JPH04173936A

JPH04173936A - 鋳造用軽量ブレーキディスク材料

Info

Publication number: JPH04173936A
Application number: JP29961290A
Authority: JP
Inventors: Akira Watabe; 晶渡部; Yasuo Kobayashi; 保夫小林
Original assignee: Mitsubishi Aluminum Co Ltd
Current assignee: MA Aluminum Corp
Priority date: 1990-11-05
Filing date: 1990-11-05
Publication date: 1992-06-22

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）この発明は、ブレーキディスク材料のうち、鋳造法によ
って作製されるブレーキディスクの材料に関する。

（従来の技術）自動車や鉄道車両などにおいて、一般に用いられるブレ
ーキディスク材料としては、耐摩耗性や耐熱性が良好で
あることなどから、鋳鉄や鍛鋼が使用され、又、二輪車
など美感の要求される場合に１６Ｃｒステンレスが使用
されている。このような材料を用いてブレーキディスク
を得る製造法としては、二輪車用の様に圧延板（Ｌ６Ｃ
ｒステンレス）から打ち抜く方法や、鉄道用として鍛造
で作製する方法が知られているが、−船釣には、■鋳鉄
が利用できること、■コスト的に有利であること、■冷
却のためのフィンが中子を用いることにより容易に形成
できること、などの理由から鋳造法によって製造される
ことが多い。

（発明が解決しようとする課題）近年、自動車の走行性に対するユーザーの要求が高まっ
ているが、この様な走行性あるいは燃費を改善するため
には、バネ下の重量を少なくすることが有効な手段であ
るとされている。また、鉄道車両においても高速化が要
求される中、車体重量を少なくすることが急務となって
いる。この様な軽量化の要求に対して自動車や鉄道車両
の部品の多くはアルミニウム化が進められてきてはいる
か、バネ下重量で大きな要素を占めるブレーキディスク
については、アルミニウム化か実現していない。これは
、軽量化のために単にアルミニウム合金をブレーキディ
スクとして用いても、ディスクの摩耗が大きいばかりで
なく、焼付きなどにより相手材（ブレーキパッド）も消
耗してしまうなどの問題点が存在するためである。

ディスク用材料としてアルミニウム基の複合材料の使用
が可能であることが判明し、種々の材料が提案されてい
る（例えば特開昭５９−１７３２３４号、特開昭６２−
１２４２４４号、特開平２−２５５３８号等）。

然し乍ら、これら種々の材料は、何れも冷却用のフィン
を付けるなどの複雑なディスク形状を容易に作製できる
鋳造法に適した材料とは言い難く、また、ディスクの取
付構造によっては、取付部の温度や高温での強度を考慮
に入れる必要があり、そのための材料の検討が必要であ
ることが判明してきた。

即ち、マトリックス（母材）となるアルミニウム合金と
しては、鋳造時の流動性や鋳造割れ性などの鋳造特性に
優れた合金であることか必要である。特に、摩擦摩耗特
性を向上させるためのセラミックス粒子を含んだ合金の
場合、流動性などの鋳造特性が劣化するため、これを補
うためのマトリックス合金の選定か重要である。また、
これと同時に、摩擦熱によって指動部のみならず、ディ
スクの取付部についても材料の温度上昇か生じるため、
高温での強度の確保が要求される。

この発明は以上のような問題点に鑑みてなされたもので
、鋳造特性に優れていると共に、必要な強度も得られる
鋳造用軽量ブレーキディスク材料を提供することを目的
としている。

（課題を解決する為の手段）前記目的を達成するこの発明の鋳造用軽量ブレーキディ
スク材料は、Ｃｕ（銅）を２．０〜６．０ｗｔ％、Ｓｉ
（シリコン）を４．０〜１２．ｏｗｔ％の範囲で含有し
、残部をアルミニウムおよび不可避不純物で構成される
アルミニウム合金中に、セラミックス粒子を分散含有さ
せてあることを特徴としたものである。

前記セラミックス粒子は、例えば平均粒径を５〜１００
μｍのＡｆＩ２０３　（アルミナ）、５ｉＣ（炭化シリ
コン）その他の強化粒子とし、これらのうちの１種また
は複数種を５〜２０ｗｔ％の割合で分散含有させるもの
である。

Ｓｉは材料の流動性、引は特性、耐熱間割れ性などの鋳
造性を改善する元素として含有させた。

含有量を４．０〜１２．０ｗｔ％としたのは、４．０ｗ
ｔ％未満では前記鋳造性改善の効果が無くなるためであ
り、１２．０ｗｔ％を越えると、材料の凝固時に初晶の
Ｓｉが晶出し、かえって鋳造性が悪くなったり、鋳造温
度を高くしなければならないため、溶湯の酸化、ピンホ
ール発生の増加が起り、鋳造を難しくしてしまうためで
ある。

Ｃｕは、機械的性質を改善させる元素として含有させた
もので、アルミニウム中に固溶したり、析出することに
よって室温強度および高温強度を向上させることができ
る。含有量を２．０〜６．０ｗｔ％としたのは、２．０
ｗｔ％未満では充分な高温強度が得られないためであり
、６．０ｗｔ％を越えると、鋳造時に熱間割れが発生し
やすくなるためである。

尚、前記セラミックス粒子は、粒径が５μｍ未満ではブ
レーキディスクとして充分な耐摩耗性が得られなくなり
、粒径が１００μｍを越えると、材料の切削性や靭性が
低下する。また、このセラミックス粒子の分散量が５ｗ
ｔ％未満では、充分な耐摩耗性が得られなくなり、２０
ｗｔ％を越えると切削性が低下する。

（作　　用）この発明の鋳造用軽量ブレーキディスク材料によれば、
鋳造性が改善されると共に、機械的性質が改善される。

そしてさらにアルミニウム合金をマトリックスとしてい
るため比重も鉄系の材料（７，２〜７．３）に比べて、
約１７３（２，９）と小さく、高速化や良好な走行性を
得るために必要不可欠な条件である軽量化を図ることが
できる。このような軽量化は、従来の鉄系の材料では困
難なものであつた。

（実施例）以下この発明の実施例について説明する。

第１表に示すアルミニウム合金をマトリックスとして、
粒径的１０μｍのＳｉＣ粒子を分散含有させてアルミニ
ウム基複合材料（試料Ｎ０．１〜９）を得た。ＳｉＣ粒
子の分散量は１０ｗｔ％とした。

第１表ＪＩＳ引張試験片用砂型および冷却フィン付のブレーキ
ディスク（約３００φ）用砂型を作製し、第１表の試料
Ｎ０１１〜９を夫々鋳造した。

得られた引張試験片については室温および３００℃にて
引張試験を行い、またブレーキディスクについては、外
観および断面の観察を行って鋳物としての健全性につい
て検討した。

夫々の結果を第１表に合せて示した。即ちＳｉの含有量
がこの発明の範囲を外れて低い試料Ｎ（１，６の合金は
、渦流れが悪くディスク形状を得ることができなかった
。Ｓｉの含有量がこの発明の範囲を外れて高い試料Ｎｏ
、　７の合金は、カスの吸収か多いためピンホールが多
く発生していた。

一方、Ｃｕの含有量がこの発明の範囲を外れて低い試料
Ｎ０１８の合金は、鋳造性は良好であったが、特に高温
強度が低く、使用時に摩擦熱によって温度が上昇してし
まうブレーキディスクには不適当と判断された。また、
Ｃｕの含有量がこの発明の範囲を外れて高い試料Ｎｏ、
　９の合金は、鋳造時に熱間割れを起し、ディスク形状
を得ることができなかった。

これらに対して、この発明の材料である試料Ｎｏ。

１からＮｏ、　５の合金は、何れも鋳造性か良好である
ばかりでなく、室温強度および３００℃程度の非常に高
い温度での強度も、アルミニウム基の砂型鋳造材として
は高い値を示すものであった。

尚、実施例の材料に更にＭｇ　（マグネシウム）を最大
１　、０ｗｔ％の範囲で含有させると、室温強度を向上
させるのに有用であったが、１．０ｗｔ％を超えると流
動性などの鋳造性が悪くなる傾向であった。

（発明の効果）以上に説明したようにこの発明によれば、軽量かつ優れ
た摩擦摩耗特性も有する材料であって、室温および高温
での機械的性質に優れ、かつ複雑な形状のブレーキディ
スクを鋳造により健全に製造できる材料が提供できる効
果がある。

Claims

【特許請求の範囲】１　Ｃｕを２．０〜６．０ｗｔ％、Ｓｉを４．０〜１２
．０ｗｔ％の範囲で含有し、残部をアルミニウムおよび
不可避不純物で構成されるアルミニウム合金中に、セラ
ミックス粒子を分散含有させてあることを特徴とする鋳
造用軽量ブレーキディスク材料２　セラミックス粒子は、平均粒径が５〜１００μｍの
Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＳｉＣその他の強化粒子とし、１種ま
たは複数種を５〜２０ｗｔ％分散含有させてある請求項
１記載の鋳造用軽量ブレーキディスク材料