JP5052803B2 - Composite brake and method of manufacturing the same - Google Patents

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本発明は、摺動材等として使用可能な複合材ブレーキに関する。   The present invention relates to a composite brake that can be used as a sliding material or the like.

本願発明者等は、既に、少なくとも炭素繊維の束と炭素繊維以外の炭素成分とを含有するヤーンが三次元的に組み合わされ、互いに分離しないように一体化されているヤーン集合体と、このヤーン集合体中で隣り合う前記ヤーンの間に充填されているSiC+Si系材料からなるマトリックスとを備えた繊維複合材料等について特許文献1〜7において、提案している。これらの特許文献に開示された材料は、摺動材やブレーキ材などとして優れた特性を有していることが知られている。
特開2000−81062号公報 特開2000−52461号公報 特開平11−292662号公報 WO99/19273パンフレット 特開2000−351672号公報 特開2001−192270号公報 特開2002−179462号公報
The inventors of the present application have already proposed a yarn assembly in which yarns containing at least a bundle of carbon fibers and a carbon component other than carbon fibers are combined three-dimensionally and integrated so as not to separate from each other, and this yarn Patent Documents 1 to 7 propose a fiber composite material including a matrix made of a SiC + Si-based material filled between adjacent yarns in an assembly. It is known that the materials disclosed in these patent documents have excellent characteristics as a sliding material, a brake material and the like.
JP 2000-81062 A JP 2000-52461 A JP-A-11-292626 WO99 / 19273 brochure JP 2000-351672 A JP 2001-192270 A JP 2002-179462 A

しかしながら、上記の特許文献1〜7に開示の繊維複合材料は、各種の特性において優れているものの、特に極めて過酷な条件下での使用では、制動面として露出している基本骨格を構成するC/Cコンポジットの炭素繊維の面積が所定の割合以上を占めると、ブレーキなどの材料として使用したときに動摩擦係数などに若干の変動が生ずる可能性があり、所望の効果を十分に発揮させるためには、使用により摩耗しても、摩耗に起因する動摩擦係数の変動をより少なくすることに対する要望がある。   However, although the fiber composite materials disclosed in the above Patent Documents 1 to 7 are excellent in various properties, the C constituting the basic skeleton exposed as a braking surface is particularly used under extremely severe conditions. When the area of the carbon fiber of the / C composite occupies a predetermined ratio or more, there is a possibility that a slight fluctuation occurs in the dynamic friction coefficient when used as a material such as a brake. However, there is a demand for reducing the fluctuation of the dynamic friction coefficient due to wear even if it is worn by use.

本発明は上記した摩耗に起因する動摩擦係数の変動をより少なくするためになされたものであり、動摩擦係数の変動を実質的に問題が生ずる可能性の無い範囲内に制御することをその目的とするものである。   The present invention has been made in order to reduce the fluctuation of the dynamic friction coefficient due to the above-described wear, and its purpose is to control the fluctuation of the dynamic friction coefficient within a range in which a problem does not substantially occur. To do.

すなわち、基本的には、少なくとも炭素繊維の束と炭素繊維以外の炭素成分とを含有するヤーンが三次元的に組み合わされ、互いに分離しないように一体化されているヤーン集合体と、このヤーン集合体中で隣り合う前記ヤーンの間に充填されているSiC+Si系材料又はSiCからなるマトリックスとを備えた繊維複合材料であって、使用に伴いその露出表面が摩耗しても、動摩擦係数において、摩耗に起因する動摩擦係数の変動が実質的に生じない繊維複合材料を使用することにより上記の目的が達成されることを見出し、本発明を完成させたものである。   That is, basically, a yarn assembly in which yarns containing at least a bundle of carbon fibers and a carbon component other than carbon fibers are combined three-dimensionally and integrated so as not to separate from each other, and this yarn assembly A fiber composite material comprising a SiC + Si-based material or a matrix made of SiC, which is filled between adjacent yarns in the body, and even if the exposed surface is worn with use, the friction coefficient causes wear. The present invention has been completed by finding that the above-mentioned object can be achieved by using a fiber composite material in which the fluctuation of the dynamic friction coefficient due to the above does not substantially occur.

本発明においては、動摩擦係数において、摩耗に起因する変動が実質的に生じないとは、摩耗することにより、露出してくる表面の動摩擦係数が、特定の範囲内に収まることをいい、そのためには、最表面となる露出面の動摩擦係数が常にこの範囲内にあることが必要で、そのためには、何れの露出面(製品の製造完了時点での露出面を含む)においても、SiC+Si又はSiCの占める表面積が全表面積の50%以下、好ましくは40%以下、より好ましくは40%以下で且つ15%以上であることが必要であることを見出した。その様な表面積の割合を確保するには、例えば、上記の特許文献4の実施例1等に基づき製造した繊維複合材料を、使用されたC/C繊維束の相当直径(短径と長径の平均)と最終製品そのものの大きさなどを考慮して、摩耗面である表面でのSi+SiC又はSiCで構成される表面積が全表面積に占める割合が50%以下、好ましくは40%以下、より好ましくは40%以下で且つ15%以上となるような角度をもって切り出することにより、上記の目的を達成できることを見出し、この知見を基に、本発明を完成させてものである。なお、繊維複合材料の露出面が上記のような要件を満たす為にはて、炭素繊維層の厚さやマトリックス層の厚さなどを考慮して、切り出し角度及び/又は切り出す軸方向を選定する必要があり、通常は、試作した試料を使用して、どの様な角度及び/又は方向が好ましいか、検討して、その結果に基づき、選定することが好ましい。切り出しの軸方向は、切り出しにより形成される露出面でのSi+SiC又はSiCでの面積が該露出面での全表面積に占める割合が50%以下、好ましくは40%以下、より好ましくは40%以下で且つ15%以上となるのであれば、3次元体である繊維複合材料の、縦方向(Y軸方向)、横方向(X軸方向)、または、垂直方向(Z軸方向)の何れの方向でも、差し支えない。なお、本明細書においては、切り出し角度及び/又は切り出す軸方向を総称的に切り出し角度ということもある。   In the present invention, the fact that fluctuation due to wear does not substantially occur in the dynamic friction coefficient means that the dynamic friction coefficient of the exposed surface falls within a specific range due to wear. The dynamic friction coefficient of the exposed surface that is the outermost surface must always be within this range. For this purpose, in any exposed surface (including the exposed surface when the product is manufactured), SiC + Si or SiC It has been found that the surface area occupied by is required to be 50% or less, preferably 40% or less, more preferably 40% or less and 15% or more of the total surface area. In order to ensure such a surface area ratio, for example, the fiber composite material manufactured based on Example 1 of the above-mentioned Patent Document 4 is used, and the equivalent diameter (short axis and long axis) of the used C / C fiber bundle is used. In consideration of the average) and the size of the final product itself, the ratio of the surface area composed of Si + SiC or SiC on the wear surface to the total surface area is 50% or less, preferably 40% or less, more preferably It has been found that the above-mentioned object can be achieved by cutting with an angle that is 40% or less and 15% or more, and the present invention has been completed based on this finding. In order for the exposed surface of the fiber composite material to satisfy the above-mentioned requirements, it is necessary to select the cutting angle and / or the axial direction of cutting in consideration of the thickness of the carbon fiber layer and the thickness of the matrix layer. In general, it is preferable to select an angle and / or direction which is preferable using a prototype sample, and to select based on the result. The axial direction of cutting is such that the ratio of the area of Si + SiC or SiC on the exposed surface formed by cutting to the total surface area on the exposed surface is 50% or less, preferably 40% or less, more preferably 40% or less. And if it is 15% or more, the fiber composite material that is a three-dimensional body can be in any of the longitudinal direction (Y-axis direction), the lateral direction (X-axis direction), or the vertical direction (Z-axis direction). It ’s okay. In the present specification, the cut-out angle and / or the cut-out axial direction may be collectively referred to as a cut-out angle.

本発明においては、基本となる繊維複合材料の製造は、例えば、上記の特許文献4の記載に従えばよく、また、複合材ブレーキは、かくして得られた、繊維複合材料を所望のSiC+Si又はSiCの占める面積量が全面積の50%以下、好ましくは40%以下、より好ましくは40%以下で且つ15%以上となるような角度を以て切り出せばよい。切り出しは、例えば、ダイヤモンドソーなどにより行えばよい。50%を越えると、ブレーキ時に鳴きが発生しやすく、且つ動摩擦係数が大きくなりすぎるという問題が発生して、好ましくない。また、15%未満では、特にブレーキ時初期の低温時の摩擦係数の変動が大きくなり制御し難いという不都合が発生するので好ましくない。   In the present invention, the basic fiber composite material may be manufactured in accordance with, for example, the description of Patent Document 4 described above, and the composite brake is obtained by converting the fiber composite material thus obtained into a desired SiC + Si or SiC. What is necessary is just to cut out with the angle that the area amount which occupies becomes 50% or less of the total area, preferably 40% or less, more preferably 40% or less and 15% or more. The cutting may be performed with a diamond saw, for example. If it exceeds 50%, squeal is likely to occur during braking, and the dynamic friction coefficient becomes too large, which is not preferable. On the other hand, if it is less than 15%, the variation of the friction coefficient particularly at the low temperature in the initial stage of braking becomes large, which causes an inconvenience that it is difficult to control.

本発明に依れば、使用により摩耗が生じても、摩耗により表面となる表面の動摩擦係数において、変動が実質的に生じない複合材ブレーキが得られる。   According to the present invention, even if wear occurs due to use, a composite brake can be obtained in which the dynamic friction coefficient of the surface that becomes the surface due to wear does not substantially vary.

本発明の複合材ブレーキは、基本的には、少なくとも炭素繊維の束と炭素繊維以外の炭素成分とを含有するヤーンが三次元的に組み合わされ、互いに分離しないように一体化されているヤーン集合体と、このヤーン集合体中で隣り合う前記ヤーンの間に充填されているSiC+Si系材料からなるマトリックスとを備えているものである。   The composite brake of the present invention basically includes a yarn assembly in which yarns containing at least a bundle of carbon fibers and a carbon component other than carbon fibers are combined in a three-dimensional manner so as not to separate from each other. And a matrix made of a SiC + Si-based material filled between adjacent yarns in the yarn assembly.

このように、母材としてC/Cコンポジットを用いることにより、繊維複合材料に靱性を付与することができるため、耐衝撃性に優れ、軽量かつ高強度、高潤滑性、耐磨耗性の材料とすることができる。従って、SiC繊維強化Si−SiC複合体の有する低耐衝撃性という欠点を克服することができ、複雑な形状や薄肉部分を有する構造材料にも用いることができる。   Thus, by using C / C composite as a base material, it is possible to impart toughness to the fiber composite material, so that it is excellent in impact resistance, light weight, high strength, high lubricity, and wear resistance. It can be. Therefore, the disadvantage of the low impact resistance of the SiC fiber reinforced Si-SiC composite can be overcome, and it can also be used for a structural material having a complicated shape or thin portion.

以下、本発明に係る複合材ブレーキの出発材料である繊維複合材料について説明する。   Hereinafter, the fiber composite material which is a starting material of the composite brake according to the present invention will be described.

本発明において使用される繊維複合材料は、少なくとも炭素繊維束の周囲に、熱可塑性樹脂等のプラスチックから成る柔軟な被膜を形成し、柔軟性中間材料を得、これをヤーン状にして、その後、場合によってはシート状にして積層し、加熱成形するという特定の処理を施しているため、高温度の溶融Siと炭素繊維以外の炭素粒子や、有機バインダー、プラスチック被膜が熱分解して生成される活性度が高い炭素がまず接触反応し、炭素繊維束には直接に接触しないと推定され、炭素繊維の構造が破壊されない。しかも、この繊維複合材料は、ヤーン集合体中で隣り合うヤーンの間に、SiC+Si系材料又はSiCからなるマトリックスを充填した微構造を有している。   The fiber composite material used in the present invention forms a flexible coating made of a plastic such as a thermoplastic resin at least around the carbon fiber bundle to obtain a flexible intermediate material, which is then made into a yarn shape, and then Depending on the case, a specific treatment of forming a sheet and laminating and heat forming is performed, so that carbon particles other than high-temperature molten Si and carbon fibers, organic binders, and plastic coatings are generated by thermal decomposition. It is presumed that carbon having high activity first contacts and reacts and does not directly contact the carbon fiber bundle, and the structure of the carbon fiber is not destroyed. Moreover, this fiber composite material has a microstructure in which a matrix made of SiC + Si-based material or SiC is filled between adjacent yarns in the yarn assembly.

ブレーキ部材は摺動部分が面になるが、その面は加熱成形時の型と同じフラットな形状となる。即ちヤーンをシート状にした場合には型の面とシートがほぼ並行となり、ヤーンを一定長さに切断して型枠に充填した場合には、確率的に型面と並行な方向に並びやすくなる。さらに、本プロセスで作られる最終材料は、ヤーンの外表面にSiを含浸させ、その一部をSiC化するものであり、ヤーン内部には積極的にはSiが含浸されていない材料となる。従って、クレームに記載の構成にすることによって、炭素繊維の束ヤーンから構成されるヤーンの繊維1本1本がヤーンから脱離しにくくなり、更には必要なブレーキ特性も有する構造となる。即ち磨耗特性により優れ、同時に特許文献1、2、3、4、5、6、7に記載の通りのブレーキとして必要な動摩擦特性、強度特性、耐熱特性をも有する構造となる。   The sliding part of the brake member becomes a surface, and the surface has the same flat shape as the mold at the time of heat molding. In other words, when the yarn is made into a sheet shape, the surface of the mold and the sheet are almost parallel, and when the yarn is cut into a certain length and filled into the formwork, it is probable that the yarn will be arranged in a direction parallel to the mold surface. Become. Furthermore, the final material produced by this process is one in which the outer surface of the yarn is impregnated with Si and a part thereof is converted to SiC, and the yarn is not positively impregnated with Si. Accordingly, by adopting the structure described in the claims, it becomes difficult for each yarn fiber composed of carbon fiber bundle yarns to be detached from the yarn, and also has a necessary braking characteristic. In other words, the structure is excellent in wear characteristics and has dynamic friction characteristics, strength characteristics, and heat resistance characteristics necessary for a brake as described in Patent Documents 1, 2, 3, 4, 5, 6, and 7.

本発明において、SiC+Si系材料とは、主成分としてシリコンと炭化珪素とを含有する材料の総称である。本発明では、C/Cコンポジットまたはその成形体に対して、シリコンを含浸させるが、この際シリコンはコンポジット内の主に炭素繊維以外の炭素成分ないし残炭分と反応し、一部炭化されるために、ヤーン集合体の間には、一部炭化されたシリコンが生成する。このマトリックスにおいては、ほぼ純粋に珪素が残留している珪素相から、ほぼ純粋な炭化珪素相に至るまで、いくつかの中間相を含み得る。つまり、このマトリックスは、典型的には珪素相と炭化珪素相とからなるが、珪素相と炭化珪素相との間に、珪素をベースとして炭素の含有量が傾斜的に変化しているSi−SiC共存相を含み得る。SiC+Si系材料とは、このようなSi−SiC系列において、炭素の濃度が0mol%から50mol%まで変化している材料の総称である。勿論、Siが遊離炭素を含む炭素と全量反応して実質的にSiが残存しておらず、SiCのみから構成されても良い。このような層については、SiCと称することとする。   In the present invention, the SiC + Si-based material is a general term for materials containing silicon and silicon carbide as main components. In the present invention, silicon is impregnated into a C / C composite or a molded body thereof. At this time, silicon reacts mainly with carbon components other than carbon fibers or residual carbon in the composite and is partially carbonized. Therefore, partly carbonized silicon is generated between the yarn assemblies. In this matrix, several intermediate phases can be included, ranging from a silicon phase in which substantially pure silicon remains to a substantially pure silicon carbide phase. That is, this matrix is typically composed of a silicon phase and a silicon carbide phase, but Si— in which the carbon content changes in a gradient manner based on silicon between the silicon phase and the silicon carbide phase. A SiC coexisting phase may be included. The SiC + Si-based material is a generic name for materials in which the carbon concentration is changed from 0 mol% to 50 mol% in such a Si-SiC series. Needless to say, Si may react with carbon containing free carbon and substantially no Si remains, and may be composed of SiC alone. Such a layer is referred to as SiC.

この繊維複合材料は、好ましくは、マトリックスが、ヤーンの表面に沿って生成している炭化珪素相を備えている。この場合には、各ヤーンそれ自体の強度がより一層向上し、破壊しにくくなる。また、この繊維複合材料は、好ましくは、マトリックスが珪素からなる珪素相を備えており、この珪素相とヤーンとの間に炭化珪素相が生成している。この場合には、ヤーンの表面が炭化珪素相によって強化されると共に、マトリックスの中央部分が比較的に硬度の低い珪素相からなることから、微視的な応力分散が一層促進される。   This fiber composite material preferably comprises a silicon carbide phase in which the matrix is produced along the surface of the yarn. In this case, the strength of each yarn itself is further improved and it is difficult to break. Moreover, this fiber composite material preferably includes a silicon phase whose matrix is made of silicon, and a silicon carbide phase is generated between the silicon phase and the yarn. In this case, the surface of the yarn is strengthened by the silicon carbide phase, and the central portion of the matrix is made of the silicon phase having a relatively low hardness, so that the microscopic stress distribution is further promoted.

また、この繊維複合材料は、好ましくは、マトリックスが、ヤーンの表面から離れるのに従って珪素の含有比率が上昇する傾斜組成を有している。また、この繊維複合材料は、好ましくは、ヤーン集合体が複数のヤーン配列体を備えており、各ヤーン配列体がそれぞれ複数のヤーンを略平行に二次元的に配列することによって形成されており、各ヤーン配列体が積層されることによってヤーン集合体が構成されている。これによって、繊維複合材料が、複数層のヤーン配列体を一方向へと向かって積層した積層構造を有することになる。   The fiber composite material preferably has a gradient composition in which the silicon content increases as the matrix moves away from the surface of the yarn. In the fiber composite material, preferably, the yarn assembly includes a plurality of yarn arrays, and each yarn array is formed by two-dimensionally arranging a plurality of yarns substantially in parallel. Each yarn array is stacked to form a yarn assembly. As a result, the fiber composite material has a laminated structure in which a plurality of yarn arrays are laminated in one direction.

この場合において特に好ましくは、隣接するヤーン配列体における各ヤーンの長手方向が互いに交差していることである。これによって、一層応力の分散が促進される。隣り合うヤーン配列体におけるヤーンの長手方向は、特に好ましくは、直交している。   In this case, it is particularly preferable that the longitudinal directions of the yarns in adjacent yarn arrays intersect each other. This further promotes stress dispersion. The longitudinal directions of the yarns in adjacent yarn arrays are particularly preferably orthogonal.

また、好ましくは、マトリックスが、繊維複合材料の中で互いに連続することで三次元網目構造を形成している。この場合において特に好ましくは、マトリックスが各ヤーン配列体において略平行に二次元的に配列されており、隣り合う各ヤーン配列体中に生成しているマトリックスが互いに連続しており、これによってマトリックスが三次元格子を形成している。   Preferably, the matrix is continuous with each other in the fiber composite material to form a three-dimensional network structure. Particularly preferably in this case, the matrix is two-dimensionally arranged substantially parallel to each yarn array, and the matrices generated in each adjacent yarn array are continuous with each other, whereby the matrix is A three-dimensional lattice is formed.

ヤーン中の炭素繊維以外の炭素成分は、好ましくは炭素粉末であり、特に好ましくは黒鉛化した炭素粉末である。   The carbon component other than carbon fiber in the yarn is preferably carbon powder, and particularly preferably graphitized carbon powder.

図1は、ヤーン集合体の概念を説明するための概略斜視図であり、図2(a)は図1のIIa−IIa線断面図であり、図2(b)は図1のIIb−IIb線断面図である。図3は、図2(a)の一部拡大図である。   1 is a schematic perspective view for explaining the concept of a yarn assembly, FIG. 2 (a) is a sectional view taken along the line IIa-IIa in FIG. 1, and FIG. 2 (b) is a sectional view taken along line IIb-IIb in FIG. It is line sectional drawing. FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG.

繊維複合材料7の骨格は、ヤーン集合体6によって構成されている。ヤーン集合体6は、ヤーン配列体1A、1B、1C、1D、1E、1Fを上下方向に積層してなる。各ヤーン配列体においては、各ヤーン3が二次元的に配列されており、各ヤーンの長手方向が略平行である。上下方向に隣り合う各ヤーン配列体における各ヤーンの長手方向は、直交している。即ち、各ヤーン配列体1A、1C、1Eの各ヤーン2Aの長手方向は、互いに平行であり、かつ各ヤーン配列体1B、1D、1Fの各ヤーン2Bの長手方向に対して直交している。   The skeleton of the fiber composite material 7 is constituted by a yarn assembly 6. The yarn assembly 6 is formed by stacking yarn arrays 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, and 1F in the vertical direction. In each yarn array, each yarn 3 is arranged two-dimensionally, and the longitudinal direction of each yarn is substantially parallel. The longitudinal direction of each yarn in each yarn array adjacent to each other in the vertical direction is orthogonal. That is, the longitudinal directions of the yarns 2A of the yarn arrays 1A, 1C, and 1E are parallel to each other and orthogonal to the longitudinal direction of the yarns 2B of the yarn arrays 1B, 1D, and 1F.

各ヤーンは、炭素繊維と、炭素繊維以外の炭素成分とからなる繊維束3からなる。ヤーン配列体が積層されることによって、三次元格子形状のヤーン集合体6が構成される。各ヤーンは、後述するような加圧成形工程の間に押しつぶされ、略楕円形になっている。   Each yarn is composed of a fiber bundle 3 composed of carbon fibers and carbon components other than carbon fibers. By stacking the yarn arrays, a three-dimensional lattice-shaped yarn assembly 6 is formed. Each yarn is crushed during a pressure forming process as described later, and has a substantially elliptical shape.

図3(a)及び図3(b)は、本発明に係る複合材ブレーキの切り出し角度及び/又は切り出す軸方向を模式的に説明する概念図である。例えば、図3(a)は、図2(a)に示された断面構造を有する繊維複合材料を、X軸を切り出しの基本軸としたときに、切り出し角度及び/又は切り出す軸方向により、SiC+Si系材料又はSiCが切り出し直後における露出面での割合を模式的に説明するものであり、例えば、図3(a)に示した断面形状を有する物を、切断線IIIa−IIIaに沿って、Y軸方向に切断すれば、(SiC+Si)/Cの比が25/75のものが得られ、切断線IIIc−IIIcに沿って、Z軸方向に切断すれば、(SiC+Si)/Cの比が50/50のものが得られ、また、切断線IIIb−IIIbに沿って、Z軸方向に斜めに切断すれば、(SiC+Si)/Cの比が25/75のものが得られる。   3 (a) and 3 (b) are conceptual diagrams schematically illustrating the cut-out angle and / or the cut-out axial direction of the composite material brake according to the present invention. For example, FIG. 3A shows the SiC + Si depending on the cutting angle and / or the cutting axial direction when the fiber composite material having the cross-sectional structure shown in FIG. 2A is used as the cutting basic axis. The system material or SiC schematically explains the ratio of the exposed surface immediately after cutting out. For example, an object having a cross-sectional shape shown in FIG. 3A is cut along the cutting line IIIa-IIIa. By cutting in the axial direction, a ratio of (SiC + Si) / C of 25/75 is obtained, and when cutting in the Z-axis direction along the cutting line IIIc-IIIc, the ratio of (SiC + Si) / C is 50 / 50 can be obtained, and when it is cut obliquely in the Z-axis direction along the cutting line IIIb-IIIb, a (SiC + Si) / C ratio of 25/75 is obtained.

また、図3(b)は、図2(b)に示された断面構造を有する繊維複合材料を、Y軸を切り出しの基本軸としたときに、切り出し角度及び/又は切り出す軸方向により、SiC+Si系材料又はSiCが切り出し直後における露出面での割合を模式的に説明するものであり、例えば、図3(b)に示した断面形状を有する物を、切断線IVa−IVaに沿って、Y軸方向に切断すれば、(SiC+Si)/Cの比が0/100のものが得られ、切断線IVc−IVcに沿って、Z軸方向に切断すれば、(SiC+Si)/Cの比が0/100のものが得られ、また、切断線IVb−IVbに沿って、Y軸方向に切断すれば、(SiC+Si)/Cの比が65/35のものが得られる。本発明に係る複合材ブレーキとしては、図3(a)においては、IIIa−IIIaに沿って切断されたものやIIIc−IIIcに沿って切断されたものが、また、図3(b)においては、VIc−VIcに沿って切断されたものが、挙げられる。このように上述した条件を満足するように切り出されたものは、例えば、上記のヤーンから構成される炭素繊維束3と炭化珪素相4、SiC+Si系材料相5が表面に露出した状態で存在する。このように構成することにより、使用の結果摩耗していっても、絶えず、SiC+Si系材料相又はSiC相が表面に露出した状態で存在することとなり、所定の割合でSiC+Si系材料相又はSiC相が表面に存在することとなる。なお、表面に存在するSiは通常、時間の経過と共に近傍の炭素と反応して、炭化珪素を形成する。   FIG. 3B shows the SiC + Si depending on the cut-out angle and / or the cut-out axial direction when the fiber composite material having the cross-sectional structure shown in FIG. 2B is used as the cut-out basic axis. The material or SiC schematically explains the ratio of the exposed surface immediately after cutting, and for example, an object having the cross-sectional shape shown in FIG. 3B is cut along the cutting line IVa-IVa. By cutting in the axial direction, a ratio of (SiC + Si) / C is obtained as 0/100, and when cutting in the Z-axis direction along the cutting line IVc-IVc, the ratio of (SiC + Si) / C is 0. / 100 is obtained, and when it is cut in the Y-axis direction along the cutting line IVb-IVb, a (SiC + Si) / C ratio of 65/35 is obtained. As the composite material brake according to the present invention, in FIG. 3 (a), one cut along IIIa-IIIa and one cut along IIIc-IIIc are shown in FIG. 3 (b). And those cut along VIc-VIc. Thus, what was cut out to satisfy the above-described conditions exists, for example, in a state where the carbon fiber bundle 3 composed of the above-mentioned yarn, the silicon carbide phase 4, and the SiC + Si-based material phase 5 are exposed on the surface. . By comprising in this way, even if it is worn out as a result of use, the SiC + Si-based material phase or the SiC phase is constantly present in a state exposed on the surface, and the SiC + Si-based material phase or the SiC phase at a predetermined ratio. Will be present on the surface. Note that Si present on the surface usually reacts with nearby carbon over time to form silicon carbide.

本発明の複合材ブレーキ用の出発原料である繊維複合材料は、炭素繊維を10〜70重量%含有していれば、例えば窒化ホウ素、ホウ素、銅、ビスマス、チタン、クロム、タングステン、モリブデン等の炭素以外の他の元素を含んでいてもよい。これらの物質は潤滑性を有するため、C/Cコンポジットから成る母材に含有させることにより、SiC+Si系材料が含浸した母材の部分においても、繊維の潤滑性を維持することができ、物性の低下を防ぐことができる。   The fiber composite material that is the starting material for the composite material brake of the present invention may contain, for example, boron nitride, boron, copper, bismuth, titanium, chromium, tungsten, molybdenum, etc. Other elements other than carbon may be included. Since these substances have lubricity, the inclusion of the C / C composite in the base material can maintain the lubricity of the fiber even in the base material portion impregnated with the SiC + Si-based material. Decline can be prevented.

本発明の複合材ブレーキ用の出発原料である繊維複合材料は、好ましくは以下の方法によって製造できる。即ち、炭素繊維の束に対して、最終的にマトリックスとなる粉末状のバインダーピッチ、コークス類を包含させ、更に必要に応じてフェノール樹脂粉末等を含有させることによって、炭素繊維束を作製する。炭素繊維束の周囲に、熱可塑性樹脂等のプラスチックから成る柔軟な被膜を形成し、柔軟性中間材料を得る。この柔軟性中間材料を、ヤーン状にし(特願昭63−231791号明細書参照)、必要量を積層した後、ホットプレスで300〜2000℃、常庄〜500kg/cmの条件下で成形することによって、成形体を得る。または、この成形体を、必要に応じて700〜1200℃で炭化させ、1500〜3000℃で黒鉛化して、焼結体を得る。 The fiber composite material which is a starting material for the composite brake of the present invention can be preferably produced by the following method. That is, a carbon fiber bundle is produced by including a powdery binder pitch and coke which finally become a matrix in a bundle of carbon fibers, and further containing a phenol resin powder or the like as necessary. A flexible coating made of a plastic such as a thermoplastic resin is formed around the carbon fiber bundle to obtain a flexible intermediate material. This flexible intermediate material is made into a yarn shape (see Japanese Patent Application No. 63-231791), and after a necessary amount is laminated, it is molded by hot pressing at 300 to 2000 ° C. and at Jojo to 500 kg / cm 2. By doing, a molded object is obtained. Or this molded object is carbonized at 700-1200 degreeC as needed, and graphitized at 1500-3000 degreeC, and a sintered compact is obtained.

炭素繊維は、石油ピッチ若しくはコールタールピッチを原料とし、紡糸用ピッチの調整、溶融紡糸、不融化及び炭素化して得られるピッチ系炭素繊維並びにアクリロニトリル(共)重合体繊維を耐炎化及び炭素化して得られるPAN系炭素繊維のいずれのものでもよい。   Carbon fiber is made from petroleum pitch or coal tar pitch as raw material, and pitch-based carbon fiber and acrylonitrile (co) polymer fiber obtained by adjusting spinning pitch, melt spinning, infusibilization and carbonization are made flameproof and carbonized. Any of the obtained PAN-based carbon fibers may be used.

マトリックスの形成に必要な有機バインダーとしては、フェノール樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂及びタール、ピッチ等が用いられるが、これらはコークス類、金属、金属化合物、無機及び有機化合物等を含んでいてもよい。有機バインダーの一部が炭素源となる場合もある。   As the organic binder necessary for forming the matrix, thermosetting resins such as phenol resins and epoxy resins and tar, pitch, etc. are used. These include cokes, metals, metal compounds, inorganic and organic compounds, and the like. May be. A part of the organic binder may be a carbon source.

次いで、上記のように作製された成形体又は焼結体とSiとを、1100〜1400℃の温度域、炉内圧0.1〜10hPaで1時間以上保持する。好ましくは、この際、成形体又は焼結体とSiの合計重量1kg当たり0.1NL(ノルマルリットル:1200℃、圧力0.1hPaの場合、5065リットルに相当)以上の不活性ガスを流しつつ、成形体又は焼結体表面にSi−SiC層を形成する.次いで、温度1450〜2500℃、好ましくは1700〜1800℃に昇温して前記成形体又は焼結体の開気孔内部へSiC+Si系材料又はSiCを溶融、含浸成形させる。又、この過程において、成形体を用いた場合は、前記成形体の焼成も行われ、繊維複合材料が生成する。   Next, the molded body or sintered body produced as described above and Si are held in a temperature range of 1100 to 1400 ° C. and a furnace pressure of 0.1 to 10 hPa for 1 hour or longer. Preferably, at this time, while flowing an inert gas of 0.1 NL per kg of the total weight of the compact or sintered body and Si (normal liter: 1200 ° C., equivalent to 5065 liter when the pressure is 0.1 hPa), A Si-SiC layer is formed on the surface of the compact or sintered body. Next, the temperature is raised to 1450 to 2500 ° C., preferably 1700 to 1800 ° C., and the SiC + Si-based material or SiC is melted and impregnated into the open pores of the molded body or sintered body. In this process, when a molded body is used, the molded body is also fired to produce a fiber composite material.

成形体又は焼結体とSiを、1100〜1400℃の温度、0.1〜10hPaの圧力に1時間以上保持し、かつその際、成形体又は焼結体とSiの合計重量1kg当たり不活性ガスを0.1NL以上、好ましくは1NL以上、さらに好ましくは10NL以上流すように制御することが望ましい。   The molded body or sintered body and Si are held at a temperature of 1100 to 1400 ° C. and a pressure of 0.1 to 10 hPa for 1 hour or more, and in that case, inert per 1 kg of the total weight of the molded body or sintered body and Si It is desirable to control the gas to flow at 0.1 NL or more, preferably 1 NL or more, more preferably 10 NL or more.

このように、焼成時(即ち、Siの溶融、含浸前の段階)不活性ガス雰囲気にすることにより、無機ポリマーないし無機物のセラミックス化への変化に伴うCO等の発生ガスを焼成雰囲気より除去し、また大気中のO等による外部からの焼成雰囲気の汚染を防止することにより、その後にSiを溶融、含浸して得られる繊維複合材料の気孔率を低く維持することができる。 In this way, by forming an inert gas atmosphere at the time of firing (ie, before the melting and impregnation of Si), the generated gas such as CO accompanying the change of the inorganic polymer or inorganic material to ceramic is removed from the firing atmosphere. Further, by preventing contamination of the firing atmosphere from the outside by O 2 or the like in the air, the porosity of the fiber composite material obtained by subsequently melting and impregnating Si can be kept low.

また、成形体又は焼結体へSiを溶触、含浸する際には、雰囲気温度を1450〜2500℃、好ましくは1700〜1800℃に昇温する。この場合、焼成炉内圧は0.1〜10hPaの範囲が好ましい。更に、炉内雰囲気は不活性ガスまたはArガスであることが好ましい。   Further, when Si is contacted and impregnated into the molded body or sintered body, the ambient temperature is raised to 1450 to 2500 ° C., preferably 1700 to 1800 ° C. In this case, the firing furnace pressure is preferably in the range of 0.1 to 10 hPa. Furthermore, the furnace atmosphere is preferably an inert gas or Ar gas.

上記のように、柔軟性中間材料を使用し、珪素の含浸、溶融と組み合わせると、成形体または焼結体において、ヤーンの間隙には細長い開気孔が残り、この細長い開気孔に沿って珪素が焼結体または成形体の奥まで浸透する。この浸透の過程で、珪素がヤーンの炭素と反応してヤーン表面側から徐々に炭化し、本発明の出発原料である繊維複合材料が生成される。かくして得られた繊維複合材料をSiC+Si系材料又はSiCの占める表面積が全表面積の50%以下となるような角度で切り出すことにより、本発明に係る複合材ブレーキが得られる。   As described above, when a flexible intermediate material is used and combined with impregnation and melting of silicon, in the molded body or sintered body, elongated open pores remain in the gaps between the yarns, and silicon extends along the elongated open pores. It penetrates deeply into the sintered or molded body. In the process of permeation, silicon reacts with the carbon of the yarn and gradually carbonizes from the surface of the yarn to produce a fiber composite material that is a starting material of the present invention. The composite brake according to the present invention is obtained by cutting out the fiber composite material thus obtained at an angle such that the surface area occupied by the SiC + Si-based material or SiC is 50% or less of the total surface area.

次に、本発明を、実施例を用いてさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限られるものではない。尚、得られた複合材ブレーキは、以下に示す方法より動摩擦係数を測定した。
(動摩擦係数の評価方法)
Next, the present invention will be described in more detail using examples, but the present invention is not limited to these examples. The obtained composite brake was measured for the dynamic friction coefficient by the following method.
(Evaluation method of dynamic friction coefficient)

60mm×60mm×5mm(厚さ)のテストピースをジグにセットして回転させ、相手材(SUJ、10mm球)を一定の荷重Fp(N)でテストピースに押し付け、その際の摩擦力Fs(N)を測定した。動摩擦係数の値は下式により算出した。
摩擦係数μ=Fs/Fp
A test piece of 60 mm × 60 mm × 5 mm (thickness) is set on a jig and rotated, and the mating material (SUJ, 10 mm ball) is pressed against the test piece with a constant load Fp (N), and the friction force Fs ( N) was measured. The value of the dynamic friction coefficient was calculated by the following equation.
Friction coefficient μ = Fs / Fp

(実施例)
炭素繊維を一方向に引き揃えたものにフェノール樹脂を含浸させることで、直径10μmの炭素長繊維を約1万本束ね、繊維束(ヤーン)を得、このヤーンを図1のように配列し、プリプレグシートを得た。次いで、このプリプレグシートを50段積層し、ホットプレスで180℃、10kg/cmで処理し、フェノール樹脂を硬化させた。次いで、窒素中2000℃で焼成し、C/Cコンポジットを得た。得られたC/Cコンポジットの物性を特許文献4に記載の方法で測定したところ、密度は1.0g/cm、開気孔率は50%であった。
(Example)
By impregnating a phenolic resin with carbon fiber aligned in one direction, about 10,000 carbon long fibers having a diameter of 10 μm are bundled to obtain a fiber bundle (yarn), and this yarn is arranged as shown in FIG. A prepreg sheet was obtained. Next, 50 stages of this prepreg sheet were laminated and treated with a hot press at 180 ° C. and 10 kg / cm 2 to cure the phenol resin. Subsequently, it baked at 2000 degreeC in nitrogen, and obtained the C / C composite. When the physical properties of the obtained C / C composite were measured by the method described in Patent Document 4, the density was 1.0 g / cm 3 and the open porosity was 50%.

次に、得られたC/Cコンポジットを、純度99.8%で平均粒径1mmのSi粉末で充填されたカーボンるつぼ内に立設した。次いで、焼成炉内にカーボンるつぼを移動した。焼成炉内の温度を1300℃、不活性ガスとしてアルゴンガス流量を20NL/分、焼成炉内圧を1hPa、その保持時間を4時間として処理した後、焼成炉内の圧力をそのまま保持しつつ、炉内温度を1600℃に昇温することにより、C/CコンポジットにSiを含浸させ、原料としての繊維複合材料を製造した。本例では、C/Cコンポジットの全体が、繊維複合材料に変化していた。   Next, the obtained C / C composite was erected in a carbon crucible filled with Si powder having a purity of 99.8% and an average particle diameter of 1 mm. Next, the carbon crucible was moved into the firing furnace. After processing the temperature in the firing furnace at 1300 ° C., the argon gas flow rate as an inert gas at 20 NL / min, the firing furnace pressure at 1 hPa, and the holding time for 4 hours, By raising the internal temperature to 1600 ° C., the C / C composite was impregnated with Si to produce a fiber composite material as a raw material. In this example, the entire C / C composite was changed to a fiber composite material.

得られた繊維複合材料の密度、開気孔率、層間セン断強さ、圧縮強さ、曲げ弾性率は、以下のようであった。
密度(g/cm) :2.2
開気孔率(%) :1〜2
圧縮強さ(MPa) :190
曲げ弾性率(GPa) :40
層間剪断強さ(MPa) :22
比摩耗量(mm/(N/km)):0.0
動摩擦係数(μ) :0.55
自己修復性 :140/190
耐酸化性(%) :4
The density, open porosity, interlaminar shear strength, compressive strength, and flexural modulus of the obtained fiber composite material were as follows.
Density (g / cm 2 ): 2.2
Open porosity (%): 1-2
Compressive strength (MPa): 190
Flexural modulus (GPa): 40
Interlaminar shear strength (MPa): 22
Specific wear amount (mm 3 / (N / km)): 0.0
Dynamic friction coefficient (μ): 0.55
Self-healing property: 140/190
Oxidation resistance (%): 4

このものを、切り出し面におけるSiC+Siの占める割合が約35%となるような角度で、X軸方向において切断用載置台に固定し、次いでダイヤモンドソーを用いて切り出した。このようにして切り出されたものの表面は、図3に模式的に示すような構成であって、表面におけるSi+SiCが占める割合をEDS表面元素分析法で測定したところ、37%であった。また、このものの動摩擦係数は、0.50であった。このものを、Disk−on−Disk式摩耗試験機にセットして、100,000万回回転させ、後に露出してきた表面の動摩擦係数を測定したところ、動摩擦係数の変動は0.55±0.05で、実質的に変動がないと認められる範囲であった。なお、摩耗の結果露出してきた露出面におけるSiC+Siが占める割合は、27%であり、若干減少していた。   This was fixed to a mounting table for cutting in the X-axis direction at an angle such that the proportion of SiC + Si in the cut surface was about 35%, and then cut using a diamond saw. The surface of what was cut out in this way was configured as schematically shown in FIG. 3, and the proportion of Si + SiC in the surface was 37% as measured by EDS surface elemental analysis. Moreover, the dynamic friction coefficient of this thing was 0.50. This was set in a Disk-on-Disk type abrasion tester, rotated 100 million times, and the dynamic friction coefficient of the surface exposed later was measured. The fluctuation of the dynamic friction coefficient was 0.55 ± 0.00. 05, in a range where there was substantially no variation. The ratio of SiC + Si in the exposed surface exposed as a result of wear was 27%, which was slightly decreased.

(比較例)
上記実施例で得られた繊維複合材料そのものを、所定の厚さとなるように切り出し加工して、同一条件で摩耗試験に供した後、露出してきた表面の動摩擦係数を測定したところ、摩耗試験開始前の動摩擦係数が、実施例と同じ0.50であったものが、摩耗試験完了時点では、0.15と大幅に減少していった。そのものの露出表面のSiCとSiが占める面積を求めたところ、開始時には、39%であったものが、8%となっており、そのため、十分な動摩擦係数を示し得なかったと考えられる。
(Comparative example)
The fiber composite material itself obtained in the above example was cut out to have a predetermined thickness, subjected to a wear test under the same conditions, and then the dynamic friction coefficient of the exposed surface was measured. The previous coefficient of dynamic friction was 0.50, which was the same as that in the example, but it decreased significantly to 0.15 when the wear test was completed. When the area occupied by SiC and Si on the exposed surface of the substrate itself was determined, it was 8% when it was 39% at the start. Therefore, it is considered that a sufficient dynamic friction coefficient could not be shown.

以上説明したように、本発明の複合材ブレーキは、その材料を繊維複合材料とするものであり、この繊維複合材料は、C/Cコンポジットから成る母材を基本構造とし、これにSiC+Si系材料又はSiCを含浸させた構成を有するため、C/Cコンポジットの特徴である耐衝撃性、軽量性及び高強度性と、C/Cコンポジットの特徴にない耐酸化性、耐クリープ性、耐スポーリング性を併せ持つものである。   As described above, the composite brake of the present invention uses a fiber composite material as the material, and this fiber composite material has a base material composed of a C / C composite as a basic structure, and an SiC + Si-based material. Or because it has a structure impregnated with SiC, the impact resistance, light weight and high strength characteristic of C / C composite, and oxidation resistance, creep resistance and spalling resistance that are not characteristic of C / C composite It has both sex.

このような特性は、切断の角度により大きく変動するものではなく、加えて、摩耗により露出してきた露出面の動摩擦係数も、製造直後と実質的に変動はないことから、より高性能が要求される高速大量輸送機材の制御材料として、本発明の複合材ブレーキは、有望である。   Such characteristics do not fluctuate greatly depending on the angle of cutting, and in addition, the dynamic friction coefficient of the exposed surface that has been exposed due to wear is substantially unchanged from that immediately after production, so higher performance is required. The composite brake of the present invention is promising as a control material for high-speed mass transportation equipment.

本発明の複合材ブレーキの製造材料である、繊維複合材料のヤーン集合体の形態を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the form of the yarn aggregate | assembly of a fiber composite material which is a manufacturing material of the composite material brake of this invention. 本発明複合材ブレーキの製造材料である、繊維複合材料の要部の微構造を模式的に示す図1のIIa−IIa線断面図である。It is the IIa-IIa sectional view taken on the line of FIG. 1 which shows typically the microstructure of the principal part of the fiber composite material which is a manufacturing material of this invention composite brake. 本発明複合材ブレーキの製造材料である、繊維複合材料の要部の微構造を模式的に示す図1のIIb−IIb線断面図である。It is the IIb-IIb sectional view taken on the line of FIG. 1 schematically showing the microstructure of the main part of the fiber composite material, which is a material for manufacturing the composite brake of the present invention. 本発明に係る複合材ブレーキの切り出し角度及び/又は切り出す軸方向を模式的に説明する概念図であり、図におけるIIIa−IIIa、IIIb−IIIb、及びIIIc−IIIc線は、それぞれの切り出し方向を模式的に示す線である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a conceptual diagram which illustrates typically the cut-out angle of the composite material brake which concerns on this invention, and / or the axial direction to cut out, and the IIIa-IIIa, IIIb-IIIb, and IIIc-IIIc line | wire in a figure are the respective cut-out directions typically It is a line shown. 本発明に係る複合材ブレーキの切り出し角度及び/又は切り出す軸方向を模式的に説明する概念図であり、図におけるIVa−IVa、IVb−IVb、及びIVc−IVc線は、それぞれの切り出し方向を模式的に示す線である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a conceptual diagram which illustrates typically the cut-out angle of the composite material brake which concerns on this invention, and / or the axial direction to cut out, and the IVa-IVa, IVb-IVb, and IVc-IVc line | wire in a figure is a pattern showing each cut-out direction It is a line shown.

符号の説明Explanation of symbols

1A、1B、1C、1D、1E、1F:ヤーン配列体、2A、2B:ヤーン、3:炭素繊維束、4、4A、4B:炭化珪素相、5、5A、5B:珪素相、6:ヤーン集合体、7:繊維複合材料。 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F: yarn array, 2A, 2B: yarn, 3: carbon fiber bundle, 4, 4A, 4B: silicon carbide phase, 5, 5A, 5B: silicon phase, 6: yarn Aggregate 7: Fiber composite material.

Claims (7)

少なくとも炭素繊維の束と炭素繊維以外の炭素成分とを含有するヤーンが三次元的に組み合わされ、互いに分離しないように一体化されているヤーン集合体と、このヤーン集合体中で隣り合う前記ヤーンの間に充填されているSiC+Si系材料又はSiCからなるマトリックスとを備えた繊維複合材料であって、切り出しにより形成される露出面における、SiC+Si系材料又はSiCの占める表面積が、該露出面の全表面積の15〜40%を占めるように切り出された面を露出面とし、また、使用による摩耗により露出してくる露出面においても、SiC+Si系材料又はSiCの占める表面積が該露出面の全表面積の15〜40%である複合材ブレーキ。 A yarn assembly in which yarns containing at least a bundle of carbon fibers and a carbon component other than carbon fibers are three-dimensionally combined and integrated so as not to separate from each other, and the adjacent yarns in this yarn assembly A composite material comprising a SiC + Si-based material or a matrix made of SiC, and the surface area occupied by the SiC + Si-based material or SiC in the exposed surface formed by cutting is the entire surface of the exposed surface. the cut-out surfaces to occupy 15 to 40% of the surface area and the exposed surface, or, even in the exposed surface coming exposed by abrasion by use, the total surface areas occupied by the SiC + Si based material or a SiC is exposed surface A composite brake that is 15-40% of the total. 前記ヤーン集合体が複数のヤーン配列体を備えており、各ヤーン配列体がそれぞれ複数の前記ヤーンを略平行に二次元的に配列することによって形成されており、前記各ヤーン配列体が積層されることによって前記ヤーン集合体が構成されている請求項1に記載の複合材ブレーキ。   The yarn assembly includes a plurality of yarn arrays, and each yarn array is formed by two-dimensionally arranging a plurality of the yarns substantially in parallel, and the yarn arrays are stacked. The composite brake according to claim 1, wherein the yarn assembly is configured. 隣接する前記ヤーン配列体における各ヤーンの長手方向が互いに交差している請求項1又は2記載の複合材ブレーキ。 The composite material brake according to claim 1 or 2 , wherein longitudinal directions of the yarns in the adjacent yarn array bodies intersect each other. 前記マトリックスが、繊維複合材料の中で互いに連続することで三次元網目構造を形成している請求項1〜3のいずれか1項に記載の複合材ブレーキ。   The composite brake according to any one of claims 1 to 3, wherein the matrix forms a three-dimensional network structure by being continuous with each other in the fiber composite material. 前記マトリックスが前記各ヤーン配列体において略平行に二次元的に配列されており、隣り合う前記各ヤーン配列体中に生成している前記マトリックスが互いに連続しており、これによって前記マトリックスが三次元格子を形成している請求項4記載の複合材ブレーキ。 The matrices are two-dimensionally arranged substantially parallel to each yarn array, and the matrices generated in each adjacent yarn array are continuous with each other, whereby the matrix is three-dimensional. 5. A composite brake according to claim 4 forming a lattice. 炭素繊維の束に、最終的にマトリックスとなる粉末状の炭素成分を包含させることにより炭素繊維束を作製した後、前記炭素繊維束の周囲にプラスチック製被膜を形成して中間材料とし、次いでこの中間材料をヤーン状にして所定量を積層した後成形して成形体を得るか、あるいはこの成形体を焼結して焼結体を得た後、この成形体又は焼結体とSiを、不活性ガス雰囲気下にて1100〜1400℃の温度に保持し、次いで、前記成形体又は焼結体とSiを、1450〜2500℃の温度に昇温することにより、前記成形体又は焼結体の開気孔内部へSiC+Si系材料を含浸させて、繊維複合材料を得、このものを切り出すことにより得られる露出面における、SiC+Si系材料又はSiCの占める表面積が該露出面の全表面積の15〜40%となるような角度で切り出すことからなる、少なくとも炭素繊維の束と炭素繊維以外の炭素成分とを含有するヤーンが三次元的に組み合わされ、互いに分離しないように一体化されているヤーン集合体と、このヤーン集合体中で隣り合う前記ヤーンの間に充填されているSiC+Si系材料又はSiCからなるマトリックスと、を備え、かつ、該露出面においても、また、使用による摩耗により露出してくる露出面においても、SiC+Si系材料又はSiCの占める表面積が該露出面の全表面積の15〜40%である繊維複合材料からなる複合材ブレーキの製造方法。   A carbon fiber bundle is produced by including a powdery carbon component that finally becomes a matrix in the bundle of carbon fibers, and then a plastic film is formed around the carbon fiber bundle to form an intermediate material. After the intermediate material is made into a yarn shape and a predetermined amount is laminated, it is molded to obtain a molded body, or after the molded body is sintered to obtain a sintered body, the molded body or the sintered body and Si are obtained. The molded body or sintered body is maintained at a temperature of 1100 to 1400 ° C. in an inert gas atmosphere, and then the molded body or sintered body and Si are heated to a temperature of 1450 to 2500 ° C. The surface area occupied by the SiC + Si-based material or SiC in the exposed surface obtained by impregnating the SiC + Si-based material into the open pores of the fiber to obtain a fiber composite material and cutting out the fiber composite material is 15% of the total surface area of the exposed surface. Yarn assembly comprising three-dimensionally combined yarns containing at least a bundle of carbon fibers and a carbon component other than carbon fibers that are cut out at an angle of 40% and integrated so as not to separate from each other And a matrix made of SiC + Si-based material or SiC filled between the adjacent yarns in the yarn assembly, and the exposed surface is also exposed by wear due to use. The manufacturing method of the composite material brake which consists of a fiber composite material whose surface area which a SiC + Si type material or SiC occupies is 15 to 40% of the total surface area of this exposed surface also in the coming exposed surface. 前記成形体又は焼結体とSiを、1100〜1400℃の温度、0.1〜10hPaの圧力に1時間以上保持し、かつその際、前記成形体又は焼結体とSiの合計重量1kg当たり不活性ガスを0.1ノルマルリットル(NL)以上流すように制御する請求項6記載の複合材ブレーキの製造方法。 The molded body or sintered body and Si are held at a temperature of 1100 to 1400 ° C. and a pressure of 0.1 to 10 hPa for 1 hour or more, and at that time, per 1 kg of the total weight of the molded body or sintered body and Si The method for producing a composite brake according to claim 6 , wherein the inert gas is controlled to flow at 0.1 normal liter (NL) or more.
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