CN102031481A - 增加铁素体氮碳共渗处理的铸铁基体的耐腐蚀性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及增加铁素体氮碳共渗处理的铸铁基体的耐腐蚀性的方法。具体地,提供了一种不需要增加涂层或油漆而改善FNC铸铁基体耐腐蚀性的方法。示例的方法去除一部分应用到铸铁基体的FNC涂层,优选通过抛光来露出化合物区域的ε相部分。与未抛光的FNC铸铁基体相比,ε相部分被认为提供了改善的耐腐蚀性。可具有根据上述方法的改善的耐腐蚀保护的一个示例性产品是具有FNC处理的制动盘。
Description
技术领域
本发明的领域总体涉及使铁素体氮碳共渗的铸铁基体更耐腐蚀的方法。
背景技术
机动车盘式制动器系统在每个相应的车轮上使用盘式制动盘,其中盘式制动盘通常包括用于连接到机动车的转动轴的轴毂的盘帽,以及与盘帽连接的至少一个环形盘面,其中至少一个盘面具有一对相对的制动表面,当希望制动时选择地将刹车片应用到该表面上。
通常,制动盘制成实心或设置内部通孔。通常由铁基合金铸成,特别是铸铁,例如灰铸铁(G3000)和阻尼铸铁(G1800)。铸铁盘铸成接近的形状,并且在铸造之后机加工至要求形状。铸铁盘的缺点在于,相对于其它传统材料它们具备的耐腐蚀性不足。冬季气候和在路面上使用盐会使情况更糟。
为了补救铸铁盘的腐蚀问题,已经开发了铁素体氮碳共渗(FNC)方法来防止摩擦表面在操作期间的腐蚀。但是,已被接受的非摩擦表面上的FNC表面暴露于潮湿环境之后仍易于腐蚀。
发明内容
实施例提供了一种不需要增加涂层或油漆而改善FNC铸铁基体耐腐蚀性的方法。示例的方法去除一部分应用到铸铁基体的FNC涂层,优选通过抛光来露出化合物区域的ε(epsilon)相部分。与未抛光的FNC铸铁基体相比,ε相部分被认为提供了改善的耐腐蚀性。
可具有根据上述方法改善的耐腐蚀性的一个示例性产品为具有FNC处理的制动盘。
本发明的其它示例性实施例将通过以下提供的详细描述变得明显。应该理解,在公开本发明示例性实施例的详细描述和特殊示例仅仅用于举例,并不能限定本发明的范围。
本发明还提供了以下解决方案:
1、一种改善铸铁基体的耐腐蚀性的方法,包括氮碳共渗表面处理,所述方法包括:
对所述铸铁基体的外表面应用所述氮碳共渗表面处理到预定深度,应用的氮碳共渗表面处理包括具有从所述外表面延伸的预定深度的化合物区域;以及
去除所述化合物区域的所述预定深度的一部分,以露出主要ε相部分。
2、根据解决方案1所述的方法,其中去除所述化合物区域的一部分包括研磨所述化合物区域。
3、根据解决方案2所述的方法,其中研磨所述化合物区域包括使用具有约1微米直径的金刚石颗粒的金刚石研磨膏研磨所述化合物区域。
4、根据解决方案1所述的方法,其中去除所述化合物区域的一部分包括抛光所述化合物区域。
5、根据解决方案4所述的方法,其中抛光所述化合物区域包括使用具有约1微米直径的金刚石颗粒的金刚石研磨膏抛光所述化合物区域。
6、根据解决方案1所述的方法,其中去除所述化合物区域的一部分包括修整所述化合物区域。
7、根据解决方案6所述的方法,其中修整所述化合物区域包括使用具有约1微米直径的金刚石颗粒的金刚石研磨膏修整所述化合物区域。
8、根据解决方案1所述的方法,其中所述主要ε相部分位于离所述氮碳共渗表面处理的外表面大约2到6微米之间处,其中所述预定深度在大约10到20微米之间。
9、一种包括根据解决方案1所述的方法形成的铸铁基体的产品。
10、根据解决方案9所述的方法,其中所述产品包括制动盘。
11、根据解决方案10所述的方法,其中去除一部分所述化合物区域的所述预定深度以露出主要ε相部分,包括去除一部分所述制动盘非摩擦表面的所述化合物区域的所述预定深度,以露出主要ε相部分。
12、根据解决方案11所述的方法,其中所述非摩擦表面包括制动盘的帽部。
13、一种改善制动盘的耐腐蚀性的方法,所述方法包括:
对所述制动盘的外表面应用氮碳共渗表面处理到预定深度,所述应用的氮碳共渗表面处理形成了具有从所述外表面延伸的预定深度的化合物区域;以及
去除一部分所述制动盘非摩擦区域内的所述化合物区域的所述预定深度,以露出主要ε相部分。
14、根据解决方案13所述的方法,其中去除一部分所述非摩擦区域内的所述化合物区域包括研磨、修整或抛光所述化合物区域,以露出主要ε相部分。
15、根据解决方案14所述的方法,其中研磨、修整或抛光所述化合物区域包括使用具有约1微米直径的金刚石颗粒的金刚石研磨膏研磨所述化合物区域。
16、根据解决方案14所述的方法,其中研磨、修整或抛光所述化合物区域包括使用具有约1微米直径的金刚石颗粒的金刚石研磨膏修整所述化合物区域。
17、根据解决方案14所述的方法,其中研磨、修整或抛光所述化合物区域包括使用具有约1微米直径的金刚石颗粒的金刚石研磨膏抛光所述化合物区域。
18、根据解决方案13所述的方法,其中主要ε相部分位于离所述氮碳共渗表面处理的外表面大约2到6微米之间处,其中所述预定深度在大约10到20微米之间。
19、根据解决方案13所述的方法,其中所述非摩擦区域包括所述制动盘的帽部。
20、根据解决方案13所述的方法,其中所述化合物区域的所述去除部分包括γ相、ε相和氧化铁的混合。
附图说明
本发明的实施例可以从详细的描述和附图中变得更充分地理解,其中:
图1示出了根据一个示例性实施例的制动盘的透视图;
图2示出了铁素体氮碳共渗处理应用于图1所示制动盘的一部分的截面显微视图;以及
图3是图2的制动盘根据示例性实施例去除一部分铁素体氮碳共渗处理的截面显微视图。
具体实施方式
一个或多个实施例的下面描述本质上仅仅是示例性(说明性)的,决不限制本发明、及其应用或使用。
示例性实施例提供了一种改善包括铁素体氮碳共渗(FNC)表面处理的铸铁基体的耐腐蚀性的方法。两个具体的具有FNC处理的铸铁基体的示例产品包括实心和通孔式制动盘。
现在参照图1,根据一个示例性实施例示出的制动盘20具有帽部22,盘面24绕其周边延伸。盘面24可大致作为盘20的摩擦表面,其接合制动钳和其它制动部件以在使用期间使车辆减速,而帽部22可大致作为非摩擦表面,其不通过摩擦接合和脱离参与车速减速。
如图所示的制动盘20的形状,并且尤其是帽22和盘面24的相应的形状和相对尺寸,只是制动盘的潜在的无限多种可能性或形状和尺寸的一个特例,并由此不限于图1所示。
制动盘20可以由铁基合金或钢形成,并且尤其是铸铁,例如灰铸铁(G3000)和阻尼铸铁(G1800)。
表面处理28可以应用于制动盘20的外表面26,并且为外表面26提供一定程度的耐磨擦度和一定程度的耐腐蚀度。
在图1和2示出的示例性实施例中,表面处理28可以是铁素体氮碳共渗(FNC)涂层28,其应用为从外表面26延伸的10到20微米之间的深度,并且更优选为约15微米。铁素体氮碳共渗表面处理28可以提高制动盘20的表面硬度和耐腐蚀度,还可以增加制动盘20与制动钳和其它制动部件(包括盘面24)接合的部分的摩擦,从而帮助应用它们的车速减速。
应用FNC表面处理28的工艺可在大约525和650摄氏度(975和1200华氏度)之间的温度进行;优选工艺温度可在大约565摄氏度(1050华氏度),以得到大约10到20微米的希望涂层。
基于应用,如图2中最好地示出,FNC涂层28的一部分可扩散进入制动盘20的外表面26以形成扩散层30,而在表面26以上的FNC涂层28的剩余部分可作为化合物层32。如上所述,化合物层32可优选具有从外表面26延伸10到20微米之间的深度,并且更优选地为大约15微米。
扩散层30可包含相混合,所述相包括ε-Fe2-3(N,C)(“ε相”或“六方相”)和主γ(gamma-prime)相Fe4(N,C)(“γ相”),以及由工艺参数的具体细节,例如温度、热处理时间、气体成分和压力所产生的铁素体相。如图2所示,铁素体相可在更远离化合物层32和外表面26处变得更突出。
化合物层32还可包含特殊的相混合,所述相包括ε相,γ相,以及由工艺参数的具体细节,例如温度、热处理时间、气体成分和压力所产生的铁素体相。
化合物层32进一步的特征可在于具有接近帽22的外表面26(和扩散区域30)的内部33,和外表面部分34。
可以认为内部33基本上为ε相,还已知为主要ε相部分33。外表面部分34可包含γ相、ε相和氧化物(例如Fe3O4)的混合。
接下来,如图3最好地示出,帽22,或制动盘20的其它非摩擦表面(未示出),可被处理以去除外表面部分34并且露出下面的化合物区域32的内部33。更优选地,处理去除足够的化合物层32的外表面部分34,以露出其内的主要ε相部分33。在一个示例性实施例中,对于总化合物层32深度在约10到20微米之间的表面处理28,处理可去除大约2到6微米的外表面部分34以露出内部33。
与非抛光表面处理(即,此处外表面部分34保持为原始的并且可主要包括γ相和氧化物,如上所述)相比较,相信露出ε相部分33为制动盘20的非摩擦表面提供改进的耐腐蚀性。
在一个示例性实施例中,处理可由研磨、修整或抛光组成,优选用1微米颗粒的金刚石研磨膏,该处理从外涂层表面34向内到大约2到6微米之间的深度,以露出化合物区域32的主要ε相33部分。根据这样处理的盘20的实验测试确定帽22中具有露出的主要ε相部分33的样品比盘20(其中帽22中的外涂层34保持未抛光)显示出更少的腐蚀。
尽管上面的用于改善耐腐蚀性的方法在上述示例性实施例中关于制动盘20进行特别讨论,类似的耐腐蚀性的改善可预计出现在任何使用了FNC表面处理的铸铁基体中。由此,改善耐腐蚀性的示例性方法可同等地应用于任何FNC处理的铸铁基体。
本发明的上述实施例本质上仅仅是举例,因此,其各种变形都不认为是脱离本发明的精神和范围。
Claims (10)
1.一种改善铸铁基体的耐腐蚀性的方法,包括氮碳共渗表面处理,所述方法包括:
对所述铸铁基体的外表面应用所述氮碳共渗表面处理到预定深度,应用的氮碳共渗表面处理包括具有从所述外表面延伸的预定深度的化合物区域;以及
去除所述化合物区域的所述预定深度的一部分,以露出主要ε相部分。
2.根据权利要求1所述的方法,其中去除所述化合物区域的一部分包括研磨所述化合物区域。
3.根据权利要求2所述的方法,其中研磨所述化合物区域包括使用具有约1微米直径的金刚石颗粒的金刚石研磨膏研磨所述化合物区域。
4.根据权利要求1所述的方法,其中去除所述化合物区域的一部分包括抛光所述化合物区域。
5.根据权利要求4所述的方法,其中抛光所述化合物区域包括使用具有约1微米直径的金刚石颗粒的金刚石研磨膏抛光所述化合物区域。
6.根据权利要求1所述的方法,其中去除所述化合物区域的一部分包括修整所述化合物区域。
7.根据权利要求6所述的方法,其中修整所述化合物区域包括使用具有约1微米直径的金刚石颗粒的金刚石研磨膏修整所述化合物区域。
8.根据权利要求1所述的方法,其中所述主要ε相部分位于离所述氮碳共渗表面处理的外表面大约2到6微米之间处,其中所述预定深度在大约10到20微米之间。
9.根据权利要求1所述的方法,其中所述产品包括制动盘。
10.根据权利要求9所述的方法,其中去除一部分所述化合物区域的所述预定深度以露出主要ε相部分,包括去除一部分所述制动盘非摩擦表面的所述化合物区域的所述预定深度,以露出主要ε相部分。
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