KR20100104478A - Metalic sintered brake friction material containing flyash - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A metal sintered brake friction material containing fly ash is provided to secure braking force and high temperature braking stability using a porous refined fly ash as an abrasive agent. CONSTITUTION: A metal sintered brake friction material containing fly ash is made of Cu or Fe 20~50 volume%. A metal sintered brake friction material is made of the ceramic raw materials of Al2O3, SiC, MgO, ZrSiO. One or more friction modifier, graphite, lubricant of MoS2 or WS2 20~30 volume %, BaSO4, and a filler of Ca9(OH)2 or CaCO3 0~30 volume% are mixed. The metal sinter brake friction material is fly ash 5~40 volume% as a friction modifier in order to manufacture a ceramic raw material.

Description

플라이애쉬를 함유한 금속 소결 브레이크 마찰재{Metalic sintered brake friction material containing flyash}Metal sintered brake friction material containing flyash

본 발명은 플라이애쉬를 함유한 금속 소결 브레이크 마찰재에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 화력발전소에서 발생하는 다공질의 정제된 플라이애쉬를 마찰 구성재 중 연마재로 사용함으로써 기타 세라믹원료 대비 동등수준의 제동력 및 고온 제동안정성을 확보하면서, 마찰 상대재의 공격 정도를 저감시키고, 소음도 감소시킬 수 있는 금속 소결 브레이크 마찰재에 관한 것이다.The present invention relates to a metal sintered brake friction material containing fly ash. More specifically, by using the porous refined fly ash generated from the thermal power plant as the abrasive among the friction components, it is possible to reduce the attack degree of the friction counterpart and reduce the noise while ensuring the same level of braking force and high temperature scrutiny as compared to other ceramic materials. The present invention relates to a metal sintered brake friction material.

일반적으로 브레이크 마찰재는 차륜 또는 기계의 작동을 마찰재와 상대재(드럼 또는 디스크)의 마찰력에 의해 감속 또는 제동 역할을 하는 것으로서 이 때의 운동에너지를 마찰로 인하여 발생하는 열(Heat), 진동(Vibration), 마모(Wear), 열분해(Pyrolysis)등으로 변환시켜 소모시킨다.In general, brake friction material plays a role of decelerating or braking wheel or machine by frictional force between friction material and counterpart (drum or disk). Heat and vibration generated by friction ), It is converted into wear, pyrolysis, and consumed.

1906년에 열안정성이 우수한 석면(Asbestos)을 주성분으로 한 브레이크 라이닝을 제동장치에 처음으로 사용하였고, 1980년대 후반 석면이 미국 환경 보호국(EPA)에 의해 발암 물질로 판명되면서 각종 제품에 규제를 받자 탈석면화를 꾀하기 위해 석면 대체 물질의 개발이 시작되었다.In 1906, asbestos-based brake linings were used for the first time in braking systems.In the late 1980s, asbestos was identified as a carcinogen by the US Environmental Protection Agency (EPA). Development of asbestos substitutes has begun to promote asbestos.

다양한 소비자의 품질 욕구와 만족을 위한 품질 향상을 위해, 특히 환경문제의 고조로 반금속성 마찰재(Semi Metalic:금속분 30%이상), 저금속성 마찰재(Low Steel계: 금속분 30%이하), 비석면계 유기질(Non-Asbestos Organic:NAO)등으로 꾸준히 개발, 발전되어왔다. 이런 다양한 종류의 마찰재는 산업기계, 철도차륜, 항공기, 선박등에 널리 사용되고 있으며 그 사용량은 매년 증가하고 있다. In order to improve quality for various consumers' quality needs and satisfaction, in particular, due to environmental problems, semi-metallic friction materials (Semi Metalic: 30% or more), low-metal friction materials (Low Steel: 30% or less), non-asbestos-based organic materials It has been steadily developed and developed as (Non-Asbestos Organic: NAO). These various types of friction materials are widely used in industrial machinery, railway wheels, aircraft, ships, etc., and their usage is increasing every year.

이런 일반적인 마찰재는 유기계 마찰재(Organic Friction Material), 소결 마찰재(Sintered Friction Material) 그리고 C/C 마찰재(Carbon/Carbon Composite Friction Material)등으로 구분이 되어진다.Such general friction materials are classified into organic friction materials, sintered friction materials and carbon / carbon composite friction materials.

현재 소결 마찰재는 고속 및 고하중이 적용되는 항공기, 고속전철 및 오토바이 등에 일부 사용되고 있으며, 점차 차량이 고속화, 대형화, 고하중화 되어감에 따라 브레이크 패드가 담당하는 제동부하가 증가하고 있다. 또한 레이싱 분야에서는 150km/h 이상 고속에서의 반복 급제동에 의해 제동시의 온도가 매우 높아 이 소결 마찰재의 필요성이 대두되고 있다.Currently, sintered friction materials are partially used in aircraft, high-speed trains, and motorcycles to which high speeds and high loads are applied. As the vehicle speeds up, increases in size, and increases in weight, braking loads of the brake pads increase. Furthermore, in the racing field, the need for this sintered friction material is rising due to the extremely high temperature during braking due to repeated rapid braking at a high speed of 150 km / h or more.

이에 따라 일반 자동차 유기계 마찰재보다 고온에서의 마찰특성 즉, 내열성, 마찰계수, 내마모성이 우수한 금속 소결 마찰재가 적용되고 있으며, 분말야금방법에 의하여 각종 금속, 비금속 분말의 혼합, 성형, 소결과정을 통하여 제작되고 있다. 소결 마찰재는 보통 5종이상의 원료가 사용되는 복합 재료이며, 그 원료들은 마찰재, 연마재, 충진재, 결합재, 윤활제, 금속분말등으로 구분되어져 각기 역할을 수행하고 있다. Accordingly, metal sintered friction materials are applied, which have excellent friction characteristics at high temperatures, that is, heat resistance, coefficient of friction, and abrasion resistance, compared to general automotive organic friction materials, and are manufactured by mixing, forming, and sintering various metal and nonmetal powders by powder metallurgy. It is becoming. Sintered friction material is a composite material that usually uses more than five kinds of raw materials, and the raw materials are divided into friction materials, abrasives, fillers, binders, lubricants, metal powders, etc. to perform their respective roles.

국내외의 오일쇼크로 인해 소비 전력의 안정적, 경제적 공급을 위해 각국은 연료비 원가가 저렴한 석탄 및 원자력 발전을 증가시키면서 동시에 자연 재생에너지를 적극적으로 활용하고 있다. 이에 따라 플라이애쉬의 발생량이 증가하고 있으며 플라이애쉬 처리를 위한 재활용 용도개발이 시급한 실정이다. In order to provide stable and economical power consumption due to oil shocks at home and abroad, countries are actively utilizing natural renewable energy while increasing coal and nuclear power generation, which have low fuel cost. Accordingly, the amount of fly ash is increasing and the development of recycling use for fly ash treatment is urgently needed.

현재 대부분의 화력발전소에서 배출되는 플라이애쉬는 주로 슬러리(Slurry)화하여 회사장(회처리장)에 저장되는데 이렇게 저장된 플라이애쉬는 주변 환경을 오염시키거나 화학성분의 침출에 의한 토양 및 수질 오염의 가능성이 제기되고 있다. 뿐만 아니라 기존 회사장은 그 수용능력이 포화되고 있으며 이에따라 화력발전소 부지확보에도 어려움을 겪고 있다.Currently, fly ash emitted from most thermal power plants is mainly slurried and stored in the company's workplace (processing plant). The stored fly ash may contaminate the surrounding environment or cause soil and water pollution by leaching chemicals. Is being raised. In addition, the existing head of the company is saturating its capacity, and thus has difficulty in securing the site of the thermal power plant.

뿐만 아니라 화력발전소에서 배출되는 플라이애쉬는 사용되는 석탄의 종류, 발전장비 및 보일러의 연소조건에 의해 물리.화학적 성질이 다르며, 품질편차가 커서 다른 산업에서의 재활용량이 극히 미비하였으나 정부의 산업부산물 재활용 촉진법, 운영정책과 더불어 품질편차를 줄이기 위한 정제공장의 가동 및 한국공업규격에서의 표준규격제정 등으로 인해 소비가 점차적으로 증가하고 있는 추세이다. In addition, fly ash discharged from thermal power plants has different physical and chemical properties depending on the type of coal used, power generation equipment, and combustion conditions of boilers. Consumption is steadily increasing due to the promotion law and operation policy, as well as the operation of refining plants to reduce quality deviations and the establishment of standards in Korean industrial standards.

이런 플라이애쉬의 발생과정을 살펴보면 화력발전소에서 석탄을 미분기로 분쇄(200mesh이하)하여 공기와 함께 고속으로 노내로 주입하면 석탄에 함유된 대부분 광물질의 용융점 이상인 1,500±200℃ 온도 범위의 부유상태에서 순간적으로 연소하게 되는데, 이 연소 후 부산물이 바로 플라이애쉬라고 불러지며, 플라이애쉬의 발생위치에 따라 도 1에서와 같이 플라이애시(Fly ash), 바텀애시(Bottom ash), 신더애시(Cinder ash)로 구분되어진다.When the fly ash is generated, coal is pulverized (less than 200mesh) in coal-fired power plant and injected into the furnace at high speed with air.It is instantaneous in the suspended state in the temperature range of 1,500 ± 200 ℃, which is above the melting point of most minerals contained in coal. After the combustion, by-products are called fly ash, and fly ash, bottom ash and cinder ash, as shown in FIG. Are distinguished.

현재까지 사용되고 있는 재활용용도를 살펴보면 첫째는 콘크리트 혼화재로서 워커빌리티 개선, 수화열 감소, 장기강도의 증진, 수밀성 향상을 목적으로 사용되고 있다. 두 번째는 작물생육에 필요한 인산, 칼리 및 붕소 성분을 다량함유하고 있어서 비료 또는 토량 개량제등으로 활용하고 있다. 세 번째는 기와 벽돌등의 원료로 사용하고 있다.Looking at the recycling use that has been used until now, the first is the concrete admixture is used for the purpose of improving the workability, reducing the heat of hydration, increase the long-term strength, water tightness. Second, it contains a large amount of phosphoric acid, kali and boron necessary for crop growth, and is used as fertilizer or soil improver. Third, it is used as raw materials for tile and brick.

기존의 유기질계 마찰재료는 고속, 고하중, 대형화등으로 인해 브레이크가 부담해야할 에너지가 높아지면서 마찰시 발생되는 열에 의해 표면탄화현상이 발생하여, 고온에서의 제동력이 떨어지는 페이드현상이 발생하고, 동시에 브레이크 마찰재 마모량이 급격이 증가되는 문제점을 가지고 있다. 이를 해결하기 위하여 기지부를 동 또는 철을 사용한 금속계 소결 마찰재(동계소결마찰재, 철계소결마찰재)가 개발되었으나, 이는 고온에서의 제동안정성 및 제동력, 내마모성은 향상시켰지만, 마찰상대재(디스크, 드럼등)을 심하게 손상시키면서, 마찰면의 파열(Crack) 및 상대면의 국부적인 열섬현상(Heat Sport)을 가속화 시키는 단점 및 운전자에게 불쾌감을 주는 각종 소음(Squeal, Judder)등을 유발하였다.Existing organic friction materials increase the energy to be applied to the brakes due to high speed, high load, and large size, resulting in surface carbonization due to heat generated during friction, and fade phenomenon at which high braking force drops at high temperatures. Brake friction material wear has a problem that is sharply increased. To solve this problem, metal-based sintered friction materials (copper sintered friction materials and iron-based sintered friction materials) using copper or iron were developed, but this improved frictional stability, braking force, and abrasion resistance at high temperatures, but the friction partner (disc, drum, etc.) While severely damaging the engine, it caused the disadvantage of accelerating the crack of the friction surface and the local heat sport phenomenon of the other surface, and various noises (Squeal, Judder) that are unpleasant to the driver.

이에 본 발명에서는 화력발전소에서 발생하는 다공질의 정제된 플라이애쉬를 마찰 구성재 중 연마재로 사용함으로써 기타 세라믹원료 대비 동등수준의 제동력 및 고온 제동안정성을 확보하면서, 마찰 상대재의 공격 정도를 저감시키고, 소음이 감소된 금속 소결 브레이크 마찰재를 제공하고자 하는데 그 목적이 있는 것이다.Therefore, in the present invention, by using the porous refined fly ash generated from the thermal power plant as the abrasive among the friction components, while ensuring the same level of braking force and high temperature scrutiny than other ceramic raw materials, while reducing the attack degree of the friction partner material, noise It is an object of the present invention to provide a reduced metal sintered brake friction material.

또한, 본 발명은 저가의 산업폐기물을 활용함으로써 원가절감을 꾀하고 최종적으로는 산업부산물을 적극적으로 재활용하여 환경오염을 방지할 수 있는 금속 소결 브레이크 마찰재를 제공하고자 하는데 그 목적이 있는 것이다. In addition, the present invention is to provide a metal sintered brake friction material that can reduce the cost by utilizing the low-cost industrial waste and finally recycle the industrial by-products to prevent environmental pollution.

본 발명의 플라이애쉬를 함유한 금속 소결 브레이크 마찰재는 Cu 또는 Fe 20~50%를 기지금속으로 하고, Al2O3, SiC, MgO, ZrO2, ZrSiO 등의 세라믹 원료들 중에서 적어도 하나 이상의 마찰조절제, 흑연, MoS2 또는 WS2 20 ~ 30부피%의 윤활제 및 BaSO4, Ca(OH)2 또는 CaCO3 0 ~ 30부피%의 충진제를 혼합한 후에 성형 및 가압소결에 의해 제조된 금속 소결 브레이크 마찰재에서, 상기 마찰조절제로서 플라이애쉬 5 내지 40부피%를 단독 또는 상기 세라믹 원료에 추가로 포함시켜서 제조하는 것을 특징으로 한다.The metal sintered brake friction material containing the fly ash of the present invention is Cu or Fe 20-50% as a base metal, and at least one or more friction modifiers among ceramic raw materials such as Al 2 O 3 , SiC, MgO, ZrO 2 , ZrSiO, etc. Sintered brake friction material prepared by molding and press sintering after mixing 20 to 30% by volume of graphite, MoS 2 or WS 2 lubricant and fillers of BaSO 4 , Ca (OH) 2 or CaCO 3 to 30% by volume In the fly ash as a friction modifier 5 to 40% by volume, characterized in that the production alone or in addition to the ceramic raw material.

본 발명에서는 화력발전소에서 나오는 플라이애쉬를 이용하여 연마재 역할을 하는 소결 마찰재료로 사용함으로써 주변 환경을 오염시키는 플라이애쉬를 재활용함은 물론 제3의 자원으로도 활용할 수 있는 효과가 있다. In the present invention, by using the fly ash from the thermal power plant as a sintered friction material that serves as an abrasive, there is an effect that can be utilized as a third resource as well as recycling the fly ash polluting the surrounding environment.

또한, 종래 마찰재의 문제점이었던 고온, 고에너지 상태에서 마찰계수가 떨어지는 페이드(Fade)현상을 극복할 수 있고 또, 제동조건의 변화에 따른 마찰 제동안정성을 확보하면서 동시에 낮은 마모율과 소음을 개선시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, it is possible to overcome the fade phenomenon of the friction coefficient in the high temperature and high energy state, which was the problem of the conventional friction material, and also improve the low friction rate and noise while at the same time ensuring the frictional stability according to the change of braking conditions. It has an effect.

본 발명의 금속 소결 브레이크 마찰재는 화력발전소에서 나오는 산업부산물이면서 토양 및 수질을 오염시켜 환경문제를 유발시키고, 일부 재활용되고는 있지만 그 적용범위가 현재 협소한 플라이애쉬(Fly ash)를 적용한 것으로, 종래 마찰재의 문제점이었던 고온, 고에너지 상태에서 마찰계수가 떨어지는 페이드(Fade) 현상을 극복할 수 있고 또, 제동조건의 변화에 따른 마찰 제동안정성을 확보하면서 동시에 낮은 마모율과 소음을 개선시킬 수 있게 되었다. The metal sintered brake friction material of the present invention is an industrial by-product from the thermal power plant and causes environmental problems by contaminating soil and water quality, and is partially applied but is applied to fly ash, which has a narrow application range. It is possible to overcome the fade phenomenon in which the friction coefficient falls at a high temperature and high energy state, which was a problem of the friction material, and also improve the low wear rate and noise while attaining stability during friction according to the change of braking condition.

본 발명에서 사용하는 플라이애쉬의 특성은 도 2에서 보는바와 같이 상대재인 디스크, 드럼에 대한 공격성을 최소화하면서 마찰안정성을 확보할 수 있도록 입자의 크기가 1~100㎛이며, 평균 20~30㎛ 수준을 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다. As shown in FIG. 2, the fly ash used in the present invention has a particle size of 1 to 100 μm, and an average of 20 to 30 μm so as to secure frictional stability while minimizing aggression with respect to a counterpart disc and drum. Preference is given to using those having

또한, 입자의 형태는 도 3에서 보는 바와 같이 다공성 구조의 구형(求刑)으로 이루어진 것을 사용하는 것이 바람직하며, 이로 인해 소결체의 강도나 경도를 어느 정도 확보하면서도 금속 소결 마찰재의 소음발생을 억제하고, 제동온도 상승에 따른 제동력 감소를 극복 할 수 있다.In addition, it is preferable to use the form of particles made of a spherical structure of the porous structure as shown in Figure 3, thereby ensuring a certain degree of strength or hardness of the sintered body, while suppressing noise generation of the metal sintered friction material, It can overcome the decrease of braking force due to the increase of braking temperature.

본 발명에서 사용하는 플라이애쉬는 주성분으로서 실리카(SiO2)성분이 50 ~ 65%, 알루미나(Al2O3)가 10 ~ 25% 외에 기타 성분으로 MgO(0 ~ 5%), Fe2O3(1 ~ 10%) 등이 미량 함유되어 있으므로 세라믹 연마재로서의 역할을 수행 할 수 있다. 실리카(SiO2)의 경우 1610℃, 알루미나(Al2O3)의 경우 2050℃의 높은 녹는점으로 인해 고온에서도 마찰조절제 중 연마재 역할을 수행하여 안정된 마찰계수를 얻을 수 있으며, 이의 근거로서 도 4에서 보는 바와 같이 온도상승에 따른 중량감소를 파악하기 위해 열분석(TG)을 실시한 결과 700℃까지는 변화가 거의 없으며, 1000℃이상에서도 2%정도의 중량변화만이 나타났다.The fly ash used in the present invention has a silica (SiO 2 ) component of 50 to 65%, alumina (Al 2 O 3 ) of 10 to 25% in addition to MgO (0 to 5%), Fe 2 O 3 other components (1 to 10%), etc., because it contains a small amount can serve as a ceramic abrasive. Due to the high melting point of 1610 ° C. for silica (SiO 2 ) and 2050 ° C. for alumina (Al 2 O 3 ), a stable friction coefficient can be obtained by acting as an abrasive in the friction modifier even at high temperatures. As can be seen from the thermal analysis (TG) for grasping the weight loss due to the temperature increase, there is almost no change up to 700 ℃, and only 2% of the weight change appeared even above 1000 ℃.

본 발명에 따른 금속 소결 브레이크 마찰재는 기지금속(Matrix), 마찰 조절제(Friction Modifier), 윤활제(Lubricant), 충진제(Filler) 등의 원료로 구성되며, 이들을 적절한 비율로 설계할 경우 본 발명에서 원하는 마찰특성을 얻을 수 있다. The metal sintered brake friction material according to the present invention is composed of a raw material such as matrix, friction modifier, lubricant, filler, and the like, and when designed at an appropriate ratio, the desired friction in the present invention. Characteristics can be obtained.

즉, 본 발명에 의하면, 기지금속으로는 제동시 마찰에 의해 발생된 고온 사용환경에서도 원료 상호간의 탈락이 일어나지 않도록 마찰 조절제와 윤활제를 안정적으로 결합시켜 주면서 동시에 마찰온도의 상승을 억제할 수 있도록 Cu (Sn 포함) 또는 Fe를 20~50 부피%로 구성하여 사용하는 것이 바람직하다.That is, according to the present invention, Cu may be used as a base metal to stably combine friction modifiers and lubricants so that the raw materials do not fall off even in high-temperature use environments generated by friction during braking, and at the same time, increase the friction temperature. (Sn included) or Fe is preferably used at 20 to 50% by volume.

마찰조절제로는 마찰계수, 내마모성, 소음, 상대재(디스크,드럼)의 공격 정도에 영향을 주며, 주로 Al2O3, SiC, MgO, ZrO2, ZrSiO 등의 세라믹 원료들 중에서 적어도 하나 이상을 선택하여 사용하고 있지만 Al2O3, SiC등의 경우 높은 용융점을 가지고 있으면서도 원료 자체가 마모가 적어 상대재에 대한 공격이 심하며, 내마모성도 좋지 않는 문제점이 있다. 뿐만 아니라, 그로인해 소음측면에서 매우 불리하다. 따라서, 본 발명에서는 고온에서도 제동성능을 안정화시키며 대면공격성을 억제하고, 내마모성을 유지하면서 소음개선에 효과가 있는 플라이애쉬 5 내지 40부피%를 마찰조절제로서 단독 또는 상기 세라믹 원료에 추가로 혼합하여 사용한다. 만일 5부피% 미만으로 사용할 경우 마찰조절제로서 역할을 할 수 없어 고온 마찰계수 안정 및 소음 감소효과가 거의 없으며, 반대로 40부피%이상을 사용할 경우는 고온에서의 마찰계수는 상승하나 마찰재의 마모가 급증하게되여 그 효용성이 없다. Friction modifiers affect the coefficient of friction, abrasion resistance, noise, and the degree of attack of the counterpart (disk, drum), and at least one of ceramic raw materials such as Al 2 O 3 , SiC, MgO, ZrO 2 , ZrSiO, etc. Although Al 2 O 3 , SiC, etc. have a high melting point, but the raw material itself is less wear, there is a problem of aggression to the counterpart, and wear resistance is also poor. In addition, it is very disadvantageous in terms of noise. Therefore, in the present invention, 5 to 40% by volume of fly ash, which is effective in improving noise while stabilizing braking performance and suppressing surface attack resistance and maintaining abrasion resistance, as a friction regulator, or additionally mixed with the ceramic raw material, is used. do. If it is less than 5% by volume, it can't act as a friction modifier, so it has little effect on stabilizing high temperature friction coefficient and reducing noise. Conversely, when it is used above 40% by volume, the coefficient of friction increases at high temperature but wear of friction material increases rapidly. It is not useful.

다음에 윤활제로는 마찰재와 상대재(디스크, 드럼) 사이에서 스틱-슬립(Stick-Slip)현상을 억제시키면서 동시에 윤활 역할을 수행하는데, 일반적으로 흑연(Graphite), MoS2 또는 WS2등이 사용되며, 그 사용량은 20 ~ 30 부피%가 바람직하다. Next, as lubricant, lubrication is performed at the same time while suppressing stick slip between the friction material and the counterpart (disc, drum). Graphite, MoS 2 or WS 2 is generally used. The amount is preferably 20 to 30% by volume.

충진제로는 마찰재에 있어서 기본적인 물성을 조정하고, 소음 및 제동시 페달 답력을 좋게 하기 위하여 사용하는 것이며, 일반적으로 BaSO4, Ca(OH)2, 또는 CaCO3등을 0 ~ 30부피%를 사용하는 것이 바람직하다. The filler is used to adjust the basic physical properties of the friction material and to improve the pedal effort during noise and braking. Generally, 0 to 30% by volume of BaSO 4 , Ca (OH) 2 , or CaCO 3 is used. It is preferable.

이와 같은 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. The present invention will be described in more detail based on the following examples.

실시예 1 내지 실시예 2(비교예 1)Examples 1 to 2 (comparative example 1)

다음 표 1과 같이 금속 소결 브레이크 마찰재의 원료 조성을 준비하였다.As shown in Table 1, the raw material composition of the metal sintered brake friction material was prepared.

표 1TABLE 1

구분division 비교예1Comparative Example 1 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 CuCu bal.bal. bal.bal. bal.bal. SnSn 3.53.5 3.53.5 3.53.5 Al2O3 Al 2 O 3 1111 -- 66 SiCSiC 10 ~ 2010 to 20 10~2010-20 10~2010-20 흑연black smoke 20 ~ 3020 to 30 20~3020-30 20~3020-30 플라이애쉬Fly ash -- 1111 55 BaSO4 BaSO 4 1010 1010 1010

상기 실시예 1에서는 마찰조절제로서 Al2O3 대신에 플라이애쉬를 11부피% 사용한 예이고, 실시예 2는 마찰조절제로서 Al2O3 6부피%와 플라이애쉬 5부피%를 함께 사용한 예이며, 반면에 비교예 1에서는 마찰조절제로서 Al2O3를 11부피%를 사용한 예이다. 실시예 1 ~ 2과 비교예에서는 다른 마찰조절제로서 SiC 10~20부피%중 일정한 함량을 정해서 함께 사용하였다. In Example 1 is an example using 11% by volume of fly ash instead of Al 2 O 3 as a friction regulator, Example 2 is an example using 6% by volume of Al 2 O 3 and 5% by volume of the fly ash, On the other hand, in Comparative Example 1, 11 vol% of Al 2 O 3 was used as the friction regulator. In Examples 1 and 2 and Comparative Examples, a predetermined content of 10-20% by volume of SiC was used as another friction modifier.

상기 표 1에서와 같은 마찰재 원료 조성을 계량 → 혼합 → 1차 성형 → 가압소결 순서로 하여 마찰재를 제조하였다. 즉, 각각의 원료 분말을 혼합비에 따라 편량한 다음 원료 상호간 혼합 효율을 높이기 위하여 Y-Cone 혼합기를 이용하여 혼합하였으며, 흑연의 경우는 Cu 표면에 흑연막을 형성시켜 소결성을 저하시키므로 혼합 완료 5~10분전에 첨가하였다. 혼합된 원료 분말을 2~4ton/㎠ 성형압력에서 성형하여 10~30kgf/㎠ 가압, 비산화분위기 상태에서 700~1000℃에서 소결하였다. Friction material was manufactured by measuring the friction material composition as in Table 1 in the order of measurement → mixing → primary molding → pressure sintering. That is, each raw material powder was mixed according to the mixing ratio, and then mixed using a Y-Cone mixer in order to increase the mixing efficiency between the raw materials. In the case of graphite, since the graphite film is formed on the Cu surface, the sinterability is lowered. Added minutes ago. The mixed raw powder was molded at 2 to 4 ton / cm 2 molding pressure and sintered at 700 to 1000 ° C. under a pressure of 10 to 30 kgf / cm 2 and in a non-oxidizing atmosphere.

이렇게 소결된 마찰재의 마찰특성 및 소음평가를 위하여 시험편을 50×20× 10mm 크기로 제작하여 1/5 Scale Dynamometer를 이용하여 시험하였다. 0.3kgfms2의 관성상태에서 도 5의 상대재인 시험용 회주철 디스크를 사용하였으며, 제동온도 측정을 위하여 시편과 디스크가 맞닿는 중앙부에 K-Type의 열전대(Thermocouple)를 설치하였으며, 제동시 발생하는 소음을 측정하기 위하여, 외부 소음이 차단된 챔버(Chamfer)내에서 FFT를 측정할 수 있는 장비가 부착된 마이크로폰을 사용하였다. 이때 시험평가의 신뢰성을 높이기 위하여 항온, 항습 장치가 연결된 블로워를 통해서 일정한 풍속의 공기를 유입시켰다.In order to evaluate the friction characteristics and noise of the sintered friction material, the test piece was manufactured in a size of 50 × 20 × 10 mm and tested using a 1/5 scale dynamometer. The test gray cast iron disk, which is a counterpart of FIG. 5, was used in an inertial state of 0.3kgfms 2 , and a K-type thermocouple was installed at the center where the specimen and disk contacted to measure the braking temperature, and the noise generated during braking was measured. To do this, a microphone equipped with a device capable of measuring FFT in a chamber where external noise was blocked was used. At this time, air of constant wind speed was introduced through a blower connected to a constant temperature and humidity device in order to increase the reliability of the test evaluation.

시험평가모드는 JASO C 406-P1를 사용하였으며, 각 시험조건에 따라 효력시험(Effectiveness Test), 페이드&회복시험(Fade & Recovery Test)등을 시험하였다. 그리고 시험시의 마찰계수, 소음등을 측정하고 시험전후의 시험편의 두께편차에 의한 마모량, 상대재의 표면 거칠기를 측정하여 마찰성능을 평가하였다.JASO C 406-P1 was used as the test evaluation mode. The test was conducted on the Effectivity Test and the Fade & Recovery Test. The friction coefficient and noise during the test were measured, and the frictional performance was evaluated by measuring the amount of wear and the surface roughness of the counterpart by the thickness variation of the test piece before and after the test.

다음 표 2는 상기한 비교예와 실시예들의 1/5 Scale Dynamometer 마찰성능시험결과를 나타낸 것이다.Table 2 shows the results of the 1/5 Scale Dynamometer friction performance test of the Comparative Examples and Examples described above.

표 2TABLE 2

구분division 비교예1Comparative Example 1 실시예1Example 1 실시예2Example 2 평균마찰계수(μ)Average friction coefficient (μ) 0.5330.533 0.5960.596 0.5680.568 고속주행
마찰계수
(100km/h)
High speed driving
Coefficient of friction
(100km / h)
0.3g0.3 g 0.4820.482 0.5500.550 0.5870.587
0.6g0.6g 0.5020.502 0.5170.517 0.5390.539 1차 페이드Primary fade 최고(μ)High (μ) 0.5270.527 0.6560.656 0.5750.575 최저(μ)Lowest (μ) 0.4400.440 0.5050.505 0.4920.492 소음발생회수
(70dB이상, 15kHz이하)
Noise generation frequency
(70dB or more, 15kHz or less)
194194 5959 142142
마모량(mm)Abrasion amount (mm) 0.4020.402 0.3620.362 0.3730.373

상기 표 2와 도 6에서 보는 바와 같이 평균마찰계수에 있어서 Al2O3 대비 플라이애쉬를 첨가함으로써 평균마찰계수가 상승됨을 알 수 있으며, Al2O3가 10.9% 첨가된 비교예 1 대비 플라이애쉬가 10.9% 첨가된 실시예 1이 11.8% 상승하였으며, 플라이애쉬가 5.5% 첨가된 실시예 2는 6.6% 상승하였다. As shown in Table 2 and Figure 6 it can be seen that the average friction coefficient is increased by adding a fly ash compared to Al 2 O 3 in the average friction coefficient, the fly ash compared to Comparative Example 1 in which Al 2 O 3 is added 10.9% Example 1 added 10.9% increased 11.8%, while Example 2 added 5.5% fly ash increased 6.6%.

상기 표 2와 도 7에서 보는 바와 같이 100km/h 고속주행(2'nd Effectiveness) 중 마찰계수는 저감속 상태에서 비교예 1 대비 실시예 1, 2은 각각 14.1%, 21.8%로 나타났으며, 고감속 상태에서 실시예 1, 2은 3.0%, 7.4%로 나타났다. 이는 고속 주행시에도 적정 플라이애쉬를 첨가한 것이 상대적으로 높은 마찰계수를 나타내었다.As shown in Table 2 and FIG. 7, the friction coefficients of the 100 km / h high speed driving (2'nd Effectiveness) were shown to be 14.1% and 21.8% of Comparative Examples 1 and 2, respectively, at a reduced speed. Examples 1 and 2 were 3.0% and 7.4% in the high deceleration state. This resulted in a relatively high coefficient of friction when the appropriate fly ash was added even at high speeds.

고온에서의 마찰계수의 저하 정도를 평가하는 페이드(Fade)시험에서도 상기 표 2와 도 8에서 보는 바와 같이 플라이애쉬를 첨가한 것이 마찰계수가 높게 나타났다.In the Fade test, which evaluates the degree of decrease of the friction coefficient at high temperature, as shown in Table 2 and FIG. 8, the addition of the fly ash showed a high friction coefficient.

상기 표 2와 도 9과 10에서 보는 바와 같이 소음 발생 측면에서도 플라이애쉬를 첨가함으로써 소음 감소 효과가 나타난 것으로 보이며, 상기 표 2와 도 11에서 보는 바와 같이 마모량 또한 감소되는 것으로 나타났다.As shown in Table 2 and FIGS. 9 and 10, the noise reduction effect was also shown by the addition of fly ash in terms of noise generation, and the amount of wear was also reduced as shown in Table 2 and FIG. 11.

결론적으로 최소 5%이상의 플라이애쉬를 첨가함으로써 평균마찰계수, 고속 제동력, 고온 제동력등이 상승하였으며, 상대적으로 높은 제동력을 유지하면서도 내마모성이 개선되었다. 뿐만 아니라 다공성 구조의 원료 특성으로 인한 소음개선 효과도 나타났다.In conclusion, by adding at least 5% of fly ash, the average friction coefficient, high speed braking force and high temperature braking force were increased, and wear resistance was improved while maintaining relatively high braking force. In addition, the noise improvement effect of the raw material of the porous structure also appeared.

도 1은 일반적인 플라이애쉬를 생산하는 과정을 설명하기 위한 시스템 구성도이다.1 is a system configuration for explaining a process for producing a typical fly ash.

도 2는 본 발명에서 사용하는 플라이애쉬의 입도분포를 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing the particle size distribution of the fly ash used in the present invention.

도 3은 본 발명에서 사용하는 플라이애쉬의 입자를 주사전자현미경(SEM)으로 촬영한 사진이다.3 is a photograph taken with a scanning electron microscope (SEM) of the particles of the fly ash used in the present invention.

도 4는 본 발명에서 사용하는 플라이애쉬의 열분석(TG-DTA) 결과를 보여주기 위한 그래프이다. Figure 4 is a graph showing the thermal analysis (TG-DTA) results of the fly ash used in the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 마찰재의 시험용 회주철 디스크를 개략적으로 나타낸 도면이다. 5 is a view schematically showing a gray cast iron disk for testing of friction material according to the present invention.

도 6 본 발명에 따른 실시예 1~2의 마찰재와 비교예 1과의 JASO C 406-P1 전체 마찰성능시험 마찰계수를 비교하기 위하여 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the friction coefficient of the JASO C 406-P1 total friction performance test of the friction material of Examples 1 to 2 and Comparative Example 1 according to the present invention.

도 7 본 발명에 따른 실시예 1 ~ 2의 마찰재와 비교예 1과의 2번째 효력시험(속도와 감속도 변화에 따른 마찰계수 시험) 마찰계수를 비교하기 위하여 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing a comparison of the friction coefficient of the friction material of Examples 1 to 2 according to the present invention and the second effect test of the Comparative Example 1 (the friction coefficient test according to the speed and the deceleration change).

도 8 본 발명에 따른 실시예 1 ~ 2의 마찰재와 비교예 1과의 페이드 시 마찰계수를 비교하기 위하여 나타낸 그래프이다. 8 is a graph showing the friction coefficient during the fade between the friction material of Examples 1 to 2 and Comparative Example 1 according to the present invention.

도 9 본 발명에 따른 실시예 1 ~ 2의 마찰재와 비교예 1과의 소음발생을 비교한 그래프이다. 9 is a graph comparing noise generation between the friction materials of Examples 1 to 2 and Comparative Example 1 according to the present invention.

도 10 본 발명에 따른 실시예 1 ~ 2의 마찰재와 비교예 1과의 소음특성을 비 교한 그래프이다. 10 is a graph comparing the noise characteristics of the friction material and Comparative Example 1 of Examples 1 to 2 according to the present invention.

도 11 본 발명에 따른 실시예 1 ~ 2의 마찰재와 비교예 1과의 마모량의 비교한 그래프이다.11 is a graph comparing the amount of wear between the friction material of Examples 1 to 2 and Comparative Example 1 according to the present invention.

Claims (2)

Cu 또는 Fe 20 ~ 50부피%를 기지금속으로 하고, Al2O3, SiC, MgO, ZrO2, ZrSiO의 세라믹 원료들 중에서 적어도 하나 이상의 마찰조절제, 흑연, MoS2 또는 WS2 20 ~ 30부피%의 윤활제 및 BaSO4, Ca(OH)2 또는 CaCO3 0 ~ 30부피%의 충진제를 혼합한 후에 성형 및 가압소결에 의해 제조된 금속 소결 브레이크 마찰재에 있어서, 상기 마찰조절제로서 플라이애쉬 5 내지 40부피%를 단독 또는 상기 세라믹 원료에 추가로 포함시켜서 제조하는 것을 특징으로 하는 금속 소결 브레이크 마찰재.Cu or Fe 20 to 50% by volume of the base metal, at least one of the ceramic materials of Al 2 O 3 , SiC, MgO, ZrO 2 , ZrSiO, at least one friction regulator, graphite, MoS 2 or WS 2 20 to 30% by volume In a metal sintered brake friction material prepared by molding and press sintering after mixing a lubricant of 0 to 30% by volume of a lubricant and a BaSO 4 , Ca (OH) 2 or CaCO 3 , 5 to 40 volumes of fly ash as the friction regulator. Metal sintered brake friction material, characterized in that the production by adding to the ceramic raw material alone or in addition to. 제 1항에 있어서, 상기 플라이애쉬는 입자의 크기가 1~100㎛이며, 평균 20 ~ 30㎛ 수준을 갖는 것을 첨가하여 제조하는 것을 특징으로 하는 금속 소결 브레이크 마찰재.The metal sintered brake friction material as claimed in claim 1, wherein the fly ash is manufactured by adding a particle having a size of 1 to 100 µm and having an average of 20 to 30 µm.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5924779A (en) 1982-08-03 1984-02-08 Nisshinbo Ind Inc Semi-metallic friction material
JPS6038488A (en) * 1983-08-11 1985-02-28 Nisshinbo Ind Inc Friction material
JP4589215B2 (en) * 2005-10-14 2010-12-01 曙ブレーキ工業株式会社 Sintered friction material

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113351862A (en) * 2021-06-07 2021-09-07 安徽工业大学 Iron-based bearing material with in-situ pore forming and lubrication enhancement functions and preparation method thereof
CN113351862B (en) * 2021-06-07 2022-03-18 安徽工业大学 Iron-based bearing material with in-situ pore forming and lubrication enhancement functions and preparation method thereof

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