KR20120135087A - 디스크 브레이크 패드용 백 플레이트 및 그 백 플레이트를 이용한 디스크 브레이크 패드 - Google Patents
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Abstract
<과제>
자동차 등의 디스크 브레이크 패드에 사용되는, 강제 백 플레이트 및 그 백 플레이트를 이용한 디스크 브레이크 패드이고, 마찰재와 백 플레이트의 접착 강도를 향상시킬 수 있는 백 플레이트, 및, 그 백 플레이트에 마찰재를 접착한, 충분한 접착 강도를 갖는 디스크 브레이크 패드를 제공한다.
<해결수단>
디스크 브레이크 패드용 강제 백 플레이트로서, 마찰재를 접착하는 면에 가스 질화법 또는 가스 연질화법에 의해 형성한 깊이 5㎛?20㎛의 화합물층과, 상기 화합물층의 표층측에 상기 화합물층의 깊이의 40% 이상의 두께의 포러스층을 구비한다 동시에, 표층에 형성되는 산화물층의 두께가 1㎛ 이하인 백 플레이트를 사용한다.
자동차 등의 디스크 브레이크 패드에 사용되는, 강제 백 플레이트 및 그 백 플레이트를 이용한 디스크 브레이크 패드이고, 마찰재와 백 플레이트의 접착 강도를 향상시킬 수 있는 백 플레이트, 및, 그 백 플레이트에 마찰재를 접착한, 충분한 접착 강도를 갖는 디스크 브레이크 패드를 제공한다.
<해결수단>
디스크 브레이크 패드용 강제 백 플레이트로서, 마찰재를 접착하는 면에 가스 질화법 또는 가스 연질화법에 의해 형성한 깊이 5㎛?20㎛의 화합물층과, 상기 화합물층의 표층측에 상기 화합물층의 깊이의 40% 이상의 두께의 포러스층을 구비한다 동시에, 표층에 형성되는 산화물층의 두께가 1㎛ 이하인 백 플레이트를 사용한다.
Description
본 발명은, 자동차 등의 디스크 브레이크 패드에 사용되는 강제(鋼製) 백 플레이트 및 그 백 플레이트에 마찰재를 접착한 디스크 브레이크 패드에 관한 것이다.
자동차 디스크 브레이크에 사용되고 있는 디스크 브레이크 패드는, 백 플레이트로 불리는 자동차 구조용 열간압연강판 등의 강재로 이루어지는 베이스 부재에, 섬유기재, 결합재, 마찰 조정재로 이루어지는 마찰재를, 접착제나 마찰재에 포함되는 결합재에 의해 접착한 것이다.
디스크 브레이크는, 차륜과 함께 회전하는 디스크 로터를 협지(挾持)하도록 디스크 브레이크 패드가 배치되어 있고, 그 디스크 브레이크 패드를 디스크 로터에 가압하여 마찰시키는 것에 의해 제동력을 얻고 있다.
이때 디스크 브레이크 패드의 마찰재와 백 플레이트 사이에는 큰 전단력이 가해지기 때문에, 마찰재와 백 플레이트 사이에는, 그 전단력에 견딜 수 있는 접착 강도가 필요하다.
마찰재와 백 플레이트의 접착 강도를 향상시키기 위하여, 백 플레이트의 표면에 미세한 요철(凹凸)을 구비하는 포러스층을 형성시키는 방법이 알려져 있다. 백 플레이트의 표면에 미세한 요철을 구비하는 포러스층이 있으면, 접착제나, 마찰재에 포함되는 결합재가 요철에 파고들어, 그 앵커 효과에 의해 마찰재와 백 플레이트의 접착 강도가 향상된다.
마찰재를 접착하기 전의 백 플레이트의 표면에 실시되는 전처리로서 질화 처리법 또는 연질화 처리법이 채용되고 있다.
질화 처리 또는 연질화 처리는 통상, 금속 재료 표면의 내마모성, 내피로성, 내부식성, 내열성을 향상시키기 위하여 실시되는 것이고, 재료의 표면은 평활하게 마무리되는 것이 일반적이다.
하지만, 당해 기술분야에 있어서 질화 처리 또는 연질화 처리는, 백 플레이트의 표면에 미세한 요철을 갖는 포러스층을 구비하는 화합물층을 형성하는 수단으로서 채용되고 있고, 그 목적, 효과 모두 일반적인 다른 기술분야와 비교해 특이하다.
일본국 특허출원공개 S53-47218호 공보(특허문헌 1)에는, 철계 재료로 이루어지는 백 플레이트의 표면에, 표면 거칠기가 5?50㎛인 알갱이나 그물코 형상의 미세한 돌기를 구비한 표면 상태를 나타내는 Fe-C-N계를 주체로 하는 화합물층을 층두께 5㎛ 이상 형성하고, 당해 화합물층 표면에 접착제를 통해 마찰재를 접착하는 것에 의해, 마찰재와 백 플레이트 사이의 접착력을 향상시킨 디스크 브레이크 패드가 기재되어 있다.
이와 같은 백 플레이트의 알갱이나 그물코 형상의 미세한 돌기를 구비한 표면을 갖는 화합물층은, 암모니아 가스를 사용한 가스 연질화법, 가스 연질화법이나, 시안화합물을 사용한 염욕 질화법, 염욕 연질화법에 의해 형성할 수 있다.
일본국 특허출원공개 2007-64431호 공보(특허문헌 2)에는, 백 플레이트를 쇼트 블라스트(shot blast)에 의해 조면(粗面)으로 한 후, 연질화피막 처리를 하는 디스크 브레이크 패드의 제조 방법이 기재되어 있다.
하지만, 염욕 질화법, 염욕 연질화법은 시안화합물을 사용하기 때문에, 환경적인 관점에서 바람직하지 못한 문제가 있고, 또한, 가스 질화법이나 가스 연질화법에서는, 충분한 두께의 포러스층을 형성할 수 없기 때문에, 최근 자동차의 고출력화에 따라 높아지고 있는 접착 강도에 관한 요구 성능을 점점 충족하지 못하고 있다.
또한, 쇼트 블라스트 처리는, 표면을 조면화하는 것, 및 질화 처리 또는 연질화 처리에 의한 화합물층의 형성을 저해하는 산화물층을 제거하는 것을 목적으로 실시되지만, 동시에 백 플레이트의 단부에 버(burr)가 형성되는 문제가 있다. 이 버는 브레이크의 진동 특성에 악영향을 미치기 때문에 제거할 필요가 있고, 그 공정을 마련해야 하기 때문에 비효율적이다.
한편, 금속재료의 질화 처리법으로서, 일본국 특허출원공개 H3-44457호 공보(특허문헌 3)와 같은, 금속재료의 표면에 존재하는 산화막을 불소계 가스에 의해 불화막으로 치환하고, 금속재료의 표면을 활성화시키는 활성화 처리를 한 후, 암모니아 가스에 의해 금속재료의 표면에 화합물층을 형성하는 질화 처리법이 알려져 있다.
특허문헌 3에 기재의 질화 처리법은, 쇼트 블라스트 처리 등의 금속재료의 표면을 변형시키는 바와 같은 방법을 사용하지 않고 금속재료의 표면에 존재하는 산화막을 제거할 수 있기 때문에, 치밀하고 평활한 화합물층 표면을 얻을 필요가 있는 기술분야에서 널리 사용되고 있다.
하지만, 특허문헌 3에 기재의 질화 처리법은, 마찰재와 백 플레이트의 전단 강도를 얻기 위하여 백 플레이트의 표면에 미세한 요철을 구비하는 포러스층을 갖는 화합물층을 형성할 필요가 있는 당해 기술분야에서는, 지금까지 주목받지 못하고 기술적인 검토가 일체 이루어지지 않고 있었다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위하여, 자동차 등의 디스크 브레이크 패드에 사용되는 강제 백 플레이트 및 그 백 플레이트를 이용한 디스크 브레이크 패드이고, 마찰재와 백 플레이트의 접착 강도를 향상시킬 수 있는 백 플레이트 및 그 백 플레이트에 마찰재를 접착한, 충분한 접착 강도를 갖는 디스크 브레이크 패드를 제공하는 것을 과제로 한다.
마찰재와 백 플레이트의 접착 강도를 더욱 향상시키기 위해서는, 충분한 두께를 갖는 포러스층을 구비하는 화합물층을 형성한 백 플레이트를 사용할 필요로 있다.
본 발명자들은, 전술한 바와 같이, 당해 기술분야에서는 기술적인 검토가 일체 이루어지지 않고 있었던, 금속재료의 표면에 존재하는 산화막을 불소계 가스에 의해 불화막으로 치환하고, 금속재료의 표면을 활성화시키는 활성화 처리를 한 후, 암모니아 가스에 의해 금속재료의 표면에 화합물층을 형성하는 질화 처리법에 주목하여 예의 검토하였다.
백 플레이트로서 사용되는 SAPH400(JIS(Japanese Industrial Standards) G 3113), SAPH440(JIS(Japanese Industrial Standards) G 3113) 등의 자동차 구조용 열간압연강판, SPFH590(JIS(Japanese Industrial Standards) G 3134) 등의 자동차용 가공성 열간압연 고장력 강판에 있어서, 불소 가스에 의한 활성화 처리는 통상, 그 표면을 평활하게 마무리하기 위하여 150?350℃의 처리 온도에서 실시되고 있다.
하지만, 이 처리 온도를 통상의 온도보다 높게 하면, 백 플레이트 표면의 산화막뿐만 아니라, 산화막 아래에 있는 백 플레이트의 철소지(鐵素地)도 불화되고, 그 상태에서, 가스 질화 처리 또는 가스 연질화 처리를 하면, 놀랍게도 종래의 당해 기술분야에서 실시되고 있었던 가스 질화법, 가스 연질화법에서는 얻을 수 없었던, 충분한 두께를 갖는 포러스층을 구비하는 화합물층을 형성한 백 플레이트를 제작하는 것이 가능해졌다. 그 백 플레이트에 마찰재를 접착한 디스크 브레이크 패드는 접착 강도가 비약적으로 향상되는 것을 알아내고, 본 발명을 완성함에 이르렀다.
또한, 백 플레이트의 가스 질화 처리 또는 가스 연질화 처리 후에 실시하는 냉각 공정을, 가스 질화 처리 공정 또는 가스 연질화 공정에 이어서 비산화성 가스 분위기 하에서 진행하는 것에 의해, 접착제의 밀착성을 저해하는 원인이 되는 산화막의 재형성을 억제할 수 있고, 접착 강도가 더욱 향상되는 것을 더 알아냈다.
본 발명은, 자동차 등의 디스크 브레이크 패드에 사용되는 자동차 구조용 열간압연강판 등으로 이루어진 백 플레이트 및 그 백 플레이트를 이용한 디스크 브레이크 패드에 관한 것이고, 마찰재와 백 플레이트의 접착 강도를 향상시킬 수 있는 백 플레이트 및 그 백 플레이트에 마찰재를 접착한, 충분한 접착 강도를 갖는 디스크 브레이크 패드이고, 이하의 기술을 기초로 한다.
(1) 디스크 브레이크 패드용 강제 백 플레이트에 있어서, 마찰재를 접착하는 면에 가스 질화법 또는 가스 연질화법에 의해 형성된 깊이 5㎛?20㎛의 화합물층을 구비하고, 또한, 상기 화합물층은 표층측에 상기 화합물층 깊이의 40% 이상의 두께의 포러스층을 구비하는 것을 특징으로 하는 백 플레이트.
(2) 상기 (1)에 있어서, 마찰재를 접착하는 면의 표층에 형성되는 산화물층의 두께가 1㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 백 플레이트.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 백 플레이트에 마찰재를 접착하여 이루어지는 디스크 브레이크 패드.
본 발명에 의하면, 마찰재와 백 플레이트의 접착 강도를 향상시킬 수 있는 표면 처리를 한 백 플레이트와, 충분한 접착 강도를 갖는 디스크 브레이크 패드를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 디스크 브레이크 패드의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 백 플레이트의 표면 처리 공정을 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 백 플레이트의 표면 처리 공정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 디스크 브레이크 패드의 제조 공정의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 실시예 4의 백 플레이트 단면의 3000배 관찰 화상이다.
도 6은 실시예 4의 백 플레이트 표면의 1000배 관찰 화상이다.
도 7은 실시예 4의 백 플레이트 표면의 10000배 관찰 화상이다.
도 8은 비교예 3의 백 플레이트 단면의 3000배 관찰 화상이다.
도 9는 비교예 3의 백 플레이트 표면의 1000배 관찰 화상이다.
도 10은 비교예 3의 백 플레이트 표면의 10000배 관찰 화상이다.
도 2는 본 발명의 백 플레이트의 표면 처리 공정을 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 백 플레이트의 표면 처리 공정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 디스크 브레이크 패드의 제조 공정의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 실시예 4의 백 플레이트 단면의 3000배 관찰 화상이다.
도 6은 실시예 4의 백 플레이트 표면의 1000배 관찰 화상이다.
도 7은 실시예 4의 백 플레이트 표면의 10000배 관찰 화상이다.
도 8은 비교예 3의 백 플레이트 단면의 3000배 관찰 화상이다.
도 9는 비교예 3의 백 플레이트 표면의 1000배 관찰 화상이다.
도 10은 비교예 3의 백 플레이트 표면의 10000배 관찰 화상이다.
(1) 디스크 브레이크 패드 도 1에 나타내는 바와 같이, 디스크 브레이크 패드는 백 플레이트와 마찰재를 접착제 등에 의해 접착하여 이루어진다.
(1-1) 백 플레이트 백 플레이트는, SAPH440 등의 자동차 구조용 열간압연강판이나 SPFH590 등의 자동차용 가공성 열간압연 고장력 강판을 판금 프레스 가공에 의해 성형한 것이다.
백 플레이트의 마찰재를 접착하는 면에는, 가스 질화법 또는 가스 연질화법에 의해 깊이 5㎛?20㎛의 화합물층이 형성되어 있고, 상기 화합물층은 표층측에 상기 화합물층 깊이의 40% 이상의 두께의 포러스층을 구비한다.
화합물층의 깊이가 5㎛?20㎛이고, 포러스층의 두께가 화합물층 깊이의 40% 이상인 백 플레이트를 사용하면, 마찰재와 백 플레이트의 접착 강도가 향상된다. 접착 강도를 더욱 향상시키기 위하여, 포러스층의 두께가 화합물층 깊이의 50% 이상 90% 이하인 백 플레이트를 사용하는 것이 바람직하고, 포러스층의 두께가 화합물층 깊이의 60% 이상 80% 이하인 백 플레이트를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 백 플레이트의 마찰재를 접착하는 면의 표층에 형성되는 산화물층의 두께가 너무 크면, 접착 강도가 저하되기 때문에, 마찰재를 접착하는 면의 표층에 형성되는 산화물층의 두께가 1㎛ 이하인 백 플레이트를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
이와 같은 백 플레이트는, 이하에 설명하는 표면 처리를 하는 것에 의해 얻을 수 있다.
(1-1) 백 플레이트의 표면 처리 (1-1-1) 활성화 처리 활성화 처리 공정은, 불소계 가스를 포함하는 분위기에 백 플레이트를 투입하여, 백 플레이트 표면에 형성하고 있는 산화막 및 산화막 아래에 있는 백 플레이트의 철소지를 불화시켜 불화막을 형성한다.
활성화 처리에 사용하는 불소계 가스로서는, 산화막을 형성하고 있는 모재 성분인 Fe에 대해 산소보다 친화성이 강한 할로겐계 물질인 불소계 가스(불소화합물 가스 또는 불소 가스를 함유하는 가스)를 사용할 수 있다. 이 불소계 가스로서는, 불소화합물, 예를 들면 NF3, BF3, CF4, SF6 등을 주성분으로 하는 가스나 F2를 주성분으로 하는 가스를 들 수 있다.
통상은, 이 주성분 가스를 질소 가스 등의 희석 가스로 희석하여 불소계 가스로서 사용한다. 이들의 불소계 가스에 사용되는 주성분 가스 중, 반응성, 취급성 등의 면에서 NF3이 가장 우수하고 실용적이다.
상기 불소계 가스 분위기에서 백 플레이트를, 예를 들면 NF3을 포함하는 불소계 가스 분위기 중에서 유지한다. 이때의 처리 온도를 350?450℃의 범위, 바람직하게는 400?450℃의 범위로 하는 것에 의해, 질화 처리 또는 연질화 처리 후에 필요 충분한 요철을 갖는 포러스층을 형성할 수 있는 불화막층을 형성시킬 수 있다.
여기서, 활성화 처리의 시간에 대해서는, 처리하는 백 플레이트의 재질에 대응하여, 표면의 산화막 및 산화막 아래의 백 플레이트의 철소지가 불화되는 적당한 조건을 설정하지만, 통상은 10?180분의 범위이다.
또한, 불소계 가스 분위기의 불소화합물 또는 불소의 농도는 1000?100000ppm으로 하는 것이 바람직하다.
(1-1-2) 가스 질화 처리 또는 가스 연질화 처리 상술한 활성화 처리 공정에 이어서 실시되는 가스 질화 처리에 대해서는, 질소원 가스로서 암모니아 가스를 포함하는 분위기 중에서, 처리 온도 300?600℃, 바람직하게는 400?600℃의 범위, 처리 시간 30분?60분으로 실시한다. 가스 연질화 처리의 경우에는, 질소원 가스로서의 암모니아 가스와 침탄성(浸炭性) 가스인 혼합 가스를 사용한다.
(1-1-3) 냉각 공정 상술한 가스 질화 처리 공정에 이어서 실시되는 냉각 공정에 대해서는, 비산화성 가스 분위기 하에서 진행된다. 비산화성 가스로서는 암모니아 가스, 질소 가스 등을 사용할 수 있다. 냉각 공정은, 가스 질화 처리 공정 또는 가스 연질화 처리 공정의 처리로(爐)에서 진행하면, 별도의 처리로에 이동시키는 공정을 생략할 수 있어 효율적이다.
(1-2) 마찰재 마찰재는, 금속섬유, 유기섬유와, 무기섬유 등의 섬유기재, 열경화성수지 등의 결합재와, 유기충전재, 무기충전재, 윤활제 등의 마찰 조정재를 포함해서 이루어진다.
섬유기재로서는, 강섬유(steel fiber), 동섬유 등의 금속섬유, 아라미드섬유, 아크릴섬유 등의 유기섬유, 티탄산칼륨섬유, 카본섬유, 세라믹섬유, 암면(rock wool) 등의 무기섬유를 들 수 있고, 이들을 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
결합재로서는, 페놀수지, 에폭시수지 등의 열경화성수지, 이들의 열경화성수지를 캐슈 오일, 실리콘 오일, 각종 엘라스토머 등으로 변성한 수지, 이들의 열경화성수지에 각종 엘라스토머, 불소 폴리머 등을 분산시킨 수지 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
마찰 조정재로서는, 캐슈더스트, 고무더스트(타이어트래드 고무의 분쇄분), 미가류(未加硫)의 각종 고무입자, 가류(加硫)된 각종 고무입자 등의 유기충전재, 황산바륨, 탄산칼슘, 수산화칼슘, 버미큘라이트(vermiculite), 운모 등의 무기충전재, 흑연, 이황화몰리브덴, 황화주석, 황화아연, 황화철 등의 윤활제를 들 수 있고, 이들을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
(1-3) 디스크 브레이크 패드의 제조 방법 본 발명의 디스크 브레이크 패드는, 상기한 표면 처리 방법으로 표면 처리한 백 플레이트에 마찰재를 접착한 것이다.
본 발명의 디스크 브레이크 패드는, 소정량 배합한 상기 섬유기재, 결합재, 마찰 조정재를, 혼합기를 이용하여 균일하게 혼합하는 혼합 공정; 상기한 표면 처리 방법으로 표면 처리하고, 필요에 따라 접착제를 도포한 백 플레이트와, 혼합 공정에서 얻어진 마찰재 원료 혼합물을 겹쳐서 열성형 금형에 투입하고, 가열 가압하여 성형하는 가열?가압 성형 공정; 얻어진 성형품을 가열하여 결합재의 경화 반응을 완료시키는 열처리 공정; 마찰면을 형성하는 연마 처리 공정; 을 거쳐 제조된다.
필요에 따라, 가열?가압 성형 공정 전에, 마찰재 원료 혼합물을 조립(造粒)하는 조립 공정, 마찰재 원료 혼합물 또는 조립 공정에서 얻어진 조립물을 예비 성형 금형에 투입하여 예비 성형물을 성형하는 예비 성형 공정이 실시되고, 가열?가압 성형 공정 후에 도장, 도장 소부(燒付) 공정, 스코칭(scorching) 공정이 실시된다.
[실시예] 이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 설명하지만, 본 발명은 하기의 실시예에 제한되지 않는다.
<실시예 1?5 및 비교예 1?3> 표 1에 나타내는 조건으로, 백 플레이트의 표면 처리를 하였다. 각 실시예, 비교예의 구체적인 표면 처리 방법은 이하에 상세하게 설명한다.
| 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 실시예5 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예4 | ||
| 백 플레이트 재질 | SAPH440 | SAPH440 | SAPH440 | SAPH440 | SAPH440 | SAPH440 | SAPH440 | SAPH440 | |
| 활성화 처리 |
온도 | 350℃ | 400℃ | 450℃ | 400℃ | 400℃ | 300℃ | 500℃ | - |
| 시간 | 30분 | 30분 | 30분 | 30분 | 30분 | 30분 | 30분 | - | |
| 가스 질화 처리 |
온도 | 570℃ | 570℃ | 570℃ | 570℃ | 570℃ | 570℃ | 570℃ | 570℃ |
| 시간 | 30분 | 30분 | 30분 | 30분 | 30분 | 30분 | 30분 | 30분 | |
| 냉각 | 냉각실 | 냉각실 | 냉각실 | 질화처리노 암모니아가스 |
냉각실 질소가스 |
냉각실 | 냉각실 | 냉각실 | |
| 접착 강도 | △ | △ | △ | ◎ | ○ | × | × | × | |
<실시예 1의 백 플레이트> 세정 처리한 SAPH440으로 이루어지는 백 플레이트를, 분위기 온도 350℃로 유지된 로(爐) 내에 투입하고, NF3 가스를 로 내에 도입하고 30분간 유지하여 활성화 처리를 하였다. 그 후, 570℃로 승온한 후, 암모니아 가스를 로 내에 도입하고 30분간 유지하여 질화 처리를 하였다. 나아가, 냉각실로 이동시키고 실온까지 냉각시켜, 표면 처리된 백 플레이트를 얻었다.
<실시예 2의 백 플레이트> 세정 처리한 SAPH440으로 이루어지는 백 플레이트를, 분위기 온도 400℃로 유지된 로 내에 투입하고, NF3 가스를 로 내에 도입하고 30분간 유지하여 활성화 처리를 하였다. 그 후, 570℃로 승온한 후, 암모니아 가스를 로 내에 도입하고 30분간 유지하여 질화 처리를 하였다. 나아가, 냉각실로 이동시키고 실온까지 냉각시켜, 표면 처리된 백 플레이트를 얻었다.
<실시예 3의 백 플레이트> 세정 처리한 SAPH440으로 이루어지는 백 플레이트를, 분위기 온도 450℃로 유지된 로 내에 투입하고, NF3 가스를 로 내에 도입하고 30분간 유지하여 활성화 처리를 하였다. 그 후, 570℃로 승온한 후, 암모니아 가스를 로 내에 도입하고 30분간 유지하여 질화 처리를 하였다. 나아가, 냉각실로 이동시키고 실온까지 냉각시켜, 표면 처리된 백 플레이트를 얻었다.
<실시예 4의 백 플레이트> 세정 처리한 SAPH440으로 이루어지는 백 플레이트를, 분위기 온도 400℃로 유지된 로 내에 투입하고, NF3 가스를 로 내에 도입하고 30분간 유지하여 활성화 처리를 하였다. 그 후, 570℃로 승온한 후, 암모니아 가스를 로 내에 도입하고 30분간 유지하여 질화 처리를 하였다. 나아가, 그대로 암모니아 가스를 가득 채운 로 내에서 실온까지 냉각시켜, 표면 처리된 백 플레이트를 얻었다.
<실시예 5의 백 플레이트> 세정 처리한 SAPH440으로 이루어지는 백 플레이트를, 분위기 온도 350℃로 유지된 로 내에 투입하고, NF3 가스를 로 내에 도입하고 30분간 유지하여 활성화 처리를 하였다. 그 후, 570℃로 승온한 후, 암모니아 가스를 로 내에 도입하고 30분간 유지하여 질화 처리를 하였다. 나아가, 냉각실로 이동시키고, 질소 가스를 도입하여 실온까지 냉각시켜, 표면 처리된 백 플레이트를 얻었다.
<비교예 1의 백 플레이트> 세정 처리한 SAPH440으로 이루어지는 백 플레이트를, 분위기 온도 300℃로 유지된 로 내에 투입하고, NF3 가스를 로 내에 도입하고 30분간 유지하여 활성화 처리를 하였다. 그 후, 570℃로 승온한 후, 암모니아 가스를 로 내에 도입하고 30분간 유지하여 질화 처리를 하였다. 나아가, 냉각실로 이동시키고 실온까지 냉각시켜, 표면 처리된 백 플레이트를 얻었다.
<비교예 2의 백 플레이트> 세정 처리한 SAPH440으로 이루어지는 백 플레이트를, 분위기 온도 500℃로 유지된 로 내에 투입하고, NF3 가스를 로 내에 도입하고 30분간 유지하여 활성화 처리를 하였다. 그 후, 570℃로 승온한 후, 암모니아 가스를 로 내에 도입하고 30분간 유지하여 질화 처리를 하였다. 나아가, 냉각실로 이동시키고 실온까지 냉각시켜, 표면 처리된 백 플레이트를 얻었다.
<비교예 3의 백 플레이트> 세정 처리한 SAPH440으로 이루어지는 백 플레이트를, 570℃로 유지된 로 내에 투입하고, 암모니아 가스를 로 내에 도입하고 30분간 유지하여 질화 처리를 하였다. 나아가, 냉각실로 이동시키고 실온까지 냉각시켜, 표면 처리된 백 플레이트를 얻었다.
<실시예 1?5, 비교예 1?3의 디스크 브레이크 패드의 제조 방법> 표 2에 나타내는 조성의 마찰재 원료를 혼합기로 5분간 혼합하고, 얻어진 마찰재 원료 혼합물을, 예비 성형 금형에 의해 10㎫로 1분 가압하여 예비 성형을 하였다. 이 예비 성형물과, 접착제를 도포한 실시예 1?5, 비교예 1?2의 백 플레이트를 겹쳐서 열성형 금형에 투입하고, 성형 온도 150℃, 성형 압력 40㎫의 조건 하에서 10분간 성형하였다. 그 후, 200℃에서 5시간 열처리(후 경화)를 하고, 연마하여 실시예 1?5, 비교예 1?2의 디스크 브레이크 패드를 제작하였다.
| 섬유기재 |
아라미드섬유 | 7 |
| 동섬유 | 1 | |
| 티탄산칼륨섬유 | 12 | |
| 결합재 | 페놀수지 | 15 |
| 충전재 |
흑연 | 5 |
| 운모 | 10 | |
| 규산지르코늄 | 10 | |
| 황산바륨 | 15 | |
| 수산화칼슘 | 5 | |
| 캐슈더스트 | 15 | |
| 고무더스트 | 5 | |
| 합계 | 100 | |
| 부피% | ||
<접착 강도의 평가> 마찰재와 백 플레이트의 접착 강도는, JIS D4422(자동차 부품-브레이크슈 어셈블리 및 디스크 브레이크 패드-전단 시험 방법)에 준거하여, 디스크 브레이크 패드를 300℃의 분위기에서 36시간 유지한 후, 전단 시험을 하고, 백 플레이트 상에 잔존하는 마찰재의 잔존율을 이용하여 평가하였다. 평가 기준은 표 3과 같다. 평가 결과는 표 1에 병기되어 있다.
| 마찰재의 잔존율 | |
| ◎ | 90% 이상 |
| ○ | 70% 이상 90% 미만 |
| △ | 50% 이상 70% 미만 |
| × | 50% 미만 |
<백 플레이트 단면 및 표면의 관찰> 전자현미경을 이용하여 실시예 4와 비교예 3의 백 플레이트의 단면을 3000배의 배율로, 백 플레이트의 표면을 1000배, 10000배의 배율로 관찰하였다. 각각의 관찰 화상을 도 5?도 10에 나타낸다.
실시예 4의 백 플레이트의 단면 관찰 화상인 도 5와, 비교예의 백 플레이트의 단면 관찰 화상인 도 8을 비교하면, 비교예 3보다 실시예 4의 포러스층이 더욱 깊이 형성되어 있는 것을 알 수 있다.
실시예 4의 백 플레이트에 형성된 화합물층의 깊이는 약 13㎛, 포러스층의 두께는 약 8㎛이고, 포러스층의 두께는 화합물층 깊이의 약 61%이다.
비교예 3의 백 플레이트에 형성된 화합물층의 깊이는 약 13㎛, 포러스층의 두께는 약 5㎛이고, 포러스층의 두께는 화합물층 깊이의 약 38%이다.
또한, 실시예 4의 백 플레이트의 표면 관찰 화상인 도 6, 도 7과, 비교예 3의 백 플레이트의 표면 관찰 화상인 도 9, 도 10을 비교하면, 비교예 3보다 실시예 4의 요철 패턴이 더욱 치밀하고 복잡한 주름 형상을 나타내고 있는 것을 알 수 있다.
자동차 등의 디스크 브레이크 패드에 사용되는 강제 백 플레이트에 있어서, 마찰재와 백 플레이트의 접착 강도를 향상시킬 수 있고, 충분한 접착 강도를 갖는 디스크 브레이크 패드를 얻을 수 있어, 자동차공업의 새로운 발전에 기여할 수 있다.
1: 디스크 브레이크 패드
2: 백 플레이트
3: 마찰재
2: 백 플레이트
3: 마찰재
Claims (3)
- 디스크 브레이크 패드용 강제(鋼製) 백 플레이트에 있어서, 마찰재를 접착하는 면에 가스 질화법 또는 가스 연질화법에 의해 형성된 깊이 5㎛?20㎛의 화합물층을 구비하고, 또한, 상기 화합물층은 표층측에 상기 화합물층 깊이의 40% 이상의 두께의 포러스층을 구비하는 것을 특징으로 하는 백 플레이트.
- 제 1항에 있어서,
마찰재를 접착하는 면의 표층에 형성되는 산화물층의 두께가 1㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 백 플레이트. - 제 1항 또는 제 2항에 기재된 백 플레이트에, 마찰재를 접착하여 이루어지는 디스크 브레이크 패드.
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