JP3875938B2

JP3875938B2 - 摩擦材との接着性に優れたクラッチプレート用鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP3875938B2
Application number: JP2002271353A
Authority: JP
Inventors: 健二才田; 雅光槌永; 一行竹島; 剛宏佐々木
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-09-18
Filing date: 2002-09-18
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2022-09-18
Also published as: JP2004107722A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のクラッチプレート用鋼板、特に摩擦材との密着性に優れたクラッチプレート用鋼板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のオートマチックトランスミッションに組み込まれるプレートディスククラッチはプレートの摩擦力により遊星歯車にクラッチ、ブレーキとして働き、変速比を変える役割を果たしている。このプレートディスククラッチは、焼鈍、冷延された炭素鋼板を打ち抜きし、これらの表面に摩擦紙等の摩擦材を貼った、ドライプレートと呼ばれるものと、そのままで使用されるドリブンプレートと呼ばれるものを交互に配置した機構になっている。
【０００３】
この場合、ドライプレートの表面に貼り付けられた摩擦紙等の摩擦材は、クラッチ、ブレーキとして働く際にせん断力を受けるので、摩擦紙等の摩擦材の強度、耐磨耗性と共に、これが貼り付けられた鋼板と摩擦材との間の密着性が十分確保される必要がある。
【０００４】
従来の摩擦材の耐磨耗性を向上させる技術としては、ゴム組成物に所定量のアラミド繊維を添加する技術がある（例えば、特許文献１）。しかしながら、従来技術では鋼板と摩擦材との間の密着性の確保を低コストで行う方法については十分な検討がなされていないのが現状である。
【０００５】
従って、ドライプレートに打ち抜き後に摩擦紙等の摩擦材を鋼材に貼り付ける場合には、鋼材の表面を硫酸または塩酸による酸洗処理、リン酸エッチングする等の特殊な処理を余儀なくされ、このことがコストアップに繋がっていた。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−１９６６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記現状に鑑み、鋼材の表面をリン酸エッチング等の特殊な処理を施すことなく、クラッチ、ブレーキとして働く際に受けるせん断力に耐え得る鋼材と摩擦材との密着性を確保できるクラッチプレート用鋼板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、クラッチプレート用炭素鋼板について、鋼成分、製造条件、表面性状、材質等を広範囲に検討し、得られた知見を基に完成されたものであり、その要旨は以下のとおりである。
【０００９】
（１）質量％で、
Ｃ：０．０１〜０．６０％、
Ｓｉ：０．０２〜０．３５％、
Ｍｎ：０．１０〜２．０％、
Ｐ：０．００３〜０．０３％、
Ｓ：０．００１〜０．０２％、
Ｃｕ：０．０２〜０．１％
を含有し、残部が不可避的不純物とＦｅの組成をもつ鋼片を、仕上圧延温度８００〜１０００℃、巻取温度５００〜７５０℃以下なる条件で熱延し、酸洗し、圧下率１％以上で調圧もしくは冷延した後、硫酸酸洗、塩酸酸洗、または混合液を用いた電解酸洗を行い表面粗度（Ｒｙ）を３〜２５ミクロンに制御する、またはショットブラストによって表面粗度（Ｒｙ）を１０〜２５ミクロンに制御するのいずれかを行うことを特徴とする摩擦材との接着性に優れたクラッチプレート用鋼板の製造方法。
【００１１】
（２）酸洗と冷延の間に焼鈍を５００〜８００℃の温度で３時間以上行うことを特徴とする上記（１）記載の摩擦材との接着性に優れたクラッチプレート用鋼板の製造方法。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、クラッチプレート用鋼板を製造するに際し、酸洗、ショットブラスト等鋼板表面粗度調整処理を行うことにより、クラッチ、ブレーキとして働く際に受けるせん断力に耐え得る鋼板と摩擦材との密着性を確保することに成功した。
【００１４】
鋼板成分について説明する。
Ｃ：Ｃ量が高い場合、打ち抜き性が劣化する。上限は０．６０％が望ましい。又、０．０１％未満になると打ち抜き断面の耐磨耗性が不十分な上に、表面の耐磨耗性を満足させるためには冷延率を高くとる必要となり衝撃性も劣化する。従って、０．０１％以上が必要である。
【００１５】
Ｓｉ：Ｓｉは脱酸剤として使用する場合、必然的に含有し、鋼板の強化元素として有効であるが、０．３５％を超えるととスケール疵等の表面欠陥の原因となるため、上限を０．３５％の範囲で添加することにしたが、０．２％以下にすることが望ましい。また、Ｓｉは酸洗速度を上げる元素で、アンカー効果を上げ接着強度を高めるため０．０２％以上が望ましい。
【００１６】
Ｍｎ：Ｍｎ量が２．０％を超えると打ち抜き面にクラックが生じやすくなるため、上限を２．０％に特定した。又、Ｍｎ量が０．１０％未満になると打ち抜き断面の耐磨耗性が不十分となるため下限は０．１０％が望ましい。
【００１７】
Ｐ：Ｐは不純物として、不可避的に混入するが、０．０３％を超えると打ち抜き性を阻害するので上限は０．０３％が望ましい。又、Ｓｉと同様に、Ｐは酸洗速度を上げる元素で、アンカー効果を上げ接着強度を高めるため０．００３％以上が望ましい。したがって、Ｐは０．００３〜０．０３％とした。
【００１８】
Ｓ：ＳはＭｎと結合し、介在物となり、やはり打ち抜き性を阻害するので０．０２％以下にするのが望ましい。Ｐと同様、Ｓは酸洗速度を上げる元素で、アンカー効果を上げ接着強度を高めるため０．００１％以上が望ましい。
【００１９】
Ｃｕ：Ｃｕは０．１％を超えると酸洗速度を下げるため、上限は０．１％、下限は０．０２％が望ましい。
【００２０】
熱延として望ましい条件は仕上圧延温度８００℃以上〜１０００℃、巻取温度は５００〜７５０℃以下の範囲で製造する。仕上温度はＡｒ₃変態点直上を基本とする。８００℃を切ると異常粗大粒が発生し、表面の均一性が保てず接着性が劣化する。また、加工性が劣化するため８００℃を下限とした。１０００℃を超えると結晶粒が粗大化し、表面の均一性が保てず接着が劣化する。また、加工性が劣化するため１０００℃を上限とした。鋼板の結晶粒と接着性については、結晶粒の大きさが表面粗度調整処理（酸洗）後のプロフィールに影響を与えるためと考える。巻取温度は、７５０℃を超えると目標硬度が得られなくなるので７５０℃以下で行う必要がある。一方、巻取温度が５００℃未満になると、コイル長手方向の強度差が大きくなりバラツキが大きくなるため５００℃に下限を特定した。
【００２１】
冷延として望ましい条件は、接着強度を安定的に確保するためには、鋼板表面粗度調整処理の前処理として１％以上の冷間圧延を行うことが望ましい。表面性状が揃うため接着性が安定化する。また、冷間ひずみによる表面活性化が酸洗後の表面のアンカー効果を向上させているものと考えられる。
【００２２】
酸洗と冷延の間に５００〜８００℃の温度で３時間以上の焼鈍を行って炭化物を球状化することは、加工性確保の観点から望ましい。
【００２３】
この場合、焼鈍温度を５００℃以上とするのは、炭化物を円滑に球状化させるためにはこの温度が望ましいからである。焼鈍時間を３時間以上確保するのも同様の理由からである。焼鈍温度を８００℃以下とするのは、これを超える温度とすると、炭化物が鋼中に溶解を開始して球状化にとって好ましくないためである。
【００２４】
鋼板表面粗度調整処理として酸洗を行う場合の望ましい条件は、塩酸を用いる場合は濃度５〜１０％で液温７０〜９５℃、また、硫酸の場合、濃度は５〜３０％で液温７０〜９５℃、あるいは混合酸を用いた電解酸洗（電流密度：陽極２０〜８０Ａ／ｄｍ²、陰極：３０〜９５Ａ／ｄｍ²）を行い表面粗度（Ｒｙ）を３〜２５ミクロンの範囲に制御したものである。Ｒｙ３ミクロン未満では、接着面積が小さく接着性が劣る。従ってＲｙ３ミクロン以上が望ましい。また、Ｒｙ２５ミクロンを超えると、表面の凹凸は大きくなるが単位面積当たりの凹凸数が減るため摩擦材との接触面積が少なくなり接着性が落ちる。このため上限はＲｙ２５ミクロンが良い。クラッチプレートは過酷な条件下で使用され疲労破壊による耐久性の確保の観点から上限はＲｙ１５ミクロンが望ましい。
【００２５】
鋼板表面粗度調整処理としてショットブラストを行う場合の望ましい条件はショット粒度６０番以下のショット粒を用いて表面粗度Ｒｙが１０〜２５ミクロンである。ショットブラストの場合、Ｒｙ１０ミクロン以下で、接着面積が小さく接着性が劣る。酸洗材よりも表面粗度の下限が高いのは、酸洗材よりもアンカー効果が劣るためと考えられる。また、ショットブラストについても酸洗材と同様にＲｙ２５ミクロンを超えると摩擦材との接触面積が少なくなるためか接着性が落ちる。ショットブラスト材については酸洗材と異なりＲｙ２５ミクロン程度でも耐久性は落ちない。これは、表層部のショットピーニング効果によるものと考えられる。なお、ＲｙはＪＩＳＢ０６０１に規定されていて、粗度の大きさを表わす指標で、表面の輪郭曲線の最大高さを表わしている．
【００２６】
このようにすることで、クラッチ、ブレーキとして働く際に受けるせん断力に耐え得る鋼板と摩擦材との密着性を確保することができる。
【００２７】
ブレーキとして働く際に受けるせん断力に耐え得る鋼板と摩擦材との密着性を確保できる理由は、必ずしも明確ではないが、粗度と硬度等の材質との組み合わせ効果により、摩擦材と鋼板との間の接着剤のアンカー効果が増大するのではないかと考えられる。
【００２８】
【実施例】
表１の組成を持つ鋼を転炉で溶解し、連続鋳造スラブとし、表２に記載の条件で熱間圧延、冷間圧延して、鋼板を製造した。これらの鋼板を図１に示すような形状のドライブプレートを打ち抜きで作成した。打ち抜き性の評価は、光学顕微鏡で断面観察し、３０ミクロン以上のクラックがあるものは×、２０〜３０ミクロンのものは△、２０ミクロン以下のものを○の評点をつけ、評価した。耐久試験としては、磨耗性と疲労特性を調査した。
【００２９】
磨耗試験は打ち抜き面及び板面の磨耗試験を行い、それぞれ評価した。疲労特性は試験片中央に直径５ｍｍの打ち抜き穴の切欠疲労試験を行い、疲労限で評価した。接着性の評価にはＪＩＳＫ６８５０に従って、引張試験を行い評価した。試験片は切出し後、脱脂を行い、フェノール系溶剤不可方の一液熱硬化タイプの接着剤を用いて接着した。接着条件は１６０℃×１時間で荷重は７ｋｇｆ／ｍｍ²で行った。現行用いている塩酸酸洗（濃度２０％、液温８０℃）処理と同等のせん断引張強度のものを○、それ以上のものを◎、劣るものを△、試験片取り付け中または初期の段階で外れたものを×とした。
【００３０】
本発明範囲の実施例のＮｏ．２１〜３７は、打ち抜き性、耐久性ともに良好で、接着性についても、塩酸酸洗同等以上に優れている。
【００３１】
一方、本発明範囲外のＮｏ．１〜４は、鋼板表面粗度調整処理がないため接着性が劣る。また、Ｎｏ．５〜１２は、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃｕ等の成分が、本発明外であるため、接着性が劣る。Ｎｏ．１４は、打ち抜き性、接着性が良好であるが、Ｃ量が極端に低いため、耐磨耗性が低く、プレートとしては使用できない。Ｎｏ．１５は、耐久性、接着性に優れているが、Ｃ量が高いので打ち抜きが劣る。Ｎｏ．１６〜１９は、鋼板表面粗度調整処理の前処理として１％以上の冷間圧延を行っていないため接着性が劣る。Ｎｏ．２０は、鋼板表面粗度調整処理のショット粒度が本発明範囲外であるため接着性が劣る。
【００３２】
【表１】

【００３３】
【表２】

【００３４】
【表３】

【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、打ち抜き後の鋼材の表面を、硫酸、塩酸による酸洗処理、リン酸エッチング等の特殊な処理を施すことなく、クラッチ、ブレーキとして働く際に受けるせん断力に耐え得る鋼材と摩擦材との密着性を確保できるクラッチプレート用鋼板を提供することができ、この鋼板により、クラッチやブレーキを低コストで製造できる。その工業的意義はきわめて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法による鋼板を用いて製造されたドライプレートの図である。
【符号の説明】
１ドライブプレート

Claims

質量％で、
Ｃ：０．０１〜０．６０％、
Ｓｉ：０．０２〜０．３５％、
Ｍｎ：０．１０〜２．０％、
Ｐ：０．００３〜０．０３％、
Ｓ：０．００１〜０．０２％、
Ｃｕ：０．０２〜０．１％
を含有し、残部が不可避的不純物とＦｅの組成をもつ鋼片を、仕上圧延温度８００〜１０００℃、巻取温度５００〜７５０℃以下なる条件で熱延し、酸洗し、圧下率１％以上で調圧もしくは冷延した後、硫酸酸洗、塩酸酸洗、または混合液を用いた電解酸洗を行い表面粗度（Ｒｙ）を３〜２５ミクロンに制御する、またはショットブラストによって表面粗度（Ｒｙ）を１０〜２５ミクロンに制御するのいずれかを行うことを特徴とする摩擦材との接着性に優れたクラッチプレート用鋼板の製造方法。
酸洗と冷延の間に焼鈍を５００〜８００℃の温度で３時間以上行うことを特徴とする請求項１記載の摩擦材との接着性に優れたクラッチプレート用鋼板の製造方法。