摩擦材料制造技术

一种摩擦材料设有作为其粘合剂的被烘焙、碳化的有机材料。所述摩擦材料在室温下在４ＭＰａ的载荷下具有从０．３％到２．５％的压缩变形程度、在１０ＭＰａ的载荷下具有从１．０％到４．５％的压缩变形程度。在３００℃的压缩变形程度与室温下压缩变形程度的压缩变形比率在１－１０ＭＰａ的载荷下是从１．０到１．５。所述烘焙碳化步骤包括在从５５０℃到１３００℃的温度下、在真空、还原气体或惰性气体的任何氛围下碳化有机材料，其中载荷施加到所述有机材料上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于用在汽车、轨道车辆、飞机、工业机器等内的制动衬的摩擦材料。
技术介绍
从节能和效率的观点，期望制动器尺寸小、重量轻并具有高的质量。此外，期望用于制动衬的摩擦材料具有对高温和高载荷条件可持久的良好的耐热性。主要用于汽车和轨道车辆内的摩擦材料由用作粘合剂的诸如典型的酚醛树脂的热固树脂形成。但是，由于粘合剂是有机材料，在高速时的摩擦系数可能低，压缩变形的程度可能由于制动热导致的有机材料的软化的热变形而增加，且摩擦系数可能由于材料的热分解而降低(所述现象可以被称为“衰退”)。随着近来对高速、高容量和节能汽车和轨道车辆的需求的增加，非常需要更小尺寸和更轻重量的制动器，并且施加到这些上的摩擦材料的载荷增加的越来越大。为了解决这些问题，提出了由铜基烧结合金不使用有机材料形成滑动部件(参看JP-A-07-102335)；由C/C复合材料形成的转动部件和摩擦材料(碳纤维-增强碳复合材料)(见JP-B2-2805263和JP-A-07-332414)；和由陶瓷基体复合材料(CMC)形成的转动部件(参看JP-A-04-347020)。但是，铜基烧结合金的问题在于它的耐热性受到构成金属的熔点的限制，尽管其没有热分解；同样，C/C复合材料的问题在于其低速低温摩擦系数低，并且很容易受到湿气或水的影响，尽管由这样的C/C复合材料形成的转动部件和摩擦材料可以重量轻，并在高速具有高的摩擦系数，并且具有诸如良好耐高温压缩变形和良好耐衰退的良好摩擦特性。其它问题在于所述复合材料对通常使用在普通道路行驶中的铸铁转动部件的摩擦特性不稳定，并且此外，由于其生产困难，所以其成本较高，或它是普通产品的数百倍。简言之，用于C/C复合材料的制造方法如下聚合物材料被施加到用作增强材料的碳纤维，并且在成形之后，它在高温碳化炉内被烘焙并碳化。但是，当一旦烘焙时，那么复合材料具有低的密度并不能具有所需的强度。因此，聚合物材料施加和烘焙的步骤必须重复多次碳化以由此增加复合材料的密度。当一旦烘焙时，复合材料通常可以具有大约1.5g/cm3的密度，并且通过重复的聚合物材料施加和烘焙，其密度增加到大约1.8g/cm3，此后，复合材料在2000℃或更高温度下石墨化以产生摩擦材料。整个过程需要几个星期到几个月，并且这导致由复合材料形成的摩擦材料的成本的增加。摩擦材料的这样的不稳定摩擦性能的另外的主要因素是摩擦中的接触条件不稳定。为了改进有机摩擦材料的接触条件，因为摩擦材料由于在使用它的制动中施加到其上的压力而变形，并且由于其接触条件由此被稳定化，因此其压缩变形的程度是很重要的因素。就其压缩变形的程度这点而言有机摩擦材料的问题在于有机材料在高温可能熔化或分解，其高温变形的程度可能增加太多，并且结果，有机材料可能具有诸如异常摩擦或拖滞(不完全脱扣运动)的负面影响。因此，由于这些原因，有机摩擦材料就其压缩变形的程度这点是受到限制的。另一方面，由有机材料单独形成的C/C复合摩擦材料可以没有所述问题，并且就其周围温度条件这点而言可以是显著有利的，但是其具有的问题在于，由于其构成成分和其制造方法，在保持其必要的摩擦强度的同时不能充分地控制其压缩变形的程度。此外，导致在一次烘焙操作中复合材料不可能是高密度产品的主要原因可能是由于其中用作增强材料的纤维和织布是在烘焙中没有结构改变的稳定碳纤维，但是通过构成它的聚合物材料的碳化(其碳化程度大约是50％)粘合剂可能收缩并减小到大约1/2体积，并且因此收缩的部分可能保留成为复合材料内的孔。
技术实现思路
本专利技术的一个或更多个实施例提供了一种摩擦材料，所述摩擦材料没有C/C复合材料在低速、低温下具有低摩擦系数并容易受到湿气和水影响的缺点，因此即使在不仅与C/C复合材料或陶瓷基复合材料的转动部件而且与通常使用在普通道路运行中的普通铸铁转动部件摩擦时显示稳定的性能，并且不昂贵。根据本专利技术的一个或更多个实施例，所述摩擦材料设有作为其粘合剂的烘焙的碳化有机材料。所述摩擦材料在室温下、在4MPa的载荷下具有从0.3％到2.5％的压缩变形程度，且在10MPa的载荷下具有从1.0％到4.5％的压缩变形程度。此外，根据本专利技术的一个或更多个实施例，在300℃的压缩变形程度与在室温下的压缩变形程度的压缩变形比率在从4-10MPa的载荷下落入从1.0到1.5的范围内。此外，根据本专利技术的一个或更多个实施例，烘焙碳化可以设有如下步骤在将载荷施加到有机材料上的情况下，在从550℃到1300℃的温度下将有机材料在真空、还原气体或惰性气体的氛围中的一个内碳化。此外，根据本专利技术的一个或更多个实施例，指示成形物件的密度与摩擦材料的成形材料的真密度的比率的填充系数(填充率)可以落入从65％到85％的范围内。此外，根据本专利技术的一个或更多个实施例，摩擦材料设有通过其烘焙碳化将作为粘合剂的从3％到30％体积(体积百分比)的有机材料；用作摩擦改良剂的从10％到40％体积的无机填料；从15％到50％体积的固体润滑剂；和从5％到35％体积的金属材料。此外，根据本专利技术的一个或更多个实施例，有机材料可以设有聚合物材料，所述聚合物材料通过烘焙而碳化的碳化产率是至少50％。此外，根据本专利技术的一个或更多个实施例，聚合物材料可以设有一个或更多沥青、中间相碳、酚醛树脂和缩合多环多核芳烃树脂(copnaresin)。此外，根据本专利技术的一个或更多个实施例，固体润滑剂可以设有含碳材料(例如碳黑)和/或石墨材料(例如，天然石墨、人造石墨)的一个或更多个不同类型的颗粒或纤维。此外，根据本专利技术的一个或更多个实施例，金属材料可以设有铁、不锈钢、铜、青铜、黄铜、铝和/或锡的一个或更多个不同类型的颗粒或纤维。根据本专利技术的一个或更多个实施例，具有从65％到85％填充系数(填充率)的摩擦材料在施加到其上的5kPa-3MPa的载荷下通过烘焙和碳化制造。根据本专利技术的一个或更多个实施例，具有可控程度的压缩变形的摩擦材料在高速时比比较材料具有更高的摩擦系数，并且在抗衰退(在高温下对于摩擦系数减小的抵抗性)、速度扩展能力和G-扩展能力上更为优良，并具有比初始对其期望的更好的耐热性。此外，摩擦材料的压缩变形程度可以在更宽的范围内设计，并且此外，其压缩变形程度中的改变小并且即使在高温下也稳定。因此，摩擦材料的压缩变形程度可以被优化以适于应用到汽车、轨道车辆、飞机、工业机器等的制动器上的各种摩擦条件。因此，摩擦材料对于改进包括其的制动器的安全性是有效的，并且可以对制动器和需要小尺寸和轻重量的其它系统的总的设计具有良好的影响。本专利技术的其它方面和优点从下述的说明书和所附的权利要求变得明显。附图说明图1是HRR和压缩变形的相关图；图2是HRS和HRR的相关图；图3是8MPa载荷下压缩变形和HRS的相关图；图4是示例(1)-(15)中的“室温下填充系数(填充率)和压缩变形程度”的相关图；图5是试样(1)、(4)、(8)和(13)以及比较示例的“压缩变形程度和温度”的关系的视图；图6是试样(1)、(4)、(8)和(13)以及比较示例的“压缩变形程度和温度”的关系的视图；图7是试样(1)、(4)、(8)和(13)以及比较示例的“压缩变形程度和温度”的关系的视图，指示“在室温和高温下的压缩变形程度的改变”；图8是显示示例(1)-(1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摩擦材料，包括通过烘焙和碳化有机材料制成的粘合剂，其中所述摩擦材料在室温下的压缩变形的程度在４ＭＰａ的载荷下位于从０．３％到２．５％的范围内，且在１０ＭＰａ的载荷下位于从１．０％到４．５％的范围内。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：荻原长雄，日下聪，野口登，
申请(专利权)人：曙制动器工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]