JP3266792B2 - Lightweight Al-based composite member with wear resistance, heat resistance and corrosion resistance - Google Patents

Lightweight Al-based composite member with wear resistance, heat resistance and corrosion resistance

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JP3266792B2
JP3266792B2 JP08823596A JP8823596A JP3266792B2 JP 3266792 B2 JP3266792 B2 JP 3266792B2 JP 08823596 A JP08823596 A JP 08823596A JP 8823596 A JP8823596 A JP 8823596A JP 3266792 B2 JP3266792 B2 JP 3266792B2
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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】本発明は耐摩耗性、耐熱性お
よび耐食性を備えた軽量なAl基複合部材、特に、部材
の少なくとも一部を複合部より構成されたAl基複合部
材に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lightweight Al-based composite member having wear resistance, heat resistance and corrosion resistance, and more particularly to an Al-based composite member in which at least a part of the member is composed of a composite portion.

【0002】この種部材には、例えば、自動車部品にお
いて、全体を複合部より構成された複合ブレーキディス
ク、シリンダボア回りを複合部より構成された複合シリ
ンダブロック等が含まれる。
[0002] Such members include, for example, a composite brake disc composed entirely of a composite part, a composite cylinder block composed of a composite part around a cylinder bore, and the like in an automobile part.

【0003】[0003]

【従来の技術】例えば、自動車用ブレーキディスクに
は、摩擦係数が安定していること、耐摩耗性、高熱伝導
性および耐熱性を有すること等が要求される。この場
合、前記耐熱性には高温強度、耐熱変形性等が含まれ
る。
2. Description of the Related Art For example, brake disks for automobiles are required to have a stable friction coefficient, abrasion resistance, high thermal conductivity and heat resistance. In this case, the heat resistance includes high-temperature strength, heat deformation resistance, and the like.

【0004】この要求特性を満たすべく、従来のブレー
キディスクはその全体を鋳鉄より構成されている。
[0004] In order to satisfy the required characteristics, the conventional brake disc is entirely made of cast iron.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、鋳鉄は
比重が高く、したがって、従来の鋳鉄製ブレーキディス
クは現在の車両軽量化の要請にそぐわず、また錆易く耐
食性が低い、という問題もある。
However, cast iron has a high specific gravity. Therefore, there is a problem that the conventional cast iron brake disc does not meet the current demand for reducing the weight of vehicles, and is susceptible to rust and has low corrosion resistance.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、複合部におけ
る強化材として多孔質アルミナプレフォームを用い、ま
たマトリックスをAl系マトリックスとすることによ
り、軽量化および耐食性の向上を達成されると共にその
多孔質アルミナプレフォームを用いたことによる生産コ
ストの上昇を抑制され、しかもその他の特性が鋳鉄製部
材と同等若しくはそれ以上であるAl基複合部材を提供
することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention uses a porous alumina preform as a reinforcing material in a composite part, and uses an Al-based matrix as a matrix to achieve a reduction in weight and an improvement in corrosion resistance and to achieve the same. An object of the present invention is to provide an Al-based composite member in which an increase in production cost due to the use of a porous alumina preform is suppressed and other characteristics are equal to or higher than those of a cast iron member.

【0007】前記目的を達成するため本発明によれば、
部材の少なくとも一部を、多孔質アルミナプレフォーム
とその多孔質アルミナプレフォームに含浸されたAl系
マトリックスとからなる複合部より構成され、前記多孔
質アルミナプレフォームの原料粉末として、平均粒径d
1 が20μm≦d1 ≦200μmのか焼アルミナ粉末と
平均粒径d2 が0.5μm≦d2 ≦10μmの粉砕アル
ミナ粉末との混合粉末が用いられているAl基複合部材
が提供される。
[0007] To achieve the above object, according to the present invention,
At least a part of the member is composed of a composite part composed of a porous alumina preform and an Al-based matrix impregnated in the porous alumina preform, and has an average particle diameter d as a raw material powder of the porous alumina preform.
The present invention provides an Al-based composite member using a mixed powder of calcined alumina powder having a particle diameter of 20 μm ≦ d 1 ≦ 200 μm and pulverized alumina powder having an average particle diameter d 2 of 0.5 μm ≦ d 2 ≦ 10 μm.

【0008】前記か焼アルミナ粉末は、バイヤー法の水
酸化アルミニウムから得られ、且つ粉砕処理を施されて
いないものであって、10μm以下のアルミナ単結晶の
凝集体である。
[0008] The calcined alumina powder is obtained from aluminum hydroxide by the Bayer method and has not been subjected to pulverization, and is an aggregate of alumina single crystals of 10 µm or less.

【0009】したがって、か焼アルミナ粉末は、それを
粉砕して得られる粉砕アルミナ粉末に比べて安価である
といった利点を有するが、その平均粒径d1 が20μm
≦d 1 ≦200μmと大きいことからか焼アルミナ粉末
を単独で用いた場合には、複合部における多孔質アルミ
ナプレフォームの体積分率Vfは低くなる。例えば、平
均粒径d1 がd1 =20μmのか焼アルミナ粉末を用い
た場合、多孔質アルミナプレフォームの体積分率Vfは
Vf≒32%であり、平均粒径d1 がd1 =200μm
のか焼アルミナ粉末を用いた場合、多孔質アルミナプレ
フォームの体積分率VfはVf≒25%となる。
Therefore, the calcined alumina powder is
Inexpensive compared to crushed alumina powder obtained by crushing
However, the average particle diameter d1Is 20 μm
≦ d 1Calcined alumina powder because it is as large as ≤200μm
When used alone, the porous aluminum
The volume fraction Vf of the napreform decreases. For example, flat
Uniform particle size d1Is d1= Using 20μm calcined alumina powder
The volume fraction Vf of the porous alumina preform is
Vf ≒ 32% and average particle diameter d1Is d1= 200 μm
When calcined alumina powder is used, the porous alumina
The volume fraction Vf of the foam is Vf ≒ 25%.

【0010】Al基複合部材の一例である複合ブレーキ
ディスク、例えば、全体を複合部より構成され、且つ多
孔質アルミナプレフォームが均質である複合ブレーキデ
ィスクにおいては、その複合ディスク部の摺動特性等を
考慮すると、多孔質アルミナプレフォームには約60%
の体積分率Vfを持つことが要求される。
In the case of a composite brake disk which is an example of an Al-based composite member, for example, a composite brake disk which is composed entirely of a composite portion and has a homogeneous porous alumina preform, the sliding characteristics of the composite disk portion, etc. Considering that the porous alumina preform has about 60%
Is required.

【0011】そこで、か焼アルミナ粉末に、平均粒径d
2 が0.5μm≦d2 ≦10μmの粉砕アルミナ粉末を
併用するもので、これにより、多孔質アルミナプレフォ
ームにおいて、か焼アルミナ粉末の粒子相互間の空隙を
粉砕アルミナ粉末の粒子により埋めて、その多孔質アル
ミナプレフォームの体積分率Vfを高めることが可能と
なる。
Therefore, the calcined alumina powder has an average particle diameter d.
2 is used in combination with pulverized alumina powder of 0.5 μm ≦ d 2 ≦ 10 μm, whereby, in the porous alumina preform, the voids between the particles of the calcined alumina powder are filled with the particles of the pulverized alumina powder, It is possible to increase the volume fraction Vf of the porous alumina preform.

【0012】この場合、混合粉末において、安価なか焼
アルミナ粉末の配合量を50重量%以上に高めることが
できるので、多孔質アルミナプレフォームを用いたこと
によるAl基複合部材の生産コストの上昇を抑制するこ
とが可能である。
In this case, the amount of the inexpensive calcined alumina powder in the mixed powder can be increased to 50% by weight or more, so that the production cost of the Al-based composite member due to the use of the porous alumina preform is increased. It is possible to suppress.

【0013】またAl基複合部材は、鋳鉄製部材および
一部を鋳鉄より構成されたAl系部材に比べて軽量であ
ると共に鋳鉄製部材およびAl系部材の鋳鉄製構成部よ
りも優れた耐摩耗性、耐食性、熱伝導性および摩擦係数
の安定性を有する。その上、耐熱性および機械加工性に
ついては、Al基複合部材は鋳鉄製部材および鋳鉄製構
成部と同等である。
The Al-based composite member is lighter in weight than a cast iron member and an Al-based member partly made of cast iron, and has a higher wear resistance than the cast iron member and the cast iron-made member of the Al-based member. It has stability of resistance, corrosion resistance, thermal conductivity and coefficient of friction. In addition, in terms of heat resistance and machinability, the Al-based composite member is equivalent to a cast iron member and a cast iron component.

【0014】ただし、か焼アルミナ粉末および粉砕アル
ミナ粉末の平均粒径d1 ,d2 がそれぞれ前記範囲を逸
脱すると、多孔質アルミナプレフォームの体積分率Vf
の調整が困難となる。
However, when the average particle diameters d 1 and d 2 of the calcined alumina powder and the pulverized alumina powder are out of the above ranges, respectively, the volume fraction of the porous alumina preform Vf
Adjustment becomes difficult.

【0015】また前記目的を達成するため本発明によれ
ば、部材の少なくとも一部を、多孔質アルミナプレフォ
ームとその多孔質アルミナプレフォームに含浸されたA
l系マトリックスとからなる複合部より構成され、前記
複合部はその一部に摺動領域を有し、前記多孔質アルミ
ナプレフォームは前記摺動領域を強化するための第1強
化部と、その第1強化部と一体の第2強化部とを備え、
前記第1強化部の原料粉末として、平均粒径d1 が20
μm≦d1 ≦200μmのか焼アルミナ粉末と平均粒径
2 が0.5μm≦d2 ≦10μmの粉砕アルミナ粉末
との混合粉末が用いられ、前記第2強化部の原料粉末と
して、平均粒径d1 が20μm≦d1 ≦200μmのか
焼アルミナ粉末が用いられているAl基複合部材が提供
される。
According to the present invention, in order to achieve the above object, at least a part of the member is made of a porous alumina preform and an A impregnated with the porous alumina preform.
The composite part has a sliding area in a part thereof, and the porous alumina preform includes a first reinforcing part for reinforcing the sliding area, A first reinforcement part and an integral second reinforcement part,
As the raw material powder of the first reinforcing portion, the average particle size d 1 is 20
A mixed powder of calcined alumina powder having a particle diameter of μm ≦ d 1 ≦ 200 μm and ground alumina powder having an average particle diameter d 2 of 0.5 μm ≦ d 2 ≦ 10 μm is used. There is provided an Al-based composite member using calcined alumina powder in which d 1 is 20 μm ≦ d 1 ≦ 200 μm.

【0016】前記摺動領域を強化する第1強化部におい
ては両粉末が併用されているので、その第1強化部の体
積分率Vfを高めて、摺動領域に耐摩耗性および摩擦係
数の安定性を具備させることができる。
Since both powders are used in combination in the first reinforcing portion for reinforcing the sliding region, the volume fraction Vf of the first reinforcing portion is increased to provide the sliding region with abrasion resistance and friction coefficient. Stability can be provided.

【0017】また多孔質アルミナプレフォームの主体を
なす第2強化部には安価なか焼アルミナ粉末のみが用い
られているので、前記の場合よりも多孔質アルミナプレ
フォームの生産コストを低減することが可能である。
Further, since only the inexpensive calcined alumina powder is used for the second reinforcing portion which is the main component of the porous alumina preform, the production cost of the porous alumina preform can be reduced as compared with the above case. It is possible.

【0018】さらにAl基複合部材は前記同様に軽量で
あり、その上優れた耐食性および熱伝導性を有する。
Further, the Al-based composite member is lightweight as described above, and has excellent corrosion resistance and thermal conductivity.

【0019】第2強化部の体積分率Vfは第1強化部の
それに比べて低くなるが、Al系マトリックスとの複合
化により十分な強度が得られるので、実用上何等支障は
ない。
Although the volume fraction Vf of the second reinforced portion is lower than that of the first reinforced portion, since sufficient strength can be obtained by compounding with the Al-based matrix, there is no practical problem.

【0020】なお、か焼アルミナ粉末および粉砕アルミ
ナ粉末の平均粒径d1 ,d2 の限定理由は前記と同じで
ある。
The reasons for limiting the average particle diameters d 1 and d 2 of the calcined alumina powder and the pulverized alumina powder are the same as described above.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

〔実施例1〕図1,2は、全体を複合部より構成された
Al基複合部材としての自動車用複合ブレーキディスク
1の一例を示す。その複合ブレーキディスク1は、端板
2を備えた円筒部3およびその円筒部3の開口外周縁に
連設されたフランジ状ディスク部4を有する多孔質アル
ミナプレフォーム51 と、その多孔質アルミナプレフォ
ーム51 に含浸されたAl系マトリックス6とより構成
される。
[Embodiment 1] FIGS. 1 and 2 show an example of an automobile composite brake disc 1 as an Al-based composite member entirely composed of a composite portion. The complex brake disc 1, the porous alumina preform 5 1 having a flange-shaped disk portion 4 which is provided continuously to the opening outer circumferential edge of the cylindrical portion 3 and the cylindrical portion 3 having an end plate 2, the porous alumina more composed and Al matrix 6 impregnated in the preform 5 1.

【0022】複合ブレーキディスク1において、その複
合端板1aはそれに形成された複数のボルト挿通孔1b
およびボルト・ナットを介してホイールリムに取付けら
れ、また複合ディスク部1cは一対の摩擦パット間に配
設される。
In the composite brake disc 1, the composite end plate 1a has a plurality of bolt insertion holes 1b formed therein.
And a wheel rim via a bolt and a nut, and the composite disc portion 1c is disposed between a pair of friction pads.

【0023】多孔質アルミナプレフォーム51 の原料粉
末としては、平均粒径d1 が20μm≦d1 ≦200μ
mのか焼アルミナ粉末7と平均粒径d2 が0.5μm≦
2≦10μmの粉砕アルミナ粉末8との混合粉末が用
いられている。Al系マトリックスは、AlまたはAl
合金よりなる。
[0023] As the raw material powder of the porous alumina preform 5 1, the average particle diameter d 1 is 20 [mu] m ≦ d 1 ≦ 200 [mu]
m calcined alumina powder 7 and average particle size d 2 is 0.5 μm ≦
A mixed powder with pulverized alumina powder 8 having d 2 ≦ 10 μm is used. Al-based matrix is Al or Al
Made of alloy.

【0024】前記のように両粉末7,8を併用すると、
多孔質アルミナプレフォーム51 において、粗大なか焼
アルミナ粉末7の粒子相互間の空隙を粉砕アルミナ粉末
8の粒子により埋めて、その多孔質アルミナプレフォー
ム51 の体積分率Vfを高めることが可能となる。
When both powders 7 and 8 are used together as described above,
In the porous alumina preform 5 1, the voids between the particles each other coarse calcined alumina powder 7 filled with particles of pulverized alumina powder 8, can enhance the porous alumina preform 5 1 volume fraction Vf Becomes

【0025】この場合、混合粉末において、安価なか焼
アルミナ粉末7の配合量を50重量%以上に高めること
ができるので、多孔質アルミナプレフォーム51 を用い
たことによる複合ブレーキディスク1の生産コストの上
昇を抑制することが可能である。
[0025] In this case, in the mixed powder, because the amount of expensive calcined alumina powder 7 can be increased to more than 50 wt%, the production cost of the composite brake disk 1 by using a porous alumina preform 5 1 Can be suppressed.

【0026】また、この複合ブレーキディスク1は、鋳
鉄製ブレーキディスクに比べて格段に軽量であると共に
鋳鉄製ブレーキディスクよりも優れた耐摩耗性、耐食
性、熱伝導性および摩擦係数の安定性を有する。その
上、耐熱性および機械加工性については、複合ブレーキ
ディスク1は鋳鉄製ブレーキディスクと同等である。
The composite brake disc 1 is much lighter than a cast iron brake disc, and has more excellent wear resistance, corrosion resistance, heat conductivity and friction coefficient stability than a cast iron brake disc. . In addition, with regard to heat resistance and machinability, the composite brake disc 1 is equivalent to a cast iron brake disc.

【0027】複合ブレーキディスク1の製造に当って
は、多孔質アルミナプレフォーム51の成形、その多孔
質アルミナプレフォーム51 へのAl溶湯またはAl合
金溶湯の含浸および所定の機械加工、といった作業が順
次行われる。
[0027] The hitting the production of a composite brake disc 1, the molding of the porous alumina preform 5 1, impregnation and predetermined machining molten Al or Al alloy melt to the porous alumina preform 5 1, such operations Are sequentially performed.

【0028】多孔質アルミナプレフォーム51 の成形は
次のような手順で行われる。
The molding of the porous alumina preform 5 1 is performed in the following procedure.

【0029】(1) 平均粒径d1 が20μm≦d1
200μmのか焼アルミナ粉末7と平均粒径d2 が0.
5μm≦d2 ≦10μmの粉砕アルミナ粉末8とを混合
して混合粉末を調製する。
(1) The average particle diameter d 1 is 20 μm ≦ d 1
A calcined alumina powder 7 of 200 μm and an average particle diameter d 2 of 0.
A mixed powder is prepared by mixing with 5 μm ≦ d 2 ≦ 10 μm pulverized alumina powder 8.

【0030】この混合粉末において、か焼アルミナ粉末
7の配合量A1 は50重量%≦A1≦80重量%に、ま
た粉砕アルミナ粉末8の配合量A2 は20重量%≦A2
≦50重量%にそれぞれ設定される。この場合、か焼ア
ルミナ粉末7の配合量A1 がA1 <50重量%では複合
ブレーキディスク1の経済性が損われ、一方、A1 >8
0重量%では、粉砕アルミナ粉末8の配合量が過少とな
るため、それら粉砕アルミナ粉末8の粒子によりか焼ア
ルミナ粉末7の粒子相互間の空隙を十分に埋めることが
できず、その結果、多孔質アルミナプレフォーム51
体積分率Vfを目標通りに高めることができなくなる。
[0030] In the mixed powder, the amount A 1 of calcined alumina powder 7 to 50% by weight ≦ A 1 ≦ 80% by weight, also the amount A 2 is 20% by weight ≦ A 2 of pulverized alumina powder 8
≦ 50% by weight. In this case, if the blending amount A 1 of the calcined alumina powder 7 is A 1 <50% by weight, the economic efficiency of the composite brake disc 1 is impaired, while A 1 > 8.
At 0% by weight, the amount of the pulverized alumina powder 8 is too small, so that the particles of the pulverized alumina powder 8 cannot sufficiently fill the gaps between the particles of the calcined alumina powder 7, and as a result it is impossible to increase the volume fraction Vf of quality alumina preform 5 1 to the target street.

【0031】前記混合粉末には、多孔質アルミナプレフ
ォーム51 の強度向上を狙ってバインダが混入される。
この種のバインダとしては、主として有機バインダが用
いられ、その有機バインダにはポリマーバインダ等が該
当する。
[0031] The mixed powder, the binder is mixed aiming improving the strength of the porous alumina preform 5 1.
As this kind of binder, an organic binder is mainly used, and the organic binder corresponds to a polymer binder or the like.

【0032】バインダの配合量Bは、混合粉末とバイン
ダとよりなる原料において、1重量%≦B≦2重量%に
設定される。この場合、バインダの配合量BがB<1重
量%では、その配合量が過少となるため多孔質アルミナ
プレフォーム51 の強度を向上させることができず、一
方、B>2重量%に設定しても、多孔質アルミナプレフ
ォーム51 の強度は殆ど変わらない。したがって、必要
以上のバインダを使用することによる多孔質アルミナプ
レフォーム51 の生産コスト増を招くだけである。
The blending amount B of the binder is set to 1% by weight ≦ B ≦ 2% by weight in the raw material composed of the mixed powder and the binder. Setting this case, the amount B is B binder <The 1 wt%, it is impossible to improve the strength of the porous alumina preform 5 1 for the amount thereof is too small, whereas, B> to 2 wt% also, the strength of the porous alumina preform 5 1 hardly changes. Therefore, only it leads to the production cost increase of the porous alumina preform 5 1 by using the excessive binder.

【0033】(2) 図3に示すように、圧縮成形型9
における下型10の多孔質アルミナプレフォーム成形用
キャビティ11内に原料12を投入し、次いで原料12
を100〜200℃に加熱して有機バインダを溶融し、
その後、図4に示すように上型13を下降させ、成形圧
Pを3kgf/cm2 ≦P≦10kgf/cm2 に設定して圧縮
成形を行い、これにより多孔質アルミナプレフォーム5
1 を得る。この場合、成形圧PがP<3kgf/cm2 では
十分な成形を行うことができず、一方、P>10kgf/
cm2 に設定する必要はなく、徒に加圧設備の高騰を招く
だけである。
(2) As shown in FIG.
The raw material 12 is charged into the porous alumina preform molding cavity 11 of the lower mold 10 in
Is heated to 100 to 200 ° C. to melt the organic binder,
Thereafter, as shown in FIG. 4, the upper mold 13 is lowered, and the molding pressure P is set to 3 kgf / cm 2 ≦ P ≦ 10 kgf / cm 2 to perform compression molding, thereby forming the porous alumina preform 5.
Get one . In this case, if the molding pressure P is P <3 kgf / cm 2 , sufficient molding cannot be performed, while P> 10 kgf / cm 2
It is not necessary to set it to cm 2 , it only causes a rise in the pressure equipment.

【0034】多孔質アルミナプレフォーム51 へのAl
溶湯またはAl合金溶湯の含浸は次のような手順で行わ
れる。
[0034] Al into the porous alumina preform 5 1
The impregnation of the molten metal or the molten Al alloy is performed in the following procedure.

【0035】図5に示すように、多孔質アルミナプレフ
ォーム51 を金型14の凹部15内に設置し、次いで多
孔質アルミナプレフォーム51 を300〜500℃(有
機バインダがセラミック化しない温度)に予熱し、その
後、多孔質アルミナプレフォーム51 を金型14と共に
窒素ガス雰囲気に保持された炉内に設置する。そして、
700〜900℃のAl溶湯またはAl合金溶湯16を
凹部15内に注入して、その溶湯16内に多孔質アルミ
ナプレフォーム51 を埋没させ、この状態を1〜60分
間保持する。この間に、Al溶湯等16が多孔質アルミ
ナプレフォーム51 の孔部内に毛管現象により含浸され
て複合ブレーキディスク素材が得られ、その後Al溶湯
等16は凝固する。
As shown in FIG. 5, a porous alumina preform 5 1 was placed in the recess 15 of the mold 14, and then the porous alumina preform 5 1 300 to 500 ° C. (organic binder does not ceramization temperature ) the preheated, then placing the porous alumina preform 5 1 into a furnace held in a nitrogen gas atmosphere with the mold 14. And
A molten aluminum or molten aluminum alloy 16 at 700 to 900 ° C. is poured into the recess 15, and the porous alumina preform 51 is buried in the molten metal 16, and this state is maintained for 1 to 60 minutes. During this time, molten Al or the like 16 is a composite brake disk material is impregnated by capillary action is obtained porous alumina preform 5 1 hole portion, then molten Al or the like 16 solidifies.

【0036】炉内から複合ブレーキディスク素材と共に
金型14を取出して空冷し、次いで、複合ブレーキディ
スク素材を離型する。
The mold 14 is taken out of the furnace together with the composite brake disc material, air-cooled, and then the composite brake disc material is released.

【0037】Al合金としては、例えば、JIS AC
7A等が用いられる。
As the Al alloy, for example, JIS AC
7A or the like is used.

【0038】複合ブレーキディスク素材に対する機械加
工は、過剰のAl部分またはAl合金部分を除去するた
めの切削加工、ボルト挿通孔1bを形成するための孔あ
け加工等である。
The machining of the composite brake disc material includes cutting for removing excess Al or Al alloy, drilling for forming the bolt insertion hole 1b, and the like.

【0039】以下、複合ブレーキディスク1の製造につ
いて具体的に説明する。
Hereinafter, the production of the composite brake disc 1 will be specifically described.

【0040】(1) 平均粒径d1 =55μmのか焼ア
ルミナ粉末70重量%と、平均粒径d2 =2.5μmの
粉砕アルミナ粉末30重量%とを混合して混合粉末を調
製した。次いで、混合粉末に配合量B=1.5重量%の
ポリマーバインダを混入して原料を調製した。
(1) A mixed powder was prepared by mixing 70% by weight of calcined alumina powder having an average particle diameter d 1 = 55 μm and 30% by weight of ground alumina powder having an average particle diameter d 2 = 2.5 μm. Next, a raw material was prepared by mixing a polymer binder having a compounding amount B of 1.5% by weight into the mixed powder.

【0041】(2) 図3に示すように、圧縮成形型9
の下型キャビティ11内に2kgの原料12を投入し、次
いで原料12を150℃に加熱してポリマーバインダを
溶融し、その後、図4に示したように上型13を下降さ
せ、成形圧P=7kgf/cm2にて圧縮成形を行い、これ
により体積分率Vf=60%の多孔質アルミナプレフォ
ーム51 を得た。
(2) As shown in FIG.
2 kg of the raw material 12 is charged into the lower mold cavity 11, and then the raw material 12 is heated to 150 ° C. to melt the polymer binder, and then the upper die 13 is lowered as shown in FIG. = performs compression molded at 7 kgf / cm 2, which gave a porous alumina preform 5 1 volume fraction Vf = 60%.

【0042】(3) 図5に示したように、多孔質アル
ミナプレフォーム51 を金型14の凹部15内に設置
し、次いで多孔質アルミナプレフォーム51 を400℃
に予熱し、その後、多孔質アルミナプレフォーム51
金型14と共に窒素ガス雰囲気に保持された炉内に設置
した。そして、800℃のAl溶湯16を凹部15内に
注入して、そのAl溶湯16内に多孔質アルミナプレフ
ォーム51 を埋没させ、この状態を30分間保持して複
合ブレーキディスク素材を得た。
[0042] (3) As shown in FIG. 5, a porous alumina preform 5 1 was placed in the recess 15 of the mold 14, and then the porous alumina preform 5 1 400 ° C.
Preheated to, after which the porous alumina preform 5 1 was placed in a furnace which is held in a nitrogen gas atmosphere with the mold 14. Then, a 800 ° C. of molten Al 16 is injected into the recess 15, the in molten Al 16 to obscure the porous alumina preform 5 1, to obtain a composite brake disc material by holding the state for 30 minutes.

【0043】炉内から複合ブレーキディスク素材と共に
金型14を取出して空冷し、次いで複合ブレーキディス
ク素材を離型した。
The mold 14 was taken out of the furnace together with the composite brake disk material, air-cooled, and then the composite brake disk material was released.

【0044】(4) 複合ブレーキディスク素材に機械
加工を施して、図1,2に示した複合ブレーキディスク
1を得た。
(4) The composite brake disc material was machined to obtain the composite brake disc 1 shown in FIGS.

【0045】次に、複合ブレーキディスク1および鋳鉄
製ブレーキディスク(JIS FC250)について、
それらの特性を比較したところ、次のような結果を得
た。
Next, regarding the composite brake disc 1 and the brake disc made of cast iron (JIS FC250),
Comparing those characteristics, the following results were obtained.

【0046】(1) 軽量性 複合ブレーキディスク1の比重sはs=3であり、一方
鋳鉄製ブレーキディスクの比重sはs=7であった。こ
のことから、複合ブレーキディスク1の重量は鋳鉄製ブ
レーキディスクの重量の約2分の1であることが判明し
た。
(1) Lightweight The specific gravity s of the composite brake disc 1 was s = 3, while the specific gravity s of the cast iron brake disc was s = 7. From this, it was found that the weight of the composite brake disc 1 was about one half of the weight of the cast iron brake disc.

【0047】(2) 耐摩耗性および鳴き 複合ブレーキディスク1および鋳鉄製ブレーキディスク
をそれぞれ自動車のディスクブレーキ装置に組込んだ。
この場合、両摩擦パットとしては、グラファイト、アラ
ミド繊維およびフェノール樹脂よりなるものを選定し
た。
(2) Abrasion resistance and squeal The composite brake disc 1 and the cast iron brake disc were each incorporated into a disc brake device of an automobile.
In this case, as the two friction pads, those made of graphite, aramid fiber and phenol resin were selected.

【0048】そして、走行距離50000km後におけ
る、複合ブレーキディスク1および摩擦パットの組合せ
例1ならびに鋳鉄製ブレーキディスクおよび摩擦パット
の組合せ例2について、ディスクおよびパットの摩耗量
を測定した。表1は測定結果を示す。
Then, after a running distance of 50,000 km, the wear amount of the disc and the pad was measured for the combination example 1 of the composite brake disc 1 and the friction pad and the combination example 2 of the cast iron brake disc and the friction pad. Table 1 shows the measurement results.

【0049】[0049]

【表1】 [Table 1]

【0050】表1から明らかなように、組合せ例1にお
ける複合ブレーキディスク1および摩擦パットの各摩耗
量は、組合せ例2における鋳鉄製ブレーキディスクおよ
び摩擦パットの各摩耗量の2分の1である。したがっ
て、複合ブレーキディスク1は鋳鉄製ブレーキディスク
に比べて優れた耐摩耗性を有するだけでなく、相手部材
である摩擦パットの摩耗を抑制する、という特性を有す
ることが判明した。
As is apparent from Table 1, the wear amount of the composite brake disc 1 and the friction pad in the combination example 1 is one half of the wear amount of the cast iron brake disk and the friction pad in the combination example 2. . Therefore, it has been found that the composite brake disc 1 not only has excellent wear resistance than the cast iron brake disc, but also has the property of suppressing the wear of the friction pad which is the mating member.

【0051】また制動時における鳴きについて調べたと
ころ、その鳴きは複合ブレーキディスク1の場合、全く
気にならないレベルであったが、鋳鉄製ブレーキディス
クの場合、気になるレベルであり、したがって複合ブレ
ーキディスク1はブレーキノイズ抑制効果を有すること
が判明した。
When the squeal at the time of braking was examined, the squeal was at a level of no concern in the case of the composite brake disc 1, but at a level of concern in the case of the cast iron brake disc. It turned out that the disc 1 has a brake noise suppressing effect.

【0052】(3) 耐食性 複合ブレーキディスク1および鋳鉄製ブレーキディスク
について、塩水噴霧試験を行った。この試験は、JIS
Z2371に則って行われ、噴霧時間は1000時間
に設定された。
(3) Corrosion Resistance The salt water spray test was performed on the composite brake disc 1 and the cast iron brake disc. This test is based on JIS
The spraying was performed according to Z2371 and the spraying time was set to 1000 hours.

【0053】前記試験後、目視検査を行ったところ、複
合ブレーキディスク1には錆が僅かに発生していたが、
鋳鉄製ブレーキディスクには赤錆が著しく発生してい
た。
After a visual inspection was conducted after the test, rust was found to be slightly generated on the composite brake disc 1.
Significant red rust was found on the cast iron brake disc.

【0054】また腐食減量は、複合ブレーキディスク1
の場合、1.8gであったが、鋳鉄製ブレーキディスク
の場合、21gであって、複合ブレーキディスク1の腐
食減量は鋳鉄製ブレーキディスクのそれの約10分の1
であった。
Further, the weight loss due to corrosion was determined by the composite brake disc 1
Was 1.8 g in the case of, but in the case of a cast iron brake disc, it was 21 g, and the weight loss of corrosion of the composite brake disc 1 was about 1/10 of that of the cast iron brake disc.
Met.

【0055】これらのことから、複合ブレーキディスク
1は鋳鉄製ブレーキディスクに比べて優れた耐食性を有
することが判明した。
From these facts, it was found that the composite brake disc 1 had better corrosion resistance than the cast iron brake disc.

【0056】(4) 摩擦係数μの安定性 複合ブレーキディスク1を備えたディスクブレーキ装置
および鋳鉄製ブレーキディスクを備えたディスクブレー
キ装置をそれぞれブレーキダイナモに取付け、複合ブレ
ーキディスク1および鋳鉄製ブレーキディスクについ
て、50〜250℃の温度領域における摩擦係数μの変
化量および0.3〜1.2G(Gは動力加速度)の減速
度領域における摩擦係数μの変化量を測定した。表2は
測定結果を示す。
(4) Stability of friction coefficient μ A disk brake device provided with a composite brake disk 1 and a disk brake device provided with a cast iron brake disk are mounted on a brake dynamo, respectively, for the composite brake disk 1 and the cast iron brake disk. , 50-250 ° C., and a change in friction coefficient μ in a deceleration range of 0.3-1.2 G (G is power acceleration). Table 2 shows the measurement results.

【0057】[0057]

【表2】 [Table 2]

【0058】表2から明らかなように、前記温度領域に
おける摩擦係数μの変化量については、複合ブレーキデ
ィスク1は鋳鉄製ブレーキディスクの約5分の1であ
り、また前記減速度領域における摩擦係数μの変化量に
ついては、複合ブレーキディスク1は鋳鉄製ブレーキデ
ィスクの約3分の1であった。
As is clear from Table 2, with respect to the amount of change in the friction coefficient μ in the temperature range, the composite brake disc 1 is about one fifth of the cast iron brake disc, and the friction coefficient in the deceleration range. As for the change in μ, the composite brake disk 1 was about one third of the cast iron brake disk.

【0059】これらのことから、複合ブレーキディスク
1は温度および減速度がそれぞれ変化しても、鋳鉄製ブ
レーキディスクに比べて安定した摩擦係数μを有するこ
とが判明した。
From these results, it was found that the composite brake disk 1 has a stable friction coefficient μ as compared with the cast iron brake disk even when the temperature and the deceleration change respectively.

【0060】〔実施例2〕図6は、全体を複合部より構
成されたAl基複合部材としての自動車用複合ブレーキ
ディスク1の他例を示す。その複合ブレーキディスク1
は、実施例1同様に、端板2を備えた円筒部3およびそ
の円筒部3の開口外周縁に連設されたフランジ状ディス
ク部4を有する多孔質アルミナプレフォーム52 と、そ
の多孔質アルミナプレフォーム52 に含浸されたAl系
マトリックス6とより構成される。
[Embodiment 2] FIG. 6 shows another example of a composite brake disc 1 for an automobile as an Al-based composite member entirely composed of a composite portion. The composite brake disc 1
Is the same manner as in Example 1, the porous alumina preform 5 2 having a flange-shaped disk portion 4 which is provided continuously to the opening outer circumferential edge of the cylindrical portion 3 and the cylindrical portion 3 having an end plate 2, the porous more composed and Al matrix 6 impregnated alumina preform 5 2.

【0061】複合ブレーキディスク1において、その複
合端板1aはそれに形成された複数のボルト挿通孔1b
およびボルト・ナットを介してホイールリムに取付けら
れ、また複合ディスク部1cは一対の摩擦パット間に配
設される。したがって複合ディスク部1cはその一部、
図示例では両外面側にそれぞれ環状摺動領域Rを有す
る。複合ディスク部1cにおいて、両摺動領域Rを除く
環状部分aおよびその環状部分aと一体の、複合端板1
aを備えた複合円筒部1dは複合ブレーキディスク1の
本体Mを構成する。
In the composite brake disc 1, the composite end plate 1a has a plurality of bolt insertion holes 1b formed therein.
And a wheel rim via a bolt and a nut, and the composite disc portion 1c is disposed between a pair of friction pads. Therefore, the composite disk unit 1c is partially
In the illustrated example, an annular sliding region R is provided on each of the outer surfaces. In the composite disc portion 1c, an annular portion a excluding both sliding regions R and a composite end plate 1 integrated with the annular portion a.
The composite cylindrical portion 1d provided with a constitutes the main body M of the composite brake disc 1.

【0062】多孔質アルミナプレフォーム52 は、両摺
動領域Rをそれぞれ強化するための一対の環状第1強化
部5aと、各第1強化部5aと一体で、且つ本体Mを強
化するための第2強化部5bとを備えている。
[0062] Porous alumina preform 5 2 has a pair of annular first reinforcement portion 5a for enhancing both sliding region R, respectively, integral with the first reinforcing portion 5a, and to strengthen the body M And the second reinforcing portion 5b.

【0063】各環状第1強化部5aの原料粉末として
は、実施例1同様に平均粒径d1 が20μm≦d1 ≦2
00μmのか焼アルミナ粉末7と平均粒径d2 が0.5
μm≦d2 ≦10μmの粉砕アルミナ粉末8との混合粉
末が用いられ、また第2強化部5bの原料粉末として
は、平均粒径d1 が20μm≦d1 ≦200μmの前記
か焼アルミナ粉末7が用いられている。Al系マトリッ
クスは、実施例1同様にAlまたはAl合金よりなる。
The raw material powder of each annular first reinforcing portion 5a has an average particle diameter d 1 of 20 μm ≦ d 1 ≦ 2 as in the first embodiment.
A calcined alumina powder 7 of 00 μm and an average particle size d 2 of 0.5
A mixed powder with a crushed alumina powder 8 having a diameter of μm ≦ d 2 ≦ 10 μm is used, and the calcined alumina powder 7 having an average particle diameter d 1 of 20 μm ≦ d 1 ≦ 200 μm is used as a raw material powder of the second reinforcing portion 5b. Is used. The Al-based matrix is made of Al or an Al alloy as in the first embodiment.

【0064】前記のように各環状第1強化部5aにおい
て両粉末7,8を併用すると、粗大なか焼アルミナ粉末
7の粒子相互間の空隙を粉砕アルミナ粉末8の粒子によ
り埋めて、各環状第1強化部5aの体積分率Vfを高め
ることができ、これにより各環状摺動領域Rに、実施例
1同様の摺動特性を具備させることが可能である。
As described above, when both the powders 7 and 8 are used together in each of the annular first reinforcing portions 5a, the voids between the particles of the coarse calcined alumina powder 7 are filled with the particles of the pulverized alumina powder 8, and The volume fraction Vf of the first reinforcing portion 5a can be increased, whereby each of the annular sliding regions R can have the same sliding characteristics as in the first embodiment.

【0065】多孔質アルミナプレフォーム52 の主体を
なす第2強化部5bには安価なか焼アルミナ粉末7のみ
が用いられているので、実施例1の場合よりも多孔質ア
ルミナプレフォーム52 の生産コストを低減することが
可能である。
[0065] Since only the porous alumina preform 5 2 inexpensive calcined alumina powder 7 in the second reinforcement portion 5b forming a main body is used, than in the case of Example 1 of porous alumina preform 5 2 It is possible to reduce production costs.

【0066】さらに複合ブレーキディスク1は、実施例
1同様に、軽量であり、その上優れた耐食性および熱伝
導性を有する。
Further, the composite brake disc 1 is lightweight as in the first embodiment, and has excellent corrosion resistance and heat conductivity.

【0067】複合ブレーキディスク1の製造に当って
は、実施例1同様に、多孔質アルミナプレフォーム52
の成形、その多孔質アルミナプレフォーム52 へのAl
溶湯またはAl合金溶湯の含浸および所定の機械加工、
といった作業が順次行われる。
In the production of the composite brake disc 1, a porous alumina preform 5 2
Al of the molding, to the porous alumina preform 5 2
Impregnation of molten metal or Al alloy molten metal and prescribed machining,
Are sequentially performed.

【0068】多孔質アルミナプレフォーム52 の成形は
次のような手順で行われる。
[0068] forming a porous alumina preform 5 2 is performed in the following procedure.

【0069】(1) 平均粒径d1 が20μm≦d1
200μmのか焼アルミナ粉末7と平均粒径d2 が0.
5μm≦d2 ≦10μmの粉砕アルミナ粉末8とを混合
して混合粉末を調製する。この混合粉末においては、実
施例1と同様の理由で、か焼アルミナ粉末7の配合量A
1 は50重量%≦A1 ≦80重量%に、また粉砕アルミ
ナ粉末8の配合量A2 は20重量%≦A2 ≦50重量%
にそれぞれ設定される。
(1) The average particle diameter d 1 is 20 μm ≦ d 1
A calcined alumina powder 7 of 200 μm and an average particle diameter d 2 of 0.
A mixed powder is prepared by mixing with 5 μm ≦ d 2 ≦ 10 μm pulverized alumina powder 8. In this mixed powder, for the same reason as in Example 1, the compounding amount A of the calcined alumina powder 7 was
1 is 50% by weight ≦ A 1 ≦ 80% by weight, and the compounding amount A 2 of the ground alumina powder 8 is 20% by weight ≦ A 2 ≦ 50% by weight.
Are set respectively.

【0070】前記混合粉末に、多孔質アルミナプレフォ
ーム52 の強度向上を狙って実施例1同様のバインダを
混入し、これにより環状第1強化部5aを成形するため
の第1原料が調製される。バインダの配合量Bは、実施
例1同様に、第1原料において、1重量%≦B≦2重量
%に設定される。
[0070] to the mixed powder, aiming to improve strength of the porous alumina preform 5 2 mixed with Example 1 similar binder, thereby the first material for forming the annular first reinforcement portion 5a is prepared You. As in Example 1, the blending amount B of the binder is set to 1% by weight ≦ B ≦ 2% by weight in the first raw material.

【0071】また平均粒径d1 が20μm≦d1 ≦20
0μmのか焼アルミナ粉末7に実施例1同様のバインダ
を混入し、これにより第2強化部5bを成形するための
第2原料が調製される。バインダの配合量Bは、第1原
料の場合と同じである。
The average particle diameter d 1 is 20 μm ≦ d 1 ≦ 20
The same binder as in Example 1 is mixed into the 0 μm calcined alumina powder 7 to prepare a second raw material for forming the second reinforcing portion 5b. The blending amount B of the binder is the same as in the case of the first raw material.

【0072】(2) 図7に示すように、圧縮成形型9
の下型キャビティ11内において、ディスク部4を成形
するための環状段部17上に第1原料121 を均一厚さ
に散布し、次いで第1原料121 を100〜200℃に
加熱して有機バインダを溶融し、その後、図8に示すよ
うに上型13を下降させ、実施例1同様に、成形圧Pを
3kgf/cm2 ≦P≦10kgf/cm2 に設定して圧縮成形
を行い、これにより、一方の環状第1強化部5aを成形
する。
(2) As shown in FIG.
In in lower cavity 11, by heating the first material 12 1 and spread to uniform thickness on the annular stepped portion 17 for molding a disk unit 4 and then the first raw material 12 1 to 100 to 200 ° C. the organic binder to melt, then the upper die 13 is lowered as shown in FIG. 8, the same manner as in example 1, subjected to compression molding by setting the molding pressure P in 3kgf / cm 2 ≦ P ≦ 10kgf / cm 2 Thereby, one annular first reinforcing portion 5a is formed.

【0073】(3) 図9、鎖線示のように、下型キャ
ビティ11内に、一方の環状第1強化部5aを覆うよう
に第2原料122 を投入し、次いで第2原料122 を1
00〜200℃に加熱して有機バインダを溶融し、その
後、図9実線示のように上型13を下降させ、前記同様
の成形圧P、即ち、3kgf/cm2 ≦P≦10kgf/cm 2
にて圧縮成形を行い、これにより第2強化部5bを成形
する。
(3) As shown in FIG.
In the cavity 11, one annular first reinforcing portion 5a is covered.
The second raw material 12TwoAnd then the second raw material 12Two1
Heat to 00 to 200 ° C to melt the organic binder,
Thereafter, the upper mold 13 is lowered as shown by the solid line in FIG.
Molding pressure P, ie, 3 kgf / cmTwo≦ P ≦ 10kgf / cm Two
Compression molding, thereby forming the second reinforcing portion 5b
I do.

【0074】(4) 図10、鎖線示のように、下型キ
ャビティ11内において、第2強化部5bの環状部分a
上に第1原料121 を均一厚さに散布し、次いで第1原
料121 を100〜200℃に加熱して有機バインダを
溶融し、その後、図10、実線示のように上型13を下
降させ、前記同様の成形圧P、即ち、3kgf/cm2 ≦P
≦10kgf/cm2 にて圧縮成形を行い、これにより、他
方の環状第1強化部5aを成形して多孔質アルミナプレ
フォーム52 を得る。
(4) As shown by the chain line in FIG. 10, in the lower mold cavity 11, the annular portion a of the second reinforcing portion 5b
The first raw material 12 1 and spread to uniform thickness on top, then the organic binder was melted by heating the first material 12 1 to 100 to 200 ° C., then 10, the upper mold 13 as indicated by a solid line Lower the molding pressure P as described above, that is, 3 kgf / cm 2 ≦ P
Performs compression molded at ≦ 10 kgf / cm 2, thereby to obtain a porous alumina preform 5 2 by molding the other of the annular first reinforcement portion 5a.

【0075】多孔質アルミナプレフォーム52 へのAl
溶湯またはAl合金溶湯の含浸は、図5に示したように
実施例1と同様の方法で行われ、これによりブレーキデ
ィスク素材を得る。
[0075] Al into the porous alumina preform 5 2
The impregnation of the molten metal or the molten Al alloy is performed in the same manner as in the first embodiment as shown in FIG. 5, thereby obtaining a brake disk material.

【0076】炉内から複合ブレーキディスク素材と共に
金型4を取出して空冷し、次いで、複合ブレーキディス
ク素材を離型する。
The mold 4 is taken out of the furnace together with the composite brake disc material, air-cooled, and then the composite brake disc material is released.

【0077】Al合金としては、実施例1同様に、例え
ば、JIS AC7A等が用いられる。
As in the first embodiment, for example, JIS AC7A is used as the Al alloy.

【0078】複合ブレーキディスク素材に対する機械加
工は、実施例1同様に、過剰のAl部分またはAl合金
部分を除去するための切削加工、ボルト挿通孔1bを形
成するための孔あけ加工等である。
As in the first embodiment, the machining of the composite brake disc material includes cutting for removing an excessive Al portion or an Al alloy portion, drilling for forming the bolt insertion hole 1b, and the like.

【0079】以下、複合ブレーキディスク1の製造につ
いて具体的に説明する。
Hereinafter, the production of the composite brake disc 1 will be specifically described.

【0080】(1) 前記同様に、平均粒径d1 =55
μmのか焼アルミナ粉末70重量%と、平均粒径d2
2.5μmの粉砕アルミナ粉末30重量%とを混合して
混合粉末を調製した。次いで、混合粉末に1.5重量%
のポリマーバインダを混入して、環状第1強化部5aを
成形するための第1原料を調製した。
(1) As described above, the average particle diameter d 1 = 55
μm calcined alumina powder 70% by weight and average particle size d 2 =
A mixed powder was prepared by mixing 2.5 μm of pulverized alumina powder with 30% by weight. Then, 1.5% by weight of the mixed powder
Was mixed to prepare a first raw material for forming the annular first reinforcing portion 5a.

【0081】また平均粒径d1 =55μmのか焼アルミ
ナ粉末に1.5重量%のポリマーバインダを混入して、
第2強化部5bを成形するための第2原料を調製した。
Further, 1.5% by weight of a polymer binder was mixed with calcined alumina powder having an average particle diameter d 1 = 55 μm,
A second raw material for forming the second reinforcing portion 5b was prepared.

【0082】(2) 図7に示したように、圧縮成形型
9の下型キャビティ11内において、ディスク部4を成
形するための環状段部17上に0.14kgの第1原料1
1を均一厚さに散布し、次いで第1原料121 を15
0℃に加熱してポリマーバインダを溶融し、その後、図
8に示したように上型13を下降させ、成形圧P=7kg
f/cm2 にて圧縮成形を行い、これにより一方の環状第
1強化部5aを成形した。
(2) As shown in FIG. 7, in the lower mold cavity 11 of the compression mold 9, 0.14 kg of the first raw material 1 is placed on the annular step 17 for molding the disk portion 4.
2 1 is spread to a uniform thickness, and then the first raw material 12 1 is
The polymer binder was melted by heating to 0 ° C., and then the upper mold 13 was lowered as shown in FIG.
Compression molding was performed at f / cm 2 , whereby one annular first reinforcing portion 5a was molded.

【0083】(3) 図9、鎖線示のように、下型キャ
ビティ11内に、一方の環状第1強化部5aを覆うよう
に1.86kgの第2原料122 を投入し、次いで第2原
料122 を150℃に加熱してポリマーバインダを溶融
し、その後、図9、実線示のように上型13を下降さ
せ、成形圧P=7kgf/cm2 にて圧縮成形を行い、これ
により、第2強化部5bを成形した。
[0083] (3) FIG. 9, as chain line, into the lower cavity 11, and the second raw material 12 and second 1.86kg to cover one of the annular first reinforcement portion 5a is turned on, then the second feedstock 12 2 was heated to 0.99 ° C. to melt the polymer binder, then, 9, the upper die 13 is lowered as indicated by a solid line, performs compression molded at molding pressure P = 7 kgf / cm 2, thereby Then, the second reinforcing portion 5b was formed.

【0084】(4) 図10、鎖線示のように、下型キ
ャビティ11内において、第2強化部5bの環状部分a
上に0.14kgの第1原料121 を均一厚さに散布し、
次いで第1原料121 を150℃に加熱してポリマーバ
インダを溶融し、その後、図10、実線示のように上型
13を下降させ、成形圧P=7kgf/cm2 にて圧縮成形
を行い、これにより、他方の環状第1強化部5aを成形
して多孔質アルミナプレフォーム52 を得た。この多孔
質アルミナプレフォーム52 において、各環状第1強化
部5aの体積分率VfはVf=60%であり、また第2
強化部5bの体積分率VfはVf=30%であった。
(4) As shown by the chain line in FIG. 10, in the lower mold cavity 11, the annular portion a of the second reinforcing portion 5b
Spray 0.14 kg of the first raw material 12 1 on the top to a uniform thickness,
Next, the first raw material 12 1 is heated to 150 ° C. to melt the polymer binder. Thereafter, the upper mold 13 is lowered as shown by the solid line in FIG. 10, and compression molding is performed at a molding pressure P = 7 kgf / cm 2 . , thereby to obtain a porous alumina preform 5 2 by molding the other of the annular first reinforcement portion 5a. In this porous alumina preform 5 2, the volume fraction Vf of each of the annular first reinforcement portion 5a is Vf = 60%, and the second
The volume fraction Vf of the reinforced portion 5b was Vf = 30%.

【0085】(5) 図5に示した場合と同様に、多孔
質アルミナプレフォーム52 を金型14の凹部15内に
設置し、次いで実施例1、(3)項で述べた方法と同様
の方法で多孔質アルミナプレフォーム52 にAl溶湯1
6を含浸させて複合ブレーキディスク素材を得た。
[0085] (5) as in the case shown in FIG. 5, a porous alumina preform 5 2 is placed in the recess 15 of the mold 14, and then Example 1, similar to the method described in paragraph (3) molten Al 1 in the porous alumina preform 5 2 in the process of
6 to obtain a composite brake disc material.

【0086】炉内から複合ブレーキディスク素材と共に
金型14を取出して空冷し、次いで複合ブレーキディス
ク素材を離型した。
The mold 14 was taken out together with the composite brake disc material from the furnace, air-cooled, and then the composite brake disc material was released.

【0087】(6) 複合ブレーキディスク素材に機械
加工を施して、図6に示した複合ブレーキディスク1を
得た。
(6) The composite brake disc material was machined to obtain the composite brake disc 1 shown in FIG.

【0088】この複合ブレーキディスク1において、そ
の本体Mを強化する第2強化部5bの体積分率VfはV
f=30%であるが、Alとの複合化により十分な強度
が得られるので、実用上何等支障はない。
In this composite brake disc 1, the volume fraction Vf of the second reinforcing portion 5b for reinforcing the main body M is V
Although f = 30%, since sufficient strength can be obtained by compounding with Al, there is no problem in practical use.

【0089】また複合ブレーキディスク1の比重sはs
=3であり、したがって軽量であることが判明した。
The specific gravity s of the composite brake disc 1 is s
= 3 and thus proved to be lightweight.

【0090】さらに複合ブレーキディスク1について、
実施例1と同様の方法で、耐摩耗性および鳴き、耐食性
ならびに摩擦係数μの安定性を調べたところ、実施例1
の複合ブレーキディスク1と同様の特性を有することが
判明した。
Further, regarding the composite brake disc 1,
The abrasion resistance, squealing, corrosion resistance and stability of friction coefficient μ were examined in the same manner as in Example 1.
It has been found that the composite brake disk 1 has the same characteristics as those of the composite brake disk 1.

【0091】〔実施例3〕表3に挙げられた各種Al基
複合部材は、実施例1同様に、その全体を複合部より構
成されている。表中、d1 ,d2 は前記のように平均粒
径を、またA1 ,A2 ,Bは前記のように配合量をそれ
ぞれ意味する。
[Embodiment 3] Like the first embodiment, the various Al-based composite members listed in Table 3 are entirely composed of composite parts. In the table, d 1 and d 2 mean the average particle size as described above, and A 1 , A 2 and B mean the compounding amounts as described above.

【0092】[0092]

【表3】 [Table 3]

【0093】表3のディスクブレーキにおいて、複合キ
ャリパ、複合裏金および複合ピストンは、それらの重量
がそれぞれ鋳鉄製キャリパ、鋼板製裏金および冷間鍛造
による鋼製のピストンの重量の約2分の1であって、大
幅な軽量化を図られている。
In the disc brake of Table 3, the composite caliper, composite back metal and composite piston each weighed about one-half the weight of the cast iron caliper, the steel back metal and the cold forged steel piston. As a result, significant weight savings have been achieved.

【0094】またエンジン用複合ピストンは従来のAl
合金製ピストンよりも、優れた耐摩耗性、耐熱性(高温
強度、耐熱変形性等を含む)および剛性を有し、これに
よりエンジンの出力性能を向上させることが可能であ
る。
The composite piston for the engine is made of a conventional Al
It has better wear resistance, heat resistance (including high-temperature strength, heat-resistant deformation, etc.) and rigidity than alloy pistons, which can improve the output performance of the engine.

【0095】さらにエンジン用軸受押え(ベアリングキ
ャップ)は、その重量が鋳鉄製軸受押えのそれの約2分
の1であって、大幅な軽量化を図られている。
Further, the weight of the bearing retainer (bearing cap) for the engine is about one half that of the bearing retainer made of cast iron, so that the weight is significantly reduced.

【0096】実施例1〜3に例示された各種Al基複合
部材は、それらの強化材が多孔質アルミナプレフォーム
であり、またAl系マトリックスがAlまたはAl合金
であるから、そのままAlの製造に用いられ、したがっ
てリサイクル性が良い、といった利点も有する。
In the various Al-based composite members exemplified in Examples 1 to 3, the reinforcing material is a porous alumina preform, and the Al-based matrix is Al or an Al alloy. It also has the advantage that it is used and therefore has good recyclability.

【0097】なお、本発明には、部材の一部を複合部よ
り構成されたAl基複合部材、例えは、前記複合シリン
ダブロックの外に、スリッパ面およびその近傍を多孔質
アルミナプレフォームにより強化された複合ロッカアー
ム、部分強化複合シフトフォーク、部分強化複合ブレー
キマスタシリンダ本体等も含まれる。この場合、多孔質
アルミナプレフォームへのAl系マトリックスの含浸
は、部材の鋳造工程で行われる。
In the present invention, an Al-based composite member in which a part of the member is composed of a composite portion, for example, the slipper surface and the vicinity thereof are reinforced with a porous alumina preform in addition to the composite cylinder block. Combined rocker arm, partially reinforced composite shift fork, partially reinforced composite brake master cylinder body, and the like. In this case, the impregnation of the porous alumina preform with the Al-based matrix is performed in a member casting process.

【0098】[0098]

【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、前記のよ
うに構成することによって、生産コストの上昇を抑制さ
れ、且つ耐摩耗性、耐熱性および耐食性を備えた軽量な
Al基複合部材を提供することができる。
According to the first aspect of the present invention, by configuring as described above, an increase in production cost is suppressed, and a lightweight Al-based composite member having wear resistance, heat resistance and corrosion resistance. Can be provided.

【0099】また請求項2記載の発明によれば、前記の
場合よりも生産コストを低減され、且つ前記同様の特性
を備えたAl基複合部材を提供することができる。
According to the second aspect of the present invention, it is possible to provide an Al-based composite member having a production cost lower than that of the above case and having the same characteristics as above.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】複合ブレーキディスクの一例を示す斜視図であ
る。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a composite brake disc.

【図2】要部を拡大した図1の2−2線拡大断面図であ
る。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view taken along line 2-2 of FIG. 1 in which main parts are enlarged.

【図3】多孔質アルミナプレフォームの一例の成形法に
おいて、キャビティに原料を投入した状態を示す断面図
である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which a raw material is charged into a cavity in a molding method of an example of a porous alumina preform.

【図4】多孔質アルミナプレフォームの一例を成形した
状態を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which an example of a porous alumina preform is molded.

【図5】多孔質アルミナプレフォームにAl溶湯または
Al合金溶湯を含浸させる状態を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which a porous alumina preform is impregnated with a molten aluminum or a molten aluminum alloy.

【図6】要部を拡大した複合ブレーキディスクの他例を
示す拡大断面図で、図2に対応する。
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing another example of the composite brake disc in which a main part is enlarged, and corresponds to FIG.

【図7】多孔質アルミナプレフォームの他例の成形法に
おいて、第1強化部の一方を成形すべく、キャビティの
一部に原料を散布した状態を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which a raw material is sprayed on a part of a cavity in order to form one of the first reinforcing portions in another forming method of the porous alumina preform.

【図8】第1強化部の一方を成形した状態を示す断面図
である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state where one of the first reinforcing portions is molded.

【図9】第2強化部を成形した状態を示す断面図であ
る。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a state where a second reinforcing portion is formed.

【図10】多孔質アルミナプレフォームの他例を成形し
た状態を示す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing a state in which another example of the porous alumina preform is molded.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 複合ブレーキディスク(Al基複合部材) 51 ,52 多孔質アルミナプレフォーム 5a,5b 第1,第2強化部 6 Al系マトリックス 7 か焼アルミナ粉末 8 粉砕アルミナ粉末 R 摺動領域DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Composite brake disk (Al-based composite member) 5 1 , 5 2 Porous alumina preform 5a, 5b First and second reinforcing parts 6 Al-based matrix 7 Calcined alumina powder 8 Ground alumina powder R Sliding area

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 21/00 - 21/18 C22C 1/10 B22F 3/26 Continuation of front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C22C 21/00-21/18 C22C 1/10 B22F 3/26

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 部材の少なくとも一部を、多孔質アルミ
ナプレフォーム(5 1 )とその多孔質アルミナプレフォ
ーム(51 )に含浸されたAl系マトリックス(6)と
からなる複合部より構成され、前記多孔質アルミナプレ
フォーム(5 1 )の原料粉末として、平均粒径d1 が2
0μm≦d1 ≦200μmのか焼アルミナ粉末(7)と
平均粒径d2 が0.5μm≦d2 ≦10μmの粉砕アル
ミナ粉末(8)との混合粉末が用いられていることを特
徴とする、耐摩耗性、耐熱性および耐食性を備えた軽量
なAl基複合部材。
At least a part of the member is made of porous aluminum.
Na preform (5 1) And its porous alumina preform
(51)) Impregnated with an Al-based matrix (6)
Consisting of a composite part consisting of
Form (5 1), The average particle size d1Is 2
0 μm ≦ d1≦ 200 μm calcined alumina powder (7)
Average particle size dTwoIs 0.5 μm ≦ dTwo≦ 10μm crushed aluminum
It is noted that mixed powder with mina powder (8) is used.
Lightweight with excellent wear, heat and corrosion resistance
Al-based composite member.
【請求項2】 部材の少なくとも一部を、多孔質アルミ
ナプレフォーム(5 2 )とその多孔質アルミナプレフォ
ーム(52 )に含浸されたAl系マトリックス(6)と
からなる複合部より構成され、前記複合部はその一部に
摺動領域(R)を有し、前記多孔質アルミナプレフォー
ム(52 )は前記摺動領域(R)を強化するための第1
強化部(5a)と、その第1強化部(5a)と一体の第
2強化部(5b)とを備え、前記第1強化部(5a)の
原料粉末として、平均粒径d1が20μm≦d1 ≦20
0μmのか焼アルミナ粉末(7)と平均粒径d2 が0.
5μm≦d2 ≦10μmの粉砕アルミナ粉末(8)との
混合粉末が用いられ、前記第2強化部(5b)の原料粉
末として、平均粒径d1 が20μm≦d1 ≦200μm
のか焼アルミナ粉末(7)が用いられていることを特徴
とする、耐摩耗性、耐熱性および耐食性を備えた軽量な
Al基複合部材。
2. At least a part of the member is made of porous aluminum.
Na preform (5 Two) And its porous alumina preform
(5Two)) Impregnated with an Al-based matrix (6)
Consisting of a composite part consisting of
A porous alumina preform having a sliding region (R);
(5Two) Is a first for strengthening the sliding area (R).
A reinforcing portion (5a) and a first reinforcing portion (5a) integrated with the first reinforcing portion (5a).
2 reinforced part (5b), and the first reinforced part (5a).
As raw material powder, average particle size d1Is 20 μm ≦ d1≦ 20
0 μm calcined alumina powder (7) and average particle size dTwoIs 0.
5 μm ≦ dTwo≦ 10 μm with pulverized alumina powder (8)
The mixed powder is used, and the raw material powder of the second reinforcing portion (5b) is used.
Finally, the average particle size d1Is 20 μm ≦ d1≦ 200 μm
Characterized by using calcined alumina powder (7)
Lightweight with abrasion resistance, heat resistance and corrosion resistance
Al-based composite member.
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