CN113373437A - 一种辅助汽车刹车片梯度耐磨涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种辅助汽车刹车片梯度耐磨涂层及其制备方法，属于激光熔覆加工技术领域，其特点在于利用熔覆性能稳定的激光器(1200‑2000W)，从下至上分别熔覆底层、粘结层、底料过渡层、摩擦层，各层包括以下重量百分数的各组分：底层：Ni60粉末；粘结层：67％NiMoS2粉末+33％ZrSiN粉末；过渡层：35％NiMoS2粉末+65％ZrSiN粉末；摩擦层：ZrSiN粉末；所述底层厚度为0.2mm‑0.3mm，所述粘结层和过渡层厚度均为4.6mm‑5.8mm，所述摩擦层的厚度为4.7mm‑6.3mm。本发明对现有的激光熔覆工艺进行控制改进，能够制备出高质量梯度耐磨涂层，对于形状复杂、性能要求较高的刹车零件具有较好的适用性，很好的应对不同的需求。

Description

一种辅助汽车刹车片梯度耐磨涂层及其制备方法
技术领域
本发明属于刹车片加工领域，特别涉及一种辅助汽车刹车片梯度耐磨涂层及其制备方法。
背景技术
汽车刹车片也叫汽车刹车皮，是指固定在与车轮旋转的制动鼓或制动盘上的摩擦材料，其中的摩擦衬片及摩擦衬块承受外来压力，产生摩擦作用从而达到车辆减速的目的。汽车刹车片一般由钢板、粘接隔热层和摩擦块构成，钢板要经过涂装来防锈，涂装过程用SMT-4炉温跟踪仪来检测涂装过程的温度分布来保证质量。但目前的刹车片性能不一，较容易磨损，摩擦衬片及摩擦衬块较容易失去摩擦性能并脱落。
为了解决上述现有技术问题的不足，本发明公开了一种辅助汽车刹车片梯度耐磨涂层及其制备方法，属于激光熔覆加工技术领域，其特点在于利用熔覆性能稳定的激光器(1200-2000W)，从下至上分别熔覆底层、粘结层、底料过渡层、摩擦层，各层包括以下重量百分数的各组分：底层： Ni60粉末；粘结层：67％NiMoS2粉末+33％ZrSiN粉末；过渡层：35％NiMoS2粉末+65％ZrSiN粉末；摩擦层：ZrSiN粉末；所述底层厚度为0.2mm- 0.3mm，所述粘结层和过渡层厚度均为4.6mm-5.8mm，所述摩擦层的厚度为4.7mm-6.3mm。本发明对现有的激光熔覆工艺进行控制改进，能够制备出高质量梯度耐磨涂层，对于形状复杂、性能要求较高的刹车零件具有较好的适用性，很好的应对不同的需求。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决上述现有技术问题的不足，本发明公开了一种辅助汽车刹车片梯度耐磨涂层及其制备方法，属于激光熔覆加工技术领域，其特点在于利用熔覆性能稳定的激光器(1200-2000W)，从下至上分别熔覆底层、粘结层、底料过渡层、摩擦层，各层包括以下重量百分数的各组分：底层： Ni60粉末；粘结层：67％NiMoS2粉末+33％ZrSiN粉末；过渡层：35％NiMoS2粉末+65％ZrSiN粉末；摩擦层：ZrSiN粉末；所述底层厚度为0.2mm- 0.3mm，所述粘结层和过渡层厚度均为4.6mm-5.8mm，所述摩擦层的厚度为4.7mm-6.3mm。本发明对现有的激光熔覆工艺进行控制改进，能够制备出高质量梯度耐磨涂层，对于形状复杂、性能要求较高的刹车零件具有较好的适用性，很好的应对不同的需求。
(二)技术方案
本发明通过如下技术方案实现：本发明提出了一种辅助汽车刹车片梯度耐磨涂层及其制备方法，包括从下至上设置的底层、粘结层、底料过渡层、摩擦层，各层包括以下重量百分数的各组分：
底层：Ni60粉末；
粘结层：67％NiMoS2粉末+33％ZrSiN粉末；
过渡层：35％NiMoS2粉末+65％ZrSiN粉末；
摩擦层：ZrSiN粉末；
所述底层厚度为0.2mm-0.3mm，所述粘结层和过渡层厚度均为4.6mm- 5.8mm，所述摩擦层的厚度为4.7mm-6.3mm。
作为上述方案的进一步说明，所述NiMoS2粉末包括以下重量百分数的组合：60％-80％的Ni和20-40％的MoS2。
作为上述方案的进一步说明，所述粘结层中，33％ZrSiN粉末包括以下重量百分数的组分：12％ZrO2和21％Si3N4。
作为上述方案的进一步说明，所述过渡层中，65％ZrSiN粉末包括以下重量百分数的组分：27％ZrO2和38％Si3N4。
作为上述方案的进一步说明，所述摩擦层中，ZrSiN粉末包括以下重量百分数的组分：69％ZrO2和31％Si3N4。
本发明还提出一种辅助汽车刹车片梯度耐磨涂层制备方法，如以下制备方法：
步骤1：对刹车片背板进行预处理；清理污垢、油垢及灰尘；
步骤2：对刹车片背板进行预热；采用纳米远红外加热线圈对刹车背板持续加热，加热至350℃后，维持背板温度于300℃-350℃；
步骤3：底层加工；采用超音速喷涂技术，将Ni60粉末喷涂于背板表面形成底层，形成0.2mm-0.3mm的底层后在利用高能量激光对底层表面进行激光熔覆；
步骤4：粘结层加工；采用激光熔覆技术，在底层的基础上进行激光熔覆67％NiMoS2粉末+33％ZrSiN粉末，形成4.6mm-5.8mm的粘结层；
步骤5：过渡层加工；采用激光熔覆技术，在粘结层的基础上进行激光熔覆35％NiMoS2粉末+65％ZrSiN粉末，形成4.6mm-5.8mm的过渡层；
步骤6：摩擦层加工；采用激光熔覆技术，在过渡层的基础上进行激光熔覆ZrSiN粉末，形成4.7mm-6.3mm的摩擦层；
步骤7：利用纳米远红外加热线圈将背板温度维持于300℃，并维持 5-7小时后冷却背板至室温。
作为上述方案的进一步说明，所述超音速喷涂的工艺参数如下：喷枪与背板的距离32cm，煤油流量6.35m3/s，氧气流量0.016m3/s， 78g/min，送粉速度150g/min-200g/min。
作为上述方案的进一步说明，所述激光熔覆的工艺参数如下：功率 2500-3500W，氩气流量1500-2000ml/min，扫描速度4-6mm/s，离焦量 15-25mm。
(三)有益效果
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
为了解决上述现有技术问题的不足，本发明公开了一种辅助汽车刹车片梯度耐磨涂层及其制备方法，属于激光熔覆加工技术领域，其特点在于利用熔覆性能稳定的激光器(1200-2000W)，从下至上分别熔覆底层、粘结层、底料过渡层、摩擦层，各层包括以下重量百分数的各组分：底层： Ni60粉末；粘结层：67％NiMoS2粉末+33％ZrSiN粉末；过渡层：35％NiMoS2粉末+65％ZrSiN粉末；摩擦层：ZrSiN粉末；所述底层厚度为0.2mm- 0.3mm，所述粘结层和过渡层厚度均为4.6mm-5.8mm，所述摩擦层的厚度为4.7mm-6.3mm。本发明对现有的激光熔覆工艺进行控制改进，能够制备出高质量梯度耐磨涂层，对于形状复杂、性能要求较高的刹车零件具有较好的适用性，很好的应对不同的需求。
具体实施方式
一种辅助汽车刹车片梯度耐磨涂层及其制备方法，包括从下至上设置的底层、粘结层、底料过渡层、摩擦层，各层包括以下重量百分数的各组分：
底层：Ni60粉末；
粘结层：67％NiMoS2粉末+33％ZrSiN粉末；
过渡层：35％NiMoS2粉末+65％ZrSiN粉末；
摩擦层：ZrSiN粉末；
所述底层厚度为0.2mm-0.3mm，所述粘结层和过渡层厚度均为4.6mm- 5.8mm，所述摩擦层的厚度为4.7mm-6.3mm。
其中，所述NiMoS2粉末包括以下重量百分数的组合：60％-80％的Ni 和20-40％的MoS2。
其中，所述粘结层中，33％ZrSiN粉末包括以下重量百分数的组分： 12％ZrO2和21％Si3N4。
其中，所述过渡层中，65％ZrSiN粉末包括以下重量百分数的组分： 27％ZrO2和38％Si3N4。
其中，所述摩擦层中，ZrSiN粉末包括以下重量百分数的组分： 69％ZrO2和31％Si3N4。
其中，制备方法包括以下步骤：
步骤1：对刹车片背板进行预处理；清理污垢、油垢及灰尘；
步骤2：对刹车片背板进行预热；采用纳米远红外加热线圈对刹车背板持续加热，加热至350℃后，维持背板温度于300℃-350℃；
步骤3：底层加工；采用超音速喷涂技术，将Ni60粉末喷涂于背板表面形成底层，形成0.2mm-0.3mm的底层后在利用高能量激光对底层表面进行激光熔覆；
步骤4：粘结层加工；采用激光熔覆技术，在底层的基础上进行激光熔覆67％NiMoS2粉末+33％ZrSiN粉末，形成4.6mm-5.8mm的粘结层；
步骤5：过渡层加工；采用激光熔覆技术，在粘结层的基础上进行激光熔覆35％NiMoS2粉末+65％ZrSiN粉末，形成4.6mm-5.8mm的过渡层；
步骤6：摩擦层加工；采用激光熔覆技术，在过渡层的基础上进行激光熔覆ZrSiN粉末，形成4.7mm-6.3mm的摩擦层；
步骤7：利用纳米远红外加热线圈将背板温度维持于300℃，并维持 5-7小时后冷却背板至室温。
其中，所述超音速喷涂的工艺参数如下：喷枪与背板的距离32cm，煤油流量6.35m3/s，氧气流量0.016m3/s，78g/min，送粉速度 150g/min-200g/min。
其中，所述激光熔覆的工艺参数如下：功率2500-3500W，氩气流量 1500-2000ml/min，扫描速度4-6mm/s，离焦量15-25mm。
工作原理：
本发明基于对传统激光熔覆工艺进行改进，结合复合粉末对刹车片进行加工处理，与传统汽车刹车片相比，本发明的带梯度耐磨涂层刹车片具有以下少气孔、少裂纹、耐磨、不易脱落开裂，涂层硬度高耐热性良好，与刹车背板进行冶金结合不易脱落，急速刹车过程中也不易氧化；同时具有较高的耐冲击性能，寿命较长。
目前市面上的刹车片背板普遍采用35GB699-88钢冲压成型，因此本发明的底层采用Ni60粉末进行熔覆，这是由于镍基粉末具有自熔性、润湿性和喷焊性优良，喷焊层具有硬度高、耐蚀、耐磨、耐热的特点。粘结层则采用镍基粉末包覆二硫化钼为基础加上ZrSiN粉末，利用镍基粉末的自熔性、润湿性的优点与ZrSiN粉末的优势结合，在底层的基础上再次提高性能；过渡层则采用35％NiMoS2粉末+65％ZrSiN粉末的组合再次提高性能；最后的摩擦层则采用ZrSiN粉末形成陶瓷层；同步不同层次的熔覆，进而使得刹车片呈现梯度变化，其力学性能和组织性能逐级提高，消除背板与陶瓷材料的巨大差异。粘结层和过渡层缓和了摩擦层和背板之间的差异性，有效的将两者进行结合，使之完美的附着于背板上，提高刹车片的中和性能，并且解决了易脱落的问题。本发明能够满足实际的应用需要，且本发明工艺简单效率高适合工业化生产。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种辅助汽车刹车片梯度耐磨涂层，其特征在于：包括从下至上设置的底层、粘结层、底料过渡层、摩擦层，各层包括以下重量百分数的各组分：
底层：Ni60粉末；
粘结层：67％NiMoS2粉末+33％ZrSiN粉末；
过渡层：35％NiMoS2粉末+65％ZrSiN粉末；
摩擦层：ZrSiN粉末；
所述底层厚度为0.2mm-0.3mm，所述粘结层和过渡层厚度均为4.6mm-5.8mm，所述摩擦层的厚度为4.7mm-6.3mm。
2.如权利要求1所述的一种辅助汽车刹车片梯度耐磨涂层，其特征在于：所述NiMoS2粉末包括以下重量百分数的组合：60％-80％的Ni和20-40％的MoS2。
3.如权利要求1所述的一种辅助汽车刹车片梯度耐磨涂层，其特征在于：所述粘结层中，33％ZrSiN粉末包括以下重量百分数的组分：12％ZrO2和21％Si3N4。
4.如权利要求1所述的一种辅助汽车刹车片梯度耐磨涂层，其特征在于：所述过渡层中，65％ZrSiN粉末包括以下重量百分数的组分：27％ZrO2和38％Si3N4。
5.如权利要求1所述的一种辅助汽车刹车片梯度耐磨涂层，其特征在于：所述摩擦层中，ZrSiN粉末包括以下重量百分数的组分：69％ZrO2和31％Si3N4。
6.一种辅助汽车刹车片梯度耐磨涂层制备方法，其特征在于：制备方法包括以下步骤：
步骤1：对刹车片背板进行预处理；清理污垢、油垢及灰尘；
步骤2：对刹车片背板进行预热；采用纳米远红外加热线圈对刹车背板持续加热，加热至350℃后，维持背板温度于300℃-350℃；
步骤3：底层加工；采用超音速喷涂技术，将Ni60粉末喷涂于背板表面形成底层，形成0.2mm-0.3mm的底层后在利用高能量激光对底层表面进行激光熔覆；
步骤4：粘结层加工；采用激光熔覆技术，在底层的基础上进行激光熔覆67％NiMoS2粉末+33％ZrSiN粉末，形成4.6mm-5.8mm的粘结层；
步骤5：过渡层加工；采用激光熔覆技术，在粘结层的基础上进行激光熔覆35％NiMoS2粉末+65％ZrSiN粉末，形成4.6mm-5.8mm的过渡层；
步骤6：摩擦层加工；采用激光熔覆技术，在过渡层的基础上进行激光熔覆ZrSiN粉末，形成4.7mm-6.3mm的摩擦层；
步骤7：利用纳米远红外加热线圈将背板温度维持于300℃，并维持5-7小时后冷却背板至室温。
7.如权利要求6所述的一种辅助汽车刹车片梯度耐磨涂层制备方法，其特征在于：所述超音速喷涂的工艺参数如下：喷枪与背板的距离32cm，煤油流量6.35m3/s，氧气流量0.016m3/s，78g/min，送粉速度150g/min-200g/min。
8.如权利要求6所述的一种辅助汽车刹车片梯度耐磨涂层制备方法，其特征在于：所述激光熔覆的工艺参数如下：功率2500-3500W，氩气流量1500-2000ml/min，扫描速度4-6mm/s，离焦量15-25mm。
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