KR20210045097A - Friction material for brake pad and the production method of it - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량용 브레이크 패드에 사용되는 마찰재에 관한 것이다.The present invention relates to a friction material used in a vehicle brake pad.
브레이크 장치는 주행 중인 차량을 감속 또는 정지시키고 주차 중에 차량이 움직이는 것을 막기 위하여 사용되는 매우 중요한 안전장치로써, 디스크 및 마찰재의 마찰력을 이용하여 자동차의 운동에너지를 열에너지로 바꾸어 제동시키는 작용을 한다.A brake device is a very important safety device used to slow down or stop a running vehicle and prevent the vehicle from moving while parking. It acts to change the kinetic energy of the vehicle into heat energy by using the frictional force of a disk and a friction material to brake.
브레이크 부품은 핵심 안전부품으로 작동이 확실하고 제동효과가 크며 신뢰성, 내구성 및 정비의 용이성 등의 구비조건을 갖추어야 한다.Brake parts are key safety parts and must be equipped with conditions such as reliable operation, high braking effect, reliability, durability, and ease of maintenance.
종래의 브레이크 장치는 단순히 제동력 및 안전성을 확보하기 위한 측면에서 연구개발이 진행되었으나 최근 들어 차량 성능은 향상, 환경 친화적인 부품 사용, 서스펜션 기술의 진보로 인해 차량은 속도가 고속화되면서 제동장치에 대한 요구 성능이 더욱 엄격하고 가혹하게 되고 법규제화도 되고 있다. 또한 차량의 고급화 지향에 따른 브레이크 노이즈나 조작감 등에 대한 감성영역의 요구도 가혹하게 되어가고 있는 실정이다.Conventional brake systems have been researched and developed in terms of simply securing braking power and safety, but recently, due to the improvement of vehicle performance, the use of environmentally friendly parts, and the advancement of suspension technology, the vehicle speeds up and demands for a braking system. The performance is becoming more stringent and harsh, and it is becoming legally regulated. In addition, the demand for the sensitivity area for brake noise and operation feeling in accordance with the high-end intention of vehicles is also becoming severe.
브레이크 장치의 제동력 확보는 디스크와 마찰재의 상호작용에 의해 제동력을 발생하기 때문에 이들 부품의 특성에 따라 제동성능이 달라지며, 특히 마찰재의 물리적 특성 및 성능을 파악하는 것은 브레이크 시스템을 설계하는데 있어서 매우 중요하다. 따라서 브레이크 마찰재는 브레이크의 성능을 좌우하는 핵심 요소로 간주되고 있으나 이를 개발 차종에 맞게 일정 성능을 확보하는 마찰재를 개발하는 것은 많은 시간과 비용이 소요된다.Securing the braking force of the brake system generates braking force by the interaction between the disc and the friction material, so the braking performance varies depending on the characteristics of these parts.In particular, understanding the physical properties and performance of the friction material is very important in designing a brake system. Do. Therefore, the brake friction material is regarded as a key factor that determines the performance of the brake, but it takes a lot of time and cost to develop a friction material that secures a certain performance according to the developed vehicle model.
일반적으로 승용차에서는 전륜에 디스크 브레이크를, 후륜에 드럼 브레이크를 장착하고 있으며, 이는 디스크 브레이크가 드럼 브레이크에 비하여 효력이 안정되고 한쪽 듣기에 의한 핸들 쏠림 방지나 안정된 제동 효력을 확보하는 측면에서 유리하기 때문에 전륜에 많이 장착하고 있다. 디스 브레이크는 제동 시 마스터 실린더에서 발생한 유압으로 바퀴와 함께 회전하는 디스크를 양쪽에서 마찰재로 압착하여 제동시킨다.In general, passenger cars are equipped with a disk brake on the front wheel and a drum brake on the rear wheel, and this is advantageous in that the effect of the disk brake is more stable than that of the drum brake, and it is advantageous in terms of preventing steering wheel pulling by one side or securing a stable braking effect. It is installed a lot on the front wheel. When braking, the disc brake is braked by pressing the disc rotating with the wheel with friction material from both sides by hydraulic pressure generated from the master cylinder.
자동차 브레이크 패드용 소재 구성은 바인더인 결합재, 철계와 유리 섬유계 등의 섬유 보강재, 구리계, 흑연계 및 금속 황화물계 윤활재, 알루미나와 석영 등의 연마재 및 다양한 충진재의 5대 소재로 구성된다. 구리는 주로 섬유 형태로 사용되며 보강재 역할을 하면서 높은 열전도도, 높은 고온 윤활성 등을 가지고 있어 수십 년간 주로 마찰개선재로 사용되어 왔다[3-5]. 브레이크 패드의 마찰 및 윤활성능 향상을 위하여 구리와 카본 나노 튜브, 세라믹 분말을 혼합한 복합소재를 사용하여 마모 저항성을 향상하고, 안정적인 마찰 계수를 확보하고자 하는 등 다양한 연구가 수행되고 있다.The material composition for automobile brake pads is composed of five major materials: a binder as a binder, fiber reinforcement such as iron and glass fiber, copper-based, graphite-based and metal sulfide-based lubricants, abrasives such as alumina and quartz, and various fillers. Copper is mainly used in the form of fibers and has high thermal conductivity and high lubricity at high temperatures while acting as a reinforcing material, so it has been mainly used as a friction improving material for decades [3-5]. In order to improve the friction and lubrication performance of brake pads, various studies are being conducted to improve abrasion resistance and to secure a stable coefficient of friction by using a composite material in which copper, carbon nanotubes, and ceramic powder are mixed.
그러나, 미국에서 자동차 제동 시 발생하는 구리를 포함하는 브레이크 패드의 분진으로 인한 하천 및 해양 오염원으로 추적 및 판정되어 워싱턴 주와 캘리포니아 주 등에서는 브레이크 패드 내 구리 함유량을 2021년에는 5 wt.% 미만, 2025년까지는 0.5 wt.% 미만을 사용할 것을 규제하고 있어 구리를 대체할 수 있는 소재의 개발이 절실히 요구되고 있다.However, in the United States, it was tracked and determined as a source of river and marine pollution caused by dust from brake pads containing copper generated when braking automobiles in the United States, and in Washington and California states, the copper content in brake pads was less than 5 wt.% in 2021. By 2025, the use of less than 0.5 wt.% is regulated, so the development of a material that can replace copper is urgently required.
하지만 현재로서는 자동차 브레이크 패드의 마찰 성분인 중금속 구리 섬유 소재를 대체하고자 하는 다양한 연구에도 불구하고 자동차의 특성상 내구성 확보와 구리를 대체할 소재의 열전도도와 마찰 특성이 적합하지 않아 실제 자동차에 적용하기 어려운 경우가 대부분이다.However, at present, despite various studies to replace heavy metal copper fiber material, which is a friction component of automobile brake pads, due to the characteristics of automobiles, it is difficult to apply it to actual automobiles because the thermal conductivity and friction characteristics of the material to replace copper are not suitable for securing durability. Most of them are.
등록특허공보 제10-1083193호(공고일자: 2011. 11. 11)Registered Patent Publication No. 10-1083193 (announcement date: 2011. 11. 11)
이에 본 발명은 종래에 사용되던 구리 합금과 동등하거나 또는 그 이상의 마찰성능 및 변화가 심한 가혹한 환경에서도 확실한 제동 성능이 일정하게 유지될 수 있는 안정적인 대체 합금으로 제작되는 브레이크 패드용 마찰재 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention provides a friction material for brake pads and a method of manufacturing the same, which is made of a stable alternative alloy that can maintain a certain amount of braking performance even in a severe environment with a frictional performance equal to or higher than that of a conventional copper alloy and a severe change. I want to provide.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 브레이크 패드용 마찰재는 강화섬유로 이루어지는 보강재와, 수지 성분으로 이루어지는 결합재와, 황산바륨 또는 탄산칼슘으로 이루어지는 충전재와, 구리 합금을 포함하는 윤활첨가재로 이루어지는 통상의 브레이크 패드용 마찰재에 있어서, 상기 구리 합금 대신에 망간 합금이 윤활첨가재에 포함된다.The friction material for a brake pad according to the present invention for achieving this object is a conventional reinforcing material made of reinforcing fibers, a binder made of a resin component, a filler made of barium sulfate or calcium carbonate, and a lubricating additive containing a copper alloy. In the friction material for brake pads, a manganese alloy is included in the lubricant additive instead of the copper alloy.
여기서 상기 망간 합금은 철과 망간으로 구성되며, 바람직하게는 철과 망간의 조성은 철의 오스테나이트 안정화 범위에서의 조성이다.Here, the manganese alloy is composed of iron and manganese, and preferably, the composition of iron and manganese is within the austenite stabilization range of iron.
또는 상기 망간 합금은 바람직하게는 망간 25 ~ 55 중량%와 철 잔부로 구성된다.Alternatively, the manganese alloy is preferably composed of 25 to 55% by weight of manganese and the balance of iron.
또는 상기 망간 합금은 더욱 바람직하게는 망간 42 ~ 51 중량%와 철 잔부로 구성된다.Alternatively, the manganese alloy is more preferably composed of 42 to 51% by weight of manganese and the balance of iron.
이 경우 특히 바람직하게는 알루미늄 1 ~ 4 중량%가 더 첨가된다.In this case, particularly preferably, 1 to 4% by weight of aluminum is further added.
한편, 본 발명에 따른 브레이크 패드용 마찰재의 제조 방법은 강화섬유로 이루어지는 보강재와, 수지 성분으로 이루어지는 결합재와, 황산바륨 또는 탄산칼슘으로 이루어지는 충전재와, 합금을 포함하는 윤활첨가재로 이루어지는 원재료를 계량 및 배합하는 공정과; 배합된 상기 원재료를 예비 성형하는 공정과; 예비 성형 후 열간 성형하는 공정과; 열간 성형 후 클램핑하여 열처리 하는 공정과; 열처리 후 면취 및 연마하는 공정과; 면취 및 연마 후 스코칭 하는 공정과; 스코칭 후 분체 도장 및 건조하는 공정; 및 도장 및 건조 후 검사 및 포장하는 공정; 으로 구성되는 통상의 브레이크 마찰재 제조 방법에 있어서, 상기 배합하는 공정 전에 윤활첨가재에 포함되는 합금을 제조하는 공정을 더 포함하되, 상기 합금을 제조하는 공정에서는 통상적으로 사용되는 구리 합금 대신에 망간 합금을 제조하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the method of manufacturing a friction material for a brake pad according to the present invention measures raw materials comprising a reinforcing material made of reinforcing fibers, a binder made of a resin component, a filler made of barium sulfate or calcium carbonate, and a lubricating additive containing an alloy. A process of blending; Preforming the blended raw materials; A step of hot forming after preforming; A step of clamping and heat treatment after hot forming; Chamfering and polishing after heat treatment; Scoring after chamfering and polishing; Powder coating and drying after scoring; And inspection and packaging after painting and drying. In the conventional brake friction material manufacturing method consisting of, further comprising a process of manufacturing an alloy included in the lubricant additive before the blending process, wherein in the process of manufacturing the alloy, a manganese alloy is used instead of a copper alloy that is commonly used. It is characterized by manufacturing.
이 경우 상기 망간 합금은 철과 망간으로 구성되는 합금이며, 망간 합금을 제조함에 있어 바람직하게는 철과 망간의 조성이 오스테나이트 안정화 범위가 되도록 망간 합금의 조성을 조정한다.In this case, the manganese alloy is an alloy composed of iron and manganese, and in manufacturing the manganese alloy, the composition of the manganese alloy is preferably adjusted so that the composition of iron and manganese falls within the austenite stabilization range.
그리고 상기 망간 합금을 제조하는 공정에서 바람직하게는 망간 합금의 조성이 망간 25 ~ 55 중량%와 철 잔부로 구성되게 제조한다.And in the process of manufacturing the manganese alloy, the manganese alloy is preferably prepared so that the composition of the manganese alloy is composed of 25 to 55% by weight of manganese and the balance of iron.
또는 상기 망간 합금을 제조하는 공정에서 더욱 바람직하게는 망간 합금의 조성이 망간 42 ~ 51 중량%와 철 잔부로 구성되게 제조한다.Alternatively, in the process of manufacturing the manganese alloy, more preferably, the composition of the manganese alloy is manufactured to consist of 42 to 51% by weight of manganese and the balance of iron.
특히 바람직하게는 상기 망간 합금을 제조하는 공정에서 상기 망간 합금에 알루미늄 1 ~ 4 중량%를 더 첨가한다.Particularly preferably, 1 to 4% by weight of aluminum is further added to the manganese alloy in the process of manufacturing the manganese alloy.
본 발명에 따른 브레이크 패드용 마찰재 및 이의 제조 방법은 종래에 사용되던 구리 합금과 동등하거나 그 이상의 마찰 계수와 인장강도 및 항복강도를 가짐으로써, 구리 합금이 사용된 마찰재 보다 더욱 친환경적이면서도 동등하거나 그 이상의 안정적인 제동력을 제공하는 효과가 있다.The friction material for a brake pad and its manufacturing method according to the present invention has a friction coefficient equal to or higher than that of a conventional copper alloy, tensile strength and yield strength, so that it is more environmentally friendly than the friction material in which the copper alloy is used, and is equal or higher. There is an effect of providing a stable braking force.
도 1은 본 발명에 따른 마찰재의 주요 성분을 나타내는 블록도,
도 2a는 본 발명에 따른 마찰재의 성분을 나타내는 합금 상태도,
도 2b는 본 발명에 따른 마찰재의 원료 가공 과정을 나타내는 개념도,
도 3은 본 발명에 따른 마찰재에 적용되는 합금의 물성 테스트 그래프,
도 4a 내지 도 4f는 효력시험 및 열가혹 시험으로 종래 마찰재와 본 발명에 따른 마찰재의 마찰계수 특성과 안정성을 비교한 그래프,1 is a block diagram showing the main components of the friction material according to the present invention,
Figure 2a is an alloy state diagram showing the components of the friction material according to the present invention,
Figure 2b is a conceptual diagram showing a raw material processing process of the friction material according to the present invention,
3 is a graph of the physical property test of the alloy applied to the friction material according to the present invention,
4A to 4F are graphs comparing the friction coefficient characteristics and stability of a conventional friction material and a friction material according to the present invention in an efficacy test and a thermal harsh test,
본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Specific structural or functional descriptions presented in the embodiments of the present invention are exemplified only for the purpose of describing the embodiments according to the concept of the present invention, and embodiments according to the concept of the present invention may be implemented in various forms. In addition, it should not be construed as being limited to the embodiments described in the present specification, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 브레이크 패드용 마찰재는 강화섬유로 이루어지는 보강재와, 수지 성분으로 이루어지는 결합재와, 황산바륨 또는 탄산칼슘으로 이루어지는 충전재와, 구리 합금을 포함하는 윤활첨가재로 이루어지는 통상의 브레이크 패드용 마찰재에 있어서, 구리 합금 대신에 망간 합금이 윤활첨가재에 포함되는 것을 특징으로 한다.The friction material for brake pads according to the present invention is a conventional friction material for brake pads comprising a reinforcing material made of reinforcing fibers, a binder made of a resin component, a filler made of barium sulfate or calcium carbonate, and a lubricating additive containing a copper alloy. It is characterized in that, instead of the copper alloy, manganese alloy is included in the lubricating additive.
즉 본 발명은 종래의 브레이크 마찰재에 널리 쓰이던 구리계 합금들 대신에 망간계 합금을 브레이크 마찰재의 원료로 하여 제작된 마찰재를 제공하고자 한다.That is, the present invention is to provide a friction material manufactured by using a manganese-based alloy as a raw material for a brake friction material instead of copper-based alloys widely used in conventional brake friction materials.
본 발명에서의 망간 합금은 철과 망간의 합금이다. 이때 망간의 성분비는 특히 도 2a에 도시된 바와 같이 철과 망간 이원 합금 상태도에서 오스테나이트 안정화 범위에 해당된다.The manganese alloy in the present invention is an alloy of iron and manganese. At this time, the component ratio of manganese falls within the austenite stabilization range in the state diagram of a binary alloy of iron and manganese as shown in FIG. 2A.
오스테나이트란 철강 및 합금강에서 미세 조직이 면심입방정계(Face-Centered Cubic, FCC)를 이루는 경우를 총칭하는 용어이다. 특히 고 망간 오스테나이트 강은 상온에서도 면심입방정계이며, 마멸되기 어려우므로 철도 레일의 포인트와 무한궤도의 벨트 등에 사용된다. 그리고 오스테나이트는 내식성과 가공성이 우수한 장점이 있다. 그리고 철-망간 합금에서는 상온에서도 오스테나이트 구조가 유지된다.Austenite is a generic term for a case in which the microstructure of steel and alloy steel forms face-centered cubic (FCC). In particular, high manganese austenitic steel is face-centered cubic system even at room temperature and is difficult to wear out, so it is used for points of railroad rails and belts of caterpillars. And austenite has the advantage of excellent corrosion resistance and workability. And in the iron-manganese alloy, the austenite structure is maintained even at room temperature.
이러한 점에 착안하여 본 발명에서는 망간의 함유량이 오스테나이트 안정화 범위에 부합하는 25 ~ 55 중량%가 될 때 종래의 구리 합금에 대체 가능한 마찰재 소재로 채택 가능할 수 있다는 결론에 도달하였으며, 아래에 서술한 바와 같이 실험을 진행한 결과 종래의 구리계 합금이 사용된 브레이크 패드용 마찰재와 비교할 때 본 발명에서의 브레이크 패드용 마찰재의 경우 동등하거나 더 나은 성능을 지니는 점을 확인할 수 있었다.In view of this point, in the present invention, when the content of manganese becomes 25 to 55% by weight corresponding to the austenite stabilization range, it has been concluded that it can be adopted as a friction material material that can be substituted for the conventional copper alloy. As a result of the experiment as described above, it was confirmed that the friction material for brake pads in the present invention has equivalent or better performance compared to the friction material for brake pads in which a conventional copper-based alloy is used.
테스트에 사용된 시편의 성분 비는 아래의 표1과 같다.The component ratios of the specimens used in the test are shown in Table 1 below.
상기 표에서 알 수 있듯이 구리 합금과 대체 합금인 망간-철 합금은 마찰재 전체 조성 중 15 중량%에 해당된다.As can be seen from the table above, the copper alloy and the manganese-iron alloy, which is an alternative alloy, correspond to 15% by weight of the total composition of the friction material.
여기서 본 발명에서는 상기 표 1의 성분 중에서 구리 대체 합금인 망간-철 합금에 대하여 아래의 표 2와 같이 총 9가지의 서로 합금성분비를 달리하는 시편을 제작하여 실험을 진행하였다.Herein, in the present invention, for the manganese-iron alloy, which is a copper replacement alloy, among the components of Table 1, as shown in Table 2 below, a total of nine specimens having different alloy composition ratios were prepared and tested.
참고로 상기 9개의 시편의 물성 테스트에 사용된 장비는 INSTRON 5988(최대 하중 : 400kN, 속도 : 0.00005~508mm/min, Crosshead Travel : 1850mm)이며, 시험조건은 직경 6.0mm, 표점거리 30.0mm, 평행부 길이 36.0mm, 속도: 5mm/min으로 수행하였다.For reference, the equipment used to test the physical properties of the nine specimens is INSTRON 5988 (maximum load: 400kN, speed: 0.00005~508mm/min, crosshead travel: 1850mm), and the test conditions are 6.0mm diameter, 30.0mm gauge distance, parallel Part length was 36.0mm, speed: 5mm/min.
표 2에서 1번부터 9번 시편까지 전체 시편에 대해 수행한 테스트 결과가 도 3의 그래프에 도시되어 있다.In Table 2, test results performed on all specimens from
도 3의 그래프에서 알 수 있듯이 망간 함량이 증가함에 따라 연신율이 증가되고, 인장강도와 경도는 감소되는 경향을 나타낸다. 그리고 항복강도(내력)는 하강 후 다소 상승된다.As can be seen from the graph of FIG. 3, as the manganese content increases, the elongation increases, and the tensile strength and hardness tend to decrease. And the yield strength (proof strength) slightly increases after falling.
또한 망간 함량이 최대일 때, Al의 함량이 증가됨에 따라(no.9 시편) 항복강도와 인장강도는 다소 상승하는 경향을 나타내며, 경도는 Al이 1%일 때(no.8 시편)최대값을 가진다. 이때 연신율은 Al이 함유되지 않을 때 최대 값을 가진다.In addition, when the manganese content is maximum, the yield strength and tensile strength tend to increase slightly as the Al content increases (no.9 specimen), and the hardness is the maximum value when Al is 1% (no.8 specimen). Have. At this time, the elongation has a maximum value when Al is not contained.
그리고 Mn과 Al의 함량이 최대인 no.9 합금은 연신율, 인장강도 및 항복강도가 모든 합금의 평균과 유사하고 경도가 다소 낮으므로 최초 평가 샘플로 선정하여 이하에서 설명하게 될 도 4a 내지 4f의 성능시험평가를 진행하였다.And the no.9 alloy with the maximum content of Mn and Al is similar to the average of all alloys in elongation, tensile strength, and yield strength, and has a slightly lower hardness, so it is selected as an initial evaluation sample and shown in Figs. 4a to 4f, which will be described below. Performance test evaluation was conducted.
브레이크 마찰재의 성능 평가는 브레이크 마찰재의 기본 성능을 평가하는 시험으로 효력시험, fade & recovery 시험, water recover 시험 등으로 나누어서 실시한다.The performance evaluation of the brake friction material is a test that evaluates the basic performance of the brake friction material, and is divided into an effect test, a fade & recovery test, and a water recovery test.
성능 시험 방법은 주로 JASO 406모드나 KS 모드, 완성차업계 개선 모드를 사용하고 있으나 이 모드는 대부분 유사하며 평가하는 방법은 거의 같다.The performance test method mainly uses JASO 406 mode, KS mode, and automobile industry improvement mode, but these modes are mostly similar and evaluation methods are almost the same.
먼저 도 4a는 마찰재 제작 직후의 초기 효력시험(1st Effectiveness)을 나타낸 그래프이다. 참고로 도 4a 내지 도 4f에서 'Base 재질'은 종래의 구리계 합금이 사용된 마찰재로서 구리 합금이 15wt% 함유된 것이며, 'L0123-E01'로 표시된 것은 본 발명에 따른 철-망간 합금이 사용된 마찰재로서 표 2에서 no.9시편과 동일한 합금 재질이 포함된 것이다.First, FIG. 4A is a graph showing an initial efficacy test (1st Effectiveness) immediately after fabrication of a friction material. For reference, in FIGS. 4A to 4F, the'Base material' is a friction material using a conventional copper-based alloy and contains 15 wt% of a copper alloy, and what is indicated as'L0123-E01' is an iron-manganese alloy according to the present invention. As the resulting friction material, the same alloy material as the no.9 specimen in Table 2 is included.
그리고 효력시험은 일정 계측 온도에서 마찰재의 효력을 일련의 순서로 조사하는 시험으로, 효력 시험의 제동 감속도는 0.1 ~ 0.8g의 범위에서 0.1g 상당으로 증가시키면서 시험을 실시하며 마찰계수 변화를 분석하고 브레이크 장치의 입력과 출력을 관련된 제동효과의 정도를 파악하는 시험이다.In addition, the efficacy test is a test in which the effect of the friction material is investigated in a series of order at a certain measured temperature.The braking deceleration rate of the effect test is tested while increasing to 0.1 g equivalent in the range of 0.1 to 0.8 g, and the change in the coefficient of friction is analyzed. It is a test to determine the degree of braking effect related to the input and output of the brake system.
도 4a에 따르면 초기 효력시험에서 마찰계수는 종래의 구리 합금이 함유된 것과 본 발명에 따른 마찰재가 서로 유사하다. 따라서 마찰재 제조 직후에는 50kph와 100kph 조건 모두에서 종래의 구리 합금이 함유된 마찰재와 본 발명에 따른 마찰재는 성능이 유사하거나 미세하게 본 발명에 따른 마찰재가 앞선다.According to Fig. 4a, the friction coefficient in the initial effect test is similar to that of the conventional copper alloy containing and the friction material according to the present invention. Therefore, immediately after the friction material is manufactured, the friction material containing the conventional copper alloy and the friction material according to the present invention are similar in performance or finely preceded by the friction material according to the present invention under both conditions of 50 kph and 100 kph.
도 4b는 길들이기 시험(burnish)으로서, 마찰재와 또는 디스 사이에 물리적으로 충분한 접촉면을 얻기 위하여 실시하는 예비 제동 시험이다. 이는 디스크 표면의 이 물질을 제거할 뿐만 아니라 디스크와 마찰재의 충분한 접촉면적 확보와 안정된 시험 조건을 만족할 수 있게 해준다.Fig. 4b is a burnish, preliminary braking test conducted to obtain a physically sufficient contact surface between the friction material and/or the disc. This not only removes foreign substances on the disk surface, but also ensures a sufficient contact area between the disk and the friction material and satisfies stable test conditions.
도 4b의 길들이기 시험 결과로 볼 때 접촉면 확보에 따른 마찰계수는 종래의 구리 합금이 함유된 마찰재에 비해 본 발명에 따른 마찰재가 더욱 뛰어난 성능을 보이는 것을 알 수 있다.From the results of the break-in test of FIG. 4B, it can be seen that the friction coefficient according to the securing of the contact surface shows more excellent performance of the friction material according to the present invention compared to the friction material containing the conventional copper alloy.
도 4c는 도 4b의 길들이기 시험 후 2차 효력시험의 결과를 나타낸 그래프이다. 특히 2차 효력시험에서는 종래의 구리 합금이 적용된 마찰재와 본 발명에 따른 대체 합금이 적용된 마찰재의 마찰계수가 비슷하여 성능이 거의 유사한 것으로 나타난다.Figure 4c is a graph showing the results of the secondary efficacy test after the break-in test of Figure 4b. Particularly, in the second effect test, the friction coefficients of the friction material to which the conventional copper alloy is applied and the friction material to which the substitute alloy according to the present invention are applied are similar, so that the performance is almost similar.
도 4d와 도 4e는 2차 효력시험 후 수행한 열 가혹 시험이다. 열가혹 시험은 몇 차례의 연속 제동에 의해 변화하는 마찰재의 효력을 일련의 순서로 조사하는 시험으로. 일정 감속도로 연속 제동하여 마찰재의 온도를 인위적으로 상승시켜 온도 변화에 따른 마찰계수의 변화를 파악하는 시험이다.4D and 4E are thermal harsh tests performed after the second potency test. The thermal harshness test is a test in which the effect of the friction material that changes by several successive braking is investigated in a series of sequence. It is a test to grasp the change in the friction coefficient according to the temperature change by artificially increasing the temperature of the friction material by continuously braking at a constant deceleration.
열가혹 시험은 산이나 비탈길 등의 도로 주행 상황에서 브레이크를 제동하는 것으로 연속적인 제동에 의해 마찰재와 디스크의 온도는 고온으로 상승하였을 때 일정 크기의 마찰계수를 확보하는 것이다.The thermal harsh test is to brake the brake in road driving conditions such as mountains or slopes, and secure a coefficient of friction of a certain size when the temperature of the friction material and the disk rises to a high temperature by continuous braking.
이때 관건은 온도가 상승하여도 일정한 마찰계수를 유지하여야 한다는 점이다. 이것은 브레이크가 환경의 변화에도 불구하고 항상 일정한 제동력을 보여줄 수 있는 확실성을 가지는 것이 중요하기 때문이다.At this time, the key is to maintain a constant coefficient of friction even when the temperature rises. This is because it is important that the brakes have the certainty that they can always show a constant braking force despite changes in the environment.
도 4d는 10회 제동에 대한 실험이며, 도 4e는 20회 제동에 대한 실험이다. 이때 도 4d에서 볼 때 왼쪽에서 오른쪽으로 갈수록 점차 낮아지는 두 개의 곡선 중 마름모로 표시된 것이 본 발명에 따른 대체 합금이 포함된 마찰재이고, 네모로 표시된 것이 종래의 구리 합금이 적용된 마찰재이다. 이때 왼쪽에서 오른쪽으로 갈수록 증가되는 값을 나타내는 그래프는 온도 그래프이다.4D is an experiment for braking 10 times, and FIG. 4E is an experiment for braking 20 times. At this time, as seen in FIG. 4D, among the two curves gradually decreasing from left to right, a diamond is a friction material containing an alternative alloy according to the present invention, and a square is a friction material to which a conventional copper alloy is applied. At this time, the graph representing the value increasing from left to right is a temperature graph.
도 4d와 4e에서 나타난 바와 같이 초기에는 종래 마찰재와 본 발명의 마찰재 모두 페이드 현상이 나타난다. 페이드는 온도가 증가되면서 마찰계수가 감소하는 등 마찰재의 효율이 저하되는 현상이다. 하지만 도 4e에서 알 수 있는 바와 같이 20회 제동까지 진행되면서 점차 본 발명에 따른 마찰재가 더 빠르게 마찰계수가 회복되어 페이드 현상으로부터 회복되는 속도가 더 우수한 것으로 나타난다.As shown in Figs. 4d and 4e, initially, a fade phenomenon appears in both the conventional friction material and the friction material of the present invention. Fading is a phenomenon in which the efficiency of the friction material decreases, such as a decrease in the coefficient of friction as the temperature increases. However, as can be seen from Fig. 4e, as the braking progresses up to 20 times, the friction material according to the present invention gradually recovers the coefficient of friction more rapidly and recovers from the fade phenomenon is more excellent.
특히 이와 같이 열 가혹 시험을 수행한 이후 다시 실시한 3차 효력시험에서는 도 4f에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 마찰재가 종래 구리 합금이 적용된 마찰재에 비해 현저하게 뛰어난 마찰계수 성능을 보여준다. In particular, in the third effect test performed again after performing the thermal harsh test as described above, as shown in FIG. 4F, the friction material according to the present invention shows remarkably superior coefficient of friction performance compared to the friction material to which the conventional copper alloy is applied.
참고로 도 4a 내지 도 4f에서 본 발명에 따른 대체 합금이 적용된 마찰재는 마름모로 표시되고, 종래의 구리 합금이 적용된 마찰재는 네모로 표시된다.For reference, in FIGS. 4A to 4F, the friction material to which the substitute alloy according to the present invention is applied is indicated by a rhombus, and the friction material to which the conventional copper alloy is applied is indicated by a square.
이처럼 도 4a 내지 도 4f의 그래프에 나타난 결과를 종합하면, 본 발명에 따른 대체 합금이 적용된 마찰재는 종래 구리 합금이 적용된 마찰재에 비하여 성능이 유사하거나 더 뛰어나며, 특히 열적 성능 저하의 면에서 더 우수한 안정성을 보여준다.As described above, when the results shown in the graphs of FIGS. 4A to 4F are summarized, the friction material to which the substitute alloy according to the present invention is applied has similar or better performance compared to the friction material to which the conventional copper alloy is applied, and in particular, more excellent stability in terms of thermal performance degradation. Show.
물론 도 4a 내지 도 4f의 성능 테스트는 도 3의 그래프에서 가장 오른쪽의 9번 합금, 즉 상기 표 2에서의 9번 합금에 대해 실시한 것이긴 하지만, 9번 합금의 각종 물성 결과와 나머지 1번 내지 8번 합금의 물성 결과가 도 3의 그래프에서 대동소이하게 나타난 것을 볼 때 합금 1번부터 8번도 도 4a 내지 도 4f의 테스트에서 유사하게 종래 구리 합금이 적용된 마찰재에 비해 동등하거나 보다 뛰어난 안정성을 보여주는 결과를 나타낼 것으로 예측될 수 있다.Of course, the performance tests of FIGS. 4A to 4F were performed on the
이러한 결과는 상온에서 오스테나이트 안정화 범위가 유지되는 철과 망간의 조성 범위이기 때문에 가능한 것이기도 하며, 최초의 오스테나이트 안정화 범위의 합금 조성이 마찰재에 적용될 경우에 뛰어난 특성을 보여줄 수 있을 가능성이 있을 것이라는 가설이 실험으로 검증된 것으로 볼 수 있다.This result is possible because it is the composition range of iron and manganese that maintains the austenite stabilization range at room temperature, and there is a possibility that when the alloy composition of the first austenite stabilization range is applied to the friction material, it is possible to show excellent properties. It can be seen that the hypothesis has been verified by experiment.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.The present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope of the technical spirit of the present invention. It will be obvious to those who have the knowledge of.
□ : 종래에 사용되던 구리 합금이 적용된 마찰재
◇ : 본 발명에 따른 대체 합금( 철-망간 )이 적용된 마찰재□: Friction material applied with copper alloy used in the past
◇: Friction material to which an alternative alloy (iron-manganese) according to the present invention is applied
Claims (10)
상기 구리 합금 대신에 망간 합금이 윤활첨가재에 포함되는 것을 특징으로 하는 브레이크 패드용 마찰재.In a conventional friction material for brake pads comprising a reinforcing material made of reinforcing fibers, a binder made of a resin component, a filler made of barium sulfate or calcium carbonate, and a lubricating additive containing a copper alloy,
A friction material for brake pads, characterized in that a manganese alloy is included in the lubricant additive instead of the copper alloy.
상기 망간 합금은 철과 망간으로 구성되며, 철과 망간의 조성은 철의 오스테나이트 안정화 범위에서의 조성인 것을 특징으로 하는 브레이크 패드용 마찰재.The method of claim 1,
The manganese alloy is composed of iron and manganese, and the composition of iron and manganese is a composition in the austenite stabilization range of iron.
상기 망간 합금은 망간 25 ~ 55 중량%와 철 잔부로 구성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 패드용 마찰재.The method of claim 2,
The manganese alloy is a friction material for brake pads, characterized in that consisting of 25 to 55% by weight of manganese and the balance of iron.
상기 망간 합금은 망간 42 ~ 51 중량%와 철 잔부로 구성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 패드용 마찰재.The method of claim 2,
The manganese alloy is a friction material for brake pads, characterized in that consisting of 42 to 51% by weight of manganese and the balance of iron.
알루미늄 1 ~ 4 중량%가 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 브레이크 패드용 마찰재.The method of claim 4,
A friction material for brake pads, characterized in that 1 to 4% by weight of aluminum is further added.
상기 배합하는 공정 전에 윤활첨가재에 포함되는 원재료인 합금을 제조하는 공정;을 더 포함하되,
상기 합금을 제조하는 공정에서는 상기 구리 합금 대신에 망간 합금을 제조하는 것을 특징으로 하는 브레이크 패드용 마찰재 제조방법.Metering and blending raw materials comprising a reinforcing material made of reinforcing fibers, a binder made of a resin component, a filler made of barium sulfate or calcium carbonate, and a lubricating additive containing a copper alloy; Preforming the blended raw materials; A step of hot forming after preforming; A step of clamping and heat treatment after hot forming; Chamfering and polishing after heat treatment; Scoring after chamfering and polishing; Powder coating and drying after scoring; And inspection and packaging after painting and drying. In the conventional brake friction material manufacturing method consisting of,
The process of manufacturing an alloy, which is a raw material included in the lubricant additive before the blending process; further includes,
In the process of manufacturing the alloy, a method of manufacturing a friction material for a brake pad, wherein a manganese alloy is manufactured instead of the copper alloy.
상기 망간 합금은 철과 망간으로 구성되는 합금이며, 망간 합금을 제조함에 있어 철과 망간의 조성이 오스테나이트 안정화 범위가 되도록 조정하는 것을 특징으로 하는 브레이크 패드용 마찰재 제조방법.The method of claim 6,
The manganese alloy is an alloy composed of iron and manganese, and in manufacturing the manganese alloy, the composition of iron and manganese is adjusted so that the austenite stabilization range is adjusted.
상기 망간 합금을 제조하는 공정에서 망간 합금의 조성이 망간 25 ~ 55 중량%와 철 잔부로 구성되게 제조하는 것을 특징으로 하는 브레이크 패드용 마찰재 제조방법.The method of claim 6,
A method for manufacturing a friction material for brake pads, characterized in that in the process of manufacturing the manganese alloy, the composition of the manganese alloy is composed of 25 to 55% by weight of manganese and the balance of iron.
상기 망간 합금을 제조하는 공정에서 망간 합금의 조성이 망간 42 ~ 51 중량%와 철 잔부로 구성되게 제조하는 것을 특징으로 하는 브레이크 패드용 마찰재 제조방법.The method of claim 6,
A method of manufacturing a friction material for brake pads, characterized in that the manganese alloy is prepared so that the composition of the manganese alloy is composed of 42 to 51% by weight of manganese and the balance of iron.
상기 망간 합금을 제조하는 공정에서 상기 망간 합금에 알루미늄 1 ~ 4 중량%를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 브레이크 패드용 마찰재 제조방법.The method of claim 9,
In the process of manufacturing the manganese alloy, a method of manufacturing a friction material for brake pads, wherein 1 to 4% by weight of aluminum is further added to the manganese alloy.
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