JPH0483861A

JPH0483861A - ブレーキロータのアーク溶射用線材

Info

Publication number: JPH0483861A
Application number: JP2195653A
Authority: JP
Inventors: Kenji Shimoda; 健二下田; Takahiro Satou; 高浩佐藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1990-07-24
Filing date: 1990-07-24
Publication date: 1992-03-17
Anticipated expiration: 2013-06-25
Also published as: JP2767988B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、アーク溶射により車両のプレーキロル夕の溶
射対象表面に溶射層を形成するために用いられる溶射用
線材に係り、特に銅（Ｃｕ）と、Ｆｅ−Ｃｒ−ｃ系合金
が混合した複合溶射層を形成するに好適なブレーキロー
タのアーク溶射用線材に関する。

［従来の技術］従来、アーク溶射により溶射対象表面に異種材料か混合
した溶射層を形成する技術としては、例えば車両のブレ
ーキロータ摺動面の耐熱性、耐摩耗性を向上させるため
に用いられるものか知られている。この場合、異種材料
よりなる溶射用線材として、例えば銅（Ｃｕ）線とＦｅ
−Ｃｒ−Ｃ合金線とを撚り合せたものを用いてアーク溶
射法で銅（Ｃｕ）とＦｅ−Ｃｒ−Ｃ合金とか混った溶射
層をブレーキロータの溶射対象表面に形成することが有
効であることが知られている。

また、特開昭６Ｃ）−２３８４６８号、実開昭６１−８
２９５５号等の公開公報には、溶射用線材として中空線
材と、中空線材の中空部に中空線材と異なる材料の線材
を同芯的に充填した構成が開小されている。

［発明が解決しようとする課題］（１）アーク溶射では前記材料が異なる複数の線材を同
芯的に組合わせたり、撚り合わされた溶射用線材を用い
た場合、通電に伴って各線材を流れる電流が不安定とな
りアークの発生が不安定になり易く、スパッタ（不完全
溶融粒子）を発生させる。そして、溶射中に発生したス
パッタがブレーキロータの溶射対象物表面に形成された
溶射層中に含まれると、溶射層の一部が剥離したりして
、その耐久性か悪くなる。

また、例えば異種材料として銅と、［ｅ−ＣｒＣ合金よ
り形成された溶射層の耐摩耗性をざらに向上させるため
に、（２）溶射層中のＦｅ−Ｃｒ−Ｃ合金の量を多くすると
、この分、銅の量か少なくなり溶射層の熱伝達率が低下
し、かつ放熱効果も低下し耐熱性が悪くなる。このため
、（３）Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃ合金の量を多くせずに、この合金
中のｃｒ、ｃの配合量を多くして硬度を上げることによ
り耐摩耗性を向上させることが考えられるが、この場合
には、アーク溶射時に用いるＦｅ−Ｃｒ−Ｃ合金製の線
材を形成することが困難となるという問題があった。

本発明は上記従来の問題点を解決した溶射用線材を提供
することを目的とする。

１課題を解決するための手段］本発明のブレーキロータのアーク溶射用線材は、アーク
溶射によりブレーキロータの表面に溶射層を形成するた
めに用いられる溶射用線材であって、銅製の中空線材と
、前記中空線材の中空部に充填された粒状のＦｅ−Ｃｒ
−Ｃ系合金粉末とより構成されたことを特徴とする。

銅製の中空線材は、例えば純銅や、銅の組成比率を多く
した銅合金等の金属を用いることができる。なお、銅合
金を用いる場合には、溶射層の熱伝達率を向上し、かつ
放熱効果を得て耐熱性を向上するため、可及的に銅の比
率の多いものを用いることが好ましい。銅製の中空線材
の外径および内径は、目的に応じて種々、設定した値の
ものを用いることかできる。例えば銅製の中空線材は、
外径が９〜１１ｍｍ、内径か４〜６ｍｍ、のちのを用い
ることかできる。この中空線材は、その中空部に、粒状
のＦｅ−Ｃｒ−Ｃ系合金粉末を充填した後、数回に分け
、アーク溶射に適する値の外径に伸線化され溶射用線材
として形成される。

Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃ系合金粉末は、前記銅製の中空線材に粒
状で充填され、アーク溶射時に中空線材を構成する銅と
溶融、混合され複合溶射層か形成される。この合金粉末
は、平均粒径が４０〜１５０μｍのものを用いることか
できる。なあ、前記平均粒径は、銅製の中空線材の中空
部への充填性か良いことおよび溶射時のスパッタの発生
を少なく保つ必要があることから１１０Ｃ１未満のもの
を用いることが好ましい。

また、合金粉末の形状は、種々のものを用いることがで
きるが充填性を向上させるため、球形のものを用いるこ
とが好ましい。前記合金粉末を銅製の中空線材の中空部
に充填する場合の充填率は、８０〜９０％とすることが
できる。

さらに、アーク溶射によりブレーキロータ溶射対象表面
に形成された溶射層を構成する成分組成の比率は、前記
中空線材の外径と内径との比と、その中空部に充填され
る合金粉末の量および充填率とを変更することにより、
目的に応じ種々設定することかできる。

［作用および効果］本発明のブレーキロータのアーク溶射用線材は、アーク
溶射によりブレーキロータの表面に溶射層を形成するた
めに用いられ、銅製の中空線材と、前記中空線材の中空
部に充填された粒状のＦｅＣｒ−Ｃ系合金粉末とより構
成されている。

このため耐摩耗性に優れ合金線となりにくく、合金率か
制限されているＦｅ−ｃｒ−ｃ系合金を線材化しなくて
済み、また線材化したものを撚り合わせて使用しなくて
済むので、撚り合わせたものを溶射用線材として用いる
ことにより発生するスパッタを解消できる。すなわち、
Ｆｅ−ＣｒＣ系合金を線材としてではなく、粉末として
用いることができるため、スパッタの発生が、線材とし
て用いたものに比較して大巾に減少でき、溶射後、形成
された溶射層は実用に耐える。また、Ｆｅ−Ｃｒ−ｃ系
合金中のＯｒおよびＣの組成比率を自由に変更した溶射
層が得られるめ、ブレーキロータの性能設計の自由度を
向上できる。例えば、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃ系合金中のＣｒお
よびＣの組成比率を高めることにより、溶射層の耐摩耗
性を向上させ得るため、溶射層の組成中Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃ
系合金の比率を少なく抑えることができ、かつこの分、
放熱効果が良好な銅の比率を多くすることができ、溶射
層の熱伝導か良好となりブレーキの効きを向上できる。

従って本発明のブレーキロータのアーク溶射用線材によ
れば、溶射層中の銅の量を減少させることなく、Ｆｅ−
Ｃｒ−Ｃ系合金中のＣｒおよびＣの組成比率を自由に組
合せることにより、溶射層の成分組成の比率を自由に変
化させることができ、耐熱性および耐摩耗性を向上させ
ブレーキロータに適した溶射層を得ることができる。

［実施例］以下、本発明に係るブレーキロータのアーク溶射用線材
の実施例を図面を参照して説明する。

実施例の溶射用線材１Ａは、その成形用素材１として第
１図に示すように銅（Ｃｕ）製の中空線材１０と、中空
線材１０の中空部１００に充填された粒状のＦｅ−６０
Ｃｒ−７Ｃ合金粉末（Ｊｙ、下、合金粉末と称す）１１
とより構成されたものが伸線化されて形成される。なあ
、この溶射用線材１Ａは、溶射後の溶射層３中の銅と、
Ｆｅ−６０Ｃｒ−７Ｃの配合比率が７：３となるように
、予じめ下記のように外径ｄ］値および内径ｄ２値が設
定された中空線材１０と、平均粒怪値および充填率が設
定された合金粉末１１か用いられる。中空線材１０は、
外径ｄ１が’ｌ□ｍｍ、内径ｄ２が５ｍｍ、肉厚が２．
５ｍｍのものが用いられる。

合金粉末１１は、平均粒径が１００μｍ以下の球状粒と
して製造されたものか用意される。そしてこの合金粉末
１つは、前記中空線材１０の中空部１００に充填率か８
５％となるように１０００ｋｇｆ／Ｃｍ２の圧力で圧入
される。

引続き前記合金粉末１１か圧入された中空線材１Ｑは、
４回に分けて伸線化され、伸線化後の外径が１．６ｍｍ
、内径が１．０ｍｍで合金粉末１１の充填率が８５％の
溶射用線材１Ａを得た。

次いてこの溶射用線材１Ａを用いてアーク溶射するに先
立ち、母材として鋼板（ＪＩＳによる５４５Ｃ）製のブ
レーキロータ本体２が用意される。

このブレーキロータ本体２は、第２図に断面図として示
すように、中心軸Ｐを中心とする回転時に図略のブレー
キパッドが両垂直面側で摺接するリング状摺動部２０を
備えている。そしてこのリング状摺動部２０の両垂直面
側が機械加工により研削された２つの加工面２１．２１
にそれぞれ前記溶射用線材１Ａがアーク溶射法で溶射さ
れる。

なお溶射条件は（メテコ４Ｒ１電流２０ＯＡ、電圧３０
Ｖ、吹付は圧力９Ｏ−９０ｐＳ　ｉ　、溶射層＠１００
ｍｍ）　である。

そして中空線材１０の銅よりなる溶射積層粒子と合金粉
末１１の溶射積層粒子とが７対３の比率で積層された厚
さが約１ｍｍの溶射層３が形成された。

このようにして形成された溶射層３は、溶射時にスパッ
タを形成しないため、ブレーキロータ本体２に対し接着
力が強く、耐剥離性を向上できる。

また溶９Ａ層３を形成する材料が銅と、Ｆｅ−６０Ｃｒ
−７Ｃとよりなり、その配合比率が７：３で構成されて
いるので、耐熱性ａ３Ｊ−ひ耐食性を向上でさる。また
、プレー：１目　夕本体２の回転時に溶射層３の表面を
ブレーキパッドが当接する摺動面３０として使用された
時、摩擦係数が高くてブレーキ効率が良く、かつ摩擦係
数か高いのにかかわらず、その摩耗量が少ないといった
効果を呈する。

（比較例）本実施例の溶射用線材１Ａを用いて溶射層３を形成した
場合の効果を明確にするため、実施例の溶射用線材１Ａ
と、比較例として用いた２つのテストサンプル（以下、
それぞれ比較例１、比較例２と称すａ）における溶射用
線材をそれぞれ後で述べる試験に供し、その結果として
摩耗係数の比較および摩擦量の比較をそれぞれ第４図お
よび第５図に示す。

比較例１は、直径が１．６＃の銅製線材と、５ＵＳ４２
０製線材とを溶射用線材として用い、溶射対象表面とし
て実施例と同じブレーキロータ本体２のリング状摺動部
２０の加工面２１．２１に同じ条件で溶射し、溶射層中
の銅と５ＵＳ４２０との比率を５：５としたものである
。

また、比較例２は、直径０．８＃の銅製線材と、５ＵＳ
４２０とを撚り合せたものを溶射用線材として用い比較
例１と同じように溶射し、溶射層中の銅と５ＵＳ４２０
との比率を７：３としたものである。

そして実施例と、比較例１、比較例２の３者の溶射用線
材によりそれぞれ形成された溶射層をもつブレーキロー
タに対しスパッタ発生状況を評価するとともに、ブレー
キの性能評価として、下記条件のロータ耐摩耗性試験、
ブレーキ効力試験（摩擦係数で評価〉を実施した。

（ａ）ロータ耐摩耗性試験条件速度：　１１００ｋ／Ｈ−＋Ｏｋｍ／ｌ−１減速度：０
．３Ｇブレーキイン温度：５０’Ｃ制動回数：　１０００回相手材：セミメタ系パッド（ｂ）効力試験条件速度：　１１００ｋ、／Ｈ−＋Ｏｋｍ／Ｈ減速度：０．
６Ｇブレーキイン温度二６５℃ 相手材：セミメタ系パッド（評価）上記試験の結果、実施例の溶射用線材を用いた場合には
、摩擦係数が比較例１の０．３μより高い０．４μ以上
（第４図参照）でプレー二Ｆの効き性能が良好であり、
かつこれに係わらず摩耗量か比較例１．２の３Ｑμｍ、
４０μｍに対し１／′２以下の’１５ｆ１ｍ（第５図参
照）と少なく、耐摩耗性に優れていることか判明した。

比較例１は、摩耗量か３０．ｃｚｍ（第５図参照）でや
や良好である。しかし摩擦係数が０．３μ（第４図参照
）と低くブレーキ効き性能が悪い。

また、比較例２は、摩擦係数が０．４μ以上（第４図参
照）でブレーキ効き性能が良好である。

しかし摩耗量が４０μｍ（第５図参照）で耐摩耗性が悪
い。

また、比較例１．２の溶射用線材を用いて溶射したもの
は、第６図に示すように溶射層３形成時にその表面３０
に発生させたスパッタ４をもつため、上記試験終了後、
第７図の示すようにスパッタ４を起点とした線状の摩耗
痕４０が発生していることが確認されたが、実施例の場
合には、前記線状の摩耗痕４０の発生は確認されなかっ
た。

なお、前記実施例では銅製の中空線材の中空部に圧入さ
れる合金粉末かＦｅ−６０Ｃｒ−７Ｃ合金製でおる場合
について説明したが、ＣｒおよびＣの組成比率は、前記
、比率に限定されるものではなく、自由に設定すること
かできる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、本発明に係るブレーキロータのアー
ク溶射用線材の実施例の説明図で、第１図は溶射用線材
を形成するための素材を示す斜視図、第２図は、溶射用
線材を用いて溶射対象物としてブレーキロータ本体に溶
射し溶射層を形成する状態を示す断面図、第３図は、ブ
レーキロータ本体に形成された溶射層を示す部分拡大断
面図である。第４図および第５図は、実施例と、比較例
１、比較例２どの摩擦係数の比較および摩耗量の比較を
示すグラフである。第６図は、比較例１．２による溶射
層の表面にスパッタが発生した状態を示す部分拡大断面
図、第７図は、比較例１．２におけるスパッタを起点す
る線状の摩耗痕の発生を小す正面図である。１・・・素材　　　　　　１Ａ・・・溶射用線材１０・
・・銅（Ｃｕ）製の中空線材１１・　Ｆｅ−６０Ｃｒ−７Ｃ合金粉末１００・・・中
空部２・・・ブレーキロータ本体２０・・・リング状摺動部３・・・溶射層　　　　　３０・・・摺動面特許出願人
　　トヨタ自動車株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）アーク溶射によりブレーキロータの表面に溶射層
を形成するために用いられる溶射用線材であって、銅製の中空線材と、前記中空線材の中空部に充填された
粒状のＦｅ−Ｃｒ−Ｃ系合金粉末とより構成されたこと
を特徴とするブレーキロータのアーク溶射用線材。