KR20120057879A

KR20120057879A - 탄소-세라믹 브레이크 디스크 및 이를 만드는 방법

Info

Publication number: KR20120057879A
Application number: KR1020100119415A
Authority: KR
Inventors: 강정석; 신현규; 최연호; 이준상; 조채욱; 임동원; 채병근; 최문수
Original assignee: 주식회사 데크
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2012-06-07
Also published as: KR101304188B1; WO2012074260A2; WO2012074260A3

Abstract

본 발명인 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 만드는 방법은, 탄소섬유와 페놀수지를 혼합하여 혼합물을 만드는 제1단계; 상기 혼합물을 몰드에 넣고 프레스로 가압하여 제1성형체를 만들고, 상기 혼합물을 몰드에 넣고 프레스로 가압하여 제2성형체를 만드는 제2단계; 상기 제1성형체를 탄화시키고, 상기 제2성형체를 탄화시키는 제3단계; 상기 탄화된 제1성형체를 기계가공하고, 상기 탄화된 제2성형체를 기계가공하는 제4단계; 상기 기계가공된 제1성형체와 상기 기계가공된 제2성형체를 서로 접착하는 제5단계; 상기 서로 접착된 제1성형체와 제2성형체에 규소를 녹여서 침투시키는 제6단계; 및 상기 규소가 침투된 제1성형체와 제2성형체를 연마하는 제7단계;를 포함한다.
본 발명을 사용하면, 마찰층과 지지층의 결합력이 커져, 브레이크 작동시, 마찰층이 지지층으로부터 떨어져 나가지 않는다. 따라서, 탄소-세라믹 브레이크 디스크의 제동성능이 지속적으로 유지된다. 또한, 마찰층이 지지층으로부터 떨어져 나감으로써, 패드와 마찰층이 불규칙하게 접촉되어 발생하는 진동 및 소음을 방지할 수 있다. 또한, 지지층이 외부로 노출되어 산화되는 것이 방지된다.

Description

탄소-세라믹 브레이크 디스크 및 이를 만드는 방법{CARBON-CERAMIC BRAKE DISC AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 탄소-세라믹 브레이크 디스크에 관한 것이다.

자동차 브레이크는 드럼식 브레이크와 디스크식 브레이크로 구분된다.

디스크식 브레이크는 디스크의 표면과 패드의 마찰로 발생 되는 마찰력으로 디스크의 회전을 늦추거나 멈추게 함으로써, 자동차의 속도를 감속하거나 자동차를 정지시킨다.

제동력이 우수한 디스크는, 무게가 가볍고, 내열충격성, 내산화성, 내마모성이 크고, 고강도이며, 높은 마찰계수를 가져야 한다. 이를 위해, 최근에는 탄소 섬유 강화 세라믹 복합체로 디스크를 만든다.

탄소 섬유 강화 세라믹 복합체는, 기지(matrix)가 세라믹이고 탄소섬유로 강화된 소재이다.

이하, 탄소 섬유 강화 세라믹 복합체로 만든 브레이크 디스크를 탄소-세라믹 브레이크 디스크라 칭한다.

일반적으로, 탄소-세라믹 브레이크 디스크는, 지지층과, 지지층의 상하면에 결합된 마찰층으로 구성된다.

브레이크 작동시, 마찰층은 패드와 마찰접촉하고, 지지층은 마찰층을 지지하여 충격을 흡수한다.

일반적으로, 마찰층은 우수한 마찰성능 및 내산화성을 가지기 위해, SiC 75 wt% 이상, Si 25 wt%이하, C 0.5 wt%이하의 성분조성을 가진다.

지지층은, 유연성(ductility)을 가지기 위해, SiC 30~50 wt%, Si 25 wt%이하, C 30~50 wt%의 성분조성을 가진다.

이렇게 마찰층의 성분조성과 지지층의 성분조성 차이가 크므로, 마찰층의 열팽창계수와 지지층의 열팽창계수 차이가 커진다. 이로 인해, 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 만드는 과정(특히 냉각단계)에서, 마찰층에 균열이 발생한다.

마찰층에 균열이 발생하면, 마찰층과 지지층의 결합력이 약해져서, 브레이크 작동시, 마찰층이 지지층으로부터 떨어져 나갈 수 있다. 마찰층이 지지층으로부터 떨어져 나가면, 패드가 마찰층에 불규칙하게 마찰접촉하게 된다.

이로 인해, 탄소-세라믹 브레이크 디스크의 제동성능이 떨어지고, 진동 및 소음이 발생한다. 또한, 지지층이 외부로 노출됨으로써 산화된다.

본 발명의 목적은, 마찰층과 지지층의 결합력이 큰 탄소-세라믹 브레이크 디스크 및 이를 만드는 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 만드는 방법은, 탄소섬유와 페놀수지를 혼합하여 혼합물을 만드는 제1단계; 상기 혼합물을 몰드에 넣고 프레스로 가압하여 제1성형체를 만들고, 상기 혼합물을 몰드에 넣고 프레스로 가압하여 제2성형체를 만드는 제2단계; 상기 제1성형체를 탄화시키고, 상기 제2성형체를 탄화시키는 제3단계; 상기 탄화된 제1성형체를 기계가공하고, 상기 탄화된 제2성형체를 기계가공하는 제4단계; 상기 기계가공된 제1성형체와 상기 기계가공된 제2성형체를 서로 접착하는 제5단계; 상기 서로 접착된 제1성형체와 제2성형체에 규소를 녹여서 침투시키는 제6단계; 및 상기 규소가 침투된 제1성형체와 제2성형체를 연마하는 제7단계;를 포함한다.

또한, 상기 목적은, 지지층; 상기 지지층의 상면과 하면에 각각 접착된 마찰층; 및 상기 지지층과 마찰층 사이에 형성된 접착층으로 구성되며, 상기 지지층과 마찰층은 동일한 성분조성을 가진 탄소-세라믹 브레이크 디스크에 의해 달성된다.

본 발명은, 마찰층의 성분조성과 지지층의 성분조성이 동일하므로, 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 만드는 과정에서, 마찰층에 균열이 생기지 않는다. 이로 인해, 마찰층과 지지층의 결합력이 커져, 브레이크 작동시, 마찰층이 지지층으로부터 떨어져 나가지 않는다. 따라서, 탄소-세라믹 브레이크 디스크의 제동성능이 지속적으로 유지된다. 또한, 마찰층이 지지층으로부터 떨어져 나감으로써, 패드와 마찰층이 불규칙하게 접촉되어 발생하는 진동 및 소음을 방지할 수 있다. 또한, 지지층이 외부로 노출되어 산화되는 것이 방지된다.

또한, 본 발명은, 접착층의 성분조성도 마찰층 및 지지층의 성분조성과 동일하게 만들 수 있다. 이로 인해, 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 만드는 과정에서, 접착층에 미세한 균열도 생기지 않아, 마찰층과 지지층의 결합력이 더욱 커질 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 만드는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2(a),(b),(c)는, 제1성형체를 만드는 순서를 나타낸 도면이다.
도 3(a),(b),(c)는, 제2성형체를 만드는 순서를 나타낸 도면이다.
도 4는, 제1성형체와 제2성형체를 흑연분말이 혼합된 페놀수지로 접착한 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는, 도 4의 A부분을 확대한 도면이다.
도 6은, 제1성형체와 제2성형체를 흑연분말 및 길이가 짧은 탄소섬유가 혼합된 페놀수지로 접착한 상태를 나타낸 도면으로, 접착한 부분을 도 5와 같이 확대한 도면이다.
도 7은, 제1성형체와 제2성형체를 흑연분말 및 분쇄된 탄소섬유가 혼합된 페놀수지로 접착한 상태를 나타낸 도면으로, 접착한 부분을 도 5와 같이 확대한 도면이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 만드는 방법으로 만들어진 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 만드는 방법을 설명한다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 만드는 방법을 나타낸 순서도이다. 도 2(a),(b),(c)는, 제1성형체를 만드는 순서를 나타낸 도면이다. 도 3(a),(b),(c)는, 제2성형체를 만드는 순서를 나타낸 도면이다. 도 2 또는 도 3에 도시된 실선화살표는 프레스의 이동방향을 나타내고, 점선화살표는 제1성형체 또는 제2성형체를 몰드로부터 꺼내는 방향을 나타낸다.

도 1, 도 2(a),(b),(c), 도 3(a),(b),(c)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 만드는 방법은,

탄소섬유와 페놀수지를 혼합하여 혼합물(X)을 만드는 제1단계(S11); 상기 혼합물(X)을 몰드(M)에 넣고 프레스(P)로 가압하여 제1성형체(Y1)를 만들고, 상기 혼합물(X)을 몰드(M)에 넣고 프레스(P)로 가압하여 제2성형체(Y2)를 만드는 제2단계(S12); 상기 제1성형체(Y1)를 탄화시키고, 상기 제2성형체(Y2)를 탄화시키는 제3단계(S13); 상기 탄화된 제1성형체(Y1)를 기계가공하고, 상기 탄화된 제2성형체(Y2)를 기계가공하는 제4단계(S14); 상기 기계가공된 제1성형체(Y1)와 상기 기계가공된 제2성형체(Y2)를 서로 접착하는 제5단계(S15); 상기 서로 접착된 제1성형체(Y1)와 제2성형체(Y2)에 규소를 녹여서 침투시키는 제6단계(S16); 및 상기 규소가 침투된 제1성형체(Y1)와 제2성형체(Y2)를 연마하는 제7단계(S17);를 포함한다.

이하, 제1단계(S11)를 설명한다.

탄소섬유 30~70 vol%와, 페놀수지 70~30 vol%를 혼합하여 혼합물(X)을 만든다. 혼합물(X)로 후술할 지지층과 마찰층을 만든다. 지지층과 마찰층이 동일한 성분조성을 가진 혼합물(X)로 만들어지므로, 지지층의 성분조성과 마찰층의 성분조성은 동일하다.

이하, 제2단계(S12)를 설명한다.

도 2(a)에 도시된 바와 같이, 몰드(M)에 혼합물(X)을 넣는다.

혼합물(X)위에 코어체(V)를 올려놓는다. 코어체(V)는 냉각채널의 형상을 가진다. 코어체(V)위에 혼합물(X)을 넣는다.

도 2(b)에 도시된 바와 같이, 프레스(P)로 가압하여 제1성형체(Y1)를 만든다. 이때, 가압하는 압력은 3~5 MPa이다. 여기서, 프레스(P)에 설치된 히터로 혼합물(X)을 가열할 수도 있다. 가열하는 온도는 120~180 ℃이다.

도 2(c)에 도시된 바와 같이, 몰드(M)로부터 제1성형체(Y1)를 꺼낸다.

제1성형체(Y1)는, 경화된 페놀수지안에 무작위로 분포된 탄소섬유로 구성된다.

도 3(a)에 도시된 바와 같이, 몰드(M)에 혼합물(X)을 넣는다.

도 3(b)에 도시된 바와 같이, 프레스(P)로 혼합물(X)를 가압하여 제2성형체(Y2)를 만든다. 이때, 가압하는 압력은 3~5 MPa이다. 여기서, 프레스(P)에 설치된 히터로 혼합물(X)을 가열할 수도 있다. 가열하는 온도는 120~180 ℃이다.

도 3(c)에 도시된 바와 같이, 몰드(M)로부터 제2성형체(Y2)를 꺼낸다.

제2성형체(Y2)는, 경화된 페놀수지안에 무작위로 분포된 탄소섬유로 구성된다.

이하, 제3단계(S13)를 설명한다.

도가니(crucible) 안에 제1성형체(Y1)를 넣는다. 진공저항가열로 안에 도가니를 넣는다. 진공저항가열로 안은 진공분위기 또는 불활성분위기이다.

진공저항가열로는, 제1성형체(Y1)의 온도를 13시간 동안 1550℃로 승온시킨다. 진공저항가열로는, 제1성형체(Y1)의 온도를 1~2시간 동안 1550℃로 유지시킨다. 제1성형체(Y1)의 온도가 1550℃로 승온되고 유지되는 동안, 제1성형체(Y1)에 포함된 유기화합물이 열분해되어 탄소가 된다. 유기화합물이 열분해되고 남은 자리에는 기공(porosity)이 형성된다.

제1성형체(Y1) 탄화시, 코어체(V)는 열분해 된다. 코어체(V)의 열분해 시 잔류 탄소량은 10 wt% 미만인 것이 바람직하다. 이를 위해, 코어체(V)는, 폴리카보네이트(polycarbonate), ABS수지(Acrylonitrile Butadiene Styrene copolymer), 스티렌 수지(Styrene resin), 폴리에틸렌(Polyethylene), 아크릴 수지(Acrylic resin) 등과 같은 열가소성 수지로 만들어진다. 코어체(V)가 열분해 되면, 코어체(V)가 열분해되고 남은 빈자리에 냉각채널이 형성된다.

도가니 안에 제2성형체(Y2)를 넣는다. 진공저항가열로 안에 도가니를 넣는다. 진공저항가열로 안은 진공분위기 또는 불활성분위기이다.

진공저항가열로는, 제2성형체(Y2)의 온도를 13시간 동안 1550℃로 승온시킨다. 진공저항가열로는, 제2성형체(Y2)의 온도를 1~2시간 동안 1550℃로 유지시킨다. 제2성형체(Y2)의 온도가 1550℃로 승온되고 유지되는 동안, 제2성형체(Y2)에 포함된 유기화합물이 열분해되어 탄소가 된다. 유기화합물이 열분해되고 남은 자리에는 기공(porosity)이 형성된다.

이하, 제4단계(S14)를 설명한다.

제1성형체(Y1)와 제2성형체(Y2)의 중심부에 차축이 지나가는 축공을 뚫는다.

제1성형체(Y1)와 제2성형체(Y2)의 축공 주위로, 햇파트(hat part)와 결합되는 볼트가 관통하는 관통공을 동일원상에 동일간격으로 뚫는다. 햇파트는 바퀴와 결합된다.

이하, 제5단계(S15)를 설명한다.

도 4는, 제1성형체와 제2성형체를 흑연분말이 혼합된 페놀수지로 접착한 상태를 나타낸 도면이다. 도 5는, 도 4의 A부분을 확대한 도면이다.

제1성형체(Y1)와 제2성형체(Y2)를 흑연분말(Gp)이 혼합된 페놀수지(Pn)로 접착한다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1성형체(Y1)와 제2성형체(Y2)가 접착되면, 제1성형체(Y1)와 제2성형체(Y2) 사이에 후술할 접착층이 만들어진다.

페놀수지의 vol% 및 흑연분말의 vol%를 조절하여 접착층의 성분조성을 지지층 및 마찰층의 성분조성과 동일하게 만든다. 이를 위해, 페놀수지 70~30 vol%와, 흑연분말 30~70 vol%를 혼합한다. 그러면, 접착층의 성분조성은, 지지층 및 마찰층의 성분조성과 동일한, SiC 65~25 wt%, Si 15~25 wt%, C 20~50 wt%가 된다.

한편, 흑연분말과 혼합되는 페놀수지는 액체상태 또는 고체상태일 수 있다.

먼저, 흑연분말이 혼합된 액체상태의 페놀수지로, 제1성형체(Y1)와 제2성형체(Y2)를 접착하는 방법을 설명한다.

제1성형체(Y1)의 상면과 하면에 흑연분말이 혼합된 액체상태의 페놀수지를 도포한다. 도포두께는 0.1~2mm이다. 제1성형체(Y1)의 상면과 하면 각각에 제2성형체(Y2)를 접착한다. 제1성형체(Y1)와 제2성형체(Y2) 사이로 빠져나온 흑연분말이 혼합된 액체상태의 페놀수지를 제거한다.

다음으로, 흑연분말이 혼합된 고체상태의 페놀수지로, 제1성형체(Y1)와 제2성형체(Y2)를 접착하는 방법을 설명한다.

제1성형체(Y1)의 상면과 하면에 흑연분말이 혼합된 고체상태의 페놀수지를 뿌린다. 제1성형체(Y1)의 상면과 하면에 제2성형체(Y2)를 각각 올려놓고 프레스로 가압하고 프레스에 설치된 히터로 가열한다. 흑연분말이 혼합된 고체상태의 페놀수지가 녹으면서, 제1성형체(Y1)의 상면과 하면 각각에 제2성형체(Y2)가 접착된다. 제1성형체(Y1)와 제2성형체(Y2) 사이로 빠져나온 흑연분말이 혼합된 액체상태(고체상태의 페놀수지가 녹은 상태)의 페놀수지를 제거한다.

도 6은, 제1성형체와 제2성형체를 흑연분말 및 길이가 짧은 탄소섬유가 혼합된 페놀수지로 접착한 상태를 나타낸 도면으로, 접착한 부분을 도 5와 같이 확대한 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 제1성형체(Y1)와 제2성형체(Y2)를 흑연분말(Gp) 및 길이가 짧은 탄소섬유(Cf-s)가 혼합된 페놀수지(Pn)로 접착할 수 있다. 이 경우, 페놀수지의 vol% 및 흑연분말의 vol% 뿐만 아니라, 길이가 짧은 탄소섬유의 vol%도 조절하여, 접착층의 성분조성을 지지층 및 마찰층의 성분조성과 보다 쉽게 동일하게 만들 수 있다. 길이가 짧은 탄소섬유의 길이는 1~3mm이다.

페놀수지 70~30 vol%와, 흑연분말 15~35 vol%, 길이가 짧은 탄소섬유 15~35 vol%를 혼합한다. 그러면, 접착층의 성분조성은, 지지층 및 마찰층의 성분조성과 동일한, SiC 65~25 wt%, Si 15~25 wt%, C 20~50 wt%이 된다.

흑연분말 및 길이가 짧은 탄소섬유가 혼합된 페놀수지가 액체 또는 고체상태일 때 제1성형체(Y1)와 제2성형체(Y2)를 접착하는 방법은, 흑연분말이 혼합된 페놀수지가 액체 또는 고체상태일 때 제1성형체(Y1)와 제2성형체(Y2)를 접착하는 방법과 동일하므로, 그 설명을 생략한다.

도 7은, 제1성형체와 제2성형체를 흑연분말 및 분쇄된 탄소섬유가 혼합된 페놀수지로 접착한 상태를 나타낸 도면으로, 접착한 부분을 도 5와 같이 확대한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제1성형체(Y1)와 제2성형체(Y2)를 흑연분말(Gp) 및 분쇄된 탄소섬유(Cf-m)가 혼합된 페놀수지(Pn)로 접착할 수도 있다.

이 경우, 페놀수지의 vol% 및 흑연분말의 vol% 뿐만 아니라, 분쇄된 탄소섬유의 vol%도 조절하여, 지지층 및 마찰층의 성분조성과, 접착층의 성분조성을 동일하게 만들 수 있다. 분쇄된 탄소섬유의 직경은 0.01~0.1mm이다.

페놀수지 70~30 vol%와, 흑연분말 15~35 vol%, 분쇄된 탄소섬유 15~35 vol%를 혼합한다. 그러면, 접착층의 성분조성은, 지지층 및 마찰층의 성분조성과 동일한, SiC 65~25 wt%, Si 15~25 wt%, C 20~50 wt%이 된다.

흑연분말 및 분쇄된 탄소섬유가 혼합된 페놀수지가 액체 또는 고체상태일 때 제1성형체(Y1)와 제2성형체(Y2)를 접착하는 방법은, 흑연분말이 혼합된 페놀수지가 액체 또는 고체상태일 때 제1성형체(Y1)와 제2성형체(Y2)를 접착하는 방법과 동일하므로, 그 설명을 생략한다.

이하, 제6단계(S16)를 설명한다.

도가니 안에 규소를 넣는다.

도가니 안에 서로 접착된 제1성형체(Y1)와 제2성형체(Y2)를 규소에 묻히도록 넣는다.

진공저항가열로 안에 도가니를 넣는다. 진공저항가열로 안은 진공분위기 또는 불활성분위기이다.

진공저항가열로는, 제1성형체(Y1) 및 제2성형체(Y2)의 온도를 13시간 동안 1550℃로 승온시킨다. 진공저항가열로는, 제1성형체(Y1) 및 제2성형체(Y2)의 온도를 1~2시간 동안 1550℃로 유지시킨다.

제1성형체(Y1) 및 제2성형체(Y2)의 온도가 1550℃로 승온되고 유지되는 동안, 규소가 녹아서 제1성형체(Y1) 및 제2성형체(Y2)의 기공으로 침투한다.

기공으로 침투한 규소 대부분은 제1성형체(Y1) 및 제2성형체(Y2)에 포함된 탄소와 반응하여, 탄화규소(silicon carbide, SiC)가 된다. 탄소와 반응하지 않은 나머지 규소는 기공을 메운다.

이하, 제7단계(S17)를 설명한다.

연마기(grinder)로, 제1성형체(Y1)와 제2성형체(Y2)를 연마한다.

도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 만드는 방법으로 만들어진, 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 나타낸 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 만드는 방법으로 만들어진 탄소-세라믹 브레이크 디스크(100)는, 지지층(110), 마찰층(120), 접착층(130)으로 구성된다.

탄소-세라믹 브레이크 디스크(100)는, 중심부에 차축이 지나가는 축공(101)을 구비한다. 축공(101) 주위로, 햇파트(hat part)와 결합되는 볼트가 관통하는 관통공(102)이 동일원상에 동일간격으로 구비된다.

지지층(110)은 냉각채널(111)을 구비한다. 지지층(110)의 두께는 20~50mm이다. 지지층(110)의 성분조성은, SiC 65~25 wt%, Si 15~25 wt%, C 20~50 wt%이다. 지지층(110)에는, 탄소섬유가 무작위로 분포된다. 탄소섬유는, 직경이 7㎛인 필라멘트 1K~48K의 다발로 구성된다. 탄소섬유의 길이는 25~30mm이다.

마찰층(120)의 두께는 0.1~2mm이다. 마찰층(120)의 성분조성은, 지지층(110)의 성분조성과 동일한, SiC 65~25 wt%, Si 15~25 wt%, C 20~50 wt%이다. 마찰층(120)에는, 탄소섬유가 무작위로 분포된다. 탄소섬유는, 직경이 7㎛인 필라멘트 1K~48K의 다발로 구성된다. 탄소섬유의 길이는 1~3mm이다.

지지층(110)의 성분조성과 마찰층(120)의 성분조성이 동일하므로, 지지층(110)의 열팽창계수와 마찰층(120)의 열팽창계수가 동일하다. 따라서, 탄소-세라믹 브레이크 디스크(100)를 만드는 과정에서, 지지층(110)의 열팽창계수와 마찰층(120)의 열팽창계수의 차이로 인해, 마찰층(120)에 균열이 생기지 않는다.

한편, 지지층(110)의 성분조성과 마찰층(120)의 성분조성을 동일하더라도, 실험결과, 마찰층(120)의 마찰성능 및 내산화성이 종래보다 크게 저하되지 않았다. 또한, 지지층(120)의 유연성(ductility)도 종래보다 크게 저하되지 않았다.

접착층(130)의 두께는 0.05~1mm이다. 접착층(130)의 성분조성은 마찰층(120) 및 지지층(110)의 성분조성과 동일한 SiC 65~25 wt%, Si 15~25 wt%, C 20~50 wt%이다.

접착층(130)의 성분조성이 지지층(110)의 성분조성과 마찰층(120)의 성분조성이 동일하므로, 접착층(130)의 열팽창계수는 지지층(110)의 열팽창계수 및 마찰층(120)의 열팽창계수와 동일하다. 따라서, 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 만드는 과정에서, 접착층(130)에 미세한 균열이 생기지 않는다.

여기서, 접착층(130)에 생기는 균열을 "미세한 균열"이라고 한 이유는, 접착층(130)의 두께(0.05~1mm)가 마찰층(120)의 두께(0.1~2mm)보다 작아서, 접착층(130)에 생기는 균열은 마찰층(120)에 생기는 균열보다 상대적으로 작기 때문이다.

Claims

탄소섬유와 페놀수지를 혼합하여 혼합물을 만드는 제1단계;
상기 혼합물을 몰드에 넣고 프레스로 가압하여 제1성형체를 만들고, 상기 혼합물을 몰드에 넣고 프레스로 가압하여 제2성형체를 만드는 제2단계;
상기 제1성형체를 탄화시키고, 상기 제2성형체를 탄화시키는 제3단계;
상기 탄화된 제1성형체를 기계가공하고, 상기 탄화된 제2성형체를 기계가공하는 제4단계;
상기 기계가공된 제1성형체와 상기 기계가공된 제2성형체를 서로 접착하는 제5단계;
상기 서로 접착된 제1성형체와 제2성형체에 규소를 녹여서 침투시키는 제6단계; 및
상기 규소가 침투된 제1성형체와 제2성형체를 연마하는 제7단계;를 포함하는 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 만드는 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1단계는,
탄소섬유 30~70 vol%와, 페놀수지 70~30 vol%를 혼합하여 혼합물을 만드는 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 만드는 방법.
제1항에 있어서, 상기 제5단계는,
상기 기계가공된 제1성형체와 상기 기계가공된 제2성형체를 흑연분말이 혼합된 페놀수지로 접착하는 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 만드는 방법.
제1항에 있어서, 상기 제5단계는,
상기 기계가공된 제1성형체와 상기 기계가공된 제2성형체를 흑연분말 및 탄소섬유가 혼합된 페놀수지로 접착하는 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 만드는 방법.
제4항에 있어서, 상기 탄소섬유는 길이가 1~3mm로 짧은 탄소섬유인 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 만드는 방법.
제4항에 있어서, 상기 탄소섬유는 직경이 0.01~0.1mm인 분쇄된 탄소섬유인 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 만드는 방법.
지지층;
상기 지지층의 상면과 하면에 각각 접착된 마찰층; 및
상기 지지층과 마찰층 사이에 형성된 접착층으로 구성되며,
상기 지지층과 마찰층은 동일한 성분조성을 가진 탄소-세라믹 브레이크 디스크.
제7항에 있어서,
상기 지지층 및 마찰층의 성분조성은, SiC 65~25 wt%, Si 15~25 wt%, C 20~50 wt%인 탄소-세라믹 브레이크 디스크.
제7항에 있어서, 상기 지지층과 마찰층과 접착층은 동일한 성분조성을 가진 탄소-세라믹 브레이크 디스크.
제9항에 있어서,
상기 지지층 및 마찰층 및 접착층의 성분조성은, SiC 65~25 wt%, Si 15~25 wt%, C 20~50 wt%인 탄소-세라믹 브레이크 디스크.