了具有(Fe,Mg)O·(Cr,Al)2O3的组成及12μm的粒径d50的亚铬酸盐。
使用Fe-Al金属间化合物，其是Fe3Al、FeAl2和Fe2Al5三种化合物的混合物以及具有Fe:Al＝50:50(质量比)的粉碎件，并且其粒径d50为40μm。另外，表1中的“铝铁粉”表示该粉碎件。
获得的摩擦垫的评估方法描述如下。
(1)摩擦性质
根据JASO C406(一般性能测试)进行摩擦性质的评估。在摩擦性质的评估中，通过使用全尺寸测力计(dynamometer)在干燥条件(干燥状态)和潮湿条件下分别进行第二效力测试，并且然后判定摩擦系数μ，并且判定作为假设干燥状态下的摩擦系数为100％时潮湿条件下制动的变化率的摩擦系数的变动率。测试条件如下：制动初始速度为100km/h，并且减速度为5.88m/s2。
此外，在干燥状态下进行抛光、并且然后在转子温度冷却至50℃时开始喷水、并且以2L/min的水量连续喷水直到测试结束的水施加条件下进行潮湿条件下的评估。
一般认为更高的摩擦系数μ趋向于是优选的，并且在第二效力测试中优选更高的摩擦系数μ。然而，考虑到匹配材料冲击性的平衡，将摩擦系数恰当地调整为所需摩擦系数。
(2)匹配材料冲击性
在根据JASO C406:2000(全尺寸测力计测试方法)进行摩擦性质的评估后，评估盘式转子(匹配材料)的磨损量。此外，使用了等同于FC200的盘式转子。
上述(1)和(2)的评估结果在表2和3中示出。
在表中，在润湿效应(制动变化)的评估中，制动变化率小于10％的情况由“O”表示，制动变化率为10％以上且小于20％的情况由“△”表示，并且制动变化率为20％以上的情况由“X”表示。
关于匹配材料冲击性，匹配材料的转子的磨损量为15μm以下的情况由“O”表示，匹配材料的转子的磨损量大于15μm且小于20μm的情况由“△”表示，并且匹配材料的转子的磨损量为20μm以上的情况由“X”表示。
比较例1中的摩擦垫包含铜纤维，并且其配方对应于相关领域中常用的作为非石棉有机物(NAO)材料的摩擦材料的配方。
另外，在表中，在摩擦垫的匹配材料冲击性为15μm以下时评估为“O”，但是可以说匹配材料冲击性小于20μm的情况是实用的。以此原因，即使在匹配材料冲击性在表中评估为“△”时，也可以说摩擦垫具有足够实用的性能。
与此相对的，如比较例2所示，当从相关领域的摩擦垫中包括的摩擦材料中去除铜组分时，潮湿条件下的摩擦系数和干燥条件下的摩擦系数的差别(制动变化率)大，并且发现了摩擦性质不稳定。另外，当钢纤维的含量增加以替代铜纤维的使用并且使金属纤维的量不变时，匹配材料的磨损量极大地增加，并且匹配材料冲击性增加。
然而，即使在不包含铜组分时，发现能够获得具有小的制动变化率、稳定的摩擦性质以及优秀的匹配材料冲击性的摩擦材料，并且能够以本发明的配置(实施例1至22)获得性能等同于或优于相关领域的性能。
在不包含铜组分的摩擦材料中，当包含铝、氧化铝和钢纤维但是亚铬酸盐的含量为0质量％(不包含亚铬酸盐)时，制动变化率超过20％，并且进一步地，匹配材料冲击性为18μm，并且性能显著恶化(比较例4)。
从实施例1至5的结果中发现，通过包含亚铬酸盐，稳定了潮湿状态下的摩擦系数，并且通过进一步调整亚铬酸盐的含量获得了稳定的匹配材料冲击性而不过度研磨匹配材料。
在本发明的摩擦材料中，氧化铝也对摩擦性质的稳定作出贡献。
当仅包含0.5质量％的具有5μm的粒径d50的氧化铝时，获得了制动变化率和匹配材料冲击性都优秀的摩擦材料(实施例6)。与此相对的，当不包含氧化铝时，制动变化率超过25％，并且摩擦性质极不稳定(比较例3)。
从防止匹配材料的过度磨损以及摩擦表面上的薄膜形成性质的观点来看，使用了在本发明的摩擦材料中包含的铝，但是发现其形状不限于纤维状，并且即使在粉末状的情况下也能够获得相似的效果(实施例14)。此外，发现通过使用Fe-Al金属间化合物代替铝能够获得优秀的结果(实施例21)。这可能是因为可以在匹配材料上形成优秀的粘附薄膜。
另外，通过组合使用铝和Fe-Al金属间化合物两者，即使在作为测量条件的高速下进行制动时，也可以获得更稳定的摩擦性质，并且减少匹配材料冲击性(实施例17至20)。
如上所述，发现了即使在不包含铜组分的摩擦材料的情况下，通过包含：铝和Fe-Al金属间化合物的至少任意一种；氧化铝；亚铬酸盐；以及钢纤维，也可以在即使诸如制动初始速度为100km/h并且减速度为5.88m/s2的高温和高速条件下进行制动时，获得由改善润湿效应稳定摩擦系数并且匹配材料冲击性优秀的摩擦材料。
通过参考具体实施例具体地描述了本发明，但是对于本领域技术人员来说，显然可以在不背离本发明的精神和范围时，在其中做出各种改变和修正。本发明基于2013年3月29日提交的日本专利申请号2013-073500，其内容通过引用并入本文。
工业实用性
由于其中不包含铜组分，本发明的摩擦材料是具有低环境负荷的摩擦材料。另外，尽管不包含铜组分，通过包含铝和Fe-Al金属间化合物的至少任意一种；氧化铝；亚铬酸盐；以及钢纤维，获得了等同于或优于相关领域的摩擦材料的在湿润状态下具有稳定的摩擦系数和低匹配材料冲击性的摩擦材料。因此，本发明的摩擦材料在用于机动车辆、轨道车辆和工业机器等的制动器垫、制动衬片或离合器中是特别有用的，并且其技术意义极高。
Claims (5)
1.一种摩擦材料，该摩擦材料包含粘合剂、摩擦调整材料和纤维基材，并且不包含铜组分，
所述摩擦材料包含：铝和Fe-Al金属间化合物的至少任意一种；氧化铝；亚铬酸盐；以及钢纤维。
2.根据权利要求1所述的摩擦材料，其中所述铝是铝纤维和铝粉的至少任意一种。
3.根据权利要求1所述的摩擦材料，其中所述Fe-Al金属间化合物是选自由Fe3Al、FeAl、FeAl2、Fe2Al5和FeAl3所组成的组中的至少一种化合物。
4.根据权利要求2所述的摩擦材料，其中所述Fe-Al金属间化合物是选自由Fe3Al、FeAl、FeAl2、Fe2Al5和FeAl3所组成的组中的至少一种化合物。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的摩擦材料，其中所述钢纤维的含量为从10质量％至30质量％。
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