JPH04224883A - Composite rotor disc - Google Patents
Composite rotor discInfo
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- JPH04224883A JPH04224883A JP40801490A JP40801490A JPH04224883A JP H04224883 A JPH04224883 A JP H04224883A JP 40801490 A JP40801490 A JP 40801490A JP 40801490 A JP40801490 A JP 40801490A JP H04224883 A JPH04224883 A JP H04224883A
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は複合型ローターディスク
に係り、特に軽量かつ高強度で、耐久性に優れ、自動車
用ディスクブレーキ機構等のローターディスクの軽量化
に有効な複合型ローターディスクに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composite rotor disk, and more particularly to a composite rotor disk that is lightweight, has high strength, has excellent durability, and is effective in reducing the weight of rotor disks in automobile disc brake mechanisms and the like.
【0002】0002
【従来の技術】従来、自動車用ローターディスクは、安
価であること、材料の信頼性が高いこと、製造が容易で
あることなどの点から、鉄製のものが主流である。2. Description of the Related Art Conventionally, rotor disks for automobiles have been mainly made of iron because of their low cost, high reliability of materials, and ease of manufacture.
【0003】ところで、昨今、地球環境保全の面から、
自動車関連分野においても、省エネルギー化を図る動き
があり、この対応策として、自動車重量の軽量化が大き
な課題となっている。このため、ローターディスクにつ
いても、その軽量化が望まれている。[0003] Nowadays, from the perspective of global environmental conservation,
In the automobile-related field, there is also a movement towards energy conservation, and as a countermeasure to this, reducing the weight of automobiles has become a major issue. Therefore, it is desired that the weight of the rotor disk be reduced as well.
【0004】0004
【発明が解決しようとする課題】従来の鉄製自動車用ロ
ーターディスクは、■重量が重い。■錆易い。といった
欠点があり、■は自動車の燃費、加速性、慣性力に大き
な影響を与え、また、■は錆のため制動力、制動メカニ
ズムにとって欠点となり、省エネルギー化に逆行するも
のである。[Problems to be Solved by the Invention] Conventional steel rotor disks for automobiles are heavy. ■Easy to rust. There are drawbacks such as (2), which has a large effect on the fuel efficiency, acceleration, and inertia of the automobile, and (2), which causes rust, which is a drawback to the braking force and braking mechanism, and goes against energy conservation.
【0005】本発明は上記従来の問題点を解決し、軽量
かつ高強度で耐久性に優れた複合型ローターディスクを
提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and provide a composite rotor disk that is lightweight, has high strength, and has excellent durability.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の複合型ローター
ディスクは、金属製ディスク本体に、セラミックス製摩
擦部材を接着又は接合してなる複合型ローターディスク
であって、該金属製ディスク本体は、鉄、アルミニウム
及びチタンよりなる群から選ばれる1種の金属又は2種
以上の合金よりなり、かつ、セラミック製摩擦部材は、
アルミナ又は窒化珪素よりなるマトリックス粉末と、炭
化珪素、炭化チタン及び窒化チタンよりなる群から選ば
れる1種又は2種以上の分散粒子粉末との複合セラミッ
クス粉末を、焼結密度98.5%以上に焼結してなり、
前記マトリックス粉末及び分散粒子粉末は純度99%以
上、粒度1μm以下の粉末であり、かつ、分散粒子の割
合が複合セラミックス粉末の5〜30重量%である複合
セラミックス製摩擦部材であることを特徴とする。[Means for Solving the Problems] The composite rotor disk of the present invention is a composite rotor disk in which a ceramic friction member is adhered or bonded to a metal disk body, and the metal disk body includes: A ceramic friction member made of one metal or an alloy of two or more selected from the group consisting of iron, aluminum, and titanium,
A composite ceramic powder of a matrix powder made of alumina or silicon nitride and one or more dispersed particle powders selected from the group consisting of silicon carbide, titanium carbide, and titanium nitride has a sintered density of 98.5% or more. Sintered,
The matrix powder and the dispersed particle powder are powders with a purity of 99% or more and a particle size of 1 μm or less, and the composite ceramic friction member is characterized in that the proportion of the dispersed particles is 5 to 30% by weight of the composite ceramic powder. do.
【0007】以下に本発明を詳細に説明する。本発明の
複合型ローターディスクの金属ディスク本体は、鉄、ア
ルミニウム及びチタンよりなる群から選ばれる1種又は
2種以上の合金よりなるものである。このような金属製
ディスク本体の厚さは薄過ぎると強度が不足し、厚過ぎ
ると重量増加のため好ましくない。従って、ローターデ
ィスクの全厚さの1/2〜1/3程度の厚さ、具体的に
は3〜5mm、特に、2.5〜4mm程度とする。The present invention will be explained in detail below. The metal disk body of the composite rotor disk of the present invention is made of one or more alloys selected from the group consisting of iron, aluminum, and titanium. If the thickness of such a metal disk body is too thin, the strength will be insufficient, and if it is too thick, the weight will increase, which is not preferable. Therefore, the thickness is set to about 1/2 to 1/3 of the total thickness of the rotor disk, specifically about 3 to 5 mm, particularly about 2.5 to 4 mm.
【0008】一方、本発明の複合型ローターディスクの
セラミックス製摩擦部材は、アルミナ(Al2 O3
)又は窒化珪素(Si3N4 )をマトリックス粉末と
し、炭化珪素(SiC)、炭化チタン(TiC)及び窒
化チタン(TiN)よりなる群から選ばれる1種又は2
種以上を分散粒子粉末とする複合セラミックス粉末を焼
結することにより製造されたものである。On the other hand, the ceramic friction member of the composite rotor disk of the present invention is made of alumina (Al2O3
) or silicon nitride (Si3N4) as a matrix powder, one or two selected from the group consisting of silicon carbide (SiC), titanium carbide (TiC), and titanium nitride (TiN).
It is manufactured by sintering a composite ceramic powder containing dispersed particle powder.
【0009】本発明において、このような複合セラミッ
クス粉末中の分散粒子粉末の割合は5〜30重量%とす
る。この割合が5重量%未満では、分散粒子を用いた粒
子分散強化法による改善効果が十分に得られない。逆に
、30重量%を超えると分散粒子が粒界に析出し高強度
が得られない。従って、分散粒子粉末の割合は5〜30
重量%とする。In the present invention, the proportion of dispersed particle powder in such a composite ceramic powder is 5 to 30% by weight. If this proportion is less than 5% by weight, sufficient improvement effects cannot be obtained by the particle dispersion strengthening method using dispersed particles. On the other hand, if it exceeds 30% by weight, dispersed particles will precipitate at the grain boundaries, making it impossible to obtain high strength. Therefore, the proportion of dispersed particle powder is 5 to 30
Weight%.
【0010】なお、複合セラミックス粉末を構成するマ
トリックス粉末と分散粒子粉末の組み合わせには特に制
限はないが、例えば次のような組み合わせが挙げられる
。
Al2 O3 −(SiC,TiC又はTiN)Si3
N4 −(SiC,TiC又はTiN)Al2 O3
−SiC−TiC
Si3 N4 −SiC−TiC
このような複合セラミックス粉末は、所望配合のマトリ
ックス粉末及び分散粒子粉末をボールミル等で十分に混
合することにより調製することができる。[0010] The combination of the matrix powder and the dispersed particle powder constituting the composite ceramic powder is not particularly limited, but the following combinations may be mentioned, for example. Al2 O3 - (SiC, TiC or TiN) Si3
N4 - (SiC, TiC or TiN) Al2 O3
-SiC-TiC Si3 N4 -SiC-TiC Such a composite ceramic powder can be prepared by thoroughly mixing matrix powder and dispersed particle powder of a desired composition using a ball mill or the like.
【0011】焼結原料として用いるこれらの複合セラミ
ックス粉末を構成するマトリックス粉末及び分散粒子粉
末は、各々、粒度1μm以下の微粒子であり、純度99
%以上の高純度ファインセラミックス粉末であることが
必要とされる。The matrix powder and dispersed particle powder constituting these composite ceramic powders used as sintering raw materials are fine particles with a particle size of 1 μm or less, and have a purity of 99%.
% or higher purity fine ceramic powder is required.
【0012】本発明に係るセラミックス製摩擦部材は、
このような焼結原料複合セラミックス粉末を、例えば、
プレス法又はCIP(静水圧プレス)法により円盤に成
形し、各々の原料セラミックスに適した焼成方法で98
.5%以上の焼結密度(相対密度)まで焼成することに
より容易に製造することができる。ここで、焼成方法に
は特に制限はなく、常圧焼結や雰囲気焼結、HP(熱間
プレス)又はHIP(熱間等方圧プレス)法等を採用す
ることができる。The ceramic friction member according to the present invention includes:
Such sintered raw material composite ceramic powder, for example,
Formed into a disk by pressing method or CIP (hydrostatic pressing) method, and fired by firing method suitable for each raw material ceramic.
.. It can be easily manufactured by firing to a sintered density (relative density) of 5% or more. Here, the firing method is not particularly limited, and pressureless sintering, atmosphere sintering, HP (hot pressing), HIP (hot isostatic pressing) method, etc. can be adopted.
【0013】このようにして製造されるセラミックス製
摩擦部材と前記金属製ディスク本体をロウ付け、拡散接
合法等により接着又は接合して一体化することにより、
本発明の複合型ローターディスクを容易に製造すること
ができる。[0013] By integrating the ceramic friction member manufactured in this way and the metal disk body by adhering or joining them by brazing, diffusion bonding, etc.,
The composite rotor disk of the present invention can be easily manufactured.
【0014】[0014]
【作用】本発明の複合型ローターディスクは、金属製デ
ィスク本体とセラミックス製摩擦部材とを一体化してな
る、金属とセラミックスの優れた特性を兼備するもので
ある。金属製ディスク本体の構成金属のうち、鉄は強度
、耐熱性等に優れる反面、重量が重いという欠点がある
。一方、アルミニウムやチタンは軽量であるが、摩擦特
性や耐熱性に問題がある。一方、セラミックス焼結体は
、鉄に比べて軽量で耐食性に優れ、耐摩耗性が高く、高
硬度である。特に、アルミナ又は窒化珪素をマトリック
スとし、炭化珪素、炭化チタン、窒化チタンが分散した
セラミックス焼結体は、粒子分散強化作用により、軽量
、高強度、高靭性、高耐熱性、高耐食性等、すべての要
求特性が満足される。しかも、本発明で用いる高純度複
合セラミックス微粉末を高密度に焼結して得られる焼結
体は、軽量、高強度、耐錆等、すべての特性が著しく優
れる。即ち、純度99%以上の高純度であることから、
各素材の優れた特性が十分に発揮される。また、粒度1
μm以下の微粉末であることから、高密度焼結が可能で
、焼結密度98.5%以上の高密度焼結体であることか
ら、強度、硬度、耐摩耗性、摩擦性能等の機械的特性や
耐食性に著しく優れたものとなる。[Operation] The composite rotor disk of the present invention is made by integrating a metal disk body and a ceramic friction member, and has the excellent properties of both metal and ceramics. Among the constituent metals of the metal disk body, iron has excellent strength and heat resistance, but has the disadvantage of being heavy. On the other hand, aluminum and titanium are lightweight, but have problems with friction characteristics and heat resistance. On the other hand, ceramic sintered bodies are lighter than iron, have excellent corrosion resistance, high wear resistance, and high hardness. In particular, ceramic sintered bodies in which silicon carbide, titanium carbide, and titanium nitride are dispersed in a matrix of alumina or silicon nitride have excellent properties such as light weight, high strength, high toughness, high heat resistance, and high corrosion resistance due to the particle dispersion strengthening effect. The required characteristics of are satisfied. Moreover, the sintered body obtained by sintering the high-purity composite ceramic fine powder used in the present invention at high density is extremely excellent in all properties such as light weight, high strength, and rust resistance. That is, since it has a high purity of 99% or more,
The excellent characteristics of each material are fully demonstrated. Also, particle size 1
Since it is a fine powder of less than μm, high-density sintering is possible, and since it is a high-density sintered body with a sintered density of 98.5% or more, it has excellent mechanical properties such as strength, hardness, wear resistance, and friction performance. It has significantly superior physical properties and corrosion resistance.
【0015】本発明の複合型ローターディスクでは、金
属製ディスク本体に対して、セラミックス製摩擦部材を
一体化させるため、摩擦面の耐熱性や摩擦特性をこのセ
ラミックス製摩擦部材で確保すると共に、軽量化を図り
、一方で、セラミックスに不足する耐衝撃性、靱性等の
機械的特性を金属製ディスク本体で確保する。In the composite rotor disk of the present invention, since the ceramic friction member is integrated with the metal disk body, the heat resistance and friction characteristics of the friction surface are ensured by the ceramic friction member, and the ceramic friction member is lightweight. At the same time, the metal disk body ensures mechanical properties such as impact resistance and toughness that ceramics lack.
【0016】本発明の複合型ローターディスクによれば
、■従来の鉄製ロータディスクに比べて軽量である。
■従来の鉄製ローターディスクのように錆びないため、
制動メカニズムに問題を発生しない。■鉄製ローターデ
ィスクに比べて、ローター表面の硬度が大きく、付着物
その他によりローターにキズが発生しない。■ディスク
パッド側の材料の影響が少ない。■ 高靱性であり、
耐熱性も高く、急速な温度上昇にも十分に耐えられる。
■ 耐衝撃性に優れ、高強度である。等の作用効果が
奏される。According to the composite rotor disk of the present invention, (1) it is lighter than the conventional iron rotor disk; ■Because it does not rust like conventional iron rotor disks,
No problems with the braking mechanism. ■Compared to iron rotor disks, the rotor surface has greater hardness, and the rotor will not be scratched by deposits or other debris. ■Less affected by the material on the disc pad side. ■ High toughness,
It has high heat resistance and can withstand rapid temperature rises. ■ Excellent impact resistance and high strength. The following effects are achieved.
【0017】[0017]
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限
り、以下の実施例に限定されるものではない。[Examples] The present invention will be explained in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples unless it exceeds the gist thereof.
【0018】実施例1〜6、比較例1
表1に示す複合セラミックス原料粉末を各原料粒子をボ
ールミルで50〜200時間混合することにより調製し
た。この複合セラミックス粉末を用いて、機械式プレス
又はCIPにより円盤状に成形した後焼結し、直径20
0mm、厚さ6mmのセラミック製摩擦部材を製造した
。なお、プレス圧力は500〜1500kg/cm2
、CIPの成形圧力は1000〜1500kg/cm2
、焼結は各複合セラミックス粉末の最適温度(160
0〜1900℃)とし、焼結による相対密度を98.5
%以上とした。用いた粉末はいずれも純度99%以上、
粒度1μm以下のものである。Examples 1 to 6, Comparative Example 1 Composite ceramic raw material powders shown in Table 1 were prepared by mixing each raw material particle in a ball mill for 50 to 200 hours. Using this composite ceramic powder, it was formed into a disk shape by mechanical pressing or CIP, and then sintered.
A ceramic friction member having a diameter of 0 mm and a thickness of 6 mm was manufactured. In addition, the press pressure is 500 to 1500 kg/cm2
, CIP molding pressure is 1000-1500kg/cm2
, sintering was carried out at the optimum temperature (160°C) for each composite ceramic powder.
0 to 1900℃), and the relative density due to sintering is 98.5.
% or more. All powders used have a purity of 99% or more.
The particle size is 1 μm or less.
【0019】別に、表1に示す金属からなる、直径20
0mm、厚さ4mmの金属製ディスク本体を製造し、こ
のディスク本体に、上記摩擦部材をロウ付け又拡散接合
により貼り合わせて一体化した。得られたローターディ
スクについて、性能試験を行ない、従来の鉄製ローター
ディスク(比較例1)と比較した。結果を表1に示す。Separately, a diameter 20 mm made of the metal shown in Table 1
A metal disk body having a diameter of 0 mm and a thickness of 4 mm was manufactured, and the friction member was bonded to the disk body by brazing or diffusion bonding to be integrated. The obtained rotor disk was subjected to a performance test and compared with a conventional iron rotor disk (Comparative Example 1). The results are shown in Table 1.
【0020】[0020]
【表1】[Table 1]
【0021】表1より、本発明の複合型ローターディス
クは、摩擦係数は従来の鉄製ローターディスクとほぼ同
程度の良好な値を示し、耐摩耗性が良好で、また、高硬
度であることから、耐キズ付き性、耐久性については鉄
製ローターディスクより著しく優れ、しかも、従来の鉄
製ローターディスク重量に比べて30〜50%の減量が
図れ、非常に軽量なものであることが明らかである。ま
た、破壊靱性値が大きく、材料の信頼性も高いことが明
らかである。[0021] From Table 1, the composite rotor disk of the present invention has a friction coefficient that is almost as good as that of the conventional iron rotor disk, has good wear resistance, and has high hardness. It is clear that the rotor disk is significantly superior to iron rotor disks in terms of scratch resistance and durability, and is also extremely lightweight, with a weight reduction of 30 to 50% compared to conventional iron rotor disks. It is also clear that the fracture toughness value is large and the reliability of the material is also high.
【0022】[0022]
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の複合型ロー
ターディスクによれば、摩擦性能、耐摩耗性、機械的強
度、耐食性、耐久性、耐熱性、耐衝撃性、材料の信頼性
に優れ、高硬度かつ高靱性でしかも非常に軽量なロータ
ーディスクが提供される。本発明の複合型ローターディ
スクは、自動車用ディスクブレーキ機構等に用いて、そ
の軽量化を図ることができ、工業的に極めて有用である
。[Effects of the Invention] As detailed above, the composite rotor disk of the present invention has excellent friction performance, wear resistance, mechanical strength, corrosion resistance, durability, heat resistance, impact resistance, and material reliability. A rotor disk having excellent hardness, high toughness, and extremely light weight is provided. The composite rotor disk of the present invention can be used in disc brake mechanisms for automobiles, etc. to reduce the weight thereof, and is extremely useful industrially.
Claims (1)
製摩擦部材を接着又は接合してなる複合型ローターディ
スクであって、該金属製ディスク本体は、鉄、アルミニ
ウム及びチタンよりなる群から選ばれる1種の金属又は
2種以上の合金よりなり、かつ、セラミック製摩擦部材
は、アルミナ又は窒化珪素よりなるマトリックス粉末と
、炭化珪素、炭化チタン及び窒化チタンよりなる群から
選ばれる1種又は2種以上の分散粒子粉末との複合セラ
ミックス粉末を、焼結密度98.5%以上に焼結してな
り、前記マトリックス粉末及び分散粒子粉末は純度99
%以上、粒度1μm以下の粉末であり、かつ、分散粒子
の割合が複合セラミックス粉末の5〜30重量%である
複合セラミックス製摩擦部材であることを特徴とする複
合型ローターディスク。1. A composite rotor disk comprising a metal disk body and a ceramic friction member adhered or bonded, wherein the metal disk body is made of one type selected from the group consisting of iron, aluminum, and titanium. The ceramic friction member is composed of a matrix powder of alumina or silicon nitride, and one or more kinds selected from the group consisting of silicon carbide, titanium carbide, and titanium nitride. A composite ceramic powder with a dispersed particle powder is sintered to a sintering density of 98.5% or more, and the matrix powder and the dispersed particle powder have a purity of 99%.
% or more and a particle size of 1 μm or less, and the proportion of dispersed particles is 5 to 30% by weight of the composite ceramic powder.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40801490A JPH04224883A (en) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | Composite rotor disc |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40801490A JPH04224883A (en) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | Composite rotor disc |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04224883A true JPH04224883A (en) | 1992-08-14 |
Family
ID=18517527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP40801490A Withdrawn JPH04224883A (en) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | Composite rotor disc |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04224883A (en) |
-
1990
- 1990-12-27 JP JP40801490A patent/JPH04224883A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980312 |