JP2000104145A

JP2000104145A - 部分複合軽金属系部品およびそれの製造に用いる予備成形体

Info

Publication number: JP2000104145A
Application number: JP27902998A
Authority: JP
Inventors: Makoto Fujita; 誠藤田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 2000-04-11

Abstract

(57)【要約】【課題】比較的大型であっても、優れた耐摩耗性およ
び強度を発揮することができると共に高摩擦係数化が達
成でき、特にブレーキロータの素材として最適な部分複
合軽金属系部品、およびこの様な部分複合軽金属系部品
を得ることのできる予備成形体を提供する。【解決手段】少なくとも摺動面部が複合化される部分
複合軽金属系部品の製造に用いられる予備成形体であっ
て、硬質材料からなると共に気孔を有する多孔体であ
り、且つ融点が１０００℃以上の金属材を含有するもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両に搭載される
ブレーキロータ等の様に優れた耐摩耗性および強度を有
することが要求される箇所に使用される部分複合軽金属
系部品、およびこの部分複合軽金属系部品を製造する際
に用いられる予備成形体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両に搭載されるブレーキロータ等の様
に高度な耐摩耗性が求められる部品については、従来か
ら鋳鉄が使用されていたが、軽量化して車両のばね下重
量、つまりシャーシばねの下方にある車輪等の重量を軽
減して走行安定性を向上させると共に、ブレーキロータ
の冷却性を改善しつつ、高摩擦係数化を図って制動性を
向上させるという観点から様々な素材の適用が試みられ
ている。

【０００３】こうした技術の一つとして、ＳｉＣ粒子を
分散させたアルミニウム合金製インゴットを使用し、こ
れを砂型や金型鋳造によって作製したブレーキロータ
が、電気自動車やスポーツカー等の一部の車に適用され
ている。しかしながら、上記の様な素材をブレーキロー
タに適用しても下記の様な問題があり、更に改善の余地
が残されていた。

【０００４】この様な技術では、セラミックスであるＳ
ｉＣ粒子の粒径や体積率等において自由度が低く、高摩
擦係数化には限界がある。またこうした技術では、Ｓｉ
Ｃとの馴染み性の良好な母材を使用する必要があり、こ
うした観点から上記技術においては、母材としてＡＣ４
Ｃ相当のアルミニウム合金が採用されているが、こうし
た母材を使用すると耐用限界温度が低くなるという問題
もある。特に、ブレーキロータの場合には、制動時には
４５０℃程度になるのであるが、この様な高温では早期
に摩耗してしまうという問題がある。更に、上記の様な
部材では、製品全体に難加工性の強化材が存在した状態
であるので、その材料費が高くなると共に、加工に要す
る費用も高いものとなる。

【０００５】近年、強化が要求される部分だけ複合化す
る方法として、まず、所定形状に成形された連続気孔を
有する多孔質の予備成形体を製造し、この予備成形体に
軽金属の溶湯を浸漬し、溶湯を加圧することにより該予
備成形体の気孔内に軽金属を充填するという複合化方法
が提案され、当該方法に用いられる予備成形体およびそ
の製造方法が種々提案されている。

【０００６】こうした技術として、例えば特開平７−１
０８３７０号には、無機繊維とＴｉＯ₂ を含有した予備
成形体について開示されている。また特開平６−１８２
５２４号には、ホウ酸アルミウィスカ、ケイ酸ナトリウ
ムおよび炭化珪素（ＳｉＣ）等を含有した予備成形体に
ついて記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これま
で提案されている技術では、ブレーキロータの様に優れ
た耐摩耗性および高強度を有することが要求される部品
に適用する予備成形体としては、依然として不十分であ
り、特性の更なる改善が望まれているのが実状である。

【０００８】また上記の様な予備成形体を用いて複合軽
金属系部品を製造する場合には、上記予備成形体を金型
内にセットした状態でアルミニウム合金等の軽金属溶湯
を金型のキャビティ内に注入し、この軽金属溶湯を上記
予備成形体の空孔内に充填させてこの予備成形体を鋳ぐ
るむ様に構成されるのが一般的である。しかしながら、
上記の様な各種予備成形体は、比較的小型の部材を製造
することを想定してなされたものであり、こうした予備
成形体を用いてブレーキロータの様な比較的大きな部材
に適用する複合軽合金部品を上記の様な製造工程で製造
しようとしても、上記軽金属溶湯の含浸が不十分となっ
た未複合化部分が形成されやすく、これによってブレー
キロータの耐摩耗性や強度が低下するという問題があ
る。

【０００９】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、ブレーキロー
タの様に比較的大型であっても、優れた耐摩耗性および
強度を発揮することができると共に、高摩擦係数化が達
成でき、特にブレーキロータの素材として最適な部分複
合軽金属系部品、およびこの様な部分複合軽金属系部品
を製造する為の予備成形体を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明の予備成形体は、少なくとも摺動面部が
複合化される部分複合軽金属系部品の製造に用いられる
予備成形体であって、硬質材料からなると共に気孔を有
する多孔体であり、且つ融点が１０００℃以上の金属材
を含有する点に要旨を有するものである。尚上記気泡は
連続気泡であることが好ましいが、連続していない気泡
を一部に含んでいても良い。

【００１１】本発明の予備成形体で用いる前記金属材と
しては、粒子状または繊維状のもののいずれも採用でき
るが、粒子状金属材を使用する場合には、その平均粒径
は１５０μｍ以下であることが好ましい。またこうした
金属材としては、具体的にＮｉ，Ｎｉ−Ａｌ，Ｔｉ，Ｔ
ｉ−Ｎｉ，ＦｅおよびＣｕよりなる群から選択される１
種以上のものが挙げられる。更に、前記金属材は複合母
材を構成する軽金属と電気陰性度が接近したものである
ことが好ましい。

【００１２】一方、予備成形体の基本的な構成素材であ
る硬質材料は、セラミックス焼結体である。そしてこの
セラミックス焼結体は、具体的にはＴｉＯ₂ ，ＳｉＣお
よびＡｌ₂ Ｏ₃ の少なくとも１種を含むものが挙げられ
る。またこのセラミックス焼結体として、少なくともＴ
ｉＯ₂ およびＳｉＣを使用した場合には、ＳｉＣがＴｉ
Ｏ₂ 中に海島構造で焼結されたものとなる。更に、この
硬質材料には、単繊維やウィスカを含有させることも好
ましい。

【００１３】また上記の様な予備成形体の気孔部分に軽
金属を充填することによって、希望する特性の部分複合
軽合金系部品を得ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明者らは、特にブレーキロー
タの素材として最適な、高摩擦係数化が実現できる部分
複合軽金属系部品について様々な角度から検討した。そ
してまず、前述した様にブレーキロータの高摩擦係数化
を図るという観点からすれば、ブレーキロータを構成す
る軽金属系部品の表面自体における摩擦係数μを高める
ことも重要であるが、相手材との関係も重要であるとの
知が得られた。即ち、ブレーキロータでは、その相手材
としてのパッド材があるが、ブレーキロータの高摩擦係
数化を発揮させる為には、こうした相手材との関係を考
慮することも有効であると考えられた。

【００１５】上記パッド材は、合成樹脂にセラミックス
粒子を分散させた素材が一般的に用いられるが、本発明
者らは、こうしたパッド材との関係において高摩擦係数
化を達成するためのブレーキロータの構成について様々
検討した。

【００１６】まず本発明者らは、ＴｉＯ２粒子、アルミ
ナ単繊維およびホウ酸アルミウィスカを原料として用
い、これらを種々の組み合わせで様々な予備成形を作製
し、これにアルミニウム合金を含浸したブレーキロータ
を作製し、摩擦係数μの温度依存性について検討した。
尚上記原料は、従来のディーゼルエンジンのピストント
ップリング溝補強手段として採用されている予備成形体
の成分組成である。

【００１７】その結果、後記比較例に示すように、上記
した原料を使用して作製した予備成形体を用いて複合化
したブレーキロータでは、上記原料の組み合わせによっ
ては比較的低温においては高摩擦係数化が発揮されたの
であるが、いずれの組み合わせにおいても４００℃程度
の高温における高摩擦係数化を実現することはできなか
った。但し、こうした成分組成の予備成形体を用いたブ
レーキロータは、電気自動車等においては、十分な性能
を発揮するものと考えられた。

【００１８】本発明者らは、スポーツカーの様に、軽量
性の他に高速からの制動性を特に重視した用途を意識
し、高温においても高い摩擦係数μが維持できる様なブ
レーキロータの開発を目指して検討を重ねてきた。とこ
ろでこの様な用途に使用される従来のブレーキロータ用
複合材料としては、ＳｉＣを強化材として使用して溶湯
攪拌法で作製したデュランキャン材（商品名）や、Ａｌ
₂ Ｏ₃ を強化材として使用して無加圧含浸法で作製した
ランクサイド材（商品名）等が知られている。

【００１９】これらの技術は、ＳｉＣやＡｌ₂ Ｏ₃ 等の
セラミックス粒子を比較的多量に含有させたものである
が、本発明者らはこうした技術の存在を考慮して、Ｔｉ
Ｏ₂粒子−アルミナ短繊維からなる予備成形体を基本に
し、更に強化粒子として粒径が２０〜１００μｍのアル
ミナ粒子を体積率Ｖｆ（体積率Ｖｆについては後述す
る）で１０％以上含有させた予備成形体を用いてディス
ク部を複合化したアルミブレーキロータを作製し、摩擦
係数μの温度依存性について検討した。

【００２０】その結果、後記参考例に示すように、Ｔｉ
Ｏ₂ およびＡｌ₂ Ｏ₃ のセラミックス粒子を比較的多量
に添加した予備成形体を用いて複合化したブレーキロー
タでは、比較的高温においても高摩擦係数化が発揮され
たのである。こうした効果が発揮されるのは、ＴｉＯ₂
とＡｌ₂ Ｏ₃ が焼結時に反応を生じ、新たな化合物が生
成する為であると考えることができた。そして、こうし
た反応はＡｌ₂ Ｏ₃ の粒径が大きい方がＴｉＯ₂ と反応
し易く、またスプレーフォーミングによって微細なＡｌ
₂ Ｏ₃ が集まって球状となっている形態であることが、
より良好な特性が発揮されることが判明した。これは、
０．３μｍ程度の微細なＴｉＯ₂ 粒子がＡｌ₂ Ｏ₃ 粒子
の間に入り込むからである。

【００２１】しかしながら、こうした軽金属複合系部品
においても、１００℃程度の低温においては、摩擦係数
μは低いものとなり、前述したＴｉＯ₂ 粒子−アルミナ
短繊維の組み合わせで作製した予備成形体を用いて複合
化した部品よりもむしろ低くなる傾向が認められた。ま
たこうした構成で高温における高摩擦係数化を発揮させ
ようとすると、セラミックス粒子の含有量が必然的に多
くなり、軽金属を含浸させるときの圧力が必然的に大き
なものとなるという欠点もある。

【００２２】そこで本発明者らは、低温における高摩擦
係数を維持しつつ、高温における高摩擦係数化も同時に
実現できるようにな予備成形体の実現を目指して更に検
討した。

【００２３】その結果、セラミックス粒子等を焼結して
なる硬質材料を主体とし、これに１０００℃以上の融点
を有する金属材を添加してやれば、それほど多くのセラ
ミックス粒子を含有させなくとも、低温における高摩擦
係数を維持しつつ、高温における高摩擦係数化も同時に
実現できる予備成形体が得られることを見出し、本発明
を完成した。

【００２４】本発明の係る予備成形体の特徴は、上述の
如く、硬質材料からなると共に気孔を有する多孔体に、
融点が１０００℃以上の金属材を含有するものである
が、こうした構成を採用することによって上記の効果が
得られた理由については、次の様に考えることができ
た。

【００２５】前述の如くブレーキロータの相手材となる
パッド材は、合成樹脂にセラミックス粒子を分散させた
素材が一般的に用いられるが、こうしたパッド材に対し
てセラミックス粒子だけを主体とした予備成形体を用い
たブレーキロータでは、硬質材料同士の接触となり、摩
擦係数μはそれらの表面性状（硬さや凹凸）に主として
左右され、高摩擦係数化にはどうしても限界がある。こ
れに対して、硬質材料に金属材を含有させると、この金
属材がパッド材との間で凝着作用を発揮し、これが高摩
擦係数化を発揮するものと考えられる。

【００２６】金属材によるこうした効果を発揮させる為
には、その融点が１０００℃以上である必要がある。こ
れは、４００℃程度の高温においても軟化することなく
適度の硬さを有し、且つ金属材による凝着性を発揮させ
る為に必要な要件である。

【００２７】本発明の予備成形体で用いる前記金属材と
しては、粒子状または繊維状のもののいずれも採用でき
るが、粒子状金属材を使用する場合には、その平均粒径
は１５０μｍ以下であることが好ましい。これは、平均
粒径が１５０μｍよりも大きくなると、予備成形体を製
造する際に金属材を多孔体中に均一に分散させるのが困
難になるからである。

【００２８】上記の様な金属材の具体例としては、Ｎ
ｉ，Ｎｉ−Ａｌ，Ｔｉ，Ｔｉ−Ｎｉ，ＦｅおよびＣｕ等
が挙げられ、これらのうちから１種以上を選んで使用す
れば良い。更に、前記金属材は複合母材を構成する軽金
属と電気陰性度が接近したものであることが好ましく、
これによって異種金属接触による腐食電位差を小さくで
き、腐食を効果的に防止することができる。

【００２９】尚本発明で母材として用いる軽金属として
代表的なものとしては、ＡｌまたはＡｌ合金等が挙げら
れるが、これを母材として用いたときには、上記に列挙
した各種金属材はいずれも電気陰性度が接近したものと
なる。また母材としては、ＡｌやＡｌ合金以外にも、マ
グネシウム等が挙げられるが、これらを母材として用い
るときには、上記金属材のうちから軽金属と電気陰性度
が接近したものを適宜選ぶ様にすれば良い。

【００３０】一方、予備成形体の基本的な構成素材であ
る硬質材料は、セラミックス焼結体であるが、このセラ
ミックス焼結体としては、具体的にはＴｉＯ₂ ，ＳｉＣ
およびＡｌ₂ Ｏ₃ の少なくとも１種を含むものが挙げら
れる。またこのセラミックス焼結体として、少なくとも
ＴｉＯ₂ およびＳｉＣを含ませた場合には、ＳｉＣがＴ
ｉＯ₂ 中に取り囲まれた様な海島構造で焼結されたもの
となり、こうした形態となることによって予備成形体に
十分な強度を付与することができる。更に、この硬質材
料には、短繊維やウィスカを含有させることも好まし
く、これによって予備成形体の特性を更に向上させるこ
とができる。

【００３１】ところで、高圧鋳造での複合化を比較的容
易に行なうのに必要な通気性を確保補する為には、予備
成形体における硬質材料の体積率Ｖｆとしては、３０％
前後が限度である。ここで体積率Ｖｆは、予備成形体全
体に対する体積率を示している。気孔も含めた予備成形
体の体積をＶ₁ 、気孔の体積をＶ₀ とすると、硬質材料
の体積率は（Ｖ₁ −Ｖ₀ ）となるので、予備成形体に占
める硬質材料の体積率は（Ｖ₁ −Ｖ₀ ）／Ｖ₁ で示され
ることになる。尚後述する様な方法によって、本発明の
予備成形体を製造すれば、焼結前後における体積収縮が
ほとんどないので、体積率Ｖｆは吸引脱水した最密充填
状態の混合体の見掛け密度と各配合物の配合重量および
密度とから算出できる。

【００３２】そして、予備成形体の硬質材料としてＴｉ
Ｏ₂ およびアルミナ短繊維を用いた場合に、焼結によっ
て予備成形体の強度を確保する為には、前記体積率Ｖｆ
でいずれも２％以上必要となるので、添加できる金属材
の体積率Ｖｆは、最大で２６％程度となる。但し、金属
材の添加量が体積率Ｖｆで２０％程度になると、焼結性
が悪くなって予備成形体の強度が低くなる可能性があ
る。こうした場合には、焼結温度を金属材の一部を溶融
させるようにすれば、予備成形体における強度の低下が
抑制されるので有効である。

【００３３】本発明の予備成形体は、セラミックスと金
属材を含んだ硬質材料を基本的な構成材料とするもので
あるが、これらの他に硬質材料の焼結を促進させる焼結
助剤や、上記した短繊維およびウィスカの少なくともい
ずれかからなる骨格形成材、体積率調節用の消失性粉
末、無機バインダまたは凝集剤等を添加したものを焼結
することによって形成されるものである。

【００３４】上記焼結助剤としては、１１００℃程度の
比較的低温でセラミックス粒子と反応して化合物を形成
するものであり、具体的にはＣａＣＯ₃ 等の炭酸塩、ま
たはＣａＯ、ＭｇＯ若しくはＡｌ₂ Ｏ₃ 等の金属酸化物
が挙げられる。また上記骨格形成剤となる短繊維として
は、繊維径が２〜１０μｍ程度で、繊維長が２００〜３
００μｍ程度のアルミナ繊維またはＳｉＣ繊維等が挙げ
られ、上記ウィスカとしては、繊維径が２〜１０μｍ程
度で、繊維長が１０〜３０μｍ程度のほう酸アルミウィ
スカが挙げられる。

【００３５】上記体積率調節用の消失性粉末としては、
焼結温度で消失する粒子、例えばポリプロピレン粒子、
ポリエチエン粒子、ポリアクリルアミド粒子等の樹脂粉
末または黒鉛粉末等が挙げられ、消失し易さの点では黒
鉛粉末が好ましく用いられる。こうした消失性粉末を添
加することによって、強度を維持しつつ予備成形体の空
孔率を増大させることができ、複合化し易いものとな
る。

【００３６】上記無機バインダとしては、シリカゲルや
アルミナゾル等のコロイド物質が用いられる。更に上記
凝集剤としては、ポリアクリルアミドゲル等が挙げら
れ、その他、上記予備成形体を形成する混合物に硫酸ア
ンモニウム等の添加物を添加するようにしても良い。

【００３７】本発明の予備成形体を成形するには、金属
材とセラミックスを含む硬質材料と、上記焼結助剤とを
水等の分散媒に混合すると共に、必要に応じて上記骨材
形成材、体積率調節用の消失性粉末、無機バインダを混
合すると共に、または凝集剤を添加して攪拌することに
よりスラリーを調製する。そして、図１に示すように、
底部に濾過部４および脱水吸引口５が設けられた容器６
内に上記スラリー７を入れ、上記脱水吸引口５から分散
媒を吸引して、図２に示す様な脱水体８を形成する。

【００３８】次いで、この脱水体８を７００〜８００℃
程度の温度で加熱して、上記黒鉛粉末等からなる消失性
粉末を消失させると共に、上記成形体を乾燥させる。更
に、上記成形体の加熱温度を上昇させて、上記焼結助剤
によってセラミックス粒子および金属材とからなる硬質
材料の焼結を促進させることにより、優れた耐摩耗性を
有する通気性の高い多孔体からなる予備成形体が形成さ
れる。この様にして形成されたブレーキロータ用の予備
成形体の外形例を図３に示す。

【００３９】例えば、上記焼結助剤としてＣａＣＯ₃ を
使用した場合には、このＣａＣＯ₃が９００℃程度の温
度でＣａＯとＣＯ₂ ガスとに分解され、このＣａＯが、
上記ＴｉＯ２粒子等からなるセラミックス粒子と反応し
てＣａＴｉＯ₃ が生成される。そして、この新たに生成
された化合物（ＣａＴｉＯ₃ ）は、一般に上記焼結性セ
ラミックスよりも低温で焼結することができる。

【００４０】このため、１１００℃程度の温度で焼結し
た上記ＣａＴｉＯ₃ により、ＳｉＣ等からなる高硬度セ
ラミックス粒子を上記ＣａＴｉＯ₃ によって強固に結び
付けることができる。従って、上記硬質材料として特性
の異なる複数種のセラミックス粒子を上記予備成形体に
配合した場合においても、この予備成形体の空孔率が高
められて複合化しやすい予備成形体が得られ、そのハン
ドリング性が確保されると共に、大型化が可能となる。

【００４１】この様にして、焼結性セラミックスと焼結
助剤が反応して生成された新たなセラミックスを介し
て、セラミックス粒子、金属材および骨格形成材が夫々
の結合部分で融合焼結され、多数の間隙からなる連通孔
が形成された多孔質の予備成形体が得られる。そして配
合された炭酸塩または金属酸化物からなる焼結助剤は、
予備成形体内においてセラミックス粒子の一部と反応し
てなる化合物として存在している。また黒鉛粉等からな
る体積率調節用の消失性粉末が配合されている場合には
焼結時に上記黒鉛粉等がＣＯまたはＣＯ₂ となって系外
へ排出されることにより、消失性粉末の配合部に空孔が
形成されて予備成形体の空孔率が上昇する。

【００４２】焼結温度は、セラミックス粒子が焼結でき
る温度であればよい。使用するセラミックス粒子が０．
２〜１μｍのＴｉＯ₂ の場合には、１０００℃以上、好
ましくは１０００〜１２００℃で、２時間程度で焼結で
きる。尚前記焼失性粉末が黒鉛粉末の場合には、７００
℃程度からＣＯ，ＣＯ₂ となって系外へ放出除去、すな
わち焼失しはじめる。

【００４３】尚無機バインダー等の他の添加剤が配合さ
れていた場合には、これがセラミックスの部分とともに
予備成形体の骨格部分を形成することになる。

【００４４】以上のようにして得られる複合化用予備成
形体を用いて、ブレーキロータからなる部分複合軽金属
系部品を製造する方法について以下に説明する。まず図
４に示すように、上記予備成形体１を金型１０の内部に
セットし、次いで図５に示す様に、この予備成形体１に
向けて母材となるアルミニウム等の軽金属溶湯１２をピ
ストン１３により加圧して注入する。この様にして、予
備成形体１に向けて軽金属溶湯１２を加圧注入すること
によって、この軽金属溶湯１２が予備成形体１の空孔内
に軽金属溶湯１２が効率よく充填され、予備成形体１の
全体が軽金属溶湯によって適正に鋳ぐるまれた部分複合
軽金属系部品が製造されることになる。

【００４５】以下、本発明を実施例によってその効果を
より具体的に示すが、下記実施例は本発明を限定するも
のではなく、前・記の趣旨に徴して設計変更することは
いずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。

【００４６】

【実施例】実施例下記表１に示す原料Ａ〜Ｃを用い、前述した方法に従っ
て前記図３に示した様なブレーキロータ用の予備成形体
を作製した。このとき、硬質材料に添加する金属材とし
ては、平均粒径が０．５μｍのＮｉ粉末と平均粒径が３
０μｍのＮｉ−Ａｌ粉末を用いた。また焼結温度は１１
４０℃とした。

【００４７】

【表１】

【００４８】得られた予備成形体を用いて、溶湯鍛造に
よってアルミニウム合金と複合化し、温度別摩耗試験に
よって摩擦係数μを比較した。このとき、温度別摩耗試
験の相手材としては、アルミディスクブレーキ用のパッ
ド材ＴＳ−１６（商品名：日清紡株式会社製）を使用し
た。溶湯鍛造による摩耗試験片作製条件を下記表２に、
温度別摩耗試験の条件を下記表３に示す。上記原料Ａお
よびＢによって形成された複合材の組織を、夫々図６、
７（いずれも図面代用光学顕微鏡写真）に示す。

【００４９】

【表２】

【００５０】

【表３】

【００５１】試験結果を図８に示すが、金属材を添加し
た予備成形体を用いたものでは、４００℃の高温におい
ても高摩擦係数化が達成されていると共に、１００℃程
度の比較的低温においても高い摩擦係数μが維持されて
いることが分かる。

【００５２】比較例下記表４に示す原料Ｄ〜Ｇを用い、前述した方法に従っ
て前記図３に示したブレーキロータ用の予備成形体を作
製した。この比較例は、ＴｉＯ₂ 粒子、アルミナ短繊維
およびホウ酸アルミウィスカを原料として用い、金属材
を用いずにこれらを種々の組み合わせで様々な予備成形
を作製したものである。尚体積率調節材としては、吸引
成形後の予備成形体の体積率の合計が約３８％となる様
に適量添加した。

【００５３】

【表４】

【００５４】得られた予備成形体を用いて、溶湯鍛造に
よってアルミニウム合金と複合化し、実施例と同様にし
て温度別摩耗試験によって摩擦係数μを比較した。試験
結果を図９に示すが、金属材を添加せず、上記した原料
を使用して作製した予備成形体を用いて複合化したブレ
ーキロータでは、上記原料の組み合わせによっては比較
的低温においては高摩擦係数化が発揮されたのである
が、いずれの組み合わせにおいても４００℃程度の高温
における高摩擦係数化を発揮できないことが分かる。但
し、前述した様に、こうした成分組成の予備成形体を用
いたブレーキロータは、電気自動車等においては、十分
な性能を発揮するものと考えられる。

【００５５】参考例下記表５に示す原料Ｈ〜Ｋを用い、前述した方法に従っ
て前記図３に示したブレーキロータ用の予備成形体を作
製した。この参考例は、ＴｉＯ₂ 粒子−アルミナ短繊維
からなる予備成形体を基本にし、更に強化粒子として粒
径が２０〜１００μｍのアルミナ粒子を体積率Ｖｆで１
０％以上含有させた予備成形体である。尚下記表５に示
した原料のうち、Ｈは平均粒径が３０μｍのＡｌ₂ Ｏ₃
を用いたもの、Ｉは平均粒径が０．３μｍのＡｌ₂ Ｏ₃
を用いたものである。また体積率調節材としては、上記
比較例と同様に吸引成形後の予備成形体の体積率の合計
が約３８％となる様に適量添加した。

【００５６】

【表５】

【００５７】得られた予備成形体を用いて、溶湯鍛造に
よってアルミニウム合金と複合化し、実施例と同様にし
て温度別摩耗試験によって摩擦係数μを比較した。尚上
記原料ＪおよびＫのものは、夫々Ａｌ₂ Ｏ₃ を強化材と
して使用して無加圧含浸法で作製したランクサイド材
（商品名）、およびＳｉＣを強化材として使用して溶湯
攪拌法で作製したデュランキャン材（商品名）である。

【００５８】その試験結果を図１０に示すが、アルミナ
粒子を体積率Ｖｆで１０％以上含有させた予備成形体を
用いてディスク部を複合化したアルミブレーキロータで
は、１００℃程度の低温においては、摩擦係数μは低い
ものとなり、前述したＴｉＯ ₂ 粒子−アルミナ短繊維の
組み合わせで作製した予備成形体を用いた複合化部材よ
りもむしろ低くなる傾向が認められることが分かる。

【００５９】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、比
較的大型であっても、優れた耐摩耗性および強度を発揮
すると共に、高摩擦札係数化が達成でき、特にブレーキ
ロータの素材として最適な部分複合軽金属系部品、およ
びこの様な部分複合軽金属系部品を得ることのできる予
備成形体が実現できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】予備成形体の製造方法を示す断面図である。

【図２】予備成形体の製造方法を示す断面図である。

【図３】形成されたブレーキロータ用の予備成形体の外
形例を示す概略説明図である。

【図４】本発明に係る部分複合軽金属系部品に製造する
方法を示す断面図である。

【図５】本発明に係る部分複合軽金属系部品に製造する
方法を示す断面図である。

【図６】実施例の原料Ａによって形成された複合材の組
織を示す図面代用光学顕微鏡写真である。

【図７】実施例の原料Ｂによって形成された複合材の組
織を示す図面代用光学顕微鏡写真である。

【図８】実施例における温度別摩耗試験の結果を示すグ
ラフである。

【図９】比較例における温度別摩耗試験の結果を示すグ
ラフである。

【図１０】参考例における温度別摩耗試験の結果を示す
グラフである。

【符号の説明】

１予備成形体４濾過部５脱水吸引口８脱水体１０金型１２軽金属溶湯

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも摺動面部が複合化される部分
複合軽金属系部品の製造に用いられる予備成形体であっ
て、硬質材料からなると共に気孔を有する多孔体であ
り、且つ融点が１０００℃以上の金属材を含有するもの
であることを特徴とする予備成形体。
【請求項２】前記金属材は粒子状または繊維状のもの
である請求項１に記載の予備成形体。
【請求項３】前記粒子状金属材の平均粒径が１５０μ
ｍ以下である請求項２に記載の予備成形体。
【請求項４】前記金属材は、Ｎｉ，Ｎｉ−Ａｌ，Ｔ
ｉ，Ｔｉ−Ｎｉ，ＦｅおよびＣｕよりなる群から選択さ
れる１種以上のものである請求項１〜３のいずれかに記
載の予備成形体。
【請求項５】前記金属材は複合母材を構成する軽金属
と電気陰性度が接近したものである請求項目１〜４に記
載の予備成形体。
【請求項６】前記硬質材料は、セラミックス焼結体で
ある請求項１〜５のいずれかに記載の予備成形体。
【請求項７】前記セラミックス焼結体はＴｉＯ₂ ，Ｓ
ｉＣおよびＡｌ₂ Ｏ ₃ の少なくとも１種を含むものであ
る請求項６に記載の予備成形体。
【請求項８】ＳｉＣがＴｉＯ中に海島構造で焼結され
たものである請求項７に記載の予備成形体。
【請求項９】硬質材料は、更に短繊維および／または
ウィスカを含有するものである請求項６〜８のいずれか
に記載の予備成形体。
【請求項１０】請求項１〜９のいずれかに記載の予備
成形体の気孔部分に軽金属が充填されたものであること
を特徴とする部分複合軽合金系部品。