CN112119236B

CN112119236B - 制动垫块背衬板

Info

Publication number: CN112119236B
Application number: CN201980032110.7A
Authority: CN
Inventors: 大卫·道格拉斯·穆夫利; 格雷戈里·迈克尔·威乐; 沃兰·博伊德·莱顿
Original assignee: Federal Mogul LLC
Current assignee: Federal Mogul LLC
Priority date: 2018-05-16
Filing date: 2019-05-16
Publication date: 2023-03-31
Anticipated expiration: 2039-05-16
Also published as: CN112119236A; WO2019222508A1; DE112019002464T5; US20190353215A1; US11073186B2

Abstract

本申请公开了一种用于制动垫块的经涂覆的背衬板以及制造具有经涂覆的背衬板的制动垫块的方法，其中用于该背衬板的涂层包括粘结层。粘结层包括内侧表面、外侧表面、朝向面向增强板的内侧表面的外侧表面的闭孔网络、以及位于粘结层的内侧表面处的开孔网络。开孔网络包括具有多个凹坑的凹陷拓扑结构，该多个凹坑被配置为将摩擦垫块的摩擦材料或一个或多个中间层(诸如过渡层和/或热阻挡层)互锁。

Description

制动垫块背衬板

技术领域

本申请整体涉及汽车制动器，并且具体地讲，涉及用于汽车制动垫块的背衬板。

背景技术

制动垫块用于各种尺寸的多种车辆中，包括摩托车、汽车和卡车，并且通常包括背衬板和附接到背衬板的摩擦垫块。促进摩擦垫块与背衬板的附接可有助于改善制动垫块的寿命。背衬板上的凸起特征部或突出部可用于通过机械互锁摩擦垫块来促进附接，但在一些情况下，凸起特征部或突出部可减少摩擦材料的可用量，因为凸起特征部或突出部与转子之间的接触可为不期望的。

此外，制动垫块的温度调节可有助于改善垫块寿命并且/或者降低制动系统失效的风险。当制动垫块在硬制动条件下接触转子时，可产生超过700℃的高温。如果显著的热量从摩擦垫块流过背衬板并流入卡钳组件中，则这可为有问题的。在极端制动下，诸如在赛车中或在长山区坡道期间，存在使制动流体沸腾和部件失效的风险。因此，减少通过背衬板的热流可为期望的。

发明内容

根据一个实施方案，提供了经涂覆的背衬板和制动垫块，该经涂覆的背衬板包括：增强板，该增强板具有外侧表面和内侧表面；和粘结层，该粘结层具有内侧表面、外侧表面、朝向外侧表面的闭孔网络、以及位于粘结层的内侧表面处的开孔网络，其中粘结层的外侧表面面向增强板的内侧表面，其中开孔网络包括具有多个凹坑的凹陷拓扑结构，该多个凹坑被配置为将摩擦垫块的摩擦材料或一个或多个中间层互锁。

根据各种其他实施方案，经涂覆的背衬板可包括下述特征中的任何一者或下述特征的任何组合：

·开孔网络和闭孔网络产生具有一定架构的孔空间几何形状，其中孔空间几何形状的架构受热喷涂工艺中的参数的影响；

·开孔网络的曲折度限定孔空间几何形状的弯曲度和互连度；

·多个凹坑中的一个或多个凹坑包括曲折的侧壁；

·曲折侧壁包括两个或更多个单独的底切，每个底切具有与增强板的内侧表面大致相对的区域；

·粘结层包括中空球形颗粒、喷雾干燥颗粒、烧结颗粒、溶胶-凝胶颗粒、熔融颗粒、压碎颗粒或它们的组合；

·一个或多个中间层包括热阻挡层，并且其中热阻挡层具有被配置成使摩擦材料互锁的开孔网络；

·一个或多个中间层包括位于粘结层和热阻挡层之间的过渡层，其中粘结层、过渡层和热阻挡层共同构成热阻挡涂层；

·热阻挡涂层具有按体积计在5％和25％之间(包括端值)的孔隙率；

·过渡层和热阻挡层包含热导率小于1W/mk的陶瓷材料；

·热阻挡涂层具有梯度结构，该梯度结构从用于粘结层的100％的金属粘结材料转变为用于热阻挡层的100％的陶瓷材料；和/或

·热阻挡涂层的厚度的10％至90％(包括端值)由粘结层形成，热阻挡涂层的厚度的至多80％由梯度结构形成，并且热阻挡涂层的厚度的10％至90％(包括端值)由热阻挡层形成。

根据另一个实施方案，提供了经涂覆的背衬板和制动垫块，其中经涂覆的背衬板包括：增强板，该增强板具有外侧表面和内侧表面；以及粘结层，该粘结层具有内侧表面和外侧表面，其中粘结层的内侧表面包括被配置成将摩擦垫块的摩擦材料或一个或多个中间层互锁的多个凹坑，其中多个凹坑中的一个或多个凹坑包括曲折侧壁，其中该曲折侧壁包括两个或更多个单独的底切，每个底切具有与增强板的内侧表面大致相对的区域。

根据另一个实施方案，提供了一种制造制动垫块的方法，该方法包括以下步骤：制备增强板，该增强板具有内侧表面和外侧表面；通过将粘结层施用到增强板的内侧表面来形成经涂覆的背衬板；以及将摩擦垫块按压至经涂覆的背衬板，使得摩擦垫块的摩擦材料与经涂覆的背衬板的开孔网络互锁。

根据各种其他实施方案，该方法可包括以下特征或步骤中的任一者或以下特征或步骤的任何组合：

·其中开孔网络包括具有多个凹坑的凹陷拓扑结构，该多个凹坑被配置为使摩擦垫块的摩擦材料互锁；

·粘结层通过高速氧-燃料(HVOF)喷涂来施用；

·调节电弧喷涂羽流(plume)的速度以产生较大的金属液滴，从而在飞行中碰撞增强板的内侧表面；和/或

·将梯度结构和热阻挡层等离子体喷涂在粘结层上。

附图说明

下文将结合附图描述优选的示例性实施方案，其中类似的标号表示类似的元件，并且其中：

图1示出了根据一个实施方案的经涂覆的背衬板；

图2是根据一个实施方案的制动垫块的横截面显微图；

图3-8为根据各种实施方案的粘结层的横截面显微图；以及

图9是示出制造制动垫块的方法的示例步骤的流程图。

具体实施方式

本文所公开的经涂覆的背衬板实施方案可用于各种制动垫块设计和各种车辆应用中，以有助于改善摩擦垫块的附接。背衬板实施方案被涂布(一些实施方案具有多层涂层)以促进各个层之间的剪切保持。背衬板通常包括经涂覆的增强板，其中涂层包括粘结层和/或热阻挡层。粘结层和热阻挡层中的任一者或两者可被热喷涂以有助于在内侧表面处形成各种特征部，诸如开孔网络，该开孔网络被配置成将摩擦垫块的摩擦材料机械互锁。

图1示出了经涂覆的背衬板10。所示背衬板10的配置仅仅是示例，因为取决于诸如卡钳设计的因素，其他几何形状、特征等也是可行的。图示实施方案中的经涂覆的背衬板10包括增强板12和位于增强板12与摩擦垫块之间的涂层14。如下文将进一步详述，背衬板12的涂层14包括多个特征部，以有助于促进制动垫块的各种部件的粘附或附接，从而改善制动垫块的寿命和性能。

图2中示出了制动垫块20的示例横截面。该示例包括增强板12、涂层14的一个实施方案和摩擦垫块22(示出了摩擦垫块的一部分)。在使用中，摩擦垫块22与制动表面诸如转子(未示出)相互作用以抑制旋转运动并使车辆停止。转子用作本文的示例以在位置上描述制动垫块20的一个或多个特征部。因此，方向术语诸如内侧和外侧可用于描述当安装制动垫块20时部件是面向转子(例如，内侧)还是背离转子(例如，外侧)。摩擦垫块22包括面向内侧的摩擦表面和面向外侧的附接表面24。摩擦表面可包括未示出的特征部，诸如倒角、狭槽、弯曲边缘、磨损传感器或指示器等。附接表面24直接与背衬板10的涂层14相对或面向背衬板的该涂层，但可包括其他层，诸如粘合剂层等。摩擦垫块22可由任何可操作材料制成，诸如非石棉有机(NAO)材料、陶瓷材料或半金属材料(例如，约30重量％-65重量％的金属)。

通常，摩擦垫块22直接(或经由粘合剂层间接)粘结到钢制背衬板或增强板12。然而，根据本申请所述的制动垫块10，涂层14的一个或多个层可包括在增强板12和摩擦垫块22之间。增强板12通常为钢板，其配置由制动系统或卡钳设计的需要决定。因此，除了示出和描述的那些之外，其他特征、形状、材料等也可用于增强板12，诸如附加的卡钳附接凸起、眼孔等，来引用一些示例。增强板12具有内侧表面26、外侧表面和外周边28。增强板12还可包括一个或多个模具孔30以帮助将摩擦垫块22锁定到增强板。

制动垫块20的实施方案包括增强板12，该增强板具有涂层14以形成经涂覆的背衬板10。在图2所示的实施方案中，涂层14包括粘结层32、过渡层34和热阻挡层36。如将进一步详述的，一些实施方案可仅包括粘结层32而不包括任何中间层，诸如过渡层34和热阻挡层36。在该实施方案中，热阻挡层36包括孔网络38，该孔网络位于内侧表面40处以帮助将摩擦垫块22的面向外侧的附接表面24机械互锁。粘结层32还包括位于其内侧表面44处的孔网络42，该孔网络可帮助将过渡层34和/或热阻挡层36互锁，或者在不具有一个或多个中间层的实施方案中，粘结层32的孔网络42帮助将摩擦垫块22的面向外侧的附接表面24机械互锁。在大多数实施方案中，粘结层32的厚度将为约50微米至2mm，这取决于施用方法(例如，热喷涂参数)和性能要求，并且热阻挡层36的厚度将为约50微米至500微米，这同样取决于施用方法和性能要求。在一些实施方案中，如果热阻挡层36是陶瓷的，则使热阻挡层厚于500微米可导致断裂失效或分层。

图3-8为根据各种实施方案的粘结层32的横截面显微图。粘结层32的许多特征部将参照图3-8进行讨论，包括最具体地讲，开孔网络42，并且这些特征部也可包括在热阻挡层36的类似特征部上或与该热阻挡层的类似特征部一起包括，诸如图2所示的开孔表面网络38。在粘结层32和热阻挡层36之间可相似的另一个示例特征部是闭孔网络46、48。粘结层32的闭孔网络46被定位成朝向粘结层的外侧表面50，并且类似地，热阻挡层36的闭孔网络48被定位成朝向热阻挡层的外侧表面52。开孔网络38、42和闭孔网络46、48两者形成孔空间几何形状，其架构可通过在涂覆或热喷涂工艺期间调节各种参数来修改，如将在下文进一步详细描述的。

示例开孔网络，诸如粘结层32的开孔网络42，在图3-8的放大横截面显微图中示出。同样，在热阻挡层36与摩擦垫块22交接的实施方案中，下文讨论的开孔网络42的特征部也适用于热阻挡层36的开孔网络38。开孔网络42包括具有多个凹坑56的凹陷拓扑结构54，该多个凹坑被配置为将摩擦垫块44的摩擦材料互锁，或者在一些实施方案中，将一个或多个中间层诸如过渡层34和/或热阻挡层36互锁。凹坑56通常为凹形和碗形，从而允许摩擦材料流填充每个凹坑的孔空间。一个或多个凹坑56可包括曲折侧壁58。曲折侧壁58包括两个或更多个单独的底切60，每个底切具有大致与增强板12的内侧表面26相对的区域，摩擦材料可流入该区域中以有助于将摩擦垫块22机械互锁(为清楚起见，图中仅标记了凹坑56、曲折侧壁58和/或底切中的几个)。在具有热阻挡层36的实施方案中，粘结层32中的底切60可有助于锁定热阻挡层36或过渡层34。开孔网络42的曲折度通常限定孔空间的弯曲度和互连度，并且提供机械锁定摩擦材料的区域。

涂层14的每个层32、34、36的孔隙率通常被控制成增强粘结，并且孔隙率在一些实施方案中可有助于降低热阻挡层36的热导率。当使用热喷涂方法施用涂层14时，基于涂层14的总体积计，每个层32、34、36的孔隙率通常为约25体积％或更小，并且优选地为5体积％至25体积％。热阻挡涂层22的孔通常朝向每个内侧表面40、44集中，以便在开孔网络38、42处具有按体积计更大的孔隙率。该孔隙率有助于产生大于15微米的表面粗糙度Ra。另外，孔隙率可产生具有高度在约25微米至500微米范围内的曲折侧壁58的凹坑56。

粘结层32的组成可为金属，并且可具有与用于形成增强板12的材料(例如钢粉)相同的组成。另选地，粘结层32可包含高性能超合金，诸如用于喷气涡轮的涂层中的那些。根据示例性实施方案，粘结层32包括选自CoNiCrAlY、NiCrAlY、NiCr、NiAl、NiCrAl、NiAlMo和NiTi中的至少一种合金或由选自CoNiCrAlY、NiCrAlY、NiCr、NiAl、NiCrAl、NiAlMo和NiTi中的至少一种合金组成。粘结层32可以颗粒形式提供，该颗粒具有-325目(小于44微米)或更细的粒度。另选地，可使用粒度在40微米至200微米之间的较粗粘结材料粉末。

在使用热阻挡层36的实施方案中，热阻挡层可以由陶瓷材料形成，特别是由至少一种氧化物形成，例如二氧化铈、二氧化铈稳定的氧化锆、氧化钇稳定的氧化锆、氧化钙稳定的氧化锆、氧化镁稳定的氧化锆、由另一种氧化物稳定的氧化锆和/或它们的混合物。陶瓷材料可具有低热导率，诸如小于1W/mK。当二氧化铈用于陶瓷材料中时，热阻挡层36在高温和高压下可更稳定。在此类热和化学条件下，二氧化铈和二氧化铈稳定的氧化锆可以更加稳定。二氧化铈具有优选类似于用于形成增强板12的钢材料(并且在一些实施方案中，类似于用于形成粘结层32的钢材料)的热膨胀系数。二氧化铈在室温下的热膨胀系数在10E-6至11E-6的范围内，钢在室温下的热膨胀系数在11E-6至14E-6的范围内。类似的热膨胀系数可有助于避免产生应力断裂的热失配。

在一个实施方案中，用于形成热阻挡层36的陶瓷材料包含基于陶瓷材料的总重量计90重量％至100重量％的量的二氧化铈。在另一个示例性实施方案中，陶瓷材料包含基于陶瓷材料的总重量计90重量％至100重量％的量的二氧化铈稳定的氧化锆。在另一个示例性实施方案中，陶瓷材料包含基于陶瓷材料的总重量计90重量％至100重量％的量的氧化钇稳定的氧化锆。在又一个示例性实施方案中，陶瓷材料包含基于陶瓷材料的总重量计总量为90重量％至100重量％的二氧化铈稳定的氧化锆和氧化钇稳定的氧化锆。在另一个示例性实施方案中，陶瓷材料包含基于陶瓷材料的总重量计90重量％至100重量％的量的氧化镁稳定的氧化锆、氧化钙稳定的氧化锆和/或由另一种氧化物稳定的氧化锆。换句话讲，基于陶瓷材料的总重量计，氧化物中的任一者可以90重量％至100重量％的量单独使用或组合使用。在陶瓷材料不完全由二氧化铈、二氧化铈稳定的氧化锆、氧化钇稳定的氧化锆、氧化镁稳定的氧化锆、氧化钙稳定的氧化锆和/或由另一种氧化物稳定的氧化锆组成的情况下，陶瓷材料的剩余部分通常由其他氧化物和化合物组成，诸如氧化铝、氧化钛、氧化铬、氧化硅、锰或钴化合物和/或氮化硅。

根据一个实施方案，其中陶瓷材料包含二氧化铈稳定的氧化锆，基于陶瓷材料中二氧化铈稳定的氧化锆的总量计，陶瓷材料包含20重量％至25重量％的量的二氧化铈和75重量％至80重量％的量的氧化锆。另选地，陶瓷材料可包含至多3重量％的氧化钇，并且氧化锆的量可相应地减少。在该实施方案中，二氧化铈稳定的氧化锆以具有11微米至125微米的标称粒度的颗粒的形式提供。优选地，90重量％的二氧化铈稳定的氧化锆颗粒具有小于90微米的标称粒度，50重量％的二氧化铈稳定的氧化锆颗粒具有小于50微米的标称粒度，并且10重量％的二氧化铈稳定的氧化锆颗粒具有小于25微米的标称粒度。另选地，90体积％的二氧化铈稳定的氧化锆颗粒具有小于85微米的标称粒度，50体积％的二氧化铈稳定的氧化锆颗粒具有小于53微米的标称粒度，并且10体积％的二氧化铈稳定的氧化锆颗粒具有小于20微米的标称粒度。

根据另一个示例性实施方案，其中陶瓷材料包含氧化钇稳定的氧化锆，基于陶瓷材料中氧化钇稳定的氧化锆的量计，陶瓷材料可包含7重量％至9重量％的量的氧化钇，以及91重量％至93重量％的量的氧化锆。在该实施方案中，氧化钇稳定的氧化锆可以具有11微米至125微米的标称粒度的颗粒形式提供。优选地，90重量％的氧化钇稳定的氧化锆颗粒具有小于90微米的标称粒度，50重量％的氧化钇稳定的氧化锆颗粒具有小于50微米的标称粒度，并且10重量％的氧化钇稳定的氧化锆颗粒具有小于25微米的标称粒度。

根据另一个示例性实施方案，其中陶瓷材料包含二氧化铈稳定的氧化锆和氧化钇稳定的氧化锆的混合物，陶瓷材料包含基于陶瓷材料中存在的混合物的总量计5重量％至95重量％的量的二氧化铈稳定的氧化锆，以及5重量％至95重量％的量的氧化钇稳定的氧化锆。在该实施方案中，二氧化铈稳定的氧化锆以具有11微米至125微米的标称粒度的颗粒的形式提供。优选地，90重量％的二氧化铈稳定的氧化锆颗粒具有小于90微米的粒度，50重量％的二氧化铈稳定的氧化锆颗粒具有小于50微米的粒度，并且10重量％的二氧化铈稳定的氧化锆颗粒具有小于25微米的粒度。氧化钇稳定的氧化锆也可以具有11微米至125微米的标称粒度的颗粒形式提供。优选地，90重量％的氧化钇稳定的氧化锆颗粒具有小于109微米的粒度，50重量％的氧化钇稳定的氧化锆颗粒具有小于59微米的粒度，并且10重量％的氧化钇稳定的氧化锆颗粒具有小于28微米的粒度。当陶瓷材料包含二氧化铈稳定的氧化锆和氧化钇稳定的氧化锆的混合物时，可通过将5重量％至95重量％的二氧化铈稳定的氧化锆添加到总共100重量％混合物中的氧化钇稳定的氧化锆的差额来形成陶瓷材料。

根据又一个示例性实施方案，其中陶瓷材料包含氧化钙稳定的氧化锆，陶瓷材料50可包含4.5重量％至5.5重量％的量的氧化钙，以及91.5重量％的量的氧化锆，差额由陶瓷材料中的其它氧化物组成。在该实施方案中，氧化钙稳定的氧化锆以具有11微米至90微米的标称粒度范围的颗粒形式提供。优选地，氧化钙稳定的氧化锆颗粒包含至多7重量％的粒度大于45微米的氧化锆颗粒和至多65重量％的粒度小于45微米的颗粒。

根据又一个示例性实施方案，其中陶瓷材料包含氧化镁稳定的氧化锆，陶瓷材料可包含15重量％至30重量％的量的氧化镁，差额由氧化锆组成。在该实施方案中，氧化镁稳定的氧化锆以具有11微米至90微米标称粒度的颗粒形式提供。优选地，15重量％的氧化镁稳定的氧化锆颗粒具有小于88微米的粒度。

可使用其他氧化物或氧化物的混合物来稳定陶瓷材料。其他氧化物或混合氧化物的量通常在5重量％至38重量％的范围内，并且稳定陶瓷材料的标称粒度范围为1微米至125微米。

涂层14也可施用在具有过渡层34的梯度结构62中以有助于避免分立的金属/陶瓷界面。在过渡层34形成梯度结构的情况下，涂层14以及相应地摩擦垫块22在使用期间不太可能脱粘。涂层14的梯度结构62可通过以下方式形成：首先施用粘结层32，然后在过渡层34处施用金属粘结材料和陶瓷材料的混合物，然后施用热阻挡层36的陶瓷材料。

梯度结构62可通过从100％金属粘结材料逐渐过渡到100％陶瓷材料来形成。涂层14包括施用到增强板12的粘结层32的金属粘结材料，之后增加陶瓷材料的量和减少金属粘结材料的量。梯度结构62的过渡函数可为线性的、指数的、抛物线的、高斯的、二项函数，或可遵循将组成平均值与位置相关的另一公式。

在一些实施方案中，涂层14的最上部分完全由陶瓷材料形成。梯度结构62可有助于减轻热失配引起的应力积聚，并且可降低分别在热阻挡层36和粘结层32的陶瓷材料和金属粘结材料的界面处形成连续弱氧化物边界层的趋势。

根据一个实施方案，直接施用到增强板12的内侧表面26的涂层14的最下部分由粘结层32的金属粘结材料组成。在一些实施方案中，涂层14的最上部分可由热阻挡层36的陶瓷材料组成。从100％金属粘结材料连续过渡到100％陶瓷材料的涂层14的梯度结构62位于其间。通常，涂层14的整个厚度的30％至90％由梯度结构62形成或由该梯度结构组成。还可能的是，涂层14的整个厚度的10％至90％由粘结层32形成，涂层14的厚度的至多80％由梯度结构62形成，并且涂层的整个厚度的10％至90％由用于热阻挡层36的陶瓷材料形成。

由于存在于涂层14中的梯度结构62和用于形成背衬板10的金属的组成，涂层14的粘结强度也可增加。当根据ASTM C633测试时，厚度为0.38mm的涂层14的粘结强度通常为至少2000psi。

热阻挡层36具有低热导率以减少通过涂层14的热流动。通常，在具有热阻挡层36的实施方案中，厚度小于1mm的涂层14的热导率小于1.00W/mK，优选小于0.5W/mK，并且最优选不大于0.23W/mK。涂层14的比热容取决于所用的具体组合物，但是在40℃和700℃之间的温度下通常在480J/kgK至610J/kgK的范围内。涂层14的低热导率可通过热阻挡层36的相对高的孔隙率来实现。由于热阻挡层36的组成和低热导率，涂层14的厚度可减小，这可降低断裂的风险，同时相对于较大厚度的比较涂层实现相同的绝缘水平。应当注意，热阻挡层36的有利的低热导率不是预期的。当热阻挡层36的陶瓷材料包含二氧化铈稳定的氧化锆时，热导率特别低。

具有梯度结构62的涂层14可与具有两层结构的涂层进行比较，具有两层结构的涂层可不如具有梯度结构62的涂层14成功。比较涂层包括施用到金属背衬板的金属粘结层，之后是具有穿过涂层的分立界面的陶瓷层。在这种情况下，多孔陶瓷层可开始氧化陶瓷/粘结层界面处的粘结层。氧化可导致形成弱边界层，这会损害涂层的性能。然而，具有梯度结构62的涂层可提供许多优点。将涂层14施用到增强板12的表面的至少一部分，以减少通过摩擦垫块22到制动系统的其他部件的热流动。相对于不具有涂层14的相同组分，热流动的减少通常为至少50％。

图9为示出制造具有经涂覆的背衬板10的完整制动垫块20的方法100的示例步骤的流程图。然而，应该指出的是，制动垫块和经涂覆的背衬板可根据除下文所述的那些方法之外的其他方法形成。另外，可根据经涂覆的背衬板10的期望的实施方式来改变或调整下述步骤。附加地，尽管下文的方法100结合图2所示的经涂覆的背衬板10(即，具有过渡层34和热阻挡层36)进行描述，但是可以使用所述方法形成其他背衬板实施方案(例如，仅具有如图1和图3-8所示的粘结层32或者具有比图示更多的层的背衬板10)。

步骤102涉及制备增强板12。通常由钢形成的增强板12可根据各种不同的方法制造，诸如冲压、锻造、铸造等。清洁增强板12可有助于涂层14的粘附。在一个实施方案中，增强板12在内侧表面26上喷砂处理，以移除污染物、氧化物、油脂等。如果需要，可进行后续的任选溶剂洗涤(例如，用丙酮或异丙醇)和/或鼓风。如图1所示，增强板12的耳片64不具有涂层14。可期望掩蔽某些区域，诸如与卡钳相互作用的那些区域，因此它们在该方法的后续步骤中不被涂覆。在其他实施方案中，可围绕整个外周边28施用掩模，使得涂层14仅位于摩擦垫块22将被施用的位置。在又一实施方案中，可不存在掩模，并且整个增强板12可被涂覆。在使用掩模的情况下，可使用有机硅掩蔽带材或贴合金属掩模以避免在非粘结边缘区域中的沉积。然后在涂覆之后移除掩模。

在步骤104中，通过将粘结层32施用到增强板12的内侧表面26来形成经涂覆的背衬板10。粘结层32可以颗粒或粉末的形式提供。颗粒可为中空球形、喷雾干燥的、喷雾干燥和烧结的、溶胶-凝胶、熔融的和/或压碎的。在示例性实施方案中，方法100包括通过热或动力学方法施用粘结层32。根据一个实施方案，使用热喷涂技术诸如等离子喷涂、火焰喷涂或双线弧沉积来形成粘结层32。高速氧-燃料(HVOF)喷涂是提供更致密涂层的动力学方法的优选示例。也可使用将粘结层32施用到增强板12的其他方法。例如，层32可通过真空方法诸如物理气相沉积或化学气相沉积来施用。闭孔网络46和/或开孔网络42的孔空间几何形状可受各种工艺参数诸如粉末进料速率、枪流速、相隔距离、输入功率或电流等的调节的影响。例如，低速电弧喷雾羽流可产生较大的金属液滴，该金属液滴可在飞行中碰撞内侧表面26并且形成较粗糙、较多孔的表面。此外，涂覆方法可取决于用于粘结层32的各种材料。例如，对于线弧(线的直径通常在1至3mm的范围内)，用于粘结层32的材料可以是钢、镍或镍铬合金。线弧的沉积速率可为约15kg/h。对于等离子喷涂，可使用其他材料，包括与线弧相容的材料，以及用于航空航天涂料中的镍或钴基超合金。等离子喷涂的沉积速率可高达5kg/小时，更典型地，沉积速率为1-3kg/h。

步骤106和108可用于一些实施方案中，并且涉及将过渡层34或热阻挡层36施用在粘结层32的暴露内侧侧面之上。在一些实施方案中，这些步骤可涉及产生梯度结构62。施用粘结层32的相同方法可用于施用过渡层34和/或热阻挡层38。根据一个实施方案，HVOF用于施用粘结层32，并且热喷涂技术诸如等离子体喷涂用于施用梯度结构62和陶瓷材料的热阻挡层36。另外，可通过在施用等离子体喷涂涂层14的同时改变双粉末进料器的进料速率来施用梯度结构62。

在一个示例中，步骤104开始于基于被喷涂的材料的总重量，喷涂量为100重量％的金属粘结材料和量为0重量％的陶瓷材料。在整个喷涂工艺中，可向组合物中添加增加量的陶瓷材料(步骤106)，同时减少金属粘结材料的量。因此，涂层14的组成可从沿增强板12的内侧表面26的100％金属粘结材料逐渐变化到热阻挡层36的内侧表面40处的100％陶瓷材料(步骤108)。通常使用多个粉末进料器来施用涂层14，并且可调节它们的进料速率以实现梯度结构62。因此，涂层14的梯度结构62可在热喷涂工艺期间实现。在一个示例中，具有粘结层32、过渡层34和热阻挡层36的所施用的涂层14的总厚度为约100微米至2.5mm。此外，涂层14可具有比所示更多的层。引用一个示例，可将金属粘结材料的附加层施用在热阻挡层36的陶瓷材料之上，使得另一个粘结层32与摩擦垫块22的面向外侧的附接表面24交接。

步骤110涉及将摩擦垫块22按压至经涂覆的背衬板10，使得至少一些摩擦材料与粘结层32或热阻挡层36中的至少一者的开孔网络38、42互锁。通常，在该阶段，摩擦垫块22处于未完全固化的预成型件或弹力盘(puck)阶段。摩擦垫块22被加压固化或加压成形(有时利用升高的温度)以与开孔网络38、42粘附。因此，至少一些摩擦材料填充凹坑56并且可在底切60下方流动以有助于促进背衬板10与摩擦垫块22之间的附接。

应当理解，上述内容是对本申请的一个或多个优选的示例性实施方案的描述。本申请不限于本文所公开的具体实施方案，而是仅由以下权利要求书限定。此外，前述描述中所包含的陈述涉及特定实施方案，并且不应理解为对本申请的范围或权利要求中所用术语的定义的限制，除非其中术语或短语在上文中明确地定义。对于本领域的技术人员而言，各种其他实施方案以及对所公开的实施方案的各种改变和修改将变得显而易见。所有此类其它实施方案、改变和修改旨在落入所附权利要求的范围内。

如本说明书和权利要求书中所用，术语“例如(for example)”、“例如(e.g.)”、“诸如”和“类似”以及动词“包括”、“具有”、“包含”及其其他动词形式，当与列出的一个或多个部件或其他项目一起使用时，每个都应理解为开放式的，这意味着列出的部件或项目不应被视为排除其他附加部件或项目。其他术语应使用其最广泛的合理含义来解释，除非它们在需要不同解释的语境中使用。

Claims

1.一种用于制动垫块的经涂覆的背衬板，所述经涂覆的背衬板包括：

增强板，所述增强板具有外侧表面和内侧表面；和

热阻挡涂层，包括粘结层、过渡层和热阻挡层，所述粘结层具有朝向所述粘结层其外侧表面的闭孔网络，其中粘结层的外侧表面面向所述增强板的所述内侧表面，并且所述热阻挡涂层具有位于所述热阻挡层的内侧表面处的开孔网络，

其中所述开孔网络包括具有多个凹坑的凹陷拓扑结构，所述多个凹坑被配置为将摩擦垫块的摩擦材料互锁，并且其中所述粘结层、所述过渡层和所述热阻挡层各自具有不同的材料组成，

其中所述热阻挡涂层具有梯度结构，所述梯度结构从用于所述粘结层的100％的金属粘结材料过渡至用于所述热阻挡层的100％的陶瓷材料。

2.根据权利要求1所述的经涂覆的背衬板，其中所述开孔网络和所述闭孔网络产生具有一定架构的孔空间几何形状，其中所述孔空间几何形状的架构受热喷涂工艺中的参数影响。

3.根据权利要求2所述的经涂覆的背衬板，其中所述开孔网络的曲折度限定所述孔空间几何形状的弯曲度和互连度。

4.根据权利要求1所述的经涂覆的背衬板，其中所述多个凹坑中的一个或多个凹坑包括曲折侧壁。

5.根据权利要求4所述的经涂覆的背衬板，其中所述曲折侧壁包括两个或更多个单独的底切，每个底切具有与所述增强板的所述内侧表面大致相对的区域。

6.根据权利要求1所述的经涂覆的背衬板，其中所述粘结层包括中空球形颗粒、喷雾干燥颗粒、烧结颗粒、溶胶-凝胶颗粒、熔融颗粒、压碎颗粒、或它们的组合。

7.根据权利要求1所述的经涂覆的背衬板，其中所述热阻挡涂层具有按体积计在5％和25％之间的孔隙率。

8.根据权利要求1所述的经涂覆的背衬板，其中所述过渡层和所述热阻挡层包括具有小于1W/mk的热导率的陶瓷材料。

9.根据权利要求1所述的经涂覆的背衬板，其中所述热阻挡涂层的厚度的10％至90％由所述粘结层形成，所述热阻挡涂层的厚度的至多80％由所述梯度结构形成，并且所述热阻挡涂层的厚度的10％至90％由所述热阻挡层形成。

10.一种制动垫块，所述制动垫块包括：

根据权利要求1所述的经涂覆的背衬板；和

摩擦材料的摩擦垫块，其中所述摩擦材料在所述粘结层的所述内侧表面处与所述开孔网络互锁，或者所述摩擦材料在一个或多个中间层的中间层的内侧表面处与开孔网络互锁。

11.一种用于制动垫块的经涂覆的背衬板，所述经涂覆的背衬板包括：

增强板，所述增强板具有外侧表面和内侧表面；和

热阻挡涂层，包括粘结层、过渡层和热阻挡层，所述粘结层具有内侧表面和外侧表面，其中所述粘结层的外侧表面面向所述增强板的内侧表面，其中所述粘结层的所述内侧表面包括多个凹坑，所述多个凹坑被配置成将摩擦垫块的摩擦材料或一个或多个中间层互锁，其中所述多个凹坑中的一个或多个凹坑包括曲折侧壁，其中所述曲折侧壁包括两个或更多个单独的底切，每个底切具有与所述增强板的所述内侧表面大致相对的区域，并且其中，用于粘结层的材料和用于增强板的材料是单独的材料，

12.一种制动垫块，所述制动垫块包括：

根据权利要求11所述的经涂覆的背衬板；和

摩擦材料的摩擦垫块，其中所述摩擦材料在所述粘结层的所述内侧表面处与所述多个凹坑互锁，或者所述摩擦材料在所述一个或多个中间层的中间层的内侧表面处与多个凹坑互锁。

13.一种制造制动垫块的方法，所述方法包括以下步骤：

制备增强板，所述增强板具有内侧表面和外侧表面；

将粘结层材料喷涂到所述增强板的所述内侧表面；

调节喷涂羽流的速度以产生较大的金属液滴，从而在飞行中碰撞增强板的内侧表面并形成经涂覆的背衬板；以及

将摩擦垫块按压到所述经涂覆的背衬板，使得所述摩擦垫块的摩擦材料与所述经涂覆的背衬板的开孔网络互锁，

其中所述粘结层通过高速氧-燃料(HVOF)喷涂被喷涂，

所述方法还包括在所述粘结层上等离子体喷涂梯度结构和热阻挡层的步骤，

其中所述梯度结构从用于所述粘结层的100％的金属粘结材料过渡至用于所述热阻挡层的100％的陶瓷材料。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述开孔网络包括具有多个凹坑的凹陷拓扑结构，所述多个凹坑被配置为将所述摩擦垫块的所述摩擦材料互锁。