JP2009543991A - ブレーキディスクのブレーキバンド複合構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】特に長い寿命を有する構造を得ることが通常では考えられないほど可能な、複合構造又はブレーキディスク(1)のブレーキバンド(2)の複合構造の部分を作る方法が、カーボンファイバーフィラメントとケイ素と炭化ケイ素とを含んだ複合セラミック構造を作って、少なくとも一つのブレーキ面(4)を含んだブレーキバンド(3)の本体を確保する工程と、ブレーキ面を処理してブレーキ面上にケイ素と結合していないカーボンを有するように表面層を除去する工程と、ブレーキ面からケイ素と結合していないカーボンを少なくとも部分的に除去する工程と、ブレーキ面に固定基材をデポジットする工程と、固定基材上に保護コーティングをデポジットする工程を少なくとも含んでいる。
Description
ケイ素と、炭化ケイ素と、ケイ素と結合しておらず且つ実質的にカーボンファイバーフィラメントの形態で存在する炭素とを含んだ複合セラミック構造を作り、少なくとも一つのブレーキ面4を有するブレーキバンド3の本体を確保する工程と、
ブレーキ面を処理して、このブレーキ面上にケイ素と結合していない炭素を有するように表面層を除去する工程と、
ケイ素と炭化ケイ素とをそのままにして、ケイ素と結合していない炭素を少なくとも部分的且つ専ら選択的にブレーキ面から除去する工程と、
ケイ素と結合していない炭素が少なくとも部分的且つ専ら選択的に除去されたブレーキ面上に保護層をデポジットする工程を含んでいる。
ブレーキバンド本体の複合セラミック構造を製造する工程と、
ブレーキ面の表面層を除去して、本体マトリックス中に実質的に埋没しているカーボンファイバーを露出させるために本体を機械的に処理する工程(平面で互いに平行な二つのブレーキ面を確保することは、有益であるが、必ずしもその必要ない)と、
ケイ素と結合していない表面炭素をブレーキ面から除去する工程と、
ブレーキ面上に固定基材(anchoring substrate)をデポジットする工程と、
固定基材上に保護コーティングをデポジットする工程と、
ブレーキ面を機械的に最終仕上げる工程を含んでいる。
・保護コーティング層の厚みを減少させること、
・所定の表面粗さ値、
・ブレーキ面の平面性(planarity)、
・両ブレーキ面間の平行性(parallelism)
・ブレーキ面のドリリング(drilling)。
・少なくともカーボンファイバーフィラメントと少なくとも一つの有機バンダーとを含んだ混合物を調製するサブ工程と、
・所定形状の本体を得るために上記混合物を金型内で成形するサブ工程と、
・ポーラスカーボン構造を確保するために前記成形された本体を熱分解させる工程と、
・炭素,ケイ素及び炭化ケイ素に実質的に基づいた複合セラミック構造を得るために前記カーボン構造にケイ素を浸透させるサブ工程。
・フィラメント束:40%〜70%、好ましくは、50%〜60%。
・バインダー:5%〜30%、好ましくは、15%〜25%。
・添加物:0.5%〜20%、好ましくは、1%〜15%。
・補強ファイバー:4%〜30%、好ましくは、10%〜20%。
[実施例1]
[実施例2]
[実施例3]
[実施例3の2]
[実施例3の3]
[実施例4]
[実施例4の2]
[実施例5]
[実施例5の2]
カーボンファイバーフィラメントとケイ素と炭化ケイ素とを含む複合セラミック構造を成形して、少なくとも一つのブレーキ面(4)を有するブレーキバンドの本体(3)を確保するための少なくとも一つのステーションと、
ブレーキ面を処理して、ブレーキ面上にケイ素と結合していないカーボンを持つように表面層を除去するための少なくとも一つのステーションと、
ケイ素と結合していないカーボンを少なくとも部分的に専ら選択的に除去する(所定の深さまで)ための少なくとも一つのステーションと、
ブレーキ面上に固定層をデポジットするための少なくとも一つのステーションと、
固定基材上に保護コーティングをデポジットするための少なくとも一つのステーションを有している。
・カーボンファイバーフィラメントと有機バインダーとの少なくとも一つの混合物を調製するための少なくとも一つのサブステーション。
・前記混合物を金型内で成形して、成形本体を確保するための少なくとも一つのサブステーション。
・多孔カーボン構造を確保するために成形本体を熱分解させるための少なくとも一つのサブステーション。
・カーボン構造にケイ素を浸透させて、カーボンとケイ素と炭化ケイ素とに実質的に基づく複合セラミック構造を確保するための少なくとも一つのサブステーション。
Claims (57)
- 複合構造又はブレーキディスク(1)のブレーキバンド(2)の複合構造の部分を作るための方法であって、
ケイ素と、炭化ケイ素と、ケイ素と結合しておらず且つ実質的にカーボンファイバーフィラメントの形態で存在するカーボンを含んだ複合セラミック構造を作って、少なくとも一つのブレーキ面を(4)を有するブレーキバンド(3)の本体を確保する工程と、
ブレーキ面を処理して、ブレーキ面上にケイ素と結合していないケイ素を有するように表面層を除去する工程と、
ケイ素と炭化ケイ素とをそのままにして、ケイ素と結合していないカーボンを少なくとも部分的且つ専ら選択的に除去する工程と、
ケイ素と結合していないカーボンが少なくとも部分的且つ専ら選択的に除去されたブレーキ面上に保護コーティングをデポジットする工程を含んだ方法。 - ケイ素と結合していないカーボンを少なくとも部分的に除去する前記工程の終りに、前記複合構造が、前記ブレーキ面において、複合セラミック構造中に存在するケイ素と結合していないカーボンの除去に起因して生じた微細なキャビティを有する請求項1に記載の方法。
- 前記表面層が、100μmと600μmとの間の厚みを有している、請求項2に記載の方法。
- 前記除去工程中に、ケイ素と結合していないカーボンを0.1mmと0.6mmとの間の深さ、好ましくは、0.2mmと0.5mmとの間の深さまで除去する、請求項1〜3の何れか一項に記載の方法。
- ケイ素と結合していないカーボンが少なくとも部分的且つ専ら選択的に除去された前記ブレーキ面上に直接的に固定基材をデポジットする工程を含み、前記保護コーティングが前記固定基材上にデポジットされる、請求項1〜4の何れか一項に記載の方法。
- 前記固定基材が金属材料から作られている、請求項1〜5の何れか一項に記載の方法。
- 前記金属材料が、ニッケル(Ni),アルミニウム(Al),クロム(Cr)及び銅(Cu)を含むグループから選択された一つ又はそれ以上の金属を含んでいる、請求項1〜6の何れか一項に記載の方法。
- 前記金属材料が、重量%にして1%と30%との間のアルミニウム(Al)を含み、残部がニッケル(Ni)である請求項1〜7の何れか一項に記載の方法。
- 前記金属材料が、重量%にして95%のニッケル(Ni)と重量%にして5%のアルミニウム(Al)とを含んでいる、請求項1〜8の何れか一項に記載の方法。
- 前記金属材料が、重量%にして約10%までのクロム(Cr)を含んでいる請求項1〜9の何れか一項に記載の方法。
- 前記金属材料が、重量%にして約10%までの銅(Cu)を含んでいる請求項1〜10の何れか一項に記載の方法。
- 前記固定基材が、30μmと200μmとの間の厚みを有している請求項1〜11の何れか一項に記載の方法。
- 前記固定基材が、50μmと100μmとの間の厚みを有している請求項1〜11の何れか一項に記載の方法。
- 前記固定基材が、ケイ素と結合していないカーボンの除去によって発生した微細なキャビティを部分的に塞いでいる請求項1〜13の何れか一項に記載の方法。
- 前記固定基材が、ケイ素と結合していないカーボンの除去によって発生した微細なキャビティを部分的に塞いで、当該キャビティの側面に厳密に追従している請求項1〜14の何れか一項に記載の方法。
- 前記固定基材がプラズマ蒸着によってデポジットされる請求項1〜15の何れか一項に記載の方法。
- 前記保護コーティングがプラズマ蒸着によってデポジットされる請求項1〜16の何れか一項に記載の方法。
- 前記プラズマ蒸着が、キャリアガス流から始まるプラズマジェットを発生させるもので、保護コーティングを形成するために用いられる材料が粉末状にインジェクトされる請求項1〜17の何れか一項に記載の方法。
- 前記保護コーティングの蒸着のための前記粉末材料が酸化物粉末を含んでいる請求項1〜18の何れか一項に記載の方法。
- 前記酸化物が、Al2O3,TiO2及びCr2O3を含んだグループから選択されている請求項1〜19の何れか一項に記載の方法。
- 前記酸化物が、重量%にして97/3,87/13又は60/40の比率で互いに混合されたAl2O3とTiO2である請求項1〜20の何れか一項に記載の方法。
- 前記保護コーティングの蒸着のための前記粉末材料が純粋なCr2O3である請求項1〜21の何れか一項に記載の方法。
- 前記保護コーティングの蒸着のための前記粉末材料が、重量%にして、50%のCr2O3と50%のAl2O3/TiO2との混合物である請求項1〜22の何れか一項に記載の方法。
- 前記固定基材の蒸着のための前記粉末材料が、一つ又はそれ以上の非酸化金属の粉末である請求項1〜23の何れか一項に記載の方法。
- 前記金属が、ニッケル(Ni),アルミニウム(Al),クロム(Cr)及び銅(Cu)を含むグループから選択されている請求項1〜14の何れか一項に記載の方法。
- 前記固定基材の蒸着のための前記粉末材料が、重量%にして1%と30%の間のアルミニウム(Al)を有し、残部がニッケルである請求項1〜25の何れか一項に記載の方法。
- 固定基材を蒸着するための前記粉末材料が、重量%にして、95%のニッケル(Ni)と5%のアルミニウム(A)との混合物である請求項1〜26の何れか一項に記載の方法。
- 固定基材を蒸着するための前記粉末材料が、重量%にして約10%までのクロム(Cr)を含んでいる請求項1〜27に記載の方法。
- 固定基材を蒸着するための前記粉末材料が、重量%にして約10%までの銅(Cu)を含んでいる請求項1〜28の何れか一項に記載の方法。
- 前記粉末が、5μmと60μmとの間の平均直径の粒度を有している請求項1〜29の何れか一項に記載の方法。
- 前記固定基材の蒸着のための前記粉末が、20μmと45μmとの間の平均直径の粒度を有している請求項1〜30の何れか一項に記載の方法。
- 前記プラズマ蒸着を、非移行型アークプラズマトーチを備えた装置によって実施する請求項1〜31の何れか一項に記載の方法。
- 前記トーチが、好ましくは銅製のアノードと好ましくはタングステン製のカソードとを備え、それらの間で、キャリアガスが流れることができ、プラズマ活性電気アークが誘発されることができる請求項1〜32の何れか一項に記載の方法。
- 前記カソードが、前記プラズマジェットを方向付けするためのノズルとして形成されている請求項1〜33の何れか一項に記載の方法。
- プラズマトーチを備えた前記装置が、前記複合セラミック構造を受けるためのターンテーブルを備え、前記ノズルが前記ターンテーブルに対して放射方向へ移動可能になっている請求項1〜34の何れか一項に記載の方法。
- 作動中に、前記ターンテーブルが、5rpmと10rpmとの間の角速度で回転する請求項1〜35の何れか一項に記載の方法。
- 作動中に、前記ノズルが1mm/秒と4mm/秒との間のラジアル速度で移動する請求項1〜36の何れか一項に記載の方法。
- 作動中に、前記複合セラミック構造上の均一な蒸着厚さを確保するために、前記ノズルが、前記ターンテーブルの周囲から中心に向かって、増加したラジアル速度で移動する請求項1〜37の何れか一項に記載の方法。
- 前記プラズマ蒸着を、制御雰囲気プラズマスプレイ技術を用いて、コントロールされた雰囲気中で実施する請求項1〜38の何れか一項に記載の方法。
- 前記蒸着を、200μmと700μmとの間の、好ましくは、200μmと500μmとの間の前記保護コーティングの厚さが得られるまで実施する請求項1〜39の何れか一項に記載の方法。
- 前記保護コーティングが、ケイ素と結合していないカーボンの除去によって生じて、且つ、前記保護コーティングを前記複合セラミック構造に機械的に接合させていない前記固定基材によって部分的に塞がれた微細なキャビティに関する微細な凹凸の助けを借りてブレーキ面と緊密に接合している請求項1〜40の何れか一項に記載の方法。
- 保護コーティングの蒸着後に実施される、前記複合セラミック構造の機械的仕上げ工程を含んでいる請求項1〜41の何れか一項に記載の方法。
- 前記機械的仕上げを実施して、前記コーティングの厚みを100μmと300μmとの間、好ましくは200μmの値にさせる請求項1〜42の何れか一項に記載の方法。
- 前記機械的仕上げを実施して、前記保護コーティングの厚みを1μmと3μmとの間の粗さRAを持つようにさせる請求項1〜43の何れか一項に記載の方法。
- ケイ素と炭化ケイ素とケイ素と結合していないで実質的にカーボンファイバーフィラメントの形態で存在するカーボンとを含んだ複合セラミック構造を作って、少なくとも一つのブレーキ面(4)を有するブレーキバンド(3)の本体を確保する工程と、
前記ブレーキ面上にケイ素と結合していないカーボンを持つようにするために、前記ブレーキ面を処理して表面層を除去する工程と、
ケイ素と炭化ケイ素とをそのままにして、ブレーキ面からケイ素と結合していないカーボンを少なくとも部分的且つ専ら選択的に除去することにより、ケイ素と結合していないカーボンを除去したことに起因して発生した微細なキャビティを有する、ケイ素と炭化ケイ素とから成る表面層を前記ブレーキ面に確保する工程と、
金属材料の固定基材を、前記微細なキャビティを部分的に塞いで当該キャビティの側面に厳密に追従するように、ケイ素と結合していないカーボンが少なくとも部分的且つ専ら選択的に除去された前記ブレーキ面上に直接にデポジットする工程と、
前記固定基材上に酸化物から成る保護コーティングをデポジットする工程を含んでいる請求項1〜44の何れか一項に記載の方法。 - 複合構造又は複合構造の部分であって、
カーボンファイバーフィラメントとケイ素と炭化ケイ素とを含んだ複合セラミック本体と、
複合構造の本体の内部に延びて、ケイ素と結合していないカーボンが有していないままの座部を部分的に所定の深さまで満たしている固定基材と、
前記固定基材の上に蒸着された表面保護コーティングを有している複合構造又は複合構造の部分。 - 前記基材が前記微細なキャビティの側面に厳密に追従して、連続体を構成している請求項46に記載の複合構造又は複合構造の部分。
- 前記固定基材が、金属材料から作られている請求項46又は47に記載の複合構造又は複合構造の部分。
- 前記金属材料が、ニッケル(Ni),アルミニウム(Al),クロム(Cr)及び銅(Cu)を含んだグループから選択された一つ又はそれ以上の金属を含んでいる請求項46〜48の何れか一項に記載の複合構造又は複合構造の部分。
- 前記保護コーティングが、Al2O3,TiO2及びCr2O3を含んだグループから選択された一つ又はそれ以上の金属を含んでいる請求項46〜49の何れか一項に記載の複合構造又は複合構造の部分。
- 複合構造又はブレーキバンドの複合構造の部分を作るための装置であって、
カーボンファイバーフィラメントとケイ素と炭化ケイ素とを含む複合セラミック構造を成形して、少なくとも一つのブレーキ面(4)を有するブレーキバンドの本体(3)を確保するための少なくとも一つのステーションと、
ブレーキ面を処理して、ブレーキ面上にケイ素と結合していないカーボンを持つように表面層を除去するための少なくとも一つのステーションと、
ケイ素と結合していないカーボンを少なくとも部分的に専ら選択的に除去する(所定の深さまで)ための少なくとも一つのステーションと、
ブレーキ面上に固定層をデポジットするための少なくとも一つのステーションと、
固定基材上に保護コーティングをデポジットするための少なくとも一つのステーションを有する、複合構造又はブレーキバンドの複合構造の部分をつくるための装置。 - 複合構造又はブレーキバンドの複合構造の部分を作るための装置であって、
ケイ素と炭化ケイ素とケイ素と結合していないカーボンファイバーフィラメントの形態で存在するカーボンとを含む複合セラミック構造を成形して、少なくとも一つのブレーキ面(4)を有するブレーキバンドの本体(3)を確保するための少なくとも一つのステーションと、
ブレーキ面を処理して、ブレーキ面上にケイ素と結合していないカーボンを持つように表面層を除去するための少なくとも一つのステーションと、
ケイ素と炭化ケイ素とのそのままにして、ケイ素と結合していないカーボンをブレーキ面から選択的に除去するための少なくとも一つのステーションと、
ケイ素と結合していないカーボンが少なくとも部分的且つ専ら選択的に除去されたブレーキ面上に固定層をデポジットするための少なくとも一つのステーションと、
固定基材上に保護コーティングをデポジットするための少なくとも一つのステーションを有する、複合構造又はブレーキバンドの複合構造の部分を作るための装置。 - 前記固定基材が金属又は金属の合金から作られる請求項52に記載の装置。
- 前記保護コーティングが酸化物から作られる請求項52又は53に記載の装置。
- 複合セラミック構造を成形するための前記ステーションが、
カーボンファイバーフィラメントと有機バインダーとの少なくとも一つの混合物を調製するための少なくとも一つのサブステーションと、
前記混合物を金型内で成形して、成形本体を確保するための少なくとも一つのサブステーションと、
多孔カーボン構造を確保するために成形本体を熱分解させるための少なくとも一つのサブステーションと、
カーボン構造にケイ素を浸透させて、カーボンとケイ素と炭化ケイ素とに実質的に基づく複合セラミック構造を確保するための少なくとも一つのサブステーションを含んでいる請求項54に記載の装置。 - 前記複合構造を機械的に仕上げるための少なくとも一つのステーションを有し、当該ステーションが、ブレーキ面を処理する前に前記複合構造を処理するためのステーションである請求項54又は55に記載の装置。
- 前記ブレーキバンドをトラクションベルに組み付けるためのステーションを有している請求項53〜56の何れか一項に記載の装置。
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