JP2000510533A - 耐食性及び耐摩耗性を有する航空機車輪部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 航空機車輪用のドライブキー（１０）は、改良された耐食性及び耐摩耗性を有する焼入れ焼戻し鋼部材（１０）から成る。この鋼部材（１０）は、炭化タングステン−コバルト被膜（２２）で選択的に被覆されて、ドライブキー（１０）が航空機ブレーキの部分と係合される側面部分（１８）に耐摩耗性を付与し、一方、炭化タングステン−コバルト被膜を含む鋼部材（１０）全体は無電解ニッケルめっきをされて、改良された耐食性を付与することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】 耐食性及び耐摩耗性を有する航空機車輪部品 本発明は、改良された耐食性及び耐摩耗性を有する鋼部材に関し、特に航空機 のドライブキー（drive key）部材、及びその部材の炭化タングステン−コバル ト被覆区域に配置された無電解ニッケルめっきによって改良された耐食性を有す るドライブキーに関する。 航空機車輪は、ボルトによって車輪に取り付けられる個別のドライブキー部材 を含む。ドライブキー部材は航空機ブレーキのロータと係合される。ブレーキが かかると、ブレーキロータはブレーキステータと係合されるので、ドライブキー はブレーキトルクに耐えなければならない。一般的に、ドライブキー部材は高抗 張力の焼入れ焼戻し鋼、又はＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）のようなニッケル合金 から作られている。Ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）ドライブキーは固有の耐食性を 持っているが、鋼ドライブキーよりも遥かに高価である。鋼ドライブキーは、Ｉ ｎｃｏｎｅｌ（登録商標）ドライブキーの価格の何分の一かに過ぎないが、腐食 しやすく、鋼ドライブキーのクラックと破損の原因となることがある。 一般的に、鋼ブレーキには、そのようなブレーキ環境で充分な耐食性を付与す るクロムめっきが被覆される。しかしながら、炭素−炭素複合体ブレーキディス クを使う航空機ブレーキの場合、ブレーキディスクからのカーボンダストはクロ ムめっきされた鋼ドライブキーと電気化学的反応（galvanic reaction）を生じ 、洗浄剤や防氷剤がこのクロムめっきに割れ目を作りこの鋼部材の腐食を引き起 こすことがある。付随する腐食に加えて、この部品にかかる高レベルの応力によ って、応力腐食割れを発生し、最後には部品が破損する。鋼ドライブキーをカー ボンダストの影響から守り、かつ部品の腐食も、その結果としてのクラックも破 損も発生しないようにするために改良された耐食性を有する航空機車輪鋼ドライ ブキー部材を提供することが強く要望されている。 本発明は、耐食性を有する鋼部材を提供することによって前述に対する解決策 を提供するものであって、この鋼部材は、高抗張力を有する焼入れ焼戻し鋼、耐 摩耗性を付与するために炭化タングステン−コバルトで被覆された、前記鋼部材 の少なくとも或る選ばれた部分、及び耐食性を付与するために前記鋼部材へ無電 解ニッケルめっきした被膜から成っている。 航空機車輪ドライブキーを描いた図面を参照して本発明を詳細に説明する。 第１図は航空機車輪用の典型的鋼ドライブキーの平面図であり；そして 第２図は第１図のドライブキーの部分断面図である。 航空機車輪ドライブキーは、第１図及び第２図の参照番号１０で概ね表されて いる。このドライブキーには、車輪中央寄りの穴に入れられるインボード端部延 長部１２と、車輪の表面と係合する、アウトボード係合部分１４があり、更に、 ナットと組み合わされて、ドライブキーを航空機車輪に取り付けるボルトが入る 貫通孔１６がある。代わりに、２個の開口部と、ボルト付きナットでドライブキ ーを車輪に取り付けることも出来る。航空機車輪及びブレーキ系統では、参照番 号１８によって概ね表される側面部分は航空機ブレーキのロータの周縁部に配置 されているインサートと係合される。ロータのインサートが側面部分１８と係合 するように、航空機ブレーキのロータとステータは、ドライブキー１０の長手軸 方向に沿って配列される。 Ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）７１８のようなニッケル合金から作られるドライ ブキーは固有の耐食性を持っているが、使用される金属が高価なためコストがか さむ。Ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）ドライブキーの耐摩耗性を改良するために、 このドライブキーの側面部分は炭化タングステン−コバルトで被覆されている。 そのようなドライブキーはカーボン−カーボン複合材ブレーキディスクの航空機 ブレーキで使用されているが、このディスクからカーボンダストが発生する。 鋼ブレーキ、即ちステータに取り付けられたブレーキライニング（又は、その 逆もある）付き鋼ロータとステータを含む最新式のブレーキでは、鋼ドライブキ ーは、第１図と第２図に示すドライブキーのように使用される。鋼ドライブキー は、耐食性を付与するために予めクロムめっきされる。しかしながら、これらの 鋼ドライブキーが、次の段階では航空機のカーボンブレーキで使用されて、カー ボン−カーボン複合材ブレーキディスクから発生したカーボンダストがドライブ キーの鋼と電気化学的反応を引き起こした。この原因は、クロムめっき装置の“ 均一電着”性によって、車輪のアタッチメントボルト孔、即ち開口部１６（第１ 図及び第２図）、又はアタッチメントフランジ１４の部分が充分に覆われずに、 鋼基材がカーボンダストからの電気化学的反応の影響を受けて次に腐食を起すこ とになるからである。鋼ドライブキーは高応力レベル（２６０−３００，０００ ｐｓｉ最終抗張力まで焼入れ、焼き戻しされている）を備えているが、腐食でそ の影響を受ける部分が応力集中部となり、付随的なクラックの後に、ついには部 品の破損となる。Ｈ−１１合金鋼で作られる鋼ドライブキーは、Ｉｎｃｏｎｅｌ （登録商標）ドライブキーの価格の何分の一に過ぎないので、ブレーキで発生す るカーボンダストによって付随的に破損を起すことなく、航空機のカーボンブレ ーキで使用出来る鋼ドライブキーを提供することが強く望まれる。 本発明は、カーボン−カーボン複合材ブレーキディスクを含むカーボンブレー キにおいて、応力割れと破損が伴うことなく鋼ドライブキーを使用するのに必要 な所望の耐摩耗性及び改良された耐食性を付与する。Ｈ−１１合金鋼鍛造品から 作られる鋼ドライブキーは、汚損、酸化物、グリース、又は後ステップでの被膜 、即ちめっきを鋼表面に形成させないその他の物質を取り除くために、先ず、洗 浄される。必要に応じて、鋼ドライブキーの選ばれた区域、又は区域群に選択的 に炭化タングステン−コバルト被膜を被覆するために、この鋼ドライブキーにマ スキングを行なうことが出来る。炭化タングステン−コバルト被膜の被覆方法、 及び被覆されるのが望ましい区域の寸法によっては、マスキングは必要ではない かも知れない。第１図及び第２図に示すように、側部、即ち横側部分１８は鋼ド ライブキーに所望の耐摩耗性を付与する炭化タングステン−コバルト被膜２２で 覆われる。被膜２２を含む側部１８はカーボンブレーキのロータの縁周部の周り に配置されたドライブインサートと係合される。炭化タングステン−コバルト被 膜は、下記の２通りの例の形態のように別々の形態で被覆することが出来る。 成分 タイプＩ タイプII 焼結型炭化タングステン ８８±２％ ８０±２％ コバルト １２±２％ １７±２％ その他 最高 ２．５％ 最高 ２．５％ その「他の」成分は、一般的に、粉末の製造によりできる酸化物であろう。 炭化タングステン−コバルト被膜を、高速酸素燃焼式装置を使う溶射によって 被覆すると、１％未満の見掛けの気孔率と最低約１０，０００ｐｓｉの溶着強度 が得られる。溶射の被膜の厚さは所望の用途による。次に、炭化タングステン− コバルトで被覆したドライブキー１０を公知の手順で洗浄し、調製して、無電解 ニッケルめっきに備える。洗浄とすすぎの後、このドライブキーを無電解ニッケ ルめっき溶液に浸漬する。めっき作業が終わると、このドライブキーを、すすぎ 、乾燥した後、これを加熱してベーキングする。このベーキングを約３７５°± ２５°Ｆの低い温度で約１日間行なうと、脆性をなくすことが出来る。無電解ニ ッケルめっきは、ボルト穴１６の表面、及びクロムめっきによって先に充分に適 切に被覆されなかったフランジ部１４の部分を含めた部品全体にわたって、適切 なめっきで被覆することが判った。炭化タングステン−コバルトで先に被覆され た側方部分１８全体に無電解ニッケルめっき被膜を形成させる必要はないけれど も、この方法によって、単純にドライブキー全体に無電解ニッケルめっきを行な うことによって簡略化とコスト低減を行なうことができる。次に、使用過程で、 無電解ニッケルめっきは、残存する炭化タングステン−コバルト被膜から次第に 摩滅していくだろうが、それは許容出来る。というのは炭化タングステン−コバ ルト被膜の目的が耐摩耗性を付与することであり、一方、無電解ニッケルめっき 被膜は、炭化タングステン−コバルトによって被覆されていない区域に対して改 良された耐食性を付与するからである。無電解ニッケルめっきが摩滅した後でも 、基材、即ちＨ−１１合金鋼は炭化タングステン−コバルト被膜によって腐食剤 から保護される。無電解ニッケルめっきは高い保全性を持つので、カーボンブレ ーキのカーボン−カーボン複合材ブレーキディスクによって発生するカーボンダ ストはもはやＨ−１１合金鋼ドライブキー部材と電気化学的反応を行なうことは ない。 本発明は、適切に保護されていない部材に対して、本来的に腐食と更には部品 の破損を引き起こす環境において、改良された耐食性を有する鋼部材から成る新 規の方法及び製品を提供する。鋼ドライブキーを炭化タングステン−コバルトで 被覆し、続いて無電解ニッケルめっきを行なうと、ドライブキーはそれ以後の腐 食や破損を引き起こすことなく、航空機のカーボンブレーキで長期使用すること が可能になる。鋼ドライブキー部材によって、航空機のカーボンブレーキで使用 されるＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）ドライブキーよりも材料コストが大幅に節減 出来る。

【手続補正書】 【提出日】平成１１年１０月２１日（１９９９．１０．２１） 【補正内容】 請求の範囲 １．耐食性及び耐摩耗性を有する鋼部材を得る方法において、鋼部材（１０）を 洗浄して望ましくない物質を前記鋼部材から取り除くステップ、溶射して炭化タ ングステン−コバルトの被膜（２２）を形成するステップ、前記鋼部材（１０） 及び炭化タングステン−コバルト被膜（２２）を洗浄するステップ、及び前記鋼 部材に無電解ニッケルめっきを行なうステップの各ステップを備え、炭化タング ステン−コバルト被膜が耐摩耗性を付与し、かつ無電解ニッケルめっきが耐食性 を付与することを特徴とする方法。 ２．前記溶射ステップがドライブキーの選ばれた区域（１８）に炭化タングステ ン−コバルトの被膜（２２）を選択的に形成させ、前記鋼部材（１０）が航空機 車輪用のドライブキー（１０）であり、かつ前記選ばれた区域（１８）が航空機 ブレーキの一部分と係合されるドライブキー（１０）の一部分（１８）であるこ とを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３． 耐食性を有し、かつ請求項１によって作られる鋼部材であって、高抗張力 を有する焼入れ焼戻し鋼部材（１０）から成る前記鋼部材（１０）、耐摩耗性を 付与するために炭化タングステン−コバルトで被覆された前記鋼部材の選ばれた 少なくとも一部分（１８）、並びに耐食性を付与するための前記鋼部材上の無電 解めっき被膜から成ること特徴とする前記鋼部材。 ４．前記鋼部材（１０）が航空機車輪用のドライブキー（１０）を含み、かつ前 記ドライブキーの側面部分（１８）に炭化タングステン−コバルト被膜（２２） を含み、並びに無電解ニッケルめっき被膜が、前記炭化タングステン−コバルト 被膜（２２）を含むドライブキー（１０）全体に形成されることを特徴とする請 求項３に記載の鋼部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．耐食性及び耐摩耗性を有する鋼部材を得る方法において、鋼部材（１０）を 洗浄して望ましくない物質を前記鋼部材から取り除くステップ、溶射して炭化タ ングステン−コバルトの被膜（２２）を形成するステップ、前記鋼部材（１０） 及び炭化タングステン−コバルト被膜（２２）を洗浄するステップ、及び前記鋼 部材に無電解ニッケルめっきを行なうステップの各ステップを備え、炭化タング ステン−コバルト被膜が耐摩耗性を付与し、かつ無電解ニッケルめっきが耐食性 を付与することを特徴とする方法。 ２．前記鋼部材（１０）が、焼入れ焼戻しされて高抗張力を有するＨ−１１合金 鋼から成ることを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３．前記溶射ステップが、ドライブキーの選ばれた区域（１８）に炭化タングス テン−コバルトの被膜（２２）を選択的に形成することを特徴とする請求項１に 記載の方法。 ４．前記鋼部材（１０）が航空機車輪用のドライブキー（１０）であ、かつ前記 選ばれた区域（１８）が、航空機ブレーキの一部分と係合されるドライブキー（ １０）の一部分（１８）から成ることを特徴とする請求項３に記載の方法。 ５．前記ドライブキー（１０）が、前記ドライブキー（１０）の外面より下の深 さまで延びる開口部（１６）を前記ドライブキーの内部に含み、かつ前記無電解 ニッケルめっきが前記開口部（１６）の表面を覆うことを特徴とする請求項４に 記載の方法。 ６．前記開口部（１６）が、内部にアタッチメント部材を受け入れるための貫通 孔（１６）から成ることを特徴とする請求項５に記載の方法。 ７． 耐食性を有し、かつ請求項１によって作られる鋼部材であって、高抗張力 を有する焼入れ焼戻し鋼部材（１０）から成る前記鋼部材（１０）、耐摩耗性を 付与するために炭化タングステン−コバルトで被覆された前記鋼部材の選ばれた 少なくとも一部分（１８）、並びに耐食性を付与するための前記鋼部材上の無電 解めっき被膜から成ること特徴とする前記鋼部材。 ８．前記炭化タングステン−コバルト被膜（２２）が、前記鋼部材（１０）の側 面区域（１８）を覆うことを特徴とする請求項７に記載の鋼部材。 ９．前記鋼部材（１０）が航空機車輪用のドライブキー（１０）を含むことを特 徴とする請求項７項に記載の鋼部材。 １０．前記ドライブキー（１０）が前記ドライブキーの側面部分（１８）に炭化 タングステン−コバルト被膜（２２）を含み、かつ無電解ニッケルめっき被膜が 、前記炭化タングステン−コバルト被膜（２２）を含むドライブキー（１０）全 体に形成されることを特徴とする請求項９に記載の鋼部材。