复合氧化物粉末、摩擦材料组合物及摩擦材料的制作方法

本发明涉及复合氧化物粉末、摩擦材料组合物以及摩擦材料。

背景技术：

1、汽车等大多使用刹车片来制动。以前，通过添加石棉来获得刹车片所需的性能是主流。然而，近年来，由于环境负荷问题，正在要求且积极地研究开发无石棉的刹车片。

2、另外，以前，一般用于刹车片的摩擦材料多采用锆原矿石的粉末，或从原矿石中除去硅等杂质而得到的氧化锆的粉末。然而，近年来原材料价格飞涨，含有来自矿石的放射性元素等问题时有发生。

3、专利文献1公开了一种摩擦材料，其在用热固化树脂将纤维基材与摩擦调节剂粘合而成的摩擦材料中，包含稀土氧化物作为所述摩擦调节剂的至少一部分。另外，专利文献1公开了ceo2、la2o3、y2o3等稀土氧化物的硬度比氧化铝等一般的研磨材料低，难以发生变质等，因此可以在获得高且稳定的摩擦系数的同时减少对配合材料的侵蚀的效果。

4、专利文献2公开了一种含有粘合剂、有机填充材料、无机填充材料和纤维基材的摩擦材料组合物，该摩擦材料组合物中不含铜元素，所述无机充填材料选自以下材料的一种或两种以上：平均粒径10nm～50μm的γ氧化铝、平均粒径1～20μm的白云石、平均粒径1～20μm的碳酸钙、平均粒径1～20μm的碳酸镁、平均粒径1～20μm的二氧化锰、平均粒径10nm～1μm的氧化锌、平均粒径1.0μm以下的四氧化三铁、平均粒径0.5～5μm的氧化铈以及平均粒径5～50nm的氧化锆。另外，专利文献2公开了当用作汽车用盘式刹车片等的摩擦材料时，即使不使用环境负荷高的铜，也具有耐衰退性和超过500℃高温的耐磨损性优异的效果。

5、专利文献3公开了一种含有粘合剂、有机填充材料、无机填充材料和纤维基材的摩擦材料组合物，该摩擦材料组合物中不含铜元素，包含具有多个凸起形状的钛酸钾和平均粒径为1～2.5μm的硅酸锆。另外，专利文献3公开了即使不使用环境负荷高的铜，高温下的耐磨损性也优异，异响也少的效果。

6、现有技术文献

7、专利文献

8、专利文献1：日本特开平9-13009号公报

9、专利文献2：国际公开第2016/060129号公报

10、专利文献3：日本特开2016-79246号公报

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、近年，正在进行不使用石棉的刹车片(无石棉有机刹车片(nao刹车片))的研发开发。nao刹车片的弱点之一是连续使用导致制动力下降(衰退现象)。μ值因衰退现象而大幅下降时，会导致刹车时的不适感。另外，近年来，有需要高μ值的刹车片的倾向，但在高μ值的情况下，会产生急刹车时的μ值与轻刹车时的μ值之差易于变大的问题。若急刹车时的μ值与轻刹车时的μ值之差变大，则会导致刹车时的不适感。

3、以下，在本说明书中说明急刹车时的μ值与轻刹车时的μ值之差小有利于摩擦稳定性。

4、本发明是鉴于上述问题而完成的，本发明的目的在于提供一种可以得到摩擦材料的复合氧化物粉末，该摩擦材料在被用作刹车片的摩擦材料时，在耐衰退性优异、具有高μ值的同时，摩擦稳定性也优异。另外，本发明的另一个目的在于提供一种含有该复合氧化物粉末的摩擦材料组合物。另外，本发明的另一个目的在于提供一种由该摩擦材料组合物的成型体构成的摩擦材料。

5、解决问题的方案

6、本发明人对用作刹车片的摩擦材料的粉末进行了潜心研究。结果惊讶地发现，在将氧化锆粉末和氧化铝粉末与二氧化铈粉末混合、熔融、粉碎后得到的粉末用作刹车片的摩擦材料时，可以得到不仅耐衰退性优异、具有高μ值，且摩擦稳定性优异的摩擦材料，直至完成本发明。

7、即，本发明的复合氧化物粉末的特征在于，

8、含有铈、锆和铝；

9、比表面积为0.5m2/g以上10m2/g以下。

10、根据本发明人等的研究，不含锆或铝的氧化铈(二氧化铈)粉末虽然耐衰退性优异，但无法获得高μ值，另外，摩擦稳定性也差。相对于此，在本发明中，复合氧化物粉末除铈以外还含有锆和铝且比表面积为10m2/g以下，因此在该复合氧化物粉末用作刹车片的摩擦材料时，可以得到不仅耐衰退性优异、具有高μ值，且摩擦稳定性优异的摩擦材料。从实施例中也可以看出这一点。

11、关于当使用除铈以外还含有锆和铝的复合氧化物粉末时，可以得到不仅耐衰退性优异、具有高μ值，且摩擦稳定性优异的摩擦材料这一点，虽然细节尚不明确，但本发明人等推测，由于该复合氧化物粉末具有固溶氧化锆和二氧化铈的晶相以及含有铈和铝的晶相这两种晶相，所以具有了这样的特性。另外，推测由于比表面积在10m2/g以下，所以可以得到高硬度和高μ值。

12、此外，专利文献1～3中没有公开含有铈、锆和铝这三种元素的复合氧化物粉末。另外，专利文献1～3也没有公开兼具耐衰退性优异、高μ值、摩擦稳定性优异这3个特性的发明或效果。

13、在所述构成中，优选晶体直径在100nm以上800nm以下的范围内。

14、晶体直径在100nm以上时，结晶可以充分生长，可以容易地获得高μ值等特性。

15、在所述构成中，优选粒径d50在0.5μm以上20μm以下。

16、粒径d50在0.5μm以上20μm以下时，可以更容易地获得高μ值等特性。

17、在所述构成中，优选粒径d99在60μm以下。

18、粒径d99在60μm以下时，可以更容易地获得高μ值等特性。

19、在所述构成中，优选单粒抗压强度在50n以上300n以下的范围内。

20、单粒抗压强度在50n以上时，粒子的强度高，可以特别容易地获得高μ值等特性。

21、在所述构成中，优选的是，铈的含量以氧化物计在40质量％以上95质量％以下；

22、锆的含量以氧化物计在0.1质量％以上50质量％以下的范围内；

23、铝的含量以氧化物计在0.1质量％以上10质量％以下的范围内。

24、铈的含量以氧化物计在40质量％以上95质量％以下，锆的含量以氧化物计在0.1质量％以上50质量％以下的范围内，铝的含量以氧化物计在0.1质量％以上10质量％以下的范围内时，该比例适合获得高μ值等特性。

25、如上所述，本发明人等推测，由于该复合氧化物粉末具有固溶氧化锆和氧化铈的晶相以及含有铈和铝的晶相这两种晶相，因此能够得到高μ值等特性。

26、其中，铈的含量以氧化物计在40质量％以上95质量％以下，锆的含量以氧化物计在0.1质量％以上50质量％以下的范围内，铝的含量以氧化物计在0.1质量％以上10质量％以下的范围内时，固溶氧化锆和氧化铈的晶相和含有铈和铝的晶相的比例适合获得高μ值等特性。

27、在所述构成中，优选的是，铈的含量以氧化物计在49质量％以上91质量％以下；

28、锆的含量以氧化物计在1质量％以上43质量％以下的范围内；

29、铝的含量以氧化物计在1质量％以上8质量％以下的范围内。

30、铈的含量以氧化物计在49质量％以上91质量％以下，锆的含量以氧化物计在1质量％以上43质量％以下的范围内，铝的含量以氧化物计在1质量％以上8质量％以下的范围内时，该比例更适合获得高μ值等特性。

31、在所述构成中，优选含有cealo3。

32、在含有cealo3时，高μ值等特性更优异。

33、在所述构成中，优选含有铈以外的稀土元素。

34、在含有铈以外的稀土元素时，晶相稳定，可以获得更高的μ值。

35、在所述构成中，优选含有以氧化物计在0.1质量％以上5质量％以下的范围内的铈以外的稀土元素。

36、在含有以氧化物计在0.1质量％以上5质量％以下的范围内的铈以外的稀土元素时，晶相更稳定，可以获得更高的μ值。

37、在所述构成中，优选所述铈以外的稀土元素选自由钇和镧组成的组中的一种以上。

38、在所述铈以外的稀土元素选自由钇和镧组成的组中的一种以上时，晶相稳定，可以获得高μ值。

39、在所述构成中，也可以含有碱土元素。

40、在含有碱土元素时，稳定性稍逊于氧化钇等稀土元素，但可以廉价制造。

41、在所述构成中，优选用于摩擦材料。

42、所述复合氧化物粉末在用于刹车片的摩擦材料时，能够得到不仅耐衰退性优异、具有高μ值，且摩擦稳定性优异的摩擦材料，因此，可适用于摩擦材料。

43、另外，本发明的摩擦材料组合物的特征在于，包含摩擦调节剂、纤维基材和粘合剂，

44、包含作为摩擦调节剂的所述复合氧化物粉末。

45、根据所述构成，由于包含作为摩擦调节剂的所述复合氧化物粉末，在成型该摩擦材料组合物用于刹车片的摩擦材料时，可以得到不仅耐衰退性优异、具有高μ值，且摩擦稳定性优异的摩擦材料。

46、在所述构成中，在将摩擦材料组合物整体设为100质量％时，优选所述复合氧化物粉末的含量在5质量％以上20质量％以下的范围内。

47、在将摩擦材料组合物整体设为100质量％时，若所述复合氧化物粉末的含量在5质量％以上20质量％以下的范围内，则可以更容易地获得高μ值等特性。

48、另外，本发明的摩擦材料的特征在于，由所述摩擦材料组合物的成型体构成。

49、根据所述构成，由于由所述摩擦材料组合物的成型体构成，可以得到不仅耐衰退性优异、具有高μ值，且摩擦稳定性优异的摩擦材料。

50、在所述构成中，优选的是，根据汽车工业协会标准jaso c406，实施9次在下述测定条件a测定的第1热衰退试验，在得到的行为峰中，计算显示最小摩擦系数时的最大值μ值和最小值μ值的平均值，该平均值在0.20μ以上。

51、＜测定条件a＞

52、制动初速度100km/h

53、制动间隔35秒

54、第1次测定时的制动前刹车温度80℃

55、制动减速度0.45g

56、制动次数9次

57、所述数值在0.20μ以上时，可以进一步降低刹车时的不适感。

58、在所述构成中，优选的是，根据汽车工业协会标准jaso c406，在下述测定条件b下测定的摩擦系数的平均值即磨合μ值在0.40以上。

59、＜测定条件b＞

60、制动初速度65km/h

61、制动前刹车温度120℃

62、制动减速度0.35g

63、测定次数200次

64、在所述磨合μ值在0.40以上时，可以通过少量按压获得更强的制动力。

65、在所述构成中，根据汽车工业协会标准jaso c406，将在下述测定条件c下测定的第2效果试验中测定次数8次的摩擦系数的平均值作为摩擦系数x，

66、根据汽车工业协会标准jaso c406，将在下述测定条件d下测定的第2效果试验中测定次数8次的摩擦系数的平均值作为摩擦系数y时，

67、优选摩擦系数之差[(摩擦系数x)-(摩擦系数y)]在0.12以下。

68、＜测定条件c＞

69、制动初速度100km/h

70、制动前刹车温度80℃

71、制动减速度0.2g

72、测定次数8次

73、＜测定条件d＞

74、制动初速度100km/h

75、制动前刹车温度80℃

76、制动减速度0.7g

77、测定次数8次

78、所述摩擦系数之差[(摩擦系数x)-(摩擦系数y)]在0.12以下时，可以进一步降低刹车时的不适感。

79、发明效果

80、根据本发明，提供一种复合氧化物粉末，当用作刹车片的摩擦材料时，可以得到不仅耐衰退性优异、具有高μ值，且摩擦稳定性优异的摩擦材料。另外，提供一种含有该复合氧化物粉末的摩擦材料组合物。另外，提供一种由该摩擦材料组合物的成型体构成的摩擦材料。