JP2002188663A - Brake part - Google Patents

Brake part

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JP2002188663A
JP2002188663A JP2000388899A JP2000388899A JP2002188663A JP 2002188663 A JP2002188663 A JP 2002188663A JP 2000388899 A JP2000388899 A JP 2000388899A JP 2000388899 A JP2000388899 A JP 2000388899A JP 2002188663 A JP2002188663 A JP 2002188663A
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JP
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Patent type
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powder
aluminum alloy
sprayed layer
aluminum
brake
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JP2000388899A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Chonabayashi
Yoshio Onimaru
Heishiro Takahashi
聡 蝶名林
平四郎 高橋
由夫 鬼丸
Original Assignee
Taiheiyo Cement Corp
太平洋セメント株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a brake part which is light weighted and excellent in heat resistance properties and abrasion resistance. SOLUTION: The brake part is made of the aluminum alloy where a thermal spraying layer made of metallic-ceramic composite material formed by thermal spraying an aluminum powder or mixed powder of an aluminum alloy and a ceramic powder is formed on a sliding face.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【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。 The present invention relates to relates to brake parts, in particular motor vehicles, a brake rotor for use in an industrial vehicle or the like, relates to a brake components such as the brake drum.

【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。 Recently, automobiles or fuel efficiency, such as industrial vehicles, or in aiming the like of the electric vehicle development, are becoming part of the weight reduction demand is increased for use in them among them lighter for brake parts request is made stronger. 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。 It has been attempted to replace the material from heavier cast iron as a solution in 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 [0005] In the material is aluminum alloy, although there are lightweight, the use as a brake component, poor heat resistance, also has a problem that wear resistance poor.

【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 was made in view of the problems with the brake parts described above, and its object is moreover heat resistance a lightweight, to provide a good brake parts also 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。 The present inventors have SUMMARY OF THE INVENTION As a result of extensive studies for achieving the above object, a metal made of aluminum or an aluminum alloy and ceramic powder as a material for brake components - sprayed layer of ceramic composite materials, the use of aluminum alloys which are formed on the sliding surface, yet the heat resistance be lightweight, and have completed the present invention to obtain knowledge that is obtained good brake parts also wear resistance.

【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 Thus, the present invention provides (1) a metal is formed by spraying a mixed powder of aluminum powder or aluminum alloy powder and the ceramic powder - sprayed layer made of a ceramic composite material, it is formed on the sliding surface have it made of aluminum alloy and the brake component (claim 1), wherein, (2) spraying layer be composed of two or more layers the ratio of the ceramic powder / aluminum or an aluminum alloy is reduced in accordance with on the inside from the surface a brake component according to claim 1, wherein (claim 2), according to claim 1, characterized in that (3) the ceramic powder content of the surface of the sprayed layer is from 20 to 50 vol%
または2記載のブレーキ部品(請求項3)とし、(4) Or brake component according (claim 3), and (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− Ceramic powder thermal spraying layer is the alumina powder or the claims 1 to 3 brake component, wherein the a silicon carbide powder (Claim 4), the (5) aluminum alloy sprayed layer, Al -Mg-based or 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。 And summarized in that the first to fourth aspects brake component, wherein (claim 5) that it is a Mg-based aluminum alloy. 以下さらに詳細に説明する。 It 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)。 [0007] As described above, as the brake parts of the present invention, the metal is formed by spraying a mixed powder of aluminum powder or aluminum alloy powder and the ceramic powder - sprayed layer made of a ceramic composite material, and a brake part made of an aluminum alloy that is 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、 The present invention, in the aluminum alloy plain, heat resistance and bad abrasion resistance, heat resistance on the sliding surface, the wear resistance and also good metal - to form a sprayed layer made of a ceramic composite material the heat resistance of brake parts,
耐摩耗性とも改善するものである。 It is intended to improve both abrasion 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)。 [0009] As the thermal sprayed layer, the ratio of the ceramic powder / aluminum or aluminum alloy in accordance consisting surface inside has to consist of two or more layers made smaller (claim 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。 This is because the thermal expansion coefficient of aluminum or aluminum alloy considerably larger than the composite material is a sprayed layer, by increasing the coefficient of thermal expansion in accordance becomes aluminum alloy side is the base, between the sprayed layer and the substrate in which it was to prevent the peeling or cracking.

【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)。 [0010] The content of the ceramic powder on the surface of the sprayed layer was 20 to 50% by volume (claim 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 When the brake component, the characteristics of the sliding surface greatest effect, shows a preferred content of the ceramic powder of the sliding surface thereof, the heat resistance and the content thereof is lower than 20% by volume, both the wear resistance can not be exhibited, the effect, 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。 High coefficient of friction than 0% by volume is low, also the workability is remarkably lowered.

【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)。 [0011] As the kind of the ceramic powder in the thermal spray layer, was alumina powder or silicon carbide powder (claim 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。 Ceramic powder, alumina, silicon carbide, aluminum nitride, mullite, although a general ceramic powder of the spinel or the like can be used, preferably from liable put into an alumina powder by hand particularly inexpensive Among them, silicon carbide powder is aluminum or more preferable because easily wet the 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)。 Meanwhile, as the aluminum alloy of the sprayed layer, it was Al-Mg system or Al-Si-Mg series aluminum alloys (claim 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Al 43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。 Although the composition of the aluminum alloy are various, and wettability improved with ceramic powder thermal spraying layer when containing Mg therein can be suppressed from falling out of the sprayed layer of ceramic powder and containing Si ceramics where the powder is SiC, it is possible to prevent the formation of harmful Al 4 C 3 produced in the reaction between Al and SiC, Al-Mg system or Al-Si-Mg series aluminum alloys are more preferred.

【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。 Describing the manufacturing method of the embodiment of the present invention, first, to prepare a base of the brake parts aluminum alloy of desired composition. 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。 Then, alumina powder as the ceramic powder to be sprayed on the substrate surface, the ceramic powder such as silicon carbide powder is prepared aluminum powder or aluminum alloy powder as the sprayed metal.

【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。 [0014] The prepared ceramic powder and aluminum powder or aluminum alloy powder were mixed, sprayed with two or more layers while increasing the content of the ceramic powder to the sliding portion of the aluminum alloy substrate and the mixed powder in plasma spraying metal - ceramic thermal spraying layer sequentially formed of a composite material, finishing and making brake parts and the sliding surface such as grinding. 溶射層の厚さは1層で300〜 The thickness of the sprayed layer 300 by one layer
500μm程度でよい。 It may be about 500μm.

【0015】以上の方法でブレーキ部品を作製すれば、 [0015] In the above-described method when making a brake parts,
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。 Moreover the heat resistance A lightweight, also it is possible to obtain a good brake parts 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 The following specifically mentioned together with comparative examples of the present invention, the present invention will be described in more detail.

【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 [0017] (Example) (1) assuming the sliding portion of the manufacturing brake components of a sample of brake parts 50 × 50 × 50 mm
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、 And the Al-1 Mg aluminum alloy having a composition with the substrate, the average particle size of the aluminum alloy powder consisting of Al-1 Mg composition by mixing the alumina powder of 50μm on the surface, containing the alumina powder and the mixed powder by plasma spraying rate to form a sprayed layer of 10 vol% at a thickness of 400 [mu] m,
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。 In the same manner on the upper surface thereof the content of alumina powder to form a sprayed layer of 40 vol% at a thickness of 500 [mu] m, the metal on the surface by surface treatment of the upper surface thereof with a diamond grindstone - sprayed layer is formed made of ceramic composite material to prepare a sample of brake parts that is.

【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。 [0018] (2) Evaluation The resulting surface friction wear tester samples performed (Higashihaka Seimitsu Kogyo AFT-6W) 100 hours sliding test by the wear amount of the degree of wear of the sliding surface (mm) was examined examined abrasion resistance in. 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。 Further, to measure the temperature of the sample surface during braking by dynamo tester was examined heat resistance. 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。 As a result, the abraded thickness of the sliding surface was much less than the comparative example described later with 3 [mu] m. 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。 Further, the temperature of the sample surface was increased to 400 ° C. at the time of braking, destruction, no occurrence of cracks or the like, the heat resistance was good. 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。 This indicates that by forming a sprayed layer of composite material on the sliding surface of the aluminum alloy is a substrate, can be obtained Moreover heat resistance a lightweight, a good brake components to as wear resistance .

【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。 [0019] (Comparative Example) except that a sample which does not form a sprayed layer on the surface for comparison was evaluated in the same manner as in Example.
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。 As a result, the thickness of which is worn considerably larger than 20μm as in Example, the wear resistance was extremely poor. 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。 Further, heat resistance because the sample had been deformed at its surface temperature 200 ° C., was much worse than Example.

【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。 As described above, according to the present invention, if the brake component of the present invention, moreover the heat resistance A lightweight, it has become possible to also good brake components and wear resistance. 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。 Thus, the formation of the sprayed layer is extremely simple, and since there is also a very low cost, light weight, yet the heat resistance, it becomes possible to provide easily and inexpensively good brake parts also 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 ────────────────────────────────────────────────── ─── front page of continued 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)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項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。 1. A metal is formed by spraying a mixed powder of aluminum powder or aluminum alloy powder and the ceramic powder - sprayed layer made of a ceramic composite material, be made of aluminum alloy are formed on the sliding surface brake parts characterized by.
  2. 【請求項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。 Wherein the sprayed layer is, ceramic powder / aluminum or brake component according to claim 1, wherein the ratio of the aluminum alloy is characterized in that two or more layers made smaller as consisting surface inwardly.
  3. 【請求項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。 3. A ceramic powder content of the surface of the sprayed layer, according to claim 1 or 2 brake component, wherein the 20 to 50 vol%.
  4. 【請求項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。 Ceramic powder wherein the sprayed layer is an alumina powder or claims 1 to 3 brake component, wherein the a silicon carbide powder.
  5. 【請求項5】 溶射層中のアルミニウム合金が、Al− 5. The aluminum alloy of the sprayed layer is, 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。 Mg system or claim 1 to 4 brake component, wherein the a Al-Si-Mg series aluminum alloy.
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