JP2002188663A - Brake part - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ブレーキ部品に関
し、特に自動車、産業用車両等に用いられるブレーキロ
ータ、ブレーキドラム等のブレーキ部品に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a brake component, and more particularly to a brake component such as a brake rotor and a brake drum used for an automobile, an industrial vehicle and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】最近、自動車、あるいは産業用車両等の
燃費向上、あるいは電気自動車の開発などを目指す中
で、それらに用いる部品に対する軽量化の要求が高まり
つつあり、中でもブレーキ部品に対する軽量化の要求が
強くなっている。その解決策としてその材質を重い鋳鉄
から軽量なアルミニウム合金に置き換えることが試みら
れている。2. Description of the Related Art Recently, with the aim of improving the fuel efficiency of automobiles or industrial vehicles, or developing electric vehicles, the demand for weight reduction of components used therefor is increasing. The demands are getting stronger. As a solution, attempts have been made to replace heavy cast iron with a lightweight aluminum alloy.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、材質が
このアルミニウム合金では、軽量ではあるものの、ブレ
ーキ部品として用いるには、耐熱性が悪く、また耐摩耗
性も悪いという問題があった。However, although this aluminum alloy is light in weight, it has a problem in that it has poor heat resistance and poor wear resistance when used as a brake component.
【０００４】本発明は、上述したブレーキ部品が有する
課題に鑑みなされたものであって、その目的は、軽量で
あってしかも耐熱性、耐摩耗性とも良好なブレーキ部品
を提供することにある。[0004] The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of brake parts, and has as its object to provide a brake part that is lightweight and has good heat resistance and wear resistance.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成するため鋭意研究した結果、ブレーキ部品の材料
としてアルミニウムまたはアルミニウム合金とセラミッ
クス粉末からなる金属−セラミックス複合材料の溶射層
が、摺動面に形成されているアルミニウム合金を用いれ
ば、軽量であってしかも耐熱性、耐摩耗性とも良好なブ
レーキ部品が得られるとの知見を得て本発明を完成する
に至った。Means for Solving the Problems The present inventors have made intensive studies to achieve the above object, and as a result, as a material for brake parts, a sprayed layer of a metal-ceramic composite material composed of aluminum or an aluminum alloy and ceramic powder has been developed. The inventors have found that the use of an aluminum alloy formed on the sliding surface can provide a brake component that is lightweight and has good heat resistance and wear resistance, and has completed the present invention.
【０００６】即ち本発明は、（１）アルミニウム粉末ま
たはアルミニウム合金粉末とセラミックス粉末との混合
粉末を溶射することにより形成される金属−セラミック
ス複合材料からなる溶射層が、摺動面に形成されている
アルミニウム合金からなることを特徴とするブレーキ部
品（請求項１）とし、（２）溶射層が、表面から内側に
なるに従いセラミックス粉末／アルミニウムまたはアル
ミニウム合金の比が小さくなる２層以上からなることを
特徴とする請求項１記載のブレーキ部品（請求項２）と
し、（３）溶射層の表面のセラミックス粉末の含有率
が、２０〜５０体積％であることを特徴とする請求項１
または２記載のブレーキ部品（請求項３）とし、（４）
溶射層中のセラミックス粉末が、アルミナ粉末または炭
化けい素粉末であることを特徴とする請求項１乃至３記
載のブレーキ部品（請求項４）とし、（５）溶射層中の
アルミニウム合金が、Ａｌ−Ｍｇ系またはＡｌ−Ｓｉ−
Ｍｇ系のアルミニウム合金であることを特徴とする請求
項１乃至４記載のブレーキ部品（請求項５）とすること
を要旨とする。以下さらに詳細に説明する。That is, according to the present invention, (1) a sprayed layer made of a metal-ceramic composite material formed by spraying an aluminum powder or a mixed powder of an aluminum alloy powder and a ceramic powder is formed on a sliding surface. (2) The sprayed layer is composed of two or more layers in which the ratio of ceramic powder / aluminum or aluminum alloy becomes smaller as going from the surface to the inner side. The brake component according to claim 1, wherein the content of the ceramic powder on the surface of the sprayed layer is 20 to 50% by volume.
Or (4) the brake component described in (2).
The brake component according to any one of claims 1 to 3, wherein the ceramic powder in the sprayed layer is an alumina powder or a silicon carbide powder, and (5) the aluminum alloy in the sprayed layer is Al. -Mg-based or Al-Si-
The gist is to provide a brake component according to any one of claims 1 to 4, wherein the brake component is a Mg-based aluminum alloy. This will be described in more detail below.
【０００７】上記で述べたように、本発明のブレーキ部
品としては、アルミニウム粉末またはアルミニウム合金
粉末とセラミックス粉末との混合粉末を溶射することに
より形成される金属−セラミックス複合材料からなる溶
射層が、摺動面に形成されているアルミニウム合金から
なるブレーキ部品とした（請求項１）。As described above, as the brake part of the present invention, a sprayed layer made of a metal-ceramic composite material formed by spraying aluminum powder or a mixed powder of aluminum alloy powder and ceramic powder, A brake component made of an aluminum alloy formed on the sliding surface (claim 1).
【０００８】本発明は、アルミニウム合金単味では、耐
熱性、耐摩耗性とも悪いので、その摺動面に耐熱性、耐
摩耗性とも良好な金属−セラミックス複合材料からなる
溶射層を形成することにより、ブレーキ部品の耐熱性、
耐摩耗性とも改善するものである。According to the present invention, since the aluminum alloy alone has poor heat resistance and abrasion resistance, a thermal sprayed layer made of a metal-ceramic composite material having good heat resistance and abrasion resistance is formed on its sliding surface. Heat resistance of brake parts,
It also improves the wear resistance.
【０００９】その溶射層としては、表面から内側になる
に従いセラミックス粉末／アルミニウムまたはアルミニ
ウム合金の比が小さくなる２層以上からなるとした（請
求項２）。これは、アルミニウムまたはアルミニウム合
金の熱膨張係数が溶射層である複合材料に比べてかなり
大きいので、基体であるアルミニウム合金側になるに従
い熱膨張係数を大きくすることにより、溶射層と基体と
の間の剥離や亀裂を防ぐようにしたものである。The thermal spray layer is composed of two or more layers in which the ratio of ceramic powder / aluminum or aluminum alloy decreases as going from the surface to the inside (claim 2). This is because the thermal expansion coefficient of aluminum or an aluminum alloy is considerably larger than that of the composite material as the thermal sprayed layer. This is to prevent peeling and cracking of the steel.
【００１０】その溶射層の表面のセラミックス粉末の含
有率としては、２０〜５０体積％とした（請求項３）。
ブレーキ部品の場合、その摺動面の特性が最も大きな影
響を及ぼすので、その摺動面のセラミックス粉末の好適
な含有率を示したもので、その含有率が２０体積％より
低いと耐熱性、耐摩耗性ともその効果が発揮できず、５
０体積％より高いと摩擦係数が低くなり、また、加工性
が著しく低下する。[0010] The content of the ceramic powder on the surface of the sprayed layer is set to 20 to 50% by volume.
In the case of a brake component, the characteristics of the sliding surface have the greatest effect. Therefore, it shows the preferred content of ceramic powder on the sliding surface. If the content is lower than 20% by volume, heat resistance, The effect cannot be exhibited with respect to the wear resistance.
If it is higher than 0% by volume, the coefficient of friction will be low, and workability will be significantly reduced.
【００１１】その溶射層中のセラミックス粉末の種類と
しては、アルミナ粉末または炭化けい素粉末とした（請
求項４）。セラミックス粉末は、アルミナ、炭化けい
素、窒化アルミニウム、ムライト、スピネル等の一般的
なセラミックス粉末を使用できるが、その中でもアルミ
ナ粉末は特に安価で手に入れ易いためより好ましく、炭
化けい素粉末はアルミニウムまたはアルミニウム合金に
濡れ易いためより好ましい。The type of ceramic powder in the sprayed layer is alumina powder or silicon carbide powder. As the ceramic powder, general ceramic powder such as alumina, silicon carbide, aluminum nitride, mullite, and spinel can be used. Among them, alumina powder is more preferable because it is particularly inexpensive and easy to obtain. Or, it is more preferable because it is easily wetted by an aluminum alloy.
【００１２】一方、溶射層中のアルミニウム合金として
は、Ａｌ−Ｍｇ系またはＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系のアルミニ
ウム合金とした（請求項５）。アルミニウム合金の組成
には種々あるが、その中でＭｇを含むと溶射層中のセラ
ミックス粉末との濡れ性が向上してセラミックス粉末の
溶射層からの脱落を抑えることができ、Ｓｉを含むとセ
ラミックス粉末がＳｉＣの場合、ＡｌとＳｉＣとの反応
で生じる有害なＡｌ4Ｃ3の生成を防止することができる
ので、Ａｌ−Ｍｇ系またはＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系のアルミ
ニウム合金がより好ましい。On the other hand, the aluminum alloy in the thermal spray layer is an aluminum alloy of Al-Mg type or Al-Si-Mg type. Aluminum alloys have various compositions. Among them, when Mg is contained, the wettability with the ceramic powder in the sprayed layer is improved, and it is possible to prevent the ceramic powder from falling off the sprayed layer. When the powder is SiC, the generation of harmful Al 4 C 3 generated by the reaction between Al and SiC can be prevented, so that an Al-Mg-based or Al-Si-Mg-based aluminum alloy is more preferable.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】本発明の製造方法を述べると、先
ず所望組成のアルミニウム合金でブレーキ部品の基体を
作製する。次いで、基体表面に溶射するセラミックス粉
末としてアルミナ粉末、炭化けい素粉末等のセラミック
ス粉末を、溶射する金属としてアルミニウム粉末または
アルミニウム合金粉末を用意する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The manufacturing method of the present invention will be described. First, a base of a brake component is made of an aluminum alloy having a desired composition. Next, a ceramic powder such as an alumina powder or a silicon carbide powder is prepared as a ceramic powder to be sprayed on the substrate surface, and an aluminum powder or an aluminum alloy powder is prepared as a metal to be sprayed.
【００１４】用意したセラミックス粉末とアルミニウム
粉末またはアルミニウム合金粉末とを混合し、その混合
粉末をプラズマ溶射などで基体のアルミニウム合金の摺
動部に溶射してセラミックス粉末の含有率を上げながら
２層以上金属−セラミックス複合材料からなる溶射層を
順次形成し、その摺動面を研削などして仕上げ加工しブ
レーキ部品を作製する。溶射層の厚さは１層で３００〜
５００μｍ程度でよい。[0014] The prepared ceramic powder and aluminum powder or aluminum alloy powder are mixed, and the mixed powder is sprayed onto the aluminum alloy sliding portion of the base by plasma spraying or the like to increase the ceramic powder content by two or more layers. A sprayed layer composed of a metal-ceramic composite material is sequentially formed, and the sliding surface thereof is finished by grinding or the like to produce a brake component. The thickness of the sprayed layer is 300 ~
It may be about 500 μm.
【００１５】以上の方法でブレーキ部品を作製すれば、
軽量であってしかも耐熱性、耐摩耗性とも良好なブレー
キ部品を得ることができるようになる。If the brake parts are manufactured by the above method,
It is possible to obtain a brake component that is lightweight and has good heat resistance and wear resistance.
【００１６】[0016]
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と共に具体的
に挙げ、本発明をより詳細に説明する。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples of the present invention and Comparative Examples.
【００１７】（実施例） （１）ブレーキ部品のサンプルの作製 ブレーキ部品の摺動部を想定して５０×５０×５０ｍｍ
のＡｌ−１Ｍｇ組成からなるアルミニウム合金を基体と
し、その表面にＡｌ−１Ｍｇ組成からなるアルミニウム
合金粉末と平均粒径が５０μｍのアルミナ粉末とを混合
し、その混合粉末をプラズマ溶射でアルミナ粉末の含有
率が１０体積％の溶射層を４００μｍの厚さで形成し、
その上面に同様にしてアルミナ粉末の含有率が４０体積
％の溶射層を５００μｍの厚さで形成し、その上面をダ
イヤモンド砥石で表面加工して表面に金属−セラミック
ス複合材料からなる溶射層が形成されたブレーキ部品の
サンプルを作製した。(Example) (1) Production of Sample of Brake Part Assuming a sliding part of the brake part, 50 × 50 × 50 mm
An aluminum alloy having an Al-1Mg composition was used as a base, and an aluminum alloy powder having an Al-1Mg composition and an alumina powder having an average particle diameter of 50 μm were mixed on the surface of the aluminum alloy. Forming a sprayed layer having a rate of 10% by volume with a thickness of 400 μm,
A sprayed layer having a content of 40% by volume of alumina powder is formed in a thickness of 500 μm on the upper surface in the same manner, and the upper surface is processed with a diamond grindstone to form a sprayed layer made of a metal-ceramic composite material on the surface. A sample of the finished brake part was produced.
【００１８】（２）評価 得られたサンプルの表面を摩擦摩耗試験機（東測精密工
業製 ＡＦＴ−６Ｗ）により摺動試験を１００時間行
い、摺動面の摩耗の度合いを摩耗量（ｍｍ）で調べ耐摩
耗性を調べた。また、ダイナモ試験機による制動時のサ
ンプル表面の温度を測定し、耐熱性を調べた。その結
果、摺動面の摩耗された厚さは３μｍと後述する比較例
よりはるかに少なかった。また、制動時におけるサンプ
ル表面の温度が４００℃まで上昇したが、破壊、クラッ
ク等の発生もなく、耐熱性が良好であった。このこと
は、基体であるアルミニウム合金の摺動面に複合材料か
らなる溶射層を形成すれば、軽量であってしかも耐熱
性、耐摩耗性とも良好なブレーキ部品を得ることができ
ることを示している。(2) Evaluation The surface of the obtained sample was subjected to a sliding test using a friction and wear tester (AFT-6W manufactured by Tosoh Seimitsu Kogyo Co., Ltd.) for 100 hours, and the degree of wear of the sliding surface was determined by the amount of wear (mm). And the abrasion resistance was examined. Further, the temperature of the sample surface at the time of braking by a dynamo testing machine was measured, and the heat resistance was examined. As a result, the worn thickness of the sliding surface was 3 μm, which was far less than the comparative example described later. In addition, the temperature of the sample surface during braking increased to 400 ° C., but no breakage, cracks, etc. occurred, and the heat resistance was good. This indicates that if a sprayed layer made of a composite material is formed on the sliding surface of the aluminum alloy as the base, a brake component that is lightweight and has good heat resistance and wear resistance can be obtained. .
【００１９】（比較例）比較のために表面に溶射層を形
成しないサンプルとした他は実施例と同様に評価した。
その結果、摩耗された厚さは２０μｍと実施例より大幅
に大きく、耐摩耗性は極めて悪かった。また、耐熱性は
サンプルがその表面温度２００℃で変形してしまったの
で、実施例より極めて悪かった。(Comparative Example) For comparison, evaluation was made in the same manner as in the example except that a sample having no sprayed layer on the surface was used.
As a result, the worn thickness was 20 μm, which was much larger than that of the example, and the wear resistance was extremely poor. Further, the heat resistance was extremely worse than that of the example, because the sample was deformed at the surface temperature of 200 ° C.
【００２０】[0020]
【発明の効果】以上の通り、本発明のブレーキ部品とす
れば、軽量であってしかも耐熱性、耐摩耗性とも良好な
ブレーキ部品とすることができるようになった。このこ
とにより、溶射層の形成が極めて簡単で、しかも極めて
安価でもあるので、軽量で、しかも耐熱性、耐摩耗性と
も良好なブレーキ部品を簡単に安価に提供できるように
なった。As described above, according to the brake component of the present invention, it is possible to obtain a brake component that is lightweight and has good heat resistance and wear resistance. As a result, the formation of the sprayed layer is extremely simple and very inexpensive, so that it is possible to easily and inexpensively provide a brake component that is lightweight and has good heat resistance and wear resistance.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J058 AA01 AA41 BA32 BA41 CB02 CB12 EA08 EA14 FA01 FA11 4K031 AA02 AB03 AB04 AB05 AB08 CB10 CB12 CB37 CB39 CB43 CB45 DA04 FA04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 3J058 AA01 AA41 BA32 BA41 CB02 CB12 EA08 EA14 FA01 FA11 4K031 AA02 AB03 AB04 AB05 AB08 CB10 CB12 CB37 CB39 CB43 CB45 DA04 FA04
Claims (5)
金粉末とセラミックス粉末との混合粉末を溶射すること
により形成される金属−セラミックス複合材料からなる
溶射層が、摺動面に形成されているアルミニウム合金か
らなることを特徴とするブレーキ部品。1. A sprayed layer made of a metal-ceramic composite material formed by spraying a mixed powder of an aluminum powder or an aluminum alloy powder and a ceramic powder is made of an aluminum alloy formed on a sliding surface. Brake parts characterized by the following.
ラミックス粉末／アルミニウムまたはアルミニウム合金
の比が小さくなる２層以上からなることを特徴とする請
求項１記載のブレーキ部品。2. The brake component according to claim 1, wherein the sprayed layer comprises at least two layers in which the ratio of ceramic powder / aluminum or aluminum alloy decreases as going from the surface to the inside.
率が、２０〜５０体積％であることを特徴とする請求項
１または２記載のブレーキ部品。3. The brake component according to claim 1, wherein the content of the ceramic powder on the surface of the sprayed layer is 20 to 50% by volume.
ナ粉末または炭化けい素粉末であることを特徴とする請
求項１乃至３記載のブレーキ部品。4. The brake component according to claim 1, wherein the ceramic powder in the sprayed layer is an alumina powder or a silicon carbide powder.
Ｍｇ系またはＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系のアルミニウム合金で
あることを特徴とする請求項１乃至４記載のブレーキ部
品。5. The method according to claim 1, wherein the aluminum alloy in the sprayed layer is Al-
The brake component according to any one of claims 1 to 4, wherein the component is a Mg-based or Al-Si-Mg-based aluminum alloy.
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2000
- 2000-12-21 JP JP2000388899A patent/JP2002188663A/en active Pending
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