JPH10330866A - アルミ基複合材よりなるブレーキディスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２輪車などの自動車の制動装置において、軽
量で、かつ耐摩耗性、ディスクブレーキ材とパット材の
摩耗特性、摩擦係数、制動保持特性を有するアルミ基複
合材のブレーキディスクを提供する。 【解決手段】 Ｓｉ_３Ｎ_４の被覆層を有するホウ酸アル
ミニウムウィスカーにより多孔質繊維成形体を作製し、
この多孔質繊維成形体を同型状のキャビティを有する加
圧鋳造装置にセットし、アルミニウムあるいはアルミニ
ウム合金を用いてそれぞれ加圧鋳造を行い、これをブレ
ーキディスクに切削加工し作製する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミ基複合材よ
りなるブレーキディスクに係り、特に２輪車などの自動
車のディスクブレーキ装置に用いられるアルミ基複合材
よりなるブレーキディスクに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】２輪車などの自動車の制動装置として
は、ディスクブレーキ装置が広く用いられており、この
装置を構成するディスクブレーキ用の材料としては、耐
摩耗性や耐熱性が良好であり、さらに耐食性に優れたス
テンレスなどの鉄系材料が使われている。また、このブ
レーキディスクに押し当てるブレーパット用の材料とし
ては、アスベストなどの補強材や有機、無機質材料、金
属材料などから構成される摩擦摩耗調整材をフェノール
樹脂などの結合材で結着成形させたものが一般的であ
る。

【０００３】ところで、近年２輪車などの自動車では、
開発目的の１つとして車体の軽量化が挙げられており、
特に走行性、操縦性、燃費などを改善するために、バネ
下の荷重を少なくすることが有効であるとして、開発目
的の軽量化を達成するために、車体部品を軽合金である
アルミニウム合金で構成することが進められている。と
ころが、バネ下重量で大きな要素を占めるブレーキ装置
については、摩擦材でのアルミ化は未だ実現しておら
ず、ブレーキディスク材の軽量化が強く望まれている。

【０００４】しかしながら、アルミニウム合金は、ステ
ンレスなど鉄系材料より格段に軽量で、熱伝導率が高
く、また放熱特性も優れており、ブレーキ装置を構成す
るブレーキディスク材として有効なものではあるが、一
般にアルミニウム合金は鉄系材料と比較して耐熱性が低
く、耐摩耗性に劣る欠点がある。そのためアルミニウム
合金単独でのブレーキディスクでは、苛酷な使用条件下
で高温のため軟化したり、表面荒れやパット材への攻撃
などでブレーキディスクとして使用できなくなるという
問題がある。また、アルミニウム合金は、その熱容量が
鉄系材料の１／２と小さいため、ブレーキディスク全体
が熱的に飽和しやすく、そのためにブレーキパッドとの
摩擦熱を十分に吸収し得ないという問題もある。そこ
で、これらの問題に対して、既にアルミナ繊維、炭化珪
素、窒化珪素に代表されるセラミックス材料を分散させ
たアルミニウム基複合材からなるブレーキディスクが提
案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような複合材料をブレーキディスク材として用いても十
分な摺動特性を得ることは困難であった。それはアルミ
ナ繊維、炭化珪素、窒化珪素を用いた複合系では、アル
ミニウム合金より耐摩耗性の向上は得られるものの、こ
のような複合系の材料ではブレーキパッド材の摩耗が激
しく、相手攻撃性の問題が挙げられる。

【０００６】また、ブレーキ装置においては、ブレーキ
ディスク自身の不十分な耐摩耗性による問題のみなら
ず、ブレーキパッド材による過度の攻撃により、ブレー
キディスクに摩耗や損傷を発生させることになり、良好
な耐摩耗特性が得られないこと、及びブレーキパッド材
の焼き付きなどによる消耗等の問題点も挙げられる。こ
のような、ブレーキディスクの摩耗や損傷及びブレーキ
パッド材の焼き付きなどによる消耗が生じると制動時の
振動の原因となり、またフロントブレーキでは運動性を
著しく損なうことにもなる。これは、ブレーキディスク
の材料の選択だけでなく、ブレーキパッド材が現用材の
ステンレス、鋳鉄などとの相性で構成されているため、
上記のような複合材の相性を考慮したブレーキパッド材
でないことも問題と考えられるが、まずは、現用のブレ
ーキパッド材に対する相性を見ながら検討する。

【０００７】さらに、アルミナ繊維、炭化珪素、窒化珪
素を用いた複合材料の外に、複合系の選択としてホウ酸
アルミニウムウィスカーの適用について検討した。ホウ
酸アルミニウムウィスカーは、複合材料の強度向上に優
れた強化材として知られているものである。しかしなが
ら、ホウ酸アルミニウムウィスカーを分散させたアルミ
ニウム基複合材では、ブレーキディスクとして要求され
る特性である耐摩耗、ディスクブレーキ材とパット材の
摩耗特性、摩擦係数、制動保持特性を得ることができな
かった。具体的にはブレーキディスクとしての摩擦係数
基準である０．４、保持率（ドライ時に対するウエット
時の摩擦係数保持率）基準７０％を得ることができなか
った。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明のブレーキディスクは、アルミニウムあるい
はアルミニウム合金のマトリックス中にＳｉ_３Ｎ_４被覆
を行なって、Ｓｉ_３Ｎ_４被覆層を有するホウ酸アルミニ
ウムウィスカーを分散させたアルミ基複合材よりなるも
のである。また、本発明のアルミ基複合材よりなるブレ
ーキディスクは、Ｓｉ_３Ｎ_４被覆層を有するホウ酸アル
ミニウムウィスカーの体積充填率が、１２〜２７％であ
ることを特徴とするものである。さらに、ホウ酸アルミ
ニウムウィスカーのＳｉ_３Ｎ_４被覆層の厚さが、０．０
５〜０．４μｍであることを特徴とするものである。

【０００９】また本発明は、Ｓｉ_３Ｎ_４被覆層を有する
ホウ酸アルミニウムウィスカーを分散させるマトリック
スのアルミニウム合金が、Ｓｉ：１〜１４ｗｔ％，Ｃ
ｕ：０．１〜５．５ｗｔ％，Ｍｇ：０．１％〜０．９ｗ
ｔ％，残部Ａｌ及び不可避不純物よりなる合金であるこ
とを特徴とするものである。さらに、マトリックスのア
ルミニウム合金が、Ｓｉ：１〜１４ｗｔ％，Ｃｕ：０．
１〜５．５ｗｔ％，Ｍｇ：０．１％〜０．９ｗｔ％に，
Ｆｅ：１．０ｗｔ％以下，Ｍｎ：０．３ｗｔ％以下，Ｔ
ｉ：０．２５ｗｔ％以下，Ｎｉ：１．３ｗｔ％以下，Ｚ
ｎ：０．３ｗｔ％以下の１種または２種以上，残部Ａｌ
及び不可避不純物よりなり合金であることを特徴とする
ものである。

【００１０】

【作用】２輪車などの自動車の制動装置においてそのブ
レーキディスクの特性は、耐摩耗、制動特性が重要で、
ディスクブレーキ材とパット材の摩耗特性、摩擦係数、
制動保持特性が評価される。本発明のアルミ基複合材よ
りなるブレーキディスク材によれば、要求される特性で
ある耐摩耗、ディスクブレーキ材とパット材の摩耗特
性、摩擦係数、制動保持特性を有するものを得ることが
できるものであり、具体的にブレーキディスクとしての
摩擦係数基準である０．４、保持率（ドライ時に対する
ウエット時の摩擦係数保持率）基準７０％以上の特性を
有するものを得ることができるものである。

【００１１】すなわち、アルミニウム合金のみでは、こ
のような諸特性を十分に満足することは困難であり、ま
たＳｉＣ、Ａｌ_２Ｏ_３、ホウ酸アルミニウムウィスカー
等を強化材としたアルミ基複合材料では機械的特性、摩
擦係数などの一部の特性は満されるものの、ブレーキデ
ィスク材の摩耗及びパット材の摩耗が激しく、ブレーキ
システムとして十分な効果を発揮することができない。
しかしながら本発明のＳｉ_３Ｎ_４被覆したホウ酸アルミ
ニウムウィスカーとアルミニウムまたはその合金を用い
た複合系の材料により、良好な機械特性、摩耗特性、摩
擦係数、制動保持特性が得られ、ブレーキシステムとし
て十分な効果を発揮することが可能である。

【００１２】またマトリックスであるアルミニウムある
いはアルミニウム合金の合金元素等とホウ酸アルミニウ
ムウィスカーとが、Ｓｉ_３Ｎ_４被覆層により反応するこ
となく、それらの生成物により反応劣化が生じにくいた
め、マトリックス中に分散させたホウ酸アルミニウムウ
ィスカー等の繊維等が、ディスクブレーキから分離して
脱落することがなく、良好な摩耗特性、摩擦係数、制動
保持特性、機械特性が得られ、ブレーキシステムとして
効果を発揮することができるものである。

【００１３】例えば、アルミニウム合金の合金元素とし
てＭｇを含むものでは、Ｍｇによる反応生成物や界面強
度の低い繊維の脱落物を核とする凝着摩耗により、ブレ
ーキディスクに線状痕が見られる等の問題があり、十分
な摺動特性を得ることができなった。これはＢはＭｇに
比して酸化物形成傾向が小さいので、摺動熱によりホウ
酸アルミニウム（Ａｌ_１８Ｂ_４Ｏ_３３）ウィスカー中の
Ｂ_２Ｏ_３が、アルミニウム合金中のＭｇと反応し、スピ
ネル（ＭｇＯ・Ａｌ_２Ｏ_３）を形成し、特性が劣化する
と考えられる。従って、本発明のようにホウ酸アルミニ
ウムウィスカー表面にＭｇ等の合金と反応しにくいＳｉ
_３Ｎ_４を被覆したホウ酸アルミニウムウィスカーを用い
ることにより、良好な摩耗特性、摩擦係数、制動保持特
性、機械特性が得られ、ブレーキシステムとして効果を
発揮することができるものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明のアルミ基複合材よりなる
ブレーキディスク材は、アルミニウムあるいはアルミニ
ウム合金のマトリックス中にＳｉ_３Ｎ_４の層を被覆した
ホウ酸アルミニウム（例えば、一般式Ａｌ_１８Ｂ_４Ｏ
_３３）のウィスカーを分散させた複合材よりなることに
より、耐摩耗、ディスクブレーキ材とパット材の摩耗特
性、摩擦係数、制動保持特性を得ることができものであ
る。また、本発明のアルミ基複合材よりなるブレーキデ
ィスク材は、ブレーキディスク全体、またはブレーキデ
ィスクの摺動面部に用いられるものである。

【００１５】また、このような特性が得られる、より好
ましいＳｉ_３Ｎ_４被覆層を有するホウ酸アルミニウムウ
ィスカーの体積充填率、及びＳｉ_３Ｎ_４被覆層の厚さに
ついて示す。アルミニウムあるいはアルミニウム合金の
マトリックス中のＳｉ_３Ｎ_４被覆層を有するホウ酸アル
ミニウムウィスカーの体積充填率は１２〜２７％である
ことが適当である。これは１２％未満であるとブレーキ
ディスクとして十分な摺動特性を得ることができず、ま
た十分な強度特性を得ることができない。また２７％を
越えると複合化が困難になり且つ十分な靭性を得ること
ができない。さらに加工性が悪くなり工業的に加工する
ことが困難になる。

【００１６】また、ホウ酸アルミニウムウィスカーを被
覆するＳｉ_３Ｎ_４層の厚さは、０．０５〜０．４μｍで
あることが適当である。特に０．１〜０．２μｍが良好
である。Ｓｉ_３Ｎ_４層の厚さが０．０５μｍ未満である
と、Ｓｉ_３Ｎ_４層の効果が小さく、耐摩耗、ディスクブ
レーキ材とパット材の摩耗特性、摩擦係数、制動保持特
性、強度特性の向上を図ることが困難になる。０．４μ
ｍを越えると制動時のパッド材摩耗を増加させることな
り好ましくない、また加工性も悪化する。

【００１７】本発明のアルミ基複合材のブレーキディス
ク材は、Ｓｉ_３Ｎ_４の層を被覆したホウ酸アルミニウム
ウィスカーをアルミニウムあるいはアルミニウム合金の
マトリックス中に分散させ、含有させるものであるが、
このＳｉ_３Ｎ_４の層を被覆したホウ酸アルミニウムウィ
スカー１種でもよいが、このアルミ基複合材の繊維成形
体を補強するため、さらにＳｉＣ、Ａｌ_２Ｏ_３等の繊維
を添加して用いることも可能である。

【００１８】またマトリックス（母材）はアルミニウム
あるいはアルミニウム合金であるので、従来のステンレ
スなどの鉄系材料より格段に軽量化が図られ、また放熱
特性を有したアルミ基複合材よりなるブレーキディスク
とすることができる。また、アルミ基複合材よりなるブ
レーキディスクの機械的特性と耐摩耗性の向上を図るた
め、Ａｌ−Ｓｉ−ＭｇまたはＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系のアル
ミニウム合金であることが好ましい。

【００１９】具体的に好ましい成分は、Ｓｉ：１〜１４
ｗｔ％，Ｃｕ：０．１〜５．５ｗｔ％，Ｍｇ：０．１％
〜０．９ｗｔ％，残部Ａｌ及び不可避不純物よりなり合
金である。また、Ｓｉ：１〜１４ｗｔ％，Ｃｕ：０．１
〜５．５ｗｔ％，Ｍｇ：０．１％〜０．９ｗｔ％に，Ｆ
ｅ：１．０ｗｔ％以下，Ｍｎ：０．３ｗｔ％以下，Ｔ
ｉ：０．２５ｗｔ％以下，Ｎｉ：１．３ｗｔ％以下，Ｚ
ｎ：０．３ｗｔ％以下の１種または２種以上，残部Ａｌ
及び不可避不純物よりなり合金である。さらに必要に応
じて、さらにＰｂ：０．０５ｗｔ％以下，Ｓｎ：０．０
５ｗｔ％以下，Ｃｒ：０．０５ｗｔ％以下の１種または
２種以上を添加含有させるものである。

【００２０】上記成分のアルミニウム合金において、こ
のような成分範囲とした理由を示す。Ｓｉ量が１ｗｔ％
未満であると複合含浸時の含浸抵抗が増大し良品が得ら
れず、１４ｗｔ％を越えると十分な靭性をえることがで
きない。Ｃｕ量が０．１ｗｔ％未満では強度特性の向上
を図ることが困難であり、５．５ｗｔ％を越えると十分
な耐食性を確保することが困難である。またＭｇ量が
０．１ｗｔ％未満であると十分な靭性、強度を得ること
が困難であり、０．９ｗｔ％を越えると溶湯の流動性が
劣化し、複合含浸時の含浸抵抗の増大、凝固時の引け特
性の劣化をもたらすことになる。

【００２１】また、Ｆｅは耐磨耗性を向上させるもので
あるが、１．０ｗｔ％を越えると凝固時に大きな結晶が
生じて疲労強度が低下させることになる。Ｍｎは靭性を
向上させるものであるが、０．３ｗｔ％越えると凝固時
に大きな結晶が発生することになる。Ｔｉは結晶粒を微
細化させるもので、０．２５ｗｔ％越えるとその効果が
飽和する。Ｎｉは耐熱性や高温疲労強度を向上させるも
ので、１．３ｗｔ％越えるとその効果が飽和する。Ｚｎ
は耐磨耗性を向上させるものであるが、０．３ｗｔ％越
えるとその効果が飽和し、耐食性を低下させることとな
る。

【００２２】また、このアルミ基複合材は、その製造法
として加圧鋳造法が好ましく、その製造法を考慮する
と、マトリックス（母材）は良好な鋳造性を有するもの
が好まし、上記のアルミニウム合金は良好な鋳造性を有
しているものである。た、必要に応じて適宜熱処理を施
すものである。

【００２３】より具体的に、マトリックス（母材）とし
て望ましいアルミニウム合金を例示すると、Ｓｉ：１
１．０〜１３．５ｗｔ％，Ｃｕ：０．５０〜１．３ｗｔ
％，Ｍｇ：０．８〜１．３ｗｔ％，Ｎｉ：０．５０〜
１．３ｗｔ％，及びＦｅ：１．０ｗｔ％以下，Ｍｎ：
０．０２ｗｔ％以下，Ｃｒ：０．１０ｗｔ％以下，Ｚ
ｎ：０．２５ｗｔ％以下の１種または２種以上を含み残
部Ａｌと不可避不純物よりなりアルミニウム合金であ
る。また、Ｃｕ：４．０〜５．０ｗｔ％，Ｓｉ：１．０
〜１．２ｗｔ％，Ｍｇ：０．１〜０．２ｗｔ％，及びＺ
ｎ：０．３ｗｔ％以下，Ｍｎ：０．３ｗｔ％以下，Ｔ
ｉ：０．３ｗｔ％以下，Ｎｉ：０．０５ｗｔ％以下，Ｆ
ｅ：０．５ｗｔ％以下の１種または２種以上を含み残部
Ａｌと不可避不純物よりなりアルミニウム合金であり、
この組成に、さらにＰｂ：０．０５ｗｔ％以下，Ｓｎ：
０．０５ｗｔ％以下，Ｃｒ：０．０５ｗｔ％以下の１種
または２種以上を含むアルミニウム合金である。また、
Ｓｉ：６．５〜７．５ｗｔ％，Ｍｇ：０．２〜０．４５
ｗｔ％，Ｃｕ：０．１〜０．２０ｗｔ％，Ｚｎ：０．１
ｗｔ％以下，Ｍｎ：０．１ｗｔ％以下，Ｔｉ：０．２０
ｗｔ％以下，Ｆｅ：０．２ｗｔ％以下，Ｎｉ：０．０５
ｗｔ％以下の１種または２種以上を含み残部Ａｌと不可
避不純物よりなりアルミニウム合金であり、この組成に
さらに、Ｐｂ：０．０５ｗｔ％以下，Ｓｎ：０．０５ｗ
ｔ％以下，Ｃｒ：０．０５ｗｔ％以下の１種または２種
以上を含むアルミニウム合金である。

【００２４】

【実施例１】本発明の第１実施例について、図１（ａ）
〜（ｃ）及び表１、表２、表３を参照して説明する。ま
ず、Ｓｉ_３Ｎ_４の被覆層０．１μのホウ酸アルミニウム
ウィスカーにより同繊維の多孔質繊維成形体を作製し
た。この多孔質繊維成形体は、体積充填率が異なる種々
の多孔質繊維成形体を作製した。これは図１（（ａ）は
斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は断面図）に示すよう
に、その形状は、Ｓｉ_３Ｎ_４被覆層を有するホウ酸アル
ミニウムウィスカー（２）を成形した多孔質繊維成形体
（１）の形状に作製した。

【００２５】次いで、これらの多孔質繊維成形体を同型
状のキャビティを有する加圧鋳造装置（スクイズキャス
ティングマシン）にセットし、マトリックスであるアル
ミニウム合金Ａ、Ｂを用いてそれぞれ加圧鋳造を行っ
た。アルミ合金Ａとして、Ｓｉ：１１．１％，Ｃｕ：
１．０３％，Ｆｅ：０．１３％，Ｍｎ：０．０２％，Ｍ
ｇ：０．８８％，Ｎｉ：０．９２％，残部Ａｌのもの、
またアルミ合金Ｂとして、Ｃｕ：４％，Ｓｉ：１％，Ｍ
ｇ：０．１％，Ｚｎ：０．１％，Ｍｎ：０．２％，Ｔ
ｉ：０．２％，Ａｌ残の組成のものを用いた。

【００２６】なお、体積充填率が異なる種々の多孔質繊
維成形体を作製し、それぞれ加圧鋳造を行ったが、この
とき体積充填率が９％の多孔質繊維成形体を使用する
と、複合化の際に強度不足のため成形体が潰れてしまい
良好な複合材を製造することができなかった。また３０
％の多孔質繊維成形体では、溶湯の含浸が困難となり極
端な割れが生じた。

【００２７】上述のように、体積充填率が異なる多孔質
繊維成形体を作製し、加圧鋳造を行って製造されたもの
のうち、Ｖｆ（体積充填率）２２％のアルミ基複合材に
ついて慣性型摩耗試験を行った。まず、Ｖｆ（体積充填
率）２２％の複合材から直径１６０ｍｍ×厚み５ｍｍの
ブレーキディスクを切削加工をし作製した。また比較材
として、被覆層を設けないホウ酸アルミニウムウィスカ
ーの多孔質繊維成形体を作り、加圧鋳造を行ったもの、
及び従来材ステンレスを用いた同形状ブレーキディスク
を作製した。

【００２８】一方、ブレーキディスクの摩擦相手材であ
るパッド材としては、表１に示す成分からなる市販パッ
ド材のセミメタリックパッド材Ｆを用意した。これらブ
レーキディスクとパッド材とにより慣性型摩耗試験を実
施して、摩擦摩耗特性を測定した。試験条件は表２に示
すようにドライ状態、ウエット状態ので行った。この慣
性型摩耗試験の試験測定項目は表３に示すように、摩擦
係数、ブレーキディスク表面粗さ、パッド材摩耗量、及
び保持率（ドライ時に対するウエット時の摩擦係数保持
率）である。

【表１】

【表２】

【表３】

【００２９】表３に示す試験結果から明らかなように、
本発明材のブレーキディスクは、摩擦係数基準である
０．４、保持率基準の７０％を越えており、耐摩耗、デ
ィスクブレーキ材とパット材の摩耗特性、摩擦係数、制
動保持特性のいずれも十分なブレーキ特性を示している
ものである。また比較材の被覆層を設けていないホウ酸
アルミ、ＳｉＣ、Ａｌ_２Ｏ_３を用いた複合材料と比較し
ても十分なブレーキ特性を示していることがわかる。さ
らに従来材のステンレスを用いたブレーキディスクと比
べても、総合的に同等またはそれ以上の特性を示してい
ることがわかる。なお、Ｓｉ_３Ｎ_４の被覆層を有するホ
ウ酸アルミニウムウィスカーの体積充填率が１０％のも
のについて同様な評価を行ったが、十分な摩擦摩耗特性
を得ることができなかった。

【００３０】

【実施例２】本発明の第２実施例について、表４、表５
を参照して説明する。Ｓｉ_３Ｎ_４被覆層の厚さが０．２
μのホウ酸アルミニウムウィスカーにより同繊維の図１
に示す形状の体積充填率が１０〜３０％の多孔質繊維成
形体を作製した。これらの多孔質繊維成形体を同型状の
キャビティを有する加圧鋳造装置（スクイズキャスティ
ングマシン）にセットし、マトリックスとしてアルミ合
金Ｃを用いてそれぞれ加圧鋳造を行った。体積充填率が
３０％のものは、複合時に含浸抵抗のため割れが生じ
た。なおアルミ合金Ｃは、Ｓｉ：６．５〜７．５％，Ｍ
ｇ：０．２〜０．４％，Ｚｎ：０．１％以下，Ｃｕ：
０．２０％以下，Ｍｎ：０．１％以下，Ｔｉ：０．２０
％以下，Ａｌ残のものを用いた。製造された各複合材か
ら直径１６０ｍｍ×厚み５ｍｍのブレーキディスクを作
製した。摩擦相手材としては市販のノンメタリック系パ
ッド材を用意した。以上から、実施例１と同様の試験を
行った。上記試験結果は表４に示す通りである。また制
動評価後の機械的特性値を表５に示す。

【表４】

【表５】

【００３１】表４に示す試験結果から明らかなように、
本発明のＳｉ_３Ｎ_４被覆層を有するホウ酸アルミニウム
ウィスカーを分散させた複合材のブレーキディスクは、
耐摩耗、ディスクブレーキ材とパット材の摩耗特性、摩
擦係数、制動保持特性のいずれも十分なブレーキ特性を
示しているものである。特に体積充填率が、１２〜２７
％のものは、摩擦係数基準である０．４、保持率基準の
７０％を越えており、優れた耐摩耗、ディスクブレーキ
材とパット材の摩耗特性、摩擦係数、制動保持特性のを
示している。

【００３２】また、表５に示す制動評価前後の機械的特
性値（静的曲げ破壊強度（ｋＮ））から明らかなよう
に、本発明のＳｉ_３Ｎ_４被覆層を有するホウ酸アルミニ
ウムウィスカーを分散させた複合材のブレーキディスク
は、制動評価の前と後で静的曲げ破壊強度（ｋＮ）のね
じり方向及び横方向の強度が、比較材の被覆層を設けて
いないホウ酸アルミを用いた複合材料より優れており、
また現用ステンレスのと同等またはそれ以上の特性を示
しているものである。

【００３３】

【実施例３】本発明の第３実施例について、表６を参照
して説明する。Ｓｉ_３Ｎ_４被覆層ホウ酸アルミニウムウ
ィスカーにより同繊維の体積充填率を２２％として、ホ
ウ酸アルミニウムウィスカーのＳｉ_３Ｎ_４被覆層の厚さ
の異なる多孔質繊維成形体を図１に示す形状に作製し、
これらの多孔質繊維成形体を同型状のキャビティを有す
る加圧鋳造装置（スクイズキャスティングマシン）にセ
ットし、マトリックスとしてアルミ合金Ａ、アルミ合金
Ｂ（上記実施例１と同じ成分）を用いてそれぞれ加圧鋳
造を行った。製造されたＶｆ（体積充填率）２２％の複
合材から直径１６０ｍｍ×厚み５ｍｍのブレーキディス
クを切削加工し、作製した。一方、摩擦相手材であるパ
ッド材としては、市販ノンメタリック系パッド材を用意
した。以上から、上記実施例１と同様の試験を行った。
その試験結果は表６に示す通りである。

【表６】

【００３４】表６に示す試験結果から明らかなように、
本発明のＳｉ_３Ｎ_４被覆層を有するホウ酸アルミニウム
ウィスカーを分散させた複合材のブレーキディスクは、
耐摩耗、ディスクブレーキ材とパット材の摩耗特性、摩
擦係数、制動保持特性のいずれも十分なブレーキ特性を
示しているもので、Ｓｉ_３Ｎ_４被覆層が、０．０５〜
０．４μｍのものは、摩擦係数基準である０．４、保持
率基準の７０％を越えており十分なブレーキ特性が得ら
れていることがわかる。特に０．１〜０．２μｍのＳｉ
_３Ｎ_４被覆層のものは優れた耐摩耗、ディスクブレーキ
材とパット材の摩耗特性、摩擦係数、制動保持特性のを
示している。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかわる
アルミ基複合材よりなるブレーキディスク材によれば、
アルミニウムあるいはアルミニウム合金をマトリックス
としているのでブレーキディスク材の軽量化が図られ、
かつドライ、ウエットのいずれの制動状態でも良好なブ
レーキ特性である耐摩耗、ディスクブレーキ材とパット
材の摩耗特性、摩擦係数、制動保持特性を発揮すると共
に、従来料及び他の金属基複合材料より優れた各種の要
求特性を備えているもので、このようなアルミ基複合材
よりなるブレーキシステムの実用化に大きく貢献できる
という顕著な効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における成形体を示す図

【符号の説明】

１． 多孔質繊維成形体 ２． ウィスカー

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウムあるいはアルミニウム合金
   のマトリックス中にＳｉ_３Ｎ_４被覆層を有するホウ酸ア
   ルミニウムウィスカーを分散させたことを特徴とするア
   ルミ基複合材よりなるブレーキディスク。
2. 【請求項２】 Ｓｉ_３Ｎ_４被覆層を有するホウ酸アルミ
   ニウムウィスカーの体積充填率が、１２〜２７％である
   ことを特徴とする請求項１に記載のアルミ基複合材より
   なるブレーキディスク。
3. 【請求項３】 ホウ酸アルミニウムウィスカーのＳｉ_３
   Ｎ_４被覆層の厚さが、０．０５〜０．４μｍであること
   を特徴とする請求項１または２に記載のアルミ基複合材
   よりなるブレーキディスク。
4. 【請求項４】 マトリックスのアルミニウム合金が、Ｓ
   ｉ：１〜１４ｗｔ％，Ｃｕ：０．１〜５．５ｗｔ％，Ｍ
   ｇ：０．１％〜０．９ｗｔ％，残部Ａｌ及び不可避不純
   物よりなり合金であることを特徴とする請求項１〜３の
   いずれかに記載のアルミ基複合材よりなるブレーキディ
   スク。
5. 【請求項５】 マトリックスのアルミニウム合金が、Ｓ
   ｉ：１〜１４ｗｔ％，Ｃｕ：０．１〜５．５ｗｔ％，Ｍ
   ｇ：０．１％〜０．９ｗｔ％に，Ｆｅ：１．０ｗｔ％以
   下，Ｍｎ：０．３ｗｔ％以下，Ｔｉ：０．２５ｗｔ％以
   下，Ｎｉ：１．３ｗｔ％以下，Ｚｎ：０．３ｗｔ％以下
   の１種または２種以上，残部Ａｌ及び不可避不純物より
   なり合金であることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
   かに記載のアルミ基複合材よりなるブレーキディスク。