CN113474573A - 结构化的制动盘 - Google Patents

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Abstract

一种制动盘，其所具有的表面(S)被结构化，以增强涂层在该表面(S)的附着力，其中，该表面的结构化包括至少一个沟槽(G)，该沟槽的宽度随着凹陷深度增大而减小，并且其中，所述至少一个沟槽(G)具有螺旋结构的形状。

Description

结构化的制动盘
本发明涉及一种制动盘，其具有经过处理的表面，尤其涉及一种表面所施加涂层的附着性能得以增强的制动盘。技术人员称此过程为“表面活化”，其实际上是一种结构化。
背景技术
DE102010064350A1提出一种制动盘以及一种处理制动盘表面的方法，在此，通过在表面加入至少一个凹部而将该表面粗糙化来增强涂层在该表面上的附着性，凹部的宽度随凹部深度增大而增大，并且通过这种倒凹而在制动盘和涂层之间形成形状配合连接。
为此，切削刀具具有至少两个切削刃，其中，两个切削刃相对于工件表面的垂线成倾斜角度，并且两个切削刃同时在正交方向上形成共同平面。此时的目的是提供可精确再现的表面活化，以便在活化表面以尽可能小的工艺参数波动来施加表面涂层。
根据现有技术，该表面呈现结构化，其中，该结构化包括至少一个凹部，凹部的宽度随凹部深度的增大而增大。在现有技术中描述了由此可以在随后施加的涂层和工件之间产生形状配合连接，其中，该形状配合连接具有精确的可再现性。
此外，根据该现有技术而有利的是，所述至少一个凹部呈螺旋凹部形式，类似于唱片上的槽道。由此可以通过切削材料加工、特别是车削工艺来进行表面活化，其中，该表面活化可以非常快速且廉价地进行。
然而，所含凹部宽度随凹部深度的增大而增大的相应结构化有严重的缺点，即，在随后涂覆时该几何形状产生遮挡作用。这意味着，随着凹部深度增大，涂层厚度显著减小，因此改善附着的效果显著降低。这在诸如等离子体蒸镀和气相沉积(PVD工艺)等涂覆工艺中尤其成问题，此时的涂层颗粒从材料源笔直射向基材。相应的情况也涉及到热喷涂。
因此需要提供一种结构化，在此，一方面涂层具有由倒凹来确保的齿结构，另一方面涂层能够直达该结构内，该结构不会因由现有技术所规定的凹部加宽做法而被遮蔽。
根据本发明，该任务通过一种根据权利要求1的制动盘来完成。与现有技术相应地，制动盘具有至少一个呈螺旋凹部形式的凹部。
然而与现有技术不同，凹部的宽度不随着深度的增大而增大，反而减小。根据本发明实现一种具有第一槽壁和第二槽壁的凹部。两个槽壁之一例如第一槽壁被设计成相对于待涂覆的表面倒凹的槽壁。与之相比，另一槽壁如第二槽壁未被设计成倒凹槽壁。凹部的宽度随着凹部深度的增大而减小。与此对应地，在另一个非倒凹槽壁区域内在涂覆中未出现遮挡。
现在将结合图1来详细举例说明本发明。图1示意性示出根据本发明的待涂覆的制动盘1的局部。该制动盘具有待涂覆的具有沟槽G的结构化表面S。沟槽G也可以被称为凹部。沟槽G是被铣削到制动盘表面S的螺旋形凹部，其具有第一槽壁W1和第二槽壁W2。也绘制出虚拟矩形，其具有一角L(在由槽壁W1和表面S形成的角L处)和另一角R(在由槽壁W2和表面S形成的角R处)。虚拟矩形的高度对应于沟槽深度。虚拟矩形和槽壁W1形成角度α，该角度限定悬垂的槽壁W1的陡度且进而限定倒凹。虚拟矩形和槽壁W2形成角度β，该角度限定(非悬垂的)槽壁W2的陡度。根据本发明，该凹部的几何形状被选择为适用α>β，因为由此确保凹部的宽度随深度增大而减小。
与此相比，图2示出根据现有技术的凹部，其中适用α＜β，因此凹部宽度随着深度增大而增大。
图3示意性示出具有螺旋凹部的制动盘的俯视图。根据本发明，涂覆的制动盘1具有表面S，其中，表面S具有槽状沟槽G，如在图1中可清楚看到的那样。槽状沟槽G包括第一槽壁W1、第二槽壁W2和槽底N。槽状凹槽G具有从第一槽壁W1到第二凹槽壁W以近似平行于表面S的方式测量的宽度B和从表面S至槽底N以近似垂直于表面S的方式测量的深度T。宽度B从表面S朝槽底N减小。这有如下优点，即，尤其在涂覆工艺/涂覆方法中能够很好地涂覆第二槽壁W2，因为涂层颗粒能够自由接近第二槽壁W2。同时确保存在增强涂层持久附着所需要的沟槽倒凹。而在根据图2的现有技术中，两个槽壁都处于涂覆阴影区且只能被较差地涂覆。
在根据图1的实施例中可以清楚看到，从槽底G到第二槽壁W1测量的第二角度γ大于90°，特别是在90°至180°之间，优选为135°且尤其是钝角。还可以清楚看到，从槽底G到第二槽壁W1测量的第一角度α小于90°，特别是在0°至90°之间，优选为55°且特别是锐角。与第二角度γ互补的补角β小于第一角度α，其中，第二角度γ和补角β合计为180°。槽状沟槽G具有梯形横截面，其中，特别是两个槽壁W1、W2之一、特别是第一槽壁W1、特别是第二槽壁W2并且特别有利地如根据图1的实施例所示地两个槽壁W1、W2都是平坦的。平坦设计结构可相对容易制造，尤其在铣削沟槽G的情况下。在另一实施例中可能合适的是，壁W1、W2是不平的，例如在局部具有圆形、椭圆形、抛物线形、双曲线形等走向。但重要的是，沟槽G的宽度B在从表面S到槽底N的方向上减小，特别是递减。可能合适的是，沟槽G的宽度B在局部范围内可以是恒定的。尤其有利地，在表面S处的沟槽G的宽度B大于槽底N处的沟槽G的宽度B。
在根据图1的实施例中，槽底N是平坦的，并且特别是近似平行于表面S延伸。在另一个实施例中，槽底N可以在局部具有圆形、椭圆形、抛物线形、双曲线形等走向。
深度T小于沟槽G的最小宽度B，其中，最小宽度B尤其是槽底N的宽度，特别是深度T与最小宽度B之比约为0.85。该比例有利地在从约0.5到约0.99的范围内，特别是在约0.7到约0.95的范围内，有利地在约0.8到约0.9的范围内。
沟槽G的深度T大约在10μm至1000μm之间。如可在图3清楚看出地，涂覆的制动盘1的特点优选在于，在制动盘1的表面S处的沟槽G大致呈螺旋状延伸。螺旋的中心此时大致位于圆形制动盘1的中心M，其中，该螺旋的半径特别是朝制动盘1的中心M减小。
在一个实施例中，以下将说明一种用于涂覆制动盘的方法，其中，具有沟槽G的制动盘1利用等离子体蒸镀工艺、特别是PVD工艺或通过热喷涂而被涂覆。在涂覆方法中，从涂覆源近似笔直射向制动盘1的涂层颗粒以大致正交的方式撞击制动盘1的表面S。也可能出现微小的正交性偏差。但重要的是，射向制动盘1的涂层颗粒至少能够直接接近两个槽壁W1、W2之一、特别是第二槽壁W2，从而能够良好地涂覆第二槽壁W2。适当地，在制动盘1涂覆之前，沟槽G被加入制动盘表面、尤其以铣削、刻划或切割的方式。

Claims (14)

1.一种制动盘(1)，其具有表面(S)，该表面被结构化，以增强涂层在该表面(S)的附着力，其中，该表面的结构化包括至少一个沟槽(G)，该沟槽的宽度随着凹陷深度增大而减小，并且其中，所述至少一个沟槽(G)具有螺旋结构的形状。
2.一种涂覆的制动盘(1)，其具有表面(S)，其中，该表面(S)具有槽状沟槽(G)，其中，该槽状沟槽(G)具有第一槽壁(W1)、第二槽壁(W2)和槽底(N)，其中，该槽状沟槽(G)具有从该第一槽壁(W1)到该第二槽壁(W2)以近似平行于该表面(S)的方式所测量的宽度(B)和以大致垂直于该表面(S)的方式从该表面(S)到该槽底(N)所测量的深度(T)，其中，该宽度(B)从该表面(S)向该槽底(N)减小。
3.根据权利要求2所述的涂覆的制动盘，其特征在于，从该槽底(G)到该第二槽壁(W1)测量的第二角度(γ)大于90°，尤其在90°至180°之间，优选为135°，尤其是钝角。
4.根据权利要求2或3所述的涂覆的制动盘，其特征在于，从该槽底(G)到该第二槽壁(W1)测量的第一角(α)小于90°，尤其在0°至90°之间°，优选是55°，尤其是锐角。
5.根据权利要求3和4所述的涂覆的制动盘，其特征在于，与该第二角(γ)互补的补角(β)小于该第一角(α)，其中，该第二角(γ)和该补角(β)之和为180°。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的涂覆的制动盘，其特征在于，该槽状沟槽(G)具有梯形横截面。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的涂覆的制动盘，其特征在于，所述两个槽壁(W1,W2)中的至少一个、特别是该第一槽壁(W1)、特别是该第二槽壁(W2)并且特别有利地所述两个槽壁(W1,W2)都是平坦的。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的涂覆的的制动盘，其特征在于，所述槽底(N)是平坦的，并且特别是大致平行于所述表面(S)延伸。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的涂覆的制动盘，其特征在于，该深度(T)小于该沟槽(G)的最小宽度(B)，其中，该最小宽度(B)尤其是该槽底(N)的宽度，特别是该深度(T)与该最小宽度(B)之比约为0.85。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的涂覆的制动盘，其特征在于，该深度(T)大约在10μm至1000μm之间。
11.根据权利要求2至10中任一项所述的涂覆的制动盘，其特征在于，在该制动盘(1)的表面(S)上的沟槽(G)大致呈螺旋状延伸，其中，特别是该螺旋的中心大致在该圆形制动盘(1)的中心(M)，并且其中，尤其该螺旋的半径朝该制动盘(1)的中心(M)减小。
12.一种涂覆根据权利要求1至11中任一项所述的制动盘的方法，其特征在于，具有所述沟槽(G)的制动盘(1)是用等离子体蒸镀工艺、特别是PVD工艺或通过热喷涂而被涂覆的。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，从涂覆源大致笔直地射向该制动盘(1)的涂层颗粒以近似正交的方式撞击该制动盘(1)的表面(S)。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，在该制动盘(1)涂覆之前，将所述沟槽(G)加入到该制动盘的表面，特别是以铣削、刻划或切割的方式。
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