車輛制動盤及其製造方法
2024-02-07 04:24:15 1
專利名稱：車輛制動盤及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1前序部分的車輛制動盤。此外，本發明還涉及一種根據權利要求4前序部分的用於製造制動盤的方法。
背景技術：
從現有技術——如在DE 10 2004 016 098A1中所描述地——已知了一種車輛制動盤以及一種用於製造制動盤的方法。制動盤至少具有一基體，該基體在其外表面的區域中至少局部地帶有耐磨層，該層被用作摩擦層，其中在該基體與至少一個外部耐磨層之間施加有作為附著力增強層和/或作為防腐蝕層的至少一個中間層，且所述至少一個中間層以電鍍的方式被施加。DE 10 2005 008 569A1中描述了一種摩擦元件及其製造方法，在該方法中，提供
一摩擦元件基體並施加一覆層。該覆層具有易熔合金並且被焊上。從DE 102 03 507A1已知了一種車輛制動盤及其製造方法。該制動盤包括由金屬材料、尤其是灰鑄鐵製成的基體，該基體具有至少一個摩擦面，所述摩擦面具有由大摩擦係數值的硬質材料組成的覆層。該基體沿著軸向平行於制動盤軸線的方向被車削去該覆層的層厚。該覆層例如由氧化鋁、金剛石或陶瓷材料組成。DE 103 42 743A1中描述了一種車輛制動盤及其製造方法。制動盤包括基體，該基體至少在外表面的區域中帶有耐磨層，該耐磨層被用作摩擦層並具有一由用於在基體與至少一個耐磨外層之間增強附著力的材料組成的區域，其中由增強附著力的材料組成的該區域和耐磨外層被構造成至少一個梯度層/漸變型的層，所述梯度層的組分沿層厚方向變化。從DE 103 45 000B3已知了一種用於製造制動部件的裝置和方法，在所述用於製造制動部件的方法中，為該制動部件的環形制動面設置耐磨保護層，該耐磨保護層通過在表面側熔化載體材料以及使覆層材料與該熔體混合而形成並且結合入所述載體材料中，其中，用於在表面側熔化載體材料的能量輸入通過光波、電弧、等離子體和/或電子束而實現，並尤其優選通過雷射作為呈光波形式的輻射能作用到待熔化的表面上。
發明內容
本發明的目的在於，提供一種改進了的車輛制動盤以及一種製造該制動盤的方法。根據本發明，這個目的通過具有權利要求1特徵的用於車輛的制動盤來實現，在方法這方面，該目的通過權利要求4中給出的特徵來實現。本發明的優選的實施形式和改進方案在從屬權利要求中給出。根據本發明的用於車輛的制動盤包括由金屬材料、尤其是灰鑄鐵、鋼或鋁合金製成的基體，該基體具有摩擦面，該摩擦面具有由硬的耐磨的材料組成的覆層。該覆層具有呈碳化物或氧化物陶瓷形式的硬質材料。
包含碳化物或氧化物陶瓷的硬質材料對於耐磨性的改善以及良好、恆定的磨擦係數值具有顯著貢獻。在此，碳化物或氧化物陶瓷以通過結合相/粘結相或基質來結合的形式存在，碳化物或氧化物陶瓷尤其通過基於Cr、Ni和/或Fe的合金來形成。其中特別是包括Cr鋼和/或Cr/Ni鋼。通過根據本發明的解決方案能製造出成本低廉的制動盤，這是因為制動盤的大部分由成本低廉的灰鑄鐵製成。然而藉助覆層，制動盤具有比其中摩擦面也由灰鑄鐵製成的制動盤小得多的磨損。另外，通過這種覆層能減輕制動盤的重量以及減少制動盤的腐蝕。本發明的解決方案使得制動盤可具有均勻的摩擦係數值並能減小在制動中產生的溫度，由此能避免所謂的制動性能衰減、即由於過熱而造成的制動失效。另外，通過在制動時減小振動和噪聲，能提高舒適性。通過根據本發明的解決方案，在製造期間取消了用於制動盤表面硬化的成本高的再處理。
藉助附圖更詳細闡明本發明的實施例。在此示出圖1是根據本發明的制動盤的縱剖視圖。
具體實施例方式圖1示出根據本發明的制動盤BS的縱剖視圖。制動盤BS包括基體G，所述基體由金屬材料、例如灰鑄鐵製成。作為其它材料也可採用鋼或輕金屬合金例如鋁。制動盤BS 的摩擦面R具有由起耐磨保護材料作用的硬質材料組成的覆層B。該覆層B包含碳化物和 /或氧化物陶瓷作為硬質材料。這種覆層也可歸屬於金屬陶瓷類的材料或金屬合金類的材料。在覆層的第一設計方案中，在由鎳、鈷和/或鉻組成的金屬基質中結合入鎢和/或鉻的碳化物。這裡，WC的含量優選在60-85%的範圍內(在沒有其它說明的情況下，百分號 (% )始終被理解為重量百分比)。金屬基質的主要任務是結合所包含的碳化物。金屬基質的含量優選在10-50%的範圍內、特別優選在15-25%的範圍內。在此，尤其是高鈷含量的合金組分對於金屬基質具有重要意義，因此對於覆層尤其給出了這樣的組分含量8-15%的Co，2-6%的Cr和0. 001-3%的Ni以及可能的微量的其它金屬。典型的優選覆層組分是70-85% 的 WC，7-12% 的 Co 10，3-5% 的 Cr，0. 5-2% 的 Ni，以及雜質;或75-85% 的 WC，7-12% 的 Co 10，3-5% 的 Cr，0. 001-1 % 的 Ni，以及雜質。包含碳化物的覆層B的另一實施形式為WCCoCrNi，其由佔約80%重量百分比的 WC、優選佔約10%重量百分比的鈷、優選佔約4%重量百分比的鉻、以及優選佔約重量百分比的鎳構成。在這種覆層組分中Cr至少部分地也以作為碳化物被結合的形式存在。
另一種很適用的金屬基質具有高的鎳含量。作為硬質材料的WC和Cr3C2是這種覆層的主要成分，它們的含量總共佔覆層的70-95%。典型的優選覆層組分是65-85% 的 WC，15-30% 的 Cr3C2，5-12% 的 Ni，及雜質；或 70-75 % 的 WC，18-22 % 的 Cr3C2，5-8 % 的 Ni，及雜質。包含碳化物的覆層B例如是WCCr3C2Ni,其由優選佔約73%重量百分比的WC、優選佔約20%重量百分比的碳化鉻和優選佔約7%重量百分比的鎳構成。另一包含碳化物的覆層由鉻鋼組成。在此，鉻碳化物主要作為硬質材料。優選的鋼具有佔12-22%重量百分比的鉻含量，15-20%的Cr是優選的。又一覆層B由氧化物陶瓷、例如由氧化鈦(TiO2)和氧化鋁(Al2O3)形成。氧化鋁的含量優選在60-97%重量百分比之間，而氧化鈦(TiO2)的含量優選在3-40%重量百分比之間。特別優選的組分為50-60%的Al2O3和40-50%的Ti02。又一覆層是由金屬基質中的氧化物陶瓷組成的複合材料、通常也稱為金屬陶瓷。 優質鋼尤其適合用作金屬基質。特別合適的優質鋼是Cr/Ni鋼、尤其是316L或1. 4404。 陶瓷的含量有利地佔50-80%重量百分比、優選佔65-75%重量百分比，金屬間化合物基質的含量有利地佔20-50%重量百分比、優選佔25-35%重量百分比。陶瓷優選包括氧化鈦 (TiO2)和氧化鋁(Al2O3)。在陶瓷中氧化鋁的含量優選在60-97%重量百分比之間，而氧化鈦(TiO2)的含量有利地在3-40%重量百分比之間。特別優選的組分為50-60%的Al2O3和 40-50% 的 Ti02。在施加覆層B之前，通過對制動盤BS的基體G的預處理、例如通過磨削摩擦面R， 可以獲得優化的覆層B和所述覆層B在基體G上的優化的附著。有利地，可使用高速火焰噴塗、等離子噴塗、冷氣體噴塗或電弧線噴塗作為塗覆方法。高速火焰噴塗特別適用於產生由碳化物組成的覆層B。等離子噴塗適用於產生由陶瓷、 金屬陶瓷或金屬組成的覆層B。冷氣體噴塗和電弧線噴塗適用於產生由金屬組成的覆層B。在高速火焰噴塗中，在使用氧氣和燃料的情況下在噴槍內產生化學反應。通過由此形成的壓力將覆層材料的噴塗顆粒以非常高的速度施加到待塗覆的摩擦面R上。覆層材料能以線材或粉末的形式輸送給噴槍。在等離子噴塗中，通過電弧和流過該電弧的等離子氣體產生等離子體。在由此形成的等離子氣體流中引入粉末形式的覆層材料，該覆層材料被等離子體熔化並通過等離子氣體流噴射到待塗覆的摩擦面R上。在冷氣體噴塗中，粉末形式的覆層材料以非常高的速度噴射到待塗覆的摩擦面R 上。為此，被加熱至較低溫度的工藝氣體通過在拉瓦爾噴管/收斂擴散噴管中的膨脹被加速到超音速，由此形成一氣體射流。在該氣體射流中注入覆層材料。此時，粉末狀的覆層材料被加速至如此高的速度，使得與其它的熱噴塗方法相比，所述覆層材料即使在沒有預先熔化的情況下在撞擊到待塗覆的摩擦面R上時也形成緻密的和牢固附著的層。在電弧線噴塗中，線狀的覆層材料藉助電弧而熔化。由此形成的噴塗顆粒藉助霧化氣體噴射到待塗覆的摩擦面R上。另外，覆層B例如還能藉助雷射束、電子束或感應來塗覆，其中覆層材料例如以粉末的形式施加到待塗覆的摩擦面R上並且藉助雷射束、電子束或(電磁)感應而熔化。能通過改變所述塗覆方法的方法參數來優化覆層B，使得能得到最優地附著在基體G上的、具有優化的特性的覆層B，亦即具有優化的噪聲性能、振動性能和溫度性能的、耐磨耐腐蝕的覆層B。附圖標記列表BS制動盤B 覆層G 基體R摩擦面
權利要求
1.一種用於車輛的制動盤(BS)，所述制動盤包括由金屬材料、尤其是灰鑄鐵製成的基體(G)，所述基體具有摩擦面(R)，所述摩擦面具有由硬質材料組成的覆層(B)，其中所述覆層(B)具有包含碳化物的硬質材料，其特徵在於，所述覆層包含-70-85% 的 WC，7-12% 的 Co, 3-5% ^ Cr,0. 5-2% 的 Ni,以及雜質；-或 75-85% 的 WC，7-12% 的 Co, 3-5% ^ Cr,0. 001-1% 的 Ni，及雜質；-或 65-85% 的 WC，15-30% 的 Cr3C2，5-12% 的 Ni，及雜質；-或 70-75 % 的 WC，18-22 % 的 Cr3C2，5-8 % 的 Ni，及雜質。
2.一種用於車輛的制動盤(BS)，所述制動盤包括由金屬材料製成的基體(G)，所述基體具有摩擦面(R)，所述摩擦面具有由硬質材料組成的覆層(B)，所述覆層具有氧化物陶瓷，其特徵在於，所述覆層包含氧化鈦(TiO2)和氧化鋁(Al2O3)，其中Al2O3的含量為60-97%而TiO2的含量為3-40%。
3.一種用於車輛的制動盤(BS)，所述制動盤包括由金屬材料製成的基體(G)，所述基體具有摩擦面(R)，所述摩擦面具有由硬質材料製成的覆層(B)，所述覆層包含氧化物陶瓷，其特徵在於，所述覆層是由氧化物陶瓷和金屬基質組成的複合材料，所述氧化物陶瓷和所述金屬基質的比率為50-80%比20-50%,所述陶瓷由比率為60-97%比3-40%的Al2O3和TiO2形成，所述金屬基質由Cr/Ni鋼形成。
4.一種用於製造根據權利要求1至3中任一項所述的制動盤(BS)的製造方法，其特徵在於，藉助高速火焰噴塗、等離子噴塗、冷氣體噴塗或電弧線噴塗將覆層(B)施加到由金屬材料製成的基體(G)的摩擦面(R)上。
全文摘要
本發明涉及一種車輛制動盤(BS)，所述制動盤包括基體(G)，所述基體由金屬材料、尤其是灰鑄鐵製成，所述基體的摩擦面(R)具有由硬質材料組成的覆層(B)。根據本發明，所述覆層(B)由碳化物、陶瓷、金屬陶瓷或金屬形成。
文檔編號F16D69/02GK102308115SQ201080006868
公開日2012年1月4日 申請日期2010年1月27日 優先權日2009年2月9日
發明者O·倫巴赫, R·邁爾 申請人:戴姆勒股份公司