JPS597775B2 - 制動子鋳造用Ａｌ合金 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は制動子用Ａ４合金に係り、特に制動性、耐久性
および相手材の損耗軽減性等にすぐれかつ経済的な制動
子鋳造用ＡＡ合金に関する。

制動子材として具備すべき性質は適用条件によって一様
ではないが、一般に以下に要約される。

（１）制動性二通常、材料固有の摩擦係数で表現される
もので犬なる程望ましい。

（２）耐久性二制動子自体消耗交換を普通とするが、で
きる限り耐久性に富むことが望ましい。

ちなみに、制動時には急激に摩擦熱が発生するのでこれ
を速やかに放散し、またかかる急速加熱に起因する熱衝
に対し感受性が小さいこと等の本質的には耐摩耗性や強
靭性にすぐれていることが必要。

（３）相手材への損耗軽減性：耐久性重視に偏すると相
手材を損耗することになるので、これを避ける必要があ
る。

従来、制動子材の代表例として鋳鉄が知られており、こ
の他焼結合金系のもの、アスベスト等の鉱物質あるいは
無機化合物を主体とするものも開発されている。

しかし、前記制動子材として必要な性質を必ずしも備え
たものではないため、使用条件によって制動子材を選択
適用しなければならないという欠点があった。

本発明の目的は、前記従来技術の欠点を克服し、制動性
、耐久性および相手材の損耗軽減化にすぐれかつ経済的
な制動子鋳造用合金を提供することにある。

本発明は、重量でＣｕ３〜５％、Ｓｉ２〜１２係及びＴ
ｉ１〜５％を含有し、さらに２５〜５００μｍの粒径の
黒鉛粒子及び２５〜２００μｍの粒径の高硬度炭化物粒
子を、凝固合金の任意断面で３〜５０係の面積を占め、
かつ黒鉛粒子と該炭化物粒子との配合比が前記面積比で
１＝１／３〜１：１である量含有し、残部がＡ４からな
る制動子鋳造用Ａｔ合金並びに重量でＣｕ３〜５係、Ｓ
ｉ２〜１２係、Ｔｉ１〜５係、Ｎｉｌ〜３饅及びＭｇ０
．５〜２’％を含有し、さらに２５〜５００μｍの粒径
の黒鉛粒子及び２５〜２００μｍの粒径の高硬度炭化物
粒子を凝固合金の任意断面で３〜５係の面積を占め、か
つ黒鉛粒子と該炭化物粒子との配合比が前記面積比で１
：１／３〜１：１である量含有し、残部がＡＡからなる
制動子鋳造用Ａｔ合金に関する。

本発明において、Ｃｕの含有はＡ４合金の素地を強化し
、熱処理効果があるが３重量係未満では不十分であり、
５重量係を越えると割れを発生してＡ７との化合物が粗
大に成長し素地を脆くする。

Ｓｉも合金素地を強化するが２重量係未満では効果なく
、１２重量係を越えると粗犬初晶Ｓｉが晶出し素地が脆
くなると共に炭化物粒子の分散効果が不十分となる。

一方Ｔｉは黒鉛粒子及び炭化物粒子の分散助剤としての
作用を有すると同時に、黒鉛と反応して黒鉛粒子表面に
有効なＴｉＣ層を形成するが１重量係未満ではその効果
が不十分であり、５重量係を越えると融点の上昇にとも
ないＡＡ合金溶湯の流動性が悪くなり鋳造性をそこなう
。

ＡＡ合金に添加する炭化物粒子は、特に制限はなく、１
例としてＳｉＣを示すことができる。

かかる炭化物は、一般に摩擦係数が黒鉛の３倍以上に達
する上に高硬度でもあるため消耗し難く、然してこれを
金属基地中に分散せしめたものは白鋳鉄の例からも明ら
かなように制動特性にすぐれているが、反面相手材を損
耗させる危険性が高いという欠点がある。

しかるに、本発明に従い、固体潤滑作用を有する物質と
して知られる黒鉛粒子を炭化物粒子とともに共添加し、
しかも両者の添加量および両者間の配合割合を好適範囲
に保つ場合には、炭化物に起因する制動特性と耐摩耗性
を保持しながら相手材の損耗を軽減できるという事実が
明らかになった。

黒鉛粒子と炭化物粒子の添加量合計は、凝固合金の任意
断面（摺動ｍｌを含む）における面積比で３〜５０％と
すべきである。

前記範囲とする理由は、５０係を越えると熱伝導性不足
の黒鉛、熱伝導性と耐熱衝撃性がともに劣る炭化物の存
在量が過度に増大する結果、摩擦熱の放散と耐熱衝撃性
が悪化し、然して制動時に発生することのある炭化物内
部および炭化物と金属基地境界の亀裂が進展し易くなり
、遂には材料の破壊を招くことになるからである。

一方、３係未満では、本発明効果が達成されない。

次に、黒鉛粒子と炭化物粒子の配合比は、前記面積比で
１：１／３〜１：１とされる。

炭化物粒子の配合比が１を越える場合には、制動性は良
好であるが相手材の損耗が著しくなるので好ましくなく
、また１／３より少ない場合には黒鉛の潤滑作用が炭化
物による制動能力を上廻る結果となり、制動子としての
性能が低下するため好ましくない。

黒鉛粒子および炭化物粒子の粒度は、それぞれの特性で
ある潤滑性と制動性の最適化並びに制動子の形状、構成
素材の質量（密度）等から黒鉛粒子は２５〜５００μｍ
１炭化物粒子は２５〜２００μｍとされる。

すなわち、両粒子ともに粒径が２５μｍより小さい場合
には、溶渦中で粒子が凝集して浮上分離し易くなったり
単一粒子としての分散が困難になる等の欠点を生じるた
め好ましくない。

また、黒鉛粒子の粒径が５００μｍを越える場合には、
均一分布が困難となったり、黒鉛粒子の表面に炭化物粒
子が吸着される結果制動性が低下する等の欠点を生じ、
他方炭化物粒子の粒径が２００μｍを越える場合には、
制動子使用中に該粒子内および該粒子と金属基地境界に
亀裂が生じ易くなり、その結果炭化物粒子が脱落して相
手材を著しく損傷する等の不利をともなう。

黒鉛粒子および炭化物粒子のＡ４合金溶渦中・＼の添加
は、通常の鋳造方法に従って実施すればよい。

例えは、両粒子を予め溶解し液相線温度以上５０〜１０
０℃の温度に保ったＡｔ合金溶渦中に添加して十分撹拌
すれはよく、かくして得られる溶湯を鋳型中に注入する
ことにより目的とする制動子が経済的に得られる。

特許請求の範囲第２項の１，合金は第１項の成分のほか
に金属元素としてＮｉ及びＭｇを含有するＡＡ合金であ
る。

Ｎｉの含有は素地の強化を助長し、１重量係未満では効
果がなく３重＠係を越えるとＡｔ、との化合物が粗大に
成長し素地を脆くする。

又Ｍｇの含有はＣｕと同様に熱処理効果を有し、０．５
重量係未満では効果なく２重量係を越えるとＡｔ合金の
機械強度が低下する。

黒鉛粒子及び炭化物粒子の組成は第１項のＡＡ合金と同
一である。

次に実施例を説明する。

実施例 １ 予め溶解したＡｌ ８Ｓｉ−４Ｃｕ−ＩＴｉからなる
組成のＡｔ合金溶渦中に平均粒径３０μｍのＳｉＣを凝
固後のＡＡ合金断面積の５％を占めるように、又平均粒
径１５０μｍの黒鉛粒子を上記断面積の１０係を占める
ように撹拌下に添加分散し、分散溶湯を鋳型に入れて制
動子を得た。

得られた制動子の断面組織を観察の結果、ＳｉＣ及び黒
鉛粉は鋳塊中に均一に分散していた。

実施例 ２ 予め溶解したＡｔ−１ ２％Ｓ’ｉ−３％Ｃｕ−３％Ｔ
ｉ−１係Ｍｇ−２％Ｎｉからなる組成のＡｔ合金溶湯
中に、平均粒径３０μｍのＳｉＣを凝固後の断面積比が
９係になるように、又平均粒径 ・１５０μｍの黒鉛粒
子を上記面積比が１２係になるように撹拌下に添加し、
かくして得られる溶湯を鋳型に注入して制動子を鋳造し
た。

次いで、得られた制動子の表面につき顕微鏡写真（１０
０倍）を撮影したところ第１図の結果を得た。

図中黒色の片状体は黒鉛粒子、灰白色の小塊状体はＳｉ
Ｃ粒子で、それぞれ独立して均一に分散していることが
知られる。

上記実施例のＡＩ−合金と従来の鋳鉄制動子材及びアス
ベスト制動子材について、Ｊ−Ｉ’Ｓ Ｄ４３１１−
１９７５に定める定速式摩擦試験機を用い、圧力５ ｋ
９／ｃａ、回転数４’５ ０ ｒ．ｐ．ｍ （周速７
？？Ｚ／ ｓｅｅ ）温度１５０℃の条件で試験を行な
った。

試験片は１０ｍ厚さ×２５閣角のものを各２ヶ用いた。

試験結果を第１表に示す。第１表から明らかなように、
実施例のＡ７合金は従来の鋳鉄制動子材又はアス・＼ス
ト制動子材に比較して、摩擦係数は同等であり、自身の
摩耗量が約１／２、相手材の摩耗量が１桁小さいことが
示される。

本発明によれは、ＳｉＣに基づく制動性、黒鉛粒子に起
因する潤滑性を兼ね備え、耐久性や相手材の損耗軽減化
が従来品に比して著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＡＡ合金より得られた制動子の表面の
顕微鏡写真である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重量でＣｕ３〜５％、Ｓｉ２〜１２％及びＴｉ１〜
   ５係を含有し、さらに２５〜５００μｍの粒径の黒鉛粒
   子及び２５〜２００μｍの粒径の高硬度炭化物粒子を、
   凝固合金の任意断面で３〜５０係の面積を占め、かつ黒
   鉛粒子と該炭化物粒子との配合比が前記面積比で１＝１
   ／３〜１：１である量含有し、残部がＡＡからなる制動
   子鋳造用Ａ７合金。 ２ 重量でＣｕ３〜５％、Ｓｉ２〜１２％、Ｔｉ１〜５
   ％、Ｎｉｌ〜３％及びＭｇ０．５〜２％を含有し、さら
   に２５〜５００μｍの粒径の黒鉛粒子及び２５〜２００
   μｍの粒径の高硬度炭化物粒子を、凝固合金の任意断面
   で３〜５０％の面積を占め、かつ黒鉛粒子と該炭化物粒
   子との配合比が前記面積比で１： １／３〜１：１であ
   る量含有し、残部がＡｔからなる制動子鋳造用Ａｔ合金
   。