盘式制动器垫用制动底板和使用了该制动底板的盘式制动器垫
阅读：307发布：2020-05-11
专利汇可以提供盘式制动器垫用制动底板和使用了该制动底板的盘式制动器垫专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了用于 汽车 等的 制动 器垫的 钢 制动 底板 和该制动底板用的 盘式制动器 垫，其中该制动底板能提高 摩擦材料 和制动底板之间的粘合强度，并且该盘式制动器垫与该制动底板上的摩擦材料粘合，具有充分的粘合强度。作为盘式制动器垫用的钢制动底板，在粘合摩擦材料的面上具有通过气体氮化法或气体软氮化法形成的厚度为5μm～20μm的化合物层。所述化合物层在该化合物层的表层侧具有厚度为该化合物层深度的40%以上的多孔层，并且在该表层上形成的 氧 化物层的厚度为1μm以下。，下面是盘式制动器垫用制动底板和使用了该制动底板的盘式制动器垫专利的具体信息内容。
盘式制动器垫用制动底板和使用了该制动底板的盘式制动
器垫
技术领域
背景技术
[0002] 汽车盘式制动器用盘式制动器垫是由纤维基材、结合材料和摩擦调节剂制成的摩擦材料通过粘合剂或该摩擦材料中所含有的结合材料而被固定在制动底板上，该制动底板为用于汽车结构用途的钢底座构件，例如热轧钢板。
[0004] 此时，在摩擦材料和盘式制动器垫的制动底板之间施加了强大的剪切力，所以摩擦材料和制动底板之间的粘合强度必须要抵抗该剪切力。
[0005] 为了提高摩擦材料与制动底板之间的该粘合强度，已知在制动底板的表面上形成具有略不规则表面的多孔层。
[0006] 在制动底板的表面上形成具有略不规则表面的多孔层使得粘合剂或摩擦材料中含有的粘合材料能够融入到该不规则表面的孔穴中，产生锚定效应以提高摩擦材料和制动底板之间的粘合强度。
[0007] 在将摩擦材料固定在制动底板上之前，已经使用了氮化法或软氮化法来预处理制动底板的表面。
[0008] 通常氮化法或软氮化法被用来改善耐磨损性、耐疲劳性、耐腐蚀性和耐热性并一般地改善材料表面的平滑度。
[0009] 然而，氮化法或软氮化法在本技术领域中已经被用来在制动底板表面上形成具有带有略不规则表面的多孔层的化合物层，当与该方法在其它技术领域中使用时相比，其目的和优点是独特的。
[0010] 日本专利公开特公昭53-47218(专利文献1)公开了在摩擦材料和制动底板之间具有高粘合强度的盘式制动器垫，其通过形成主要由Fe-C-N构成的5μm以上的化合物层，该化合物层的表面具有轻微的突起(如具有5～50μm表面粗糙度的凸点或网眼)。
[0011] 在制动底板上具有轻微突起如凸点或网眼的该化合物层可以通过使用了氨气的气体氮化法或气体软氮化法、使用了氰化物的盐浴氮化法或盐浴软氮化法来形成。
[0012] 日本临时专利公开特开2007-64431(专利文献2)公开了一种通过喷砂处理在制动底板表面上形成粗糙表面后再通过软氮化处理来制造盘式制动器垫的方法。
[0013] 然而，盐浴氮化法和盐浴软氮化法使用了氰化物，这从环境的角度是不优选的；而气体氮化法和气体软氮化法不能形成足够厚的多孔层，这就粘合强度而论，不能满足当前给汽车提供越来越高的马力的趋势所带来的性能需求。
[0015] 需要去除这些毛边，因为它们不利地影响制动器的振动特性，因此需要添加额外的毛边去除步骤，这效果不佳和效率低下。
[0016] 另一方面，作为用于金属材料的氮化方法，如日本临时专利公开特开平3-44457(专利文献3)中所述，通过氟类气体将存在于金属表面上的氧化物膜替换为氟化膜来活化金属表面后，通过氨气在金属表面上形成化合物层。
[0017] 在专利文献3中公开的氮化法在不使用喷丸处理等使金属表面变形的方法的条件下能够去除存在于金属表面上的氧化物膜，因此其在需要致密平滑化合物层表面的技术领域中被广泛使用。
[0018] 但是，专利文献3中公开的氮化法还没有进行技术上的评价，因为该方法在“为了得到摩擦材料和制动底板之间的剪切强度，有必要在制动底板表面上形成具有带有略不规则表面的多孔层的化合物层”的技术领域还没有被重视。
[0019] [专利文献]
[0020] [专利文献1]日本专利公开特公昭53-47218
[0021] [专利文献2]日本临时专利公开特开2007-64431
[0022] [专利文献3]日本临时专利公开特开平3-44457
发明内容
[0023] 本发明是鉴于上述情形而做出的，其涉及用于汽车等的制动器垫的钢制动底板和涉及使用了该制动底板的盘式制动器垫，并且提供能提高摩擦材料和制动底板之间的粘合强度的制动底板和在制动底板上与摩擦材料粘合，并具有充分的粘合强度的盘式制动器垫。
[0024] 为了提高摩擦材料与制动底板之间的粘合强度，该制动底板需要具有带有足够厚的多孔层的化合物层。
[0025] 如上所述的，本发明的发明人重点研究了“在通过氟类气体将存在于金属表面上的氧化物膜替换为氟化膜来活化金属表面后，通过氨气在金属表面上形成化合物层的氮化法”。
[0026] 对于用于制动底板的汽车结构用的热轧钢板(例如SAPH400或SAPH440)和汽车结构用的具有提高的可模锻性的热轧高强度钢板(如SPFH590)，所述通过氟类气体的活化处理通常是在用于平滑表面处理的150～350℃的处理温度下进行的。
[0027] 然而，如果将处理温度设置在高于正常值时，不仅仅是制动底板上的氧化物膜被氟化，而且该氧化物膜底下的铁基材料也被氟化，并且如果在这种条件下进行气体氮化处理或气体软氮化处理，令人惊讶地，能够获得通过本领域中常规使用的气体氮化法和气体软氮化法不能获得的具有带有足够厚的多孔层的化合物层的制动底板。发明人发现上述在制动底板上粘合了摩擦材料的盘式制动器垫显著地提高了粘合强度，从而获得了本发明。
[0028] 另外，发明人发现在制动底板的气体氮化处理或气体软氮化处理之后实施的冷却步骤可以在该气体氮化处理或气体软氮化处理后在非氧化性气氛下持续地进行，从而能够抑制给粘接剂的粘接性能带来妨碍的氧化物膜的再形成并提高粘合强度。
[0029] 本发明涉及由用于汽车的盘式制动器垫的汽车结构等用的热轧钢板制成的制动底板，并且涉及使用了该制动底板的盘式制动器垫，特别地涉及用来提高摩擦材料和制动底板之间的粘合强度的制动底板并涉及其中摩擦材料以充分的粘合强度固定于制动底板上的盘式制动器垫，并且其中以下描述的技术是本发明的基础。
[0030] <1>本发明提供一种盘式制动器垫用钢制动底板，其特征在于在粘合摩擦材料的面上具有通过气体氮化法或气体软氮化法形成的深度为5μm～20μm的化合物层，并且所述化合物层在该化合物层的表面侧具有厚度为该化合物层深度的40%以上的多孔层。
[0031] <2>本发明还提供<1>中所述的制动底板，其中在与摩擦材料粘合的面的表层上形成的氧化物层的厚度为1μm以下。
[0032] <3>本发明还提供一种将摩擦材料固定到上述<1>或<2>中所述的制动底板上的盘式制动器垫。
[0034] 图1为显示本发明盘式制动器垫的一个例子的透视图。
[0035] 图2为显示本发明的制动底板的表面处理步骤的流程图。
[0036] 图3为显示常规技术的制动底板的表面处理步骤的流程图。
[0037] 图4为显示本发明的盘式制动器垫的制造工艺的一个例子的流程图。
[0038] 图5为实施例4中的制动底板的横截面的3000倍观察图像。
[0039] 图6为实施例4中的制动底板表面的1000倍观察图像。
[0040] 图7为实施例4中的制动底板表面的10000倍观察图像。
[0041] 图8为比较例3中的制动底板的横截面的3000倍观察图像。
[0042] 图9为比较例3中的制动底板表面的1000倍观察图像。
[0043] 图10为比较例3中的制动底板表面的10000倍观察图像。
具体实施方式
[0044] <1>盘式制动器垫
[0045] 如图1所示，盘式制动器垫是通过用粘接剂等将摩擦材料固定至制动底板上来制成的。
[0046] <1-1>制动底板
[0047] 制动底板是通过对汽车结构用的热轧钢板(如SAPH440)和汽车结构用具有提高的可模锻性的热轧高强度钢板(如SPFH590)进行钣金冲压加工来形成的。
[0048] 在粘合摩擦材料的制动底板表面上通过气体氮化法或气体软氮化法形成5μm～20μm深度的化合物层，并且该化合物层在该化合物层的前表面侧具有厚度为该化合物层深度的40%以上的多孔层。
[0049] 通过使用化合物层的深度为5μm～20μm、多孔层的厚度为所述化合物层深度的40%以上的制动底板提高了摩擦材料与制动底板之间的粘合强度。为了提高粘合强度，优选使用其中多孔层的厚度为所述化合物层深度的50%以上、90%以下的制动底板，更优选多孔层的厚度为化合物层深度的60%以上、80%以下。
[0050] 另外，如果在与制动底板的摩擦材料粘合的面的表层上形成的氧化物层的厚度过厚，所述粘合强度降低，因此更优选使用与摩擦材料粘合的面的表层上形成的氧化物层的厚度优选为1μm以下。
[0051] 这种类型的制动底板可以通过实施以下说明的表面处理来得到。<1-1>制动底板的表面处理
[0052] <1-1-1>活化处理
[0053] 在活化处理步骤中，将制动底板置于含氟类气体的气氛下，可以将形成在该制动底板表面上的氧化物膜和处于该氧化物膜下面的制动底板的钢基材氟化以形成氟化膜。
[0054] 在该活化处理中使用的氟类气体可以是针对作为形成氧化物膜的基质构成Fe而言具有比氧更高的相容性的卤素材料的氟类气体(氟化合物气体或包括氟气体的气体)。该氟类气体可以是氟化合物，例如以NF3、BF3、CF4、SF6等作为主要成分的气体或以F2作为主要成分的气体。
[0055] 通常使用氮气稀释主要成分气体的稀释气体作为氟类气体。
[0056] 因为NF3在响应和操作等方面比其它更加有效，因此其是这些主要成分气体中最实用的。
[0057] 将制动底板置于上述的氟类气体气氛中，例如，保持在包括NF3的氟类气体气氛中。此时，将处理温度设置在350～450℃，更优选地为400～450℃，并且在氮化处理或软氮化处理后通过形成具有充分不规则表面的多孔膜而获得了氟化膜。
[0058] 另外，根据待活化的制动底板的材料，设定活化处理时间以便在表面的氧化物膜和在氧化物膜下面的制动底板的钢基材能够被氟化。处理时间通常可以设定在10～180分钟。
[0059] 另外，氟类气体气氛中的氟化合物或氟的浓度优选为1000～100000ppm。
[0060] <1-1-2>气体氮化处理或气体软氮化处理
[0061] 接着在上述活化处理步骤后实施的气体氮化处理可以在包括氨作为氮化气体的气氛下、在300～600℃优选400～600℃的处理温度下以30～60分钟的处理时间来进行。
[0063] <1-1-3>冷却步骤
[0064] 接着上述气体氮化处理步骤实施的冷却步骤可以非氧化性气体气氛下进行。可以使用氨气、氮气等作为非氧化性气体。如果该冷却步骤是在用于气体氮化处理步骤和气体软氮化处理步骤的室中实施时，可以省略向另一个室转移的附加步骤。
[0065] <1-2>摩擦材料
[0068] 结合材料可以是热固性树脂，如酚醛树脂和环氧树脂；通过用各种弹性体如腰果油(cashew oil)或硅油对这些热固性树脂改性而获得的树脂；和在热固性树脂上分散了各种弹性体和氟聚合物而获得的树脂。这些树脂可以单独使用或两种以上组合使用。
[0069] 摩擦调节剂可以是有机填料，如腰果粉尘(cashew dust)、橡胶粉尘(轮胎胎面橡胶的粉碎橡胶粉末)、各种未硫化的橡胶颗粒和各种硫化的橡胶颗粒；无机填料，如硫酸钡、碳酸钙、氢氧化钙、蛭石和云母；和润滑剂，如石墨、二硫化钼、硫化锡、硫化锌和硫化铁。这种摩擦材料可以单独使用或两种以上组合使用。
[0070] <1-3>盘式制动器垫的制造方法
[0071] 在本发明的盘式制动器垫中，将摩擦材料固定在通过上述表面处理方法进行了表面处理的制动底板上。
[0072] 本发明的盘式制动器势是通过如下方式来制造的：混合步骤，在混合器中将共混了预定量的上述纤维基材、结合材料和摩擦调节剂的摩擦材料进行混合；热压成型步骤，将通过上述表面处理方法进行了表面处理及根据需要涂布了粘接剂的制动底板和通过混合步骤得到的摩擦材料混合物叠置填入到热成型模中进行热压成型；热处理步骤，加热所获得的成型产品以完成结合材料的固化；和研磨步骤，用以形成摩擦表面。
[0073] 如果必要，在热压成型步骤之前，可以进行造粒步骤(对原摩擦材料混合物进行造粒)和预成型步骤(将原摩擦材料混合物或造粒的原摩擦材料混合物填入到预成型模中以形成预成型的产品)，并且在热压成型步骤之后，进行涂装步骤或烘烤涂装步骤和/或焦化步骤。
[0074] 实施例
[0075] 根据优选的实施例来说明本发明，但本发明不限于下列实施例。
[0076] <实施例1～5和比较例1～3>
[0077] 在表1所示的条件下进行制动底板的表面处理。以下详细说明了各实施例和比较例的具体表面处理。
[0078] <表1>
[0079]
[0080] <实施例1的制动底板>
[0081] 将清洁的由SAPH440制得的制动底板置于气氛温度保持在350℃的炉中，向该炉中导入NF3气体并且将该条件保持30分钟以进行活化处理。
[0082] 此后，将温度升高到570℃，并且向炉中导入氨气，并将该条件保持30分钟以氮化该制动底板。最后，将该制动底板转移至冷却室中以冷却到室温，从而获得表面经处理的制动底板。
[0083] <实施例2的制动底板>
[0084] 将清洁的由SAPH440制得的制动底板置于气氛温度保持在400℃的炉中，向该炉中导入NF3气体并且将该条件保持30分钟以进行活化处理。
[0085] 此后，将温度升高到570℃，并且向炉中导入氨气，并将该条件保持30分钟以氮化该制动底板。最后，将该制动底板转移至冷却室中以冷却到室温，从而获得表面经处理的制动底板。
[0086] <实施例3的制动底板>
[0087] 将清洁的由SAPH440制得的制动底板置于气氛温度保持在450℃的炉中，向该炉中导入NF3气体并且将该条件保持30分钟以进行活化处理。
[0088] 此后，将温度升高到570℃，并且向炉中导入氨气，并将该条件保持30分钟以氮化该制动底板。最后，将该制动底板转移至冷却室中以冷却到室温，从而获得表面经处理的制动底板。
[0089] <实施例4的制动底板>
[0090] 将清洁的由SAPH440制得的制动底板置于气氛温度保持在400℃的炉中，向该炉中导入NF3气体并且将该条件保持30分钟以进行活化处理。
[0091] 此后，将温度升高到570℃，并且向炉中导入氨气，并将该条件保持30分钟以氮化。最后，在相同的炉中同时充入氨气以将制动底板冷却到室温以获得表面经处理的制动底板。
[0092] <实施例5的制动底板>
[0093] 将清洁的由SAPH440制得的制动底板置于气氛温度保持在350℃的炉中，向该炉中导入NF3气体并且将该条件保持30分钟以进行活化处理。
[0094] 此后，将温度升高到570℃，并且向炉中导入氨气，并将该条件保持30分钟以氮化该制动底板。最后，将制动底板转移到冷却室中，并且向该室中导入氮气以冷却到室温，从而获得表面经处理的制动底板。
[0095] <比较例1的制动底板>
[0096] 将清洁的由SAPH440制得的制动底板置于气氛温度保持在300℃的炉中，向该炉中导入NF3气体并且将该条件保持30分钟以进行活化处理。
[0097] 此后，将温度升高到570℃，并且向炉中导入氨气，并将该条件保持30分钟以氮化该制动底板。最后，将该制动底板转移至冷却室中以冷却到室温，从而获得表面经处理的制动底板。
[0098] <比较例2的制动底板>
[0099] 将清洁的由SAPH440制得的制动底板置于气氛温度保持在500℃的炉中，向该炉中导入NF3气体并且将该条件保持30分钟以进行活化处理。
[0100] 此后，将温度升高到570℃，并且向炉中导入氨气，并将该条件保持30分钟以氮化该制动底板。最后，将该制动底板转移至冷却室中以冷却到室温，从而获得表面经处理的制动底板。
[0101] <比较例3的制动底板>
[0102] 将清洁的由SAPH440制得的制动底板置于气氛温度保持在570℃炉中，向该炉中导入氨气并保持该条件30分析以进行氮化处理。
[0103] 最后，将该制动底板转移至冷却室中冷却到室温以获得表面经处理的制动底板。
[0104] [实施例1～5和比较例1～3的盘式制动器垫的制造方法]
[0105] 将表2中所示组成的摩擦材料混合5分钟，并在10MPa下在预成型模中将由此得到的摩擦材料混合物加压1分钟以预成型。将该预成型的产品和其上涂布了粘接剂的实施例1～5和比较例1～2的制动底板叠置并放置在热成型金属模中，在150℃的成型温度下加热并在40MPa的成型压力下加压10分钟。
[0106] 此后，在200℃下将成型的产品加热5小时以后固化，然后研磨该固化的产品以制造实施例1～5和比较例1～2的盘式制动器垫。
[0107] <表2>
[0108]
[0109] <粘合强度的评价>
[0110] 通过测量在根据JIS D4422(汽车零部件-鼓式制动蹄总成和盘式制动器垫-剪切强度试验方法)的剪切试验后残留摩擦材料的残存率，评价了摩擦材料与制动底板之间的粘合强度。该剪切试验是在300℃的气氛下将制动器垫固定36小时后来进行的。
[0111] 评价标准如表3所示，评价结果如表1中所示。
[0112] <表3>
[0113] 摩擦材料残存率
◎90%以上
〇70%以上但小于90%
△50%以上但小于50%
× 小于50%
◎90%以上
〇70%以上但小于90%
△50%以上但小于50%
× 小于50%
[0114] <制动底板的横截面和表面的观察>
[0116] 各观察图像如图5～图10所示。
[0117] 将图5(显示实施例4的制动底板的横截面的观察观察图像)与图3(显示比较例3的制动底板的横截面的观察观察图像)进行比较，可以理解相比于比较例3的多孔层，实施例4的多孔层形成的更深。
[0118] 形成在实施例4的制动底板上的化合物层的深度为约13μm，而多孔层的厚度为约8μm，该多孔层的厚度约为该化合物层的深度的61%。
[0119] 形成在比较例3的制动底板上的化合物层的厚度为约13μm，而多孔层的厚度为约5μm，该多孔层的厚度约为该化合物层的深度的38%。
[0120] 将显示实施例4的制动底板的表面的观察观察图像的图6和图7与显示比较例3的制动底板的表面的观察观察图像的图9和图10进行比较，可以理解与比较例3的不规则图案相比，实施例4的不规则图案更致密且更复杂。
[0121] [工业应用性]
[0122] 对于例如汽车用的盘式制动器垫中使用的钢制动底板，本发明能够提高摩擦材料和该制动底板之间的粘合强度。
[0123] 本发明还提供具有充分粘合强度的盘式制动器垫，这进一步有助于汽车工业的发展。
[0124] [符号说明]
[0125] 1盘式制动器垫
[0126] 2制动底板
[0127] 3摩擦材料
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 具有圆边制动器的MEMS结构及其制造方法 | 2020-05-11 | 842 |
| 一种复合腔体压电喷墨打印头及其制造方法 | 2020-05-14 | 398 |
| 一种制动器防变形装置 | 2020-05-11 | 373 |
| 带有层叠行星齿轮组的多速变速器 | 2020-05-15 | 859 |
| 一种用于探究人体皮肤力学特性微型机器人的机械结构 | 2020-05-12 | 520 |
| 高层救生装置 | 2020-05-15 | 72 |
| 用于盘式制动器的多层垫片 | 2020-05-11 | 174 |
| 恒转矩永磁涡流制动器 | 2020-05-12 | 475 |
| 在提升机系统中检测有效制动器操作的方法 | 2020-05-13 | 956 |
| 一种旋转喷淋装置 | 2020-05-13 | 633 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
多层制动器热门专利
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈