JP4367605B2

JP4367605B2 - Aluminum matrix composite for brake disc

Info

Publication number: JP4367605B2
Application number: JP2002253669A
Authority: JP
Inventors: 篤司坂口; 洋史東口; 泰久三澤; 正典中江; 三幸山本; 喜正大久保; 昭雄菊池
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP2004091846A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐摩耗性に優れるブレーキディスク用アルミニウム基複合材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両、自動車、自動二輪車等の制動機として代表的なものに、ディスクブレーキ、ブロックブレーキ、ドラムブレーキ等がある。従来、鉄道のような高速で走行する大重量車両には、その優れた制動力からディスクブレーキが採用されてきた。
【０００３】
ディスクブレーキとは、車輪に取り付けたドーナツ形の円盤状のブレーキディスクとパッド（摩擦材）との摩擦によって制動力を得る装置である。ブレーキディスクに用いられる材料は、制動時の摩擦による摩耗と急激な温度上昇があるため、耐摩耗性、耐熱性、耐亀裂性等の多様な特性を有することが要求され、従来、ブレーキディスク材料としては、鋳鉄、ステンレス鋼等の鉄系の材料が使用されてきた。しかし、車両の走行性能の向上や省エネルギー対策の観点から、ブレーキディスクの軽量化が求められており、上記の材料に替わる軽量のブレーキディスク材料が求められている。
【０００４】
ブレーキディスクを軽量化するには、ブレーキディスク材料として密度が小さく比強度の高いものを採用するのが最も効果があることから、アルミニウム合金の適用が検討されている。しかし、通常のアルミニウム合金をブレーキディスクとして使用すると、ブレーキ制動時に摩擦熱によってブレーキディスクの温度が急激に上昇し、場合によってはブレーキディスクが焼き付けを起こしたり、ブレーキディスクに激しい引っ掻き傷が発生する等の問題が生じる。上記のように、ブレーキディスク材料は、強度および耐摩耗性を備えていることが重要であり、このほかにも、制動力の観点から摩擦係数が高いことも必要とされる。更に、ブレーキディスクの成形は鍛造加工および切削加工を伴うので、優れた鍛造性および切削性も要求される。
【０００５】
そこで、アルミニウム合金マトリックス中にAl_２Ｏ_３（アルミナ）、Si_３Ｎ_４（窒化珪素）、SiＣ（炭化珪素）等のセラミックス粒子を強化材として添加したブレーキディスク用アルミニウム基複合材料が提案されている（特開平2-25538号公報、特開平3-47945号公報等）。これらの公報に記載される技術は、アルミニウム合金に添加する上記の強化粒子の粒径および添加量を特定の範囲に調整することを特徴とするものである。さらに、特開平10-140273号公報、特開平10-137920号公報、および特開平9-184037号公報には、それぞれアルミニウム合金に添加する上記の強化粒子の粒径毎に添加量を規定した発明、アルミニウム合金自体の化学組成を規定した発明、粉末成形したアルミニウム基複合材料の熱伝導率を規定した発明が提案されている。
【０００６】
ここで、上記の強化剤として添加されるSiＣは、その結晶構造によって、六方晶系のα型SiＣと立方晶系のβ型SiＣの二種類に大別される。α型SiＣは、結晶の成長速度や温度、不純物などの影響によってｃ軸の格子常数が変化し、200種以上の形状が存在するが、β型SiＣには１種類の形状しかない。β型SiＣは、「低温型」とも呼ばれるように、2000℃程度以下までの温度で存在するが、この温度領域ではα型SiＣが生成することもある。更に、β型SiＣは、2200℃程度以上の温度で徐々にα型SiＣに転移し、2300℃に至れば数分以内でこの転移が完了するという性質を持っている。このβ型SiＣからα型SiＣへの転移は不可逆的であるため、β型SiＣを製造する際には厳密な温度管理を必要とする。
【０００７】
一般的かつ簡易なSiＣの製造方法として、珪石あるいは珪砂をコークスその他の炭材と混合し、電気抵抗炉によって溶融して製造する方法がある。この製造方法によれば、多量のSiＣを同時に製造することができるが、この製造方法では、β型SiＣの結晶を十分に成長させるのは難しい。従って、β型SiＣは、特殊な製造方法、例えば、極微細な黒鉛または炭素を用い、これらを溶融珪素または一酸化珪素の蒸気と反応させて製造する方法や、高温に保たれた黒鉛の表面に、水素により運ばれたハロゲン化珪素を接触させ、解離するSiとＣとを反応させて製造する方法等によって製造されるのが一般的である。
【０００８】
このように、α型SiＣは、β型SiＣに比べて製造時の温度管理が容易であり、またその製造工程が簡易であることから安価に製造できるので、一般に多用されてきた。また、現在までにブレーキディスク用アルミニウム基複合材料に添加するSiＣの結晶構造に着目して、その物性が確認されたことはなく、上記の公報に開示される発明おいてもα型SiＣが使用されるものと予想される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のブレーキディスク用アルミニウム基複合材料に添加されるSiＣの結晶構造に着目してなされたものであり、上記のブレーキディスク用アルミニウム基複合材料に要求される性能、特に耐摩耗性に優れたブレーキディスク用アルミニウム基複合材料を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の目的を達成するべく、特願2001-56262号においてβ型SiＣを用いたアルミニウム基複合材料を提案しているが、更にSiＣの平均粒径および体積率と耐摩耗性との関係に着目して研究を行った結果、本発明を完成した。
【００１１】
本発明の要旨は、「結晶構造が立方晶のβ型SiＣ粒子を３〜25vol％含むブレーキディスク用アルミニウム基複合材であって、β型SiＣ粒子の平均粒径が３〜30μｍであることを特徴とするブレーキディスク用アルミニウム基複合材料」にある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、SiＣの形状を示す図であり、(a)はα型SiＣ、(b)はβ型SiＣである。同図に示すとおり、α型SiＣは、その形状が鋭利であるが、β型SiＣは、その形状が丸みを帯びており、表面に階段状の段差が見られる。β型SiＣの場合、同図(b)に示すような形状を有するので、α型SiＣに比べてアルミニウム合金との接触面積が大きく、その結果SiＣが脱落しにくくなる。従って、β型SiＣを含むブレーキディスクは、使用中にSiＣの脱落が少なく、ライニングが摺動する面に残存するSiＣ量が多くなるので、耐摩耗性に優れるのである。
【００１３】
本発明のディスクブレーキ用アルミニウム基複合材料において、アルミニウム合金に含まれるβ型SiＣ粒子の体積率が３vol％未満では十分な耐摩耗性および耐焼き付け性が得られないが、25vol％を超えると、耐摩耗性の改善効果は飽和し、切削性および鍛造性が悪くなるとともに、靱性が低下する。従って、アルミニウム合金に含まれるβ型SiＣ粒子の体積率は３〜25vol％とした。望ましいのは５〜20vol%である。
【００１４】
なお、上記のSiＣ粒子は、β型SiＣだけでもよいが、コスト面、製造の容易さからβ型SiＣとα型SiＣとを混合したものでもよい。この場合、β型SiＣの体積率が３vol％以上であり、且つα型SiＣおよびβ型SiＣの体積率の合計が３〜25vol％となるようにすればよい。
【００１５】
また、アルミニウム合金に含まれるβ型SiＣ粒子の平均粒径が３μm未満の場合には、SiＣ粒子の分散性が悪くなり、また、十分な耐摩耗性および摩擦特性が得られない。一方、β型SiＣの平均粒径が30μmを超えると、耐摩耗性の改善効果は飽和し、切削性および鍛造性が悪くなるとともに、靱性が低下する。従って、β型SiＣ粒子の平均粒径を３〜30μmとした。望ましいのは５〜20μｍである。β型SiＣとともにα型SiＣを含有させる場合には、β型SiＣと同等の平均粒径を有するα型SiＣを用いればよい。
【００１６】
なお、上記の平均粒径は、JIS R 6002の規定に従って粒径分布を測定し、その累積高さ50％の粒径として求めることができる。
【００１７】
本発明のディスクブレーキ用アルミニウム基複合材料において母材は、純Alでも良いが、特にAl−Si系合金が望ましい。以下、ディスクブレーキ用アルミニウム基複合材料の母材としてAl−Si系合金を使用する場合の各元素の望ましい含有量の範囲とその理由を述べる。
【００１８】
Siは、アルミニウム合金のマトリックス中に分散し、材料の耐摩耗性を高める効果を有する元素であるが、５質量％未満ではその効果が不十分であり、15質量％を超えると切削性および鍛造性が低下する。従って、アルミニウム合金中にSiを５〜15質量％の範囲で含有させるのが望ましい。
【００１９】
アルミニウム合金を構成する元素として上記のSiのほか、CuおよびMgの１種または２種を下記の含有量の範囲で含有させてもよい。
【００２０】
Cuは、アルミニウム合金中に固溶して強度および耐摩耗性を改善するのに有効な元素であるが、0.5質量％未満ではその効果が不十分であり、５質量％を超えると、切削性、鍛造性および耐食性が低下する。従って、アルミニウム合金中にCuを0.5〜５質量％の範囲で含有させるのが望ましい。
【００２１】
Mgは、アルミニウム合金に固溶して強度および耐摩耗性を改善するのに有効な元素であり、特にCuと共存した場合に顕著な効果が得られるが、0.05質量％未満ではその効果が不十分であり、1.0質量％を超えると、切削性、鍛造性および熱伝導率が低下する。従って、Mgを含有させるとしても0.05〜1.0質量％の範囲とするのがよい。
【００２２】
更に、アルミニウム合金中にFe：0.5質量％以下、Zr：0.5質量％以下、Ｖ：0.5質量％以下、Ni：0.5質量％以下、Mn：1.0質量％以下、Mo：0.5質量％以下、Cr：0.5質量％以下、Ti：0.5質量％以下、Zn：0.5質量％以下の１種または２種以上を含有させることにより、材料の強度を高めることができるので、ブレーキディスクの耐摩耗性および耐焼付性を向上させることができる。
【００２３】
本発明のブレーキディスク用アルミニウム基複合材料は、粉末冶金法、スプレーフォーミング法などにより製造することができる。
【００２４】
粉末冶金法とは、一般に、アルミニウム合金溶湯を噴霧して製造したアルミニウム合金粉末とSiＣ粒子とを混合し、この混合粉を300℃以上で脱ガス処理した後、熱間押出またはホットプレスにより固化する方法をいう。ここで、脱ガス処理は、真空中あるいは不活性ガス雰囲気中で300℃以上の温度で保持することにより、粉末表面に吸着している水分を除去する工程である。
【００２５】
スプレーフォーミング法とは、一般に、アルミニウム合金溶湯を噴霧し、微細な液滴が凝固を完了する前に基板上に堆積させると同時に、堆積面にSiＣ粒子を吹付け、SiＣ粒子をアルミニウム合金の液滴と同時に堆積させる方法をいう。
【００２６】
これらの製造方法の外、アルミニウム合金溶湯にSiＣ粒子を添加し鋳造する方法がある。これらの方法によれば、SiＣ粒子を凝集あるいは偏析させることなく、アルミニウム合金中に均一に分散させることができ、更に、アルミニウム合金の組織が微細であるため製造された複合材料の強度が高い。また、上記のいずれかの方法で製造したアルミニウム基複合材料を、必要に応じて鍛造しても良い。
【００２７】
【実施例】
表１に示すNo.1〜9のディスクは、下記の粉末冶金法により作製した。
アトマイズ法により作製したAl−８％Si−１％Cu系合金粉末にβ型のSiＣ粒子を混合して、封缶した後、480℃で１時間の真空脱ガス処理を施し、450℃で面圧約300MPaのホットプレスを行った。このようにして得たアルミニウム基複合材料を鍛造して、外径400mm、厚み20mmのディスクに加工した。
【００２８】
このようにして作製したそれぞれのディスクを用いて下記の条件でブレーキ試験を施した。
＜ブレーキ試験条件＞
パッド材質：レジン材
パッド押付面積：38mm×55mm×片側４個
パッド押付荷重：2.24kＮ（面圧：0.27ＭPa）
ブレーキ初速度：2790rpm（摺動速度：50.0m/s）
パッド押付方式：両側挟み込み方式
上記の条件でディスクに負荷を与え、ディスクの温度が370℃程度まで上昇したときに負荷を停止し、その後、60℃まで冷却した後に次の試験をする手順で繰り返し数回から数十回のブレーキ試験を行い、それぞれの条件の材料についてのパッドおよびディスクの摩耗体積（mm^３/回）を測定した。摩耗体積の適正値は、パッドでは9000（mm^３/回）以下であり、ディスクでは4000（mm^３/回）以下である。
【００２９】
表１にディスクの条件および摩耗試験結果を示す。
【００３０】
【表１】

【００３１】
表１に示すとおり、β型SiＣの平均粒径が本発明で規定される範囲を下回る実施例１およびβ型SiＣを含有しない実施例９では、いずれもディスクおよびパッドの摩耗体積が多く、ブレーキディスク材料には適用できない。また、β型SiＣの体積率が本発明で規定される範囲を上回る実施例５では、鍛造時に割れが発生してディスク形状に加工することができなかった。一方、β型SiＣの平均粒径、体積率ともに本発明で規定される範囲内である実施例２、３、４、６、７および８はいずれも、鍛造時に割れが発生することなく、また、パッドおよびディスクの摩耗体積はいずれも適正値の範囲内であった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、優れた耐摩耗性を有するので、自動車、自動二輪車用ブレーキディスクをはじめ、特に、高速かつ大重量の鉄道用ブレーキディスクとして好適なアルミニウム基複合材料を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】SiＣの形状を示す図であり、(a)はα型SiＣ、(b)はβ型SiＣである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an aluminum-based composite material for a brake disc having excellent wear resistance.
[0002]
[Prior art]
Typical brakes for railway vehicles, automobiles, motorcycles and the like include disk brakes, block brakes, drum brakes, and the like. Conventionally, disk brakes have been employed for heavy vehicles that travel at high speeds such as railways because of their excellent braking power.
[0003]
The disc brake is a device that obtains a braking force by friction between a donut-shaped disc-like brake disc attached to a wheel and a pad (friction material). The materials used for brake discs are required to have various characteristics such as wear resistance, heat resistance, crack resistance, etc. because of frictional wear during wear and rapid temperature rise. As such, iron-based materials such as cast iron and stainless steel have been used. However, from the viewpoint of improving the running performance of vehicles and measures for energy saving, there is a demand for weight reduction of brake discs, and there is a demand for lightweight brake disc materials that replace the above materials.
[0004]
In order to reduce the weight of the brake disk, it is most effective to adopt a material having a low density and a high specific strength as a brake disk material, and therefore application of an aluminum alloy is being studied. However, when a normal aluminum alloy is used as a brake disc, the temperature of the brake disc suddenly rises due to frictional heat during braking, and in some cases, the brake disc may burn or severe scratches may occur on the brake disc. Problem arises. As described above, it is important that the brake disc material has strength and wear resistance, and in addition, a high friction coefficient is required from the viewpoint of braking force. Furthermore, since the formation of the brake disk involves forging and cutting, excellent forgeability and machinability are also required.
[0005]
Therefore, an aluminum-based composite material for brake discs has been proposed in which ceramic particles such as Al ₂ O ₃ (alumina), Si ₃ N ₄ (silicon nitride), and SiC (silicon carbide) are added as reinforcements in an aluminum alloy matrix. (JP-A-2-25538, JP-A-3-47945, etc.). The techniques described in these publications are characterized by adjusting the particle size and the addition amount of the reinforcing particles added to the aluminum alloy to a specific range. Further, JP-A-10-140273, JP-A-10-137920, and JP-A-9-84037 each specify an addition amount for each particle size of the reinforcing particles added to the aluminum alloy. There have been proposed an invention in which the chemical composition of the aluminum alloy itself is defined, and an invention in which the thermal conductivity of a powder-molded aluminum-based composite material is defined.
[0006]
Here, SiC added as the reinforcing agent is roughly classified into two types, that is, hexagonal α-type SiC and cubic β-type SiC depending on the crystal structure. In α-type SiC, the lattice constant of the c-axis changes due to the influence of crystal growth rate, temperature, impurities, etc., and there are more than 200 types of shapes, but β-type SiC has only one type. β-type SiC exists at a temperature up to about 2000 ° C. or lower as called “low-temperature type”, but α-type SiC may be generated in this temperature range. Furthermore, β-type SiC has the property that it gradually transitions to α-type SiC at a temperature of about 2200 ° C. or higher, and that the transition is completed within a few minutes when it reaches 2300 ° C. Since the transition from β-type SiC to α-type SiC is irreversible, strict temperature control is required when manufacturing β-type SiC.
[0007]
As a general and simple method for producing SiC, there is a method in which silica stone or quartz sand is mixed with coke or other carbonaceous material and melted in an electric resistance furnace. According to this manufacturing method, a large amount of SiC can be manufactured at the same time. However, in this manufacturing method, it is difficult to sufficiently grow β-type SiC crystals. Therefore, β-type SiC is produced by a special production method, for example, a method in which ultrafine graphite or carbon is used and reacted with a vapor of molten silicon or silicon monoxide, or the surface of graphite kept at a high temperature. In general, it is produced by, for example, a production method in which silicon halide carried by hydrogen is brought into contact and Si and C which are dissociated react with each other.
[0008]
As described above, α-type SiC has been widely used because it is easier to control the temperature during production than β-type SiC and can be manufactured at low cost because of its simple manufacturing process. Moreover, focusing on the crystal structure of SiC added to the aluminum matrix composite material for brake discs, the physical properties have never been confirmed, and α-type SiC is used in the invention disclosed in the above publication. It is expected to be done.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made by paying attention to the crystal structure of SiC added to the above-mentioned aluminum matrix composite material for brake discs. The performance required for the above aluminum matrix composite material for brake discs, in particular, wear resistance. An object of the present invention is to provide an aluminum-based composite material for a brake disc that is excellent in performance.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the inventors of the present invention have proposed an aluminum-based composite material using β-type SiC in Japanese Patent Application No. 2001-56262. Further, the average particle size and volume ratio of SiC and wear resistance are proposed. As a result of conducting research focusing on the relationship with sex, the present invention was completed.
[0011]
The gist of the present invention is that “the aluminum-based composite material for a brake disc contains 3 to 25 vol% of β-type SiC particles having a cubic crystal structure, and the average particle size of β-type SiC particles is 3 to 30 μm. "Featured aluminum matrix composite for brake disc".
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing the shape of SiC, where (a) is α-type SiC and (b) is β-type SiC. As shown in the figure, the shape of α-type SiC is sharp, but the shape of β-type SiC is rounded, and stepped steps are seen on the surface. In the case of β-type SiC, since it has a shape as shown in FIG. 5B, the contact area with the aluminum alloy is larger than that of α-type SiC, and as a result, SiC is difficult to drop off. Therefore, the brake disc containing β-type SiC is excellent in wear resistance because there is little dropout of SiC during use and the amount of SiC remaining on the surface on which the lining slides increases.
[0013]
In the aluminum base composite material for disc brakes of the present invention, sufficient wear resistance and seizure resistance cannot be obtained if the volume ratio of β-type SiC particles contained in the aluminum alloy is less than 3 vol%, but if it exceeds 25 vol%, The effect of improving the wear resistance is saturated, the machinability and forgeability are deteriorated, and the toughness is lowered. Therefore, the volume ratio of β-type SiC particles contained in the aluminum alloy is set to 3 to 25 vol%. 5-20 vol% is desirable.
[0014]
The above SiC particles may be β-type SiC alone, but may be a mixture of β-type SiC and α-type SiC for cost and ease of manufacture. In this case, the volume ratio of β-type SiC is 3 vol% or more, and the total volume ratio of α-type SiC and β-type SiC may be 3 to 25 vol%.
[0015]
Moreover, when the average particle diameter of β-type SiC particles contained in the aluminum alloy is less than 3 μm, the dispersibility of the SiC particles is deteriorated, and sufficient wear resistance and friction characteristics cannot be obtained. On the other hand, when the average particle size of β-type SiC exceeds 30 μm, the effect of improving the wear resistance is saturated, the machinability and forgeability are deteriorated, and the toughness is lowered. Accordingly, the average particle size of β-type SiC particles is set to 3 to 30 μm. Desirable is 5 to 20 μm. When α-type SiC is contained together with β-type SiC, α-type SiC having an average particle size equivalent to that of β-type SiC may be used.
[0016]
The average particle size can be determined as a particle size having a cumulative height of 50% by measuring the particle size distribution in accordance with JIS R 6002.
[0017]
In the aluminum base composite material for disc brakes of the present invention, the base material may be pure Al, but an Al—Si alloy is particularly desirable. Hereinafter, the range of the desirable content of each element when using an Al-Si alloy as the base material of the aluminum matrix composite material for disc brakes and the reason thereof will be described.
[0018]
Si is an element that is dispersed in the matrix of an aluminum alloy and has an effect of enhancing the wear resistance of the material. However, if it is less than 5% by mass, the effect is insufficient, and if it exceeds 15% by mass, the machinability and forging are sufficient. Sex is reduced. Therefore, it is desirable to contain Si in the aluminum alloy in the range of 5 to 15% by mass.
[0019]
In addition to the above-mentioned Si as an element constituting the aluminum alloy, one or two of Cu and Mg may be contained within the following content range.
[0020]
Cu is an element effective for improving the strength and wear resistance by solid solution in an aluminum alloy, but its effect is insufficient if it is less than 0.5% by mass, and if it exceeds 5% by mass, the machinability is improved. The forgeability and corrosion resistance are reduced. Therefore, it is desirable to contain Cu in the aluminum alloy in the range of 0.5 to 5% by mass.
[0021]
Mg is an element effective for improving the strength and wear resistance by dissolving in an aluminum alloy, and a remarkable effect is obtained particularly when it coexists with Cu. However, if it is less than 0.05% by mass, the effect is ineffective. If it is sufficient and exceeds 1.0% by mass, the machinability, forgeability and thermal conductivity are lowered. Therefore, even if Mg is contained, the content is preferably in the range of 0.05 to 1.0% by mass.
[0022]
Further, in the aluminum alloy, Fe: 0.5 mass% or less, Zr: 0.5 mass% or less, V: 0.5 mass% or less, Ni: 0.5 mass% or less, Mn: 1.0 mass% or less, Mo: 0.5 mass% or less, Cr: By including one or more of 0.5% by mass or less, Ti: 0.5% by mass or less, Zn: 0.5% by mass or less, the strength of the material can be increased, so the wear resistance and seizure resistance of the brake disc Can be improved.
[0023]
The aluminum matrix composite material for a brake disk of the present invention can be produced by a powder metallurgy method, a spray forming method, or the like.
[0024]
In general, powder metallurgy involves mixing aluminum alloy powder produced by spraying molten aluminum alloy and SiC particles, degassing the mixed powder at 300 ° C or higher, and then solidifying by hot extrusion or hot pressing. How to do. Here, the degassing process is a process of removing moisture adsorbed on the powder surface by holding at a temperature of 300 ° C. or higher in a vacuum or in an inert gas atmosphere.
[0025]
In general, the spray forming method involves spraying a molten aluminum alloy and depositing fine droplets on a substrate before solidification is completed, and simultaneously spraying SiC particles onto the deposition surface, and then the SiC particles are sprayed onto the aluminum alloy liquid. A method of depositing simultaneously with drops.
[0026]
In addition to these production methods, there is a method in which SiC particles are added to a molten aluminum alloy and cast. According to these methods, SiC particles can be uniformly dispersed in the aluminum alloy without agglomeration or segregation, and the strength of the manufactured composite material is high because the structure of the aluminum alloy is fine. Moreover, you may forge the aluminum group composite material manufactured by one of said methods as needed.
[0027]
【Example】
The disks No. 1 to No. 9 shown in Table 1 were produced by the following powder metallurgy method.
After mixing β-type SiC particles with Al-8% Si-1% Cu alloy powder produced by the atomizing method and sealing it, vacuum degassing treatment at 480 ° C for 1 hour is performed at 450 ° C. Hot pressing was performed at a pressure of about 300 MPa. The aluminum-based composite material thus obtained was forged and processed into a disk having an outer diameter of 400 mm and a thickness of 20 mm.
[0028]
A brake test was performed on each of the discs thus produced under the following conditions.
<Brake test conditions>
Pad material: Resin pad pressing area: 38mm x 55mm x 4 on each side Pad pressing load: 2.24kN (Surface pressure: 0.27MPa)
Brake initial speed: 2790rpm (sliding speed: 50.0m / s)
Pad pressing method: Both-side sandwiching method A load is applied to the disk under the above conditions, the load is stopped when the disk temperature rises to about 370 ° C, and then it is cooled to 60 ° C and then repeated in the following test procedure Brake tests were performed several to several tens of times, and the wear volume (mm ³ / time) of the pad and the disk for each condition material was measured. Appropriate values for the wear volume are 9000 (mm ³ / times) or less for pads and 4000 (mm ³ / times) or less for disks.
[0029]
Table 1 shows the disk conditions and wear test results.
[0030]
[Table 1]

[0031]
As shown in Table 1, in Example 1 in which the average particle diameter of β-type SiC is lower than the range specified in the present invention and Example 9 not containing β-type SiC, the wear volume of the disk and the pad is large, and the brake Not applicable to disc material. Further, in Example 5 in which the volume ratio of β-type SiC exceeds the range defined by the present invention, cracks occurred during forging and the disk shape could not be processed. On the other hand, Examples 2, 3, 4, 6, 7 and 8 in which both the average particle diameter and volume ratio of β-type SiC are within the range defined by the present invention are free from cracks during forging. The wear volumes of the pad and the disk were both within the appropriate range.
[0032]
【The invention's effect】
According to the present invention, since it has excellent wear resistance, it is possible to provide an aluminum-based composite material suitable as a brake disc for automobiles and motorcycles, and particularly for high-speed and heavy-weight railway brake discs.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing the shape of SiC, in which (a) is α-type SiC and (b) is β-type SiC.

Claims

Aluminum for brake discs, comprising 3 to 25 vol% of β-type SiC particles having a cubic crystal structure, wherein the average particle size of β-type SiC particles is 3 to 30 μm Base composite material.