CN103748247A - 基于碳化钨的喷涂粉以及具有基于碳化钨的热喷涂层的基底 - Google Patents

基于碳化钨的喷涂粉以及具有基于碳化钨的热喷涂层的基底 Download PDF

Info

Publication number
CN103748247A
CN103748247A CN201280027356.3A CN201280027356A CN103748247A CN 103748247 A CN103748247 A CN 103748247A CN 201280027356 A CN201280027356 A CN 201280027356A CN 103748247 A CN103748247 A CN 103748247A
Authority
CN
China
Prior art keywords
weight
substrate
spray coating
powder
coating powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201280027356.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103748247B (zh
Inventor
G.雷塞
M.奥伊奇斯勒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oerlikon Metco Woka GmbH
Original Assignee
Sulzer Metco Woka GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sulzer Metco Woka GmbH filed Critical Sulzer Metco Woka GmbH
Publication of CN103748247A publication Critical patent/CN103748247A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103748247B publication Critical patent/CN103748247B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • C22C29/06—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
    • C22C29/08—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds based on tungsten carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C22C1/1026—Alloys containing non-metals starting from a solution or a suspension of (a) compound(s) of at least one of the alloy constituents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
    • C23C24/04—Impact or kinetic deposition of particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/10—Oxides, borides, carbides, nitrides or silicides; Mixtures thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/02—Braking members; Mounting thereof
    • F16D65/12—Discs; Drums for disc brakes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/02—Braking members; Mounting thereof
    • F16D65/12—Discs; Drums for disc brakes
    • F16D65/127—Discs; Drums for disc brakes characterised by properties of the disc surface; Discs lined with friction material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/02—Composition of linings ; Methods of manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2250/00—Manufacturing; Assembly
    • F16D2250/0038—Surface treatment
    • F16D2250/0046—Coating
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249953—Composite having voids in a component [e.g., porous, cellular, etc.]
    • Y10T428/249967—Inorganic matrix in void-containing component
    • Y10T428/24997—Of metal-containing material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明涉及基于碳化钨的热喷涂粉以及用于热涂覆基底，特别用于热涂覆机动车的制动盘的这种喷涂粉的制造方法。根据本发明，该喷涂粉除杂质外还包含60重量%至75重量%范围的WC、14重量%至22重量%的范围Cr3C2和11重量%至23重量%范围的Ni。本发明还涉及具有基于碳化钨的热喷涂层的基底，特别是制动盘，以及在基底上制造热喷涂层的方法。

Description

基于碳化钨的喷涂粉以及具有基于碳化钨的热喷涂层的基底
本发明涉及基于碳化钨的喷涂粉和用于热涂覆基底，特别是用于热涂覆机动车的制动盘的这种喷涂粉的制造方法，以及具有基于碳化钨的热喷涂层的基底，特别是制动盘，和根据各类别的独立权利要求的前序部分的热喷涂层的制造方法。
通过热喷涂施加的涂层长期以来已知用于多种用途。因此，例如，自一段时间以来已经通过等离子体喷涂来涂覆汽车发动机中用油润滑的汽缸工作面，其中该层明显降低尤其是在活塞环与缸壁之间起作用的摩擦系数，因此明显降低活塞环与气缸的磨损，这导致发动机的行驶功率提高、保养间隔期（例如换油）延长并且尤其导致发动机功率显著提高。
通过热喷涂法施加的表面的其它典型用途是用防磨损层和隔热层涂覆涡轮部件、涂覆油组分或干润滑的轴承，例如曲轴轴承或经受尤其是物理、化学或热负荷的其它工件的涂层。根据该层必须实现何种用途，使用非常特定的材料，通常以喷涂粉或喷涂丝的形式，该材料具有所需的特定性质和组成，以产生所需的待喷涂表面层的性质。
另一应用例是在基底上提供摩擦面，其正好起到反作用并应提高基底与基底接触的摩擦参与物之间的摩擦，由此可以同时防止基底本身磨损和/或损伤。
因此，例如已从DE 43 21 713 A1中已知具有热喷涂层的机动车制动盘，以一方面提高机动车刹车时的制动效果，和同时保护基底即该制动盘本身免受直接磨损并由此尤其提高制动盘的寿命。
在这方面，近年来对制动系统的要求不断提高，特别是在汽车制造中以及例如在航空领域中。制动系统还必须能够有控制地和可靠地制动相对重的、此外高速的和在不利条件，如漂滑下的机动车或飞机。这例如对制动盘上的摩擦涂层的粘附拉伸强度和对物理特征值，如显微硬度和宏观硬度、摩擦层的性能的热稳定性等提出了高的要求。在这方面，仅确实出于经济原因，所述摩擦层应可以相对简单地并尽可能用已确立的方法来制造，且用于该涂层的材料应以其化学组成易于构成并能以相对小的耗费制造。此外，该摩擦层应同时具有长的使用寿命，即在运行中尽可能少机械磨损，和除此之外，还足够耐受刹车时极高的放热以及耐受化学侵蚀，例如尽可能耐腐蚀，以能实现长的保养间隔期和/或更换间隔期。
在这方面，从现有技术中获知的解决方案通常仅优化一个特定的或最多很少几个前述方面，其中必须对其它性质作出妥协。
为了能够至少部分抵消这些缺点，已就制动盘提出具有复杂的层系统的相当复杂而高成本的涂覆方法。因此，在DE 10 2009 008 114 A1中，我们提出具有碳化钨基涂层的制动盘，其中借助热喷涂法施加的碳化钨涂层必须借助碳化、氧化、气体碳氮共渗或其它基于气体或等离子体的方法后处理。
在这方面，所述后处理是绝对必要的，以通过由来自等离子体和/或气相的原子扩散形成耐磨损和耐腐蚀的硬化表面层实现摩擦面接近表面的硬度。
这种方法必然非常费力和高成本，因为在热涂覆制动盘后，必须强制性地附加连接气体处理法，这使制造不必要地复杂化并使其昂贵。
因此，本发明的目的是提供用于热涂覆基底的热喷涂粉，用所述热喷涂粉可以使用本身已知的热喷涂法制造热喷涂层，可特别有利地提供该热喷涂层作为例如所有种类的陆地-或航空交通工具的制动盘上的摩擦层，并且其中在这方面同时优化所有重要的该层的要求特征。在此，与现有技术相比应明显简化该制造并应将制造过程中所需的方法步骤数减至最低。
此外，本发明的一个目的是提供相应喷涂粉的制造方法以及用于制造相应的热喷涂层的热喷涂法。
达成这一目的的本发明的主题的特点是各类别的独立权利要求的特征。
各从属权利要求涉及本发明的特别有利的实施方案。
因此，本发明涉及用于热涂覆基底的基于碳化钨的喷涂粉，所述喷涂粉除杂质外还包含60重量%至75重量%范围的WC、14重量%至22重量%范围的Cr3C2和11重量%至23重量%范围的Ni。
本发明一个重要的发现是，通过在喷涂粉中使用提高的镍含量，大约11重量%至23重量%的，例如可以制造制动盘上的摩擦表面，其尤其不经后处理也具有充足的耐腐蚀性和硬度。这与例如从DE 10 2009 008 114 A1中获知的喷涂粉相比是决定性的优点，在使用后者时，在喷涂摩擦层后，后处理是绝对必须的。
在此，在一个优选实施方案中，喷涂粉中WC的比例在63重量%至70重量%的范围，优选在67重量%。
喷涂粉中Cr3C2的比例优选选择在17重量%至19重量%的范围，特别在18重量%，其中喷涂粉中Ni的比例在13重量%至20重量%的范围，优选在15重量%。
在此，所述喷涂粉的额定粒度优选在-45微米至+11微米的范围，特别在-45微米至+20微米的范围。其中，之前对粒度使用的术语应以本领域技术人员常见的方式理解。因此，例如，-45微米至+11微米的粒度范围如通常般意味着，粒子大于11微米并小于45微米。
在此，本发明的喷涂粉除所提到的技术上重要的化学组分碳化钨(WC)、碳化铬(Cr3C2)和镍(Ni)外还包含最多0.5重量% Fe杂质作为技术上可测得的杂质，和/或最多还包含下列作为杂质的以缩写TAO（Total All Other）概括的化学元素：Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Ti、V、Mn、Co、Cu、Zn、Ge、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Rh、Pd、Cd、In、Sn、Hf、Ta、Tl、Pb。
在此，TAO杂质的总比例同样为最多0.5重量%，因此在本发明的喷涂粉中，除技术上重要的化学组分碳化钨(WC)、碳化铬(Cr3C2)和镍(Ni)外，可包含最多1重量%的实际上不希望的杂质，即最多0.5重量% Fe和总共最多0.5%选自上文由缩写TAO定义的元素组的杂质。当然，在理想情况中在本发明的喷涂粉中不包含杂质，即既不含Fe也不含选自TAO的元素，但这在实践中几乎无法实现。
在此，在实践中Fe可以例如特别以0.05重量%至0.5重量%存在于本发明的喷涂粉中，而对用这种喷涂粉喷涂的层的性质在技术上没有重要影响。只要Fe杂质的含量不大于0.5重量%，就能特别可靠地确保用该喷涂粉喷涂的层的必需的耐腐蚀性。使用本发明的喷涂粉喷涂的层的其余的层性质，例如孔隙率、显微硬度和宏观硬度或例如粘附拉伸强度实际上不受这样少的Fe杂质和/或不受概括为TAO的其它杂质影响。
对于所提及的可出现在本发明的喷涂粉中的不希望的杂质，可能有不同的成因，这些通常无法用合理的技术耗费来避免，但出于所有实际目的，也不必避免，因为在上述数量级中的杂质，如已经提到的，对本发明的喷涂粉和/或用其热喷涂的喷涂层的技术相关性质实际上没有影响。
除了Fe，钴(Co)可以例如以最多几乎0.5重量%，在实践中最多0.05 重量%、0.1 重量%或0.1 %至几乎0.5重量%存在，因为例如在用其以已知方式研磨制造本发明的喷涂粉时的原材料的硬金属球中除WC外也会包含Co。在制造喷涂粉时所用的原材料还可包含少量杂质，例如钽(Ta)。在此，所述杂质可在制造过程中由主要的化学原材料碳化钨(WC)、碳化铬(Cr3C2)和镍(Ni)引入，或者也可以例如由制造该粉末时所使用的粘合剂、防沫剂，由工具、工艺室等引入或以本领域技术人员已知的另外的方式以不合意地引入制造过程中并由此最终以无关紧要的程度如上所述地污染喷涂粉。
在此，本发明进一步涉及本发明的喷涂粉的制造方法，所述方法包括下列详细的本身已知的方法步骤：提供初生碳化物WC、Cr3C2以及Ni并由前述组分制造粉末混合物，其除上文已详细论述的杂质而外仅由60重量%至75重量%范围的WC、14重量%至22重量%范围的Cr3C2和11重量%至23重量%的Ni构成。可用作制造本发明的喷涂粉的原材料的前述所述初生碳化物的标准粒度在此在0.5微米至4微米，特别是2微米至3微米的范围，特别优选在2.5微米，其中当然也可有利地使用具有与此不同的粒度的其它初生碳化物。
在此已经表明，在大约0.5微米至4微米范围的初生碳化物的小的粒度特别非常有利地影响尤其是制动盘的磨蚀特征和由此影响磨损特征。这样的小的初生碳化物粒子本身非常一致和均匀地分布在喷涂层中，且同时在该层中彼此非常紧密地排列，并因此在该层中形成初生碳化物粒子的致密分布模式。如果例如在相同质量比的情况下，与此相反使用较大初级粒子，则它们较不致密、较不一致和较不均匀地分布在该层中，这导致，在该层的机械负载下，例如在制动过程中的制动盘的情况中，该喷涂层倾向于形成皱痕，由此促成过早磨损。此外，已经表明，与用明显更大的初生碳化物喷涂的层相比，在小的初级粒度下该层的显微硬度明显改进。
然后由该粉末混合物、液体（特别是溶剂，例如异己烷或另外本身已知的合适溶剂）和另外优选一种或多种添加剂（其例如可以是粘合剂和/或防沫剂和/或另外的在粉末制造中本领域技术人员已知的添加剂）制造悬浮液并均化该悬浮液。
由该均化悬浮液通过喷雾干燥来制造粉末饼，特别是团块，优选同时压实经干燥的混合物，和随后烧结该优选压实的混合物。最后将经烧结的粉末饼粉碎和/或研磨成粉末材料。
取决于具体用途，最后通过借助分级法选择预定的粒度分布来将该粉末材料分级并可随后用于预定用途，例如用于机动车制动盘的热涂覆。
在下表1中，示例性提供本发明的喷涂粉的一个特别优选的实施方案的化学组成，其已在试验中证实为优异。在此所有百分比是重量百分比。  
Figure 58117DEST_PATH_IMAGE001
表1: 一种本发明的喷涂粉的化学组成。
在表2中以微米给出表1的喷涂粉的粒度分布。在此，例如“0.47%在-63 + 53范围”通常是指该经分级的粉末的颗粒的0.47 %大于53微米且小于63微米，这意味着粒度的0.47 %在53微米至63微米的范围。  
Figure 975258DEST_PATH_IMAGE002
表2: 表1的喷涂粉的粒度分布。
本发明还涉及具有基于碳化钨的热喷涂层的基底，其中根据本发明，该热喷涂层除杂质外还包含60重量%至75重量%范围的WC、14重量%至22重量%范围的Cr3C2和11重量%至23重量%范围的Ni。在此该基底优选是用于交通工具，例如用于陆地或航空交通工具的制动盘，但其中该基底也可以是必须带有摩擦层的其它基底。
在此，本发明基底的喷涂层除所提到的技术上重要的化学组分碳化钨(WC)、碳化铬(Cr3C2)和镍(Ni)外也还包含在喷涂粉的描述中已提及的杂质作为技术上可测得的杂质，即最多大约0.5重量% Fe杂质和/或最多还包含下列作为杂质的以缩写TAO概括的化学元素：Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Ti、V、Mn、Co、Cu、Zn、Ge、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Rh、Pd、Cd、In、Sn、Hf、Ta、Tl、Pb。
除自然来源于喷涂粉的相应杂质的这些杂质外，本发明的基底的热喷涂层还可包含最多大约1重量%氧(O)，其可以在喷涂过程中，例如通过喷涂粉的一种或多种成分的氧化或以其它方式到达喷涂层中并结合在此处。特别地，氧含量可以在0.1重量%至0.5重量%之间或在0.5重量%至1重量%之间。
根据选择何种喷涂法来制备本发明的喷涂层，其它微少杂质也可通过喷涂法本身到达喷涂层。因此，例如在使用HVOF法（在该方法中可以例如燃烧煤油或另外的有机或无机燃料以产生热能）时例如可能有来自该燃料的碳以最多大约0.1重量%的量额外到达该层。
在此，喷涂层中TAO杂质的总比例同样为大约最多0.5重量%，因此在本发明的喷涂层中，除技术上重要的化学组分碳化钨(WC)、碳化铬(Cr3C2)和镍(Ni)外，还可包含最多略大于2重量%的实际上不希望的杂质，除微量杂质外，即最多0.5重量% Fe和总共最多0.5%选自上文由缩写TAO定义的元素组的杂质，以及还有最多1 %氧和可能另外最多0.1 %取决于喷涂法的额外的碳。
在此，在实践中Fe可以例如特别大约以0.05重量%至0.5重量%存在于本发明的基底的喷涂层中，而没有表现出对所喷涂的层的性质在技术上重要的影响。只要Fe杂质的含量不大于0.5重量%，就能特别可靠地确保该喷涂层的必需的耐腐蚀性。并且该喷涂层的其余的层性质，例如孔隙率、显微硬度和宏观硬度或例如粘附拉伸强度实际上不受这样少的Fe杂质和/或不受概括为TAO的其它杂质以及不受在喷涂过程中可能结合在该层中的氧或额外的碳影响。
在此，除了Fe，钴(Co)可以例如以最多几乎0.5重量%，在实践中最多0.05 重量%、0.1 重量%或0.1 %至几乎0.5重量%存在。
当然，在理想情况中在本发明的喷涂层中不包含杂质，即既不含Fe也不含选自TAO的元素还不含氧、碳或其它杂质，但这在实践中几乎无法实现。
在对实践特别重要的应用情形中，用高速火焰喷涂法（HVOF，High Velocity Oxygen Fuel（高速氧燃料））中制造热喷涂层，但是，其中，原则上，也可以有利地使用任何其它的已知热喷涂法，如另外的火焰喷涂法、冷气喷涂、等离子体喷涂或另外的热喷涂法。
在此，与现有技术相比，本发明的喷涂层具有明显改进的显微硬度，其显微硬度特别例如比从现有技术中已知的其它例如已知用于制动盘的喷涂层高大约50 HV 0.3。这意味着本发明的热喷涂层的显微硬度在1000至1200 HV 0.3，优选1100至1200 HV 0.3的范围，特别在1160 HV 0.3。
本发明的喷涂层的宏观硬度明显比已知层更好并可以例如高至少1至2个单位（宏观硬度标HR 15N），以致本发明的热喷涂层的宏观硬度优选在90至93 HR 15N的范围。
此外，本发明的热喷涂层的粘附拉伸强度也明显改进，并特别优选在65 MPa至75 MPa的范围，且因此比从现有技术中已知的相应喷涂层的粘附拉伸强度高至少5 MPa。
本发明的热喷涂层的孔隙率有利地在0.5体积%至1.5体积%的范围，优选在1体积%，因此与已知喷涂层相比孔隙率可降低至少1体积%，这意味着与现有技术相比降低大约至少一半。
本发明的喷涂层除已提到的改进外特别以较少缺陷为特征，因此本发明的喷涂层显示出对表面下腐蚀（Unterkorrosion）小得多的易感性、明显提高的延展性和与已知喷涂层相比小得多的在层中形成裂纹的危险。
总之，这一切最终得出下述事实，在本发明的层的情况中，可完全省略如现有技术中例如根据DE 10 2009 008 114 A1的绝对必须的进一步的后处理。
本发明最后涉及在基底上制造热喷涂层的方法，所述方法包含下列方法步骤：根据上文的描述提供本发明的喷涂粉。提供基底，特别是机动车的制动盘坯。使用本发明的喷涂粉借助热喷涂法，优选借助HVOF法涂覆基底。在此，在本发明的方法中如此选择热喷涂时的工艺参数，使得在基底上实现60 %至65 %，优选50 %至55 %范围的沉积效率。

Claims (15)

1.用于热涂覆基底的基于碳化钨的喷涂粉，其特征在于，除杂质外，所述喷涂粉包含60重量%至75重量%范围的WC、14重量%至22重量%范围的Cr3C2和11重量%至23重量%范围的Ni。
2.根据权利要求1的喷涂粉，其中在所述喷涂粉中WC的比例在63重量%至70重量%的范围，优选在67重量%。
3.根据权利要求1或2之一的喷涂粉，其中在所述喷涂粉中Cr3C2的比例在17重量%至19重量%的范围，优选在18重量%。
4.根据前述权利要求任一项的喷涂粉，其中在所述喷涂粉中Ni的比例在13重量%至20重量%的范围，优选在15重量%。
5.根据前述权利要求任一项的喷涂粉，其中所述喷涂粉的额定粒度在-45微米至+11微米的范围，特别在-45微米至+20微米的范围，和/或其中初生碳化物的粒度在0.5微米至4微米的范围，特别在2微米至3微米，特别优选在2.5微米。
6.用于制造根据前述权利要求任一项的喷涂粉的方法，所述方法包含下列方法步骤：
- 提供WC、Cr3C2和Ni并制造粉末混合物，所述粉末混合物除杂质外由60重量%至75重量%范围的WC、14重量%至22重量%范围的Cr3C2和11重量%至23重量%范围的Ni构成；
- 制造包含所述粉末混合物、溶剂和添加剂的悬浮液并均化所述悬浮液；
- 通过喷雾干燥所述悬浮液制造粉末饼，特别是团块；
- 烧结所述粉末饼；
- 将经烧结的粉末饼粉碎和/或研磨成粉末材料；
- 通过借助分级法选择规定的粒度分布来提供喷涂粉。
7.根据权利要求6的方法，其中所述溶剂是异己烷，且所述添加剂是粘合剂和/或防沫剂。
8.具有基于碳化钨的热喷涂层的基底，其特征在于，除杂质外，所述热喷涂层包含60重量%至75重量%范围的WC、14重量%至22重量%范围的Cr3C2和11重量%至23重量%范围的Ni。
9.根据权利要求8的基底，其中用高速火焰喷涂法制造所述热喷涂层。
10.根据权利要求8或9之一的基底，其中所述热喷涂层的显微硬度在1000至1200 HV 0.3的范围，优选在1100至1200 HV 0.3之间，特别在1160 HV 0.3，或者所述热喷涂层的宏观硬度在90至93 HR 15N的范围。
11.根据权利要求8至10任一项的基底，其中所述热喷涂层的粘附拉伸强度在65至75 MPa的范围。
12.根据权利要求8至11任一项的基底，其中所述热喷涂层的孔隙率在0.5体积%至1.5体积%的范围，优选在1体积%。
13.根据权利要求8至12任一项的基底，其中所述基底优选是机动车的制动盘。
14.在根据权利要求8至13任一项的基底上制造热喷涂层的方法，所述方法包含下列方法步骤：
- 提供根据权利要求1至5任一项的喷涂粉；
- 提供基底，特别是机动车的制动盘坯；
- 使用所述喷涂粉借助热喷涂法，优选借助HVOF法涂覆基底。
15.根据权利要求14的方法，其中在基底上实现60 %至65 %范围的，优选在50 %至55 %之间的沉积效率。
CN201280027356.3A 2011-06-10 2012-05-31 基于碳化钨的喷涂粉以及具有基于碳化钨的热喷涂层的基底 Active CN103748247B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP2011059740 2011-06-10
EPPCT/EP2011/059740 2011-06-10
PCT/EP2012/060300 WO2012168139A1 (de) 2011-06-10 2012-05-31 Spritzpulver auf wolframkarbid basis, sowie ein substrat mit einer thermischen spritzschicht auf wolframkarbid basis

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103748247A true CN103748247A (zh) 2014-04-23
CN103748247B CN103748247B (zh) 2016-08-17

Family

ID=46262096

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280027356.3A Active CN103748247B (zh) 2011-06-10 2012-05-31 基于碳化钨的喷涂粉以及具有基于碳化钨的热喷涂层的基底

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9624995B2 (zh)
JP (1) JP6051209B2 (zh)
KR (1) KR20140032425A (zh)
CN (1) CN103748247B (zh)
BR (1) BR112013030178B1 (zh)
ES (1) ES2828436T3 (zh)
MX (1) MX351791B (zh)
WO (1) WO2012168139A1 (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104043821A (zh) * 2014-06-21 2014-09-17 上海君山表面技术工程股份有限公司 耐腐蚀喷涂用粉末及其制备方法
CN104233158A (zh) * 2014-09-11 2014-12-24 芜湖鼎瀚再制造技术有限公司 一种Ni60A-WC纳米涂层及其制备方法
CN104404428A (zh) * 2014-10-30 2015-03-11 安徽鼎恒再制造产业技术研究院有限公司 一种塔轮再制造工艺
CN104533993A (zh) * 2014-11-18 2015-04-22 西安理工大学 刹车盘及其制备方法
CN108071675A (zh) * 2016-11-08 2018-05-25 上海市轴承技术研究所 关节轴承及其表面改性处理方法
CN109112338A (zh) * 2018-10-17 2019-01-01 四川铭泰顺硬质合金有限公司 一种硬质合金体的制备方法
CN111263864A (zh) * 2017-07-28 2020-06-09 福乐尼·乐姆宝公开有限公司 用于制造制动盘的方法及用于盘式制动器的制动盘
CN112593180A (zh) * 2020-11-26 2021-04-02 苏州统明机械有限公司 一种汽车制动盘耐磨合金涂层的制作方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1911858B1 (de) * 2006-10-02 2012-07-11 Sulzer Metco AG Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung mit kolumnarer Struktur
JP6347790B2 (ja) * 2012-12-21 2018-06-27 フレニー ブレンボ ソシエテ ペル アチオニ ブレーキディスクを作製する方法、ディスクブレーキ用ブレーキディスク、およびディスクブレーキ
ITPD20120405A1 (it) * 2012-12-21 2014-06-22 Freni Brembo Spa Metodo per realizzare un disco freno e disco freno per freni a disco
ITPD20120403A1 (it) * 2012-12-21 2014-06-22 Freni Brembo Spa Metodo per realizzare un disco freno e disco freno per freni a disco
DE102015212511B4 (de) * 2014-07-24 2019-06-06 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe sowie Bremsscheibe
US9885386B2 (en) * 2015-06-15 2018-02-06 General Electric Company Bearing assembly
DE102019212844A1 (de) * 2018-09-04 2020-03-05 Ford Global Technologies, Llc Bremsscheibe und Verfahren zum Herstellen einer Bremsscheibe
CN109338267B (zh) * 2018-12-15 2023-05-26 山东建筑大学 一种具有自润滑高强度高硬度同步齿环涂层制备方法
WO2022235570A1 (en) * 2021-05-03 2022-11-10 Oerlikon Metco (Us) Inc. Material for thin, smooth, and high-velocity flame sprayed coatings with increased deposition efficiency
CN113234981A (zh) * 2021-05-20 2021-08-10 九江金鹭硬质合金有限公司 一种耐高温高热膨胀系数硬质合金
CN114042911B (zh) * 2021-11-22 2023-11-24 河北京津冀再制造产业技术研究有限公司 一种复合粉末、复合涂层及其制备方法和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3848313A (en) * 1967-10-11 1974-11-19 Centre Nat Rech Scient Friction armature with friction and magnetic linings
EP0561391A2 (en) * 1992-03-18 1993-09-22 Hitachi, Ltd. Bearing unit, drainage pump and hydraulic turbine each incorporating the bearing unit, and method of manufacturing the bearing unit
CN1309106A (zh) * 2000-02-17 2001-08-22 不二见株式会社 喷雾用粉末、使用这种粉末的热喷雾法以及喷雾法涂层
DE102009008114A1 (de) * 2009-02-09 2010-08-12 Daimler Ag Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH572582A5 (zh) 1970-12-11 1976-02-13 Centre Nat Rech Scient
JP2857773B2 (ja) 1989-08-30 1999-02-17 日鉄ハード株式会社 耐摩耗性に優れた製鉄機械プロセスロール
US5458460A (en) 1993-03-18 1995-10-17 Hitachi, Ltd. Drainage pump and a hydraulic turbine incorporating a bearing member, and a method of manufacturing the bearing member
CA2099397A1 (en) 1992-07-07 1994-01-08 Gerald S. Cole Composite disk brake rotor and method of making
JPH09143668A (ja) 1995-11-21 1997-06-03 Mitsubishi Materials Corp 非酸化物系材料のコーティング層を形成したディスクローター
JP2001003152A (ja) 1999-06-22 2001-01-09 Hitachi Metals Ltd 鉄道車両用ブレーキディスク
JP3952252B2 (ja) * 2001-01-25 2007-08-01 株式会社フジミインコーポレーテッド 溶射用粉末およびそれを用いた高速フレーム溶射方法
JP2003035090A (ja) 2001-07-25 2003-02-07 Fujimi Inc 掘削用カッタビット
JP2004003325A (ja) 2002-04-26 2004-01-08 Morimotogumi:Kk 掘削用ピック
JP2004300528A (ja) * 2003-03-31 2004-10-28 Taiheiyo Cement Corp 摺動部品およびブレーキ用ディスクロータ
JP5039346B2 (ja) 2006-09-12 2012-10-03 株式会社フジミインコーポレーテッド 溶射用粉末及び溶射皮膜
DE102009008105B4 (de) 2009-02-09 2017-02-09 Daimler Ag Bremsscheibe für ein Fahrzeug
JP5185894B2 (ja) 2009-07-29 2013-04-17 三島光産株式会社 連続鋳造用鋳型の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3848313A (en) * 1967-10-11 1974-11-19 Centre Nat Rech Scient Friction armature with friction and magnetic linings
EP0561391A2 (en) * 1992-03-18 1993-09-22 Hitachi, Ltd. Bearing unit, drainage pump and hydraulic turbine each incorporating the bearing unit, and method of manufacturing the bearing unit
CN1309106A (zh) * 2000-02-17 2001-08-22 不二见株式会社 喷雾用粉末、使用这种粉末的热喷雾法以及喷雾法涂层
DE102009008114A1 (de) * 2009-02-09 2010-08-12 Daimler Ag Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104043821A (zh) * 2014-06-21 2014-09-17 上海君山表面技术工程股份有限公司 耐腐蚀喷涂用粉末及其制备方法
CN104043821B (zh) * 2014-06-21 2016-08-24 上海君山表面技术工程股份有限公司 耐腐蚀喷涂用粉末及其制备方法
CN104233158A (zh) * 2014-09-11 2014-12-24 芜湖鼎瀚再制造技术有限公司 一种Ni60A-WC纳米涂层及其制备方法
CN104404428A (zh) * 2014-10-30 2015-03-11 安徽鼎恒再制造产业技术研究院有限公司 一种塔轮再制造工艺
CN104533993A (zh) * 2014-11-18 2015-04-22 西安理工大学 刹车盘及其制备方法
CN104533993B (zh) * 2014-11-18 2017-05-31 西安理工大学 刹车盘及其制备方法
CN108071675A (zh) * 2016-11-08 2018-05-25 上海市轴承技术研究所 关节轴承及其表面改性处理方法
CN111263864A (zh) * 2017-07-28 2020-06-09 福乐尼·乐姆宝公开有限公司 用于制造制动盘的方法及用于盘式制动器的制动盘
CN109112338A (zh) * 2018-10-17 2019-01-01 四川铭泰顺硬质合金有限公司 一种硬质合金体的制备方法
CN112593180A (zh) * 2020-11-26 2021-04-02 苏州统明机械有限公司 一种汽车制动盘耐磨合金涂层的制作方法

Also Published As

Publication number Publication date
BR112013030178A2 (pt) 2016-12-06
CN103748247B (zh) 2016-08-17
US9624995B2 (en) 2017-04-18
JP2014523963A (ja) 2014-09-18
US20140234609A1 (en) 2014-08-21
KR20140032425A (ko) 2014-03-14
ES2828436T3 (es) 2021-05-26
MX351791B (es) 2017-10-30
BR112013030178B1 (pt) 2019-04-30
MX2013014291A (es) 2014-10-15
WO2012168139A1 (de) 2012-12-13
JP6051209B2 (ja) 2016-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103748247A (zh) 基于碳化钨的喷涂粉以及具有基于碳化钨的热喷涂层的基底
Zhou et al. Failure of plasma sprayed nano‐zirconia‐based thermal barrier coatings exposed to molten CaO–MgO–Al2O3–SiO2 deposits
US9919358B2 (en) Sintered molybdenum carbide-based spray powder
Kamal et al. Mechanical and microstructural characteristics of detonation gun sprayed NiCrAlY+ 0.4 wt% CeO2 coatings on superalloys
CN105524495B (zh) 涡轮叶片涂料成分及其方法
Singh et al. Tribological behavior of plasma sprayed Cr2O3–3% TiO2 coatings
JP6301060B2 (ja) 超フェライト系鉄基化合物を伴う溶射用粉末、及び基板、特に溶射層を伴うブレーキディスク
US20070099014A1 (en) Method for applying a low coefficient of friction coating
CN111778470B (zh) 一种复合粉末及其制备方法、一种自修复涂层及其制备方法和应用
US7964239B2 (en) Bearing material coated slide member and method for manufacturing the same
US20180245194A1 (en) Coated articles and method for making
CN104812928A (zh) 具有涂层的构件及其制造方法
Ghadami et al. Sliding wear behavior of the nanoceria-doped AlCrFeCoNi high-entropy alloy coatings deposited by air plasma spraying technique
CN113365765B (zh) 机械合金化的金属热喷涂材料和使用所述材料的热喷涂方法
JP2004300528A (ja) 摺動部品およびブレーキ用ディスクロータ
Lee et al. Correlation of microstructure with tribological properties in atmospheric plasma sprayed Mo-added ferrous coating
CN111850453A (zh) 一种氧化铬基减磨涂层及其制备方法
JP2011112211A (ja) ブレーキ用ディスクロータ
US8974588B2 (en) Coating composition, a process of applying a coating, and a process of forming a coating composition
CN113463009A (zh) 一种铝合金发动机缸孔表面耐磨涂层的制备方法
US20100068405A1 (en) Method of forming metallic carbide based wear resistant coating on a combustion turbine component
Derelizade Thermal spraying of novel composite coating compositions for wear resistance applications
Abraimov et al. Effect of the quality of powder materials on the properties of the wear-resistant coatings on the rotor blades in an aviation gas-turbine engine compressor
JP4176064B2 (ja) ピストンリング及びその製造方法
EP2718475A1 (de) Spritzpulver auf wolframkarbid basis, sowie ein substrat mit einer thermischen spritzschicht auf wolframkarbid basis

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant