CN113483043A - 在制动盘主要元件的制动侧上制造保护涂层的方法及制造制动盘的方法 - Google Patents

在制动盘主要元件的制动侧上制造保护涂层的方法及制造制动盘的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113483043A
CN113483043A CN202110267247.XA CN202110267247A CN113483043A CN 113483043 A CN113483043 A CN 113483043A CN 202110267247 A CN202110267247 A CN 202110267247A CN 113483043 A CN113483043 A CN 113483043A
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
brake disc
metal matrix
nbc
laser
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.)
Pending
Application number
CN202110267247.XA
Other languages
English (en)
Inventor
马克·奥利弗·雷蒂希
克劳斯·克斯根
克莱门斯·玛丽亚·沃伯特
雅罗斯瓦夫·格罗乔维斯
安德烈亚斯·旺克
克里斯臣·施门戈莱尔
安妮卡·克劳斯
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.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
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 Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Publication of CN113483043A publication Critical patent/CN113483043A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
    • 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
    • F16D69/027—Compositions based on metals or inorganic oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
    • B23K26/342—Build-up welding
    • 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
    • C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
    • C23C24/103—Coating with metallic material, i.e. metals or metal alloys, optionally comprising hard particles, e.g. oxides, carbides or nitrides
    • 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
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/021—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material including at least one metal alloy layer
    • 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
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/027—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material including at least one metal matrix material comprising a mixture of at least two metals or metal phases or metal matrix composites, e.g. metal matrix with embedded inorganic hard particles, CERMET, MMC.
    • 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
    • C23C4/08—Metallic material containing only metal elements
    • 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
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/131—Wire arc spraying
    • 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
    • F16D65/125—Discs; Drums for disc brakes characterised by the material used for the disc body
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/006—Vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys
    • B23K2103/05—Stainless steel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • B23K2103/52—Ceramics
    • 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
    • F16D2069/005—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces having a layered structure
    • 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
    • F16D2200/00—Materials; Production methods therefor
    • F16D2200/0004—Materials; Production methods therefor metallic
    • F16D2200/0008—Ferro
    • F16D2200/0013—Cast iron
    • 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
    • F16D2200/00—Materials; Production methods therefor
    • F16D2200/0004—Materials; Production methods therefor metallic
    • F16D2200/0026—Non-ferro
    • F16D2200/003—Light metals, e.g. aluminium
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

在制动盘主要元件的制动侧上制造保护涂层的方法包括使用激光粉末堆积焊接工艺。NbC金属基体粉末或Cr3C2金属基体粉末是通过将NbC颗粒或Cr3C2颗粒与由不锈钢构成的金属基体颗粒一起进行团聚和烧结而制得的。在激光粉末堆积焊接过程中，将NbC金属基体粉末或Cr3C2金属基体粉末和铝合金粉末同时供给到已被激光熔化的制动盘主要元件的熔融表面区域。

Description

在制动盘主要元件的制动侧上制造保护涂层的方法及制造制 动盘的方法
技术领域
本公开涉及一种用于在制动盘主要元件的制动侧上制造保护涂层的方法以及一种用于制造制动盘的方法。
背景技术
该部分中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，并且可能不构成现有技术。
在具有电驱动器或混合动力电驱动器的机动车辆中，通过所谓的再生制动来利用在制动过程中产生的制动能量，以便在制动过程中通过作为发电机运行的电动马达对牵引电池进行充电。因此，具有电驱动器或混合动力电驱动器的机动车辆的摩擦制动器通常仅用于紧急停车情况。
具有电驱动器或混合动力电驱动器的机动车辆的摩擦制动器的制动盘可以通过减少其使用来实现超过10至15年的寿命。然而，制动盘的寿命受到常规使用的灰铸铁制成的制动盘的耐腐蚀性差的限制。在潮湿天气仅几个小时之后，这种制动盘在制动盘的摩擦环区域附近显示出初期的锈蚀。除冰盐产生的盐水在冬天会进入灰铸铁制成的制动盘，这也会缩短这种制动盘的使用寿命。
然而，由于常规制动衬片的磨蚀作用，在随后的制动操作期间，该初期的锈蚀将再次从制动盘上去除，从而不会因灰铸铁的耐腐蚀性差而引起技术问题。用过的。然而，由于具有电驱动器或混合动力电驱动器的机动车辆的制动盘相对较少地使用，因此制动盘的这种清洁通常相对很少发生。如果在较长的时间内没有通过可能的紧急停车制动来清除制动盘上积累的锈蚀，则在通过摩擦制动进行制动操作期间会在制动过程中发生严重的制动振动和/或噪音问题。
发明内容
本部分提供了本公开的总体概述，并且不是本公开的全部范围或本公开的所有特征的全面公开。
根据本公开，首先通过将NbC颗粒或Cr3C2颗粒与由不锈钢构成的金属基体颗粒团聚和烧结来制造NbC金属基体粉末或Cr3C2金属基体粉末。由不锈钢构成的金属基体颗粒可以是FeCr颗粒，但是本公开不限于此。NbC颗粒(碳化铌颗粒)或Cr3C2颗粒(碳化铬颗粒)在与不锈钢颗粒(例如FeCr颗粒)结合以及随后的团聚和烧结之前可以具有平均约1μm(NbC)或约1-5μm(Cr3C2)的粒径。具有这种小尺寸的颗粒不能通过常规的激光粉末堆积焊接设备来输送或加工。由于在每种情况下NbC颗粒或Cr3C2颗粒与由不锈钢构成的颗粒的团聚和烧结，NbC金属基体粉末或Cr3C2金属基体粉末的复合颗粒的尺寸明显大于NbC颗粒或Cr3C2颗粒的尺寸，因此，NbC金属基体粉末或Cr3C2金属基体粉末的颗粒可以通过常规的激光粉末堆积焊接设备(特别是其粉末输送器)进行输送和加工。使用FeCr颗粒，可以制造例如作为NbC金属基体粉末的NbC-FeCr粉末或例如作为Cr3C2金属基体粉末的Cr3C2-FeCr粉末。在下文中，NbC金属基体粉末也将被称为NbC-FeCr粉末，并且Cr3C2金属基体粉末也将被称为Cr3C2-FeCr粉末，但是本公开不限于此。
NbC金属基体粉末或Cr3C2金属基体粉末的颗粒溶解在形成在制动盘主要元件表面上的熔池中并且导致直径最大为100μm的碳化物颗粒的析出，因此碳化物颗粒具有用于磨料磨损保护的理想尺寸。已经根据本发明涂覆的这种制动盘也特别适用于机动车辆的前轮摩擦制动器。制动盘主要元件的熔融材料可以与提供的其他粉末添加剂材料结合使用以形成具有改善性能的金属基体，从而有针对性地加以利用。除了铝作为金属基体的主要成分外，还可以通过基于Si的Al合金粉末或通过机械粉末混合物来提供硅，因为硅对破坏待涂覆的制动盘主要元件表面的Al2O3钝化层具有积极作用。此外，由于与铝形成金属间相的析出物，元素铜、铁、铬和/或镍的添加增强了金属基体，从而可以改善耐磨性。为了提供析出物的精细分布并且因此抑制金属基体的脆化，在保护涂层中，元素铜、铁、铬和/或镍的总含量可以限制为不超过15重量％。
用碳化铌或碳化铬增强的保护涂层可以具有按体积计20％至按体积计70％的碳化物比例。铝合金粉末的金属基体是基于铝的并且可以包含硅和铝与元素铜、铬、铁和/或镍的金属间相的析出，这有助于增强金属基体且从而提高耐磨性。因此，本公开的方法使得可以制造廉价的保护涂层，该保护涂层为制动盘(特别是具有由铝合金构成的主要元件的制动盘)的摩擦表面提供良好的耐腐蚀性和耐磨性。
可以执行激光粉末堆积焊接工艺，以便在高表面速度(例如>10m/min)下以高重叠度(例如>75％)的方式产生低波纹度和小层厚度波动的层。在本公开的一种形式中，高表面速度可以是＞60m/min，并且高重叠度可以是＞90％。这样，可以制造例如平均厚度仅为100μm至300μm、粗糙度Ra<10μm以及平均为550-700HV0.3的显微硬度的层。可以通过单独的进料喷嘴将各个粉末供给到制动盘主要元件的熔融表面区域。与喷涂的基于碳化钨的高速火焰喷涂涂层相反，可以通过本公开的方法在保护涂层和制动盘主要元件之间产生冶金结合，从而抑制了腐蚀性介质在保护涂层下方的可能迁移。
在一种形式中，用于形成保护涂层的金属基体的铝合金粉末中硅的比例大于12重量％且不大于50重量％。硅尤其对破坏待涂覆的制动盘主要元件的表面上的Al2O3钝化层具有积极作用。
在另一种形式中，将元素铜、铁、铬和/或镍引入到熔池中，以便通过形成金属间相来实现保护涂层的金属基体强度的增加。为了提供析出物的精细分布并且因此抑制金属基体的脆化，在保护涂层中，元素铜、铁、铬和/或镍的总含量可以限制为不超过15重量％。
本公开的另一种形式提供了以使得NbC金属基体粉末或Cr3C2金属基体粉末的颗粒尺寸在10μm至125μm或15μm至45μm的范围内这样的方式制造NbC金属基体粉末或Cr3C2金属基体粉末。这使得能够得到NbC金属基体粉末(例如NbC-FeCr粉末)或Cr3C2金属基体粉末(例如Cr3C2-FeCr粉末)通过常规的激光粉末堆积焊接设备(特别是其粉末输送机)进行输送和加工。
根据另一种形式，NbC金属基体粉末中NbC的比例或Cr3C2金属基体粉末中Cr3C2的比例在50重量％至90重量％的范围内，或NbC的比例为75重量％至85重量％以及Cr3C2的比例为70重量％至80重量％。这样，通过本公开的方法制造的保护涂层具有改善的硬度和耐磨性。
在另一种形式中，例如通过感应地或通过使用火焰燃烧器或使用激光来加热制动盘主要元件，以便在激光粉末堆积焊接之前和/或在激光粉末堆积焊接期间在保护涂层中获得期望的残余应力状态。以此方式，可以特别地实现约60体积％的高碳化物含量和700HV0.3的平均层硬度而没有裂纹形成。
对于通过铸造制造的制动盘主要元件的涂层，作为另一种形式，可以提及制动盘主要元件的表面例如使用相同的激光进行重熔，该激光也用于激光粉末堆积焊接。特别地，由铝合金构成并且通过压力铸造制造的部件具有高含量的强制溶解气体。如果为了堆焊而将这些成分在表面上开始熔化，则可能释放出强力溶解的气体并且导致严重的气孔形成。如果在先前的重熔过程中将熔体局部保持足够长的时间以使脱气成为可能，则可以有效地阻止孔的形成。同时，发生制动盘主要元件的预热，这对保护涂层的残余应力状态产生积极影响。
在另一种形式中，使用具有至少四个喷射口的多喷射口粉末喷嘴进行激光粉末堆积焊接。在另一种形式中，多喷射口粉末喷嘴具有六个喷射口。与成角度的间隙喷嘴相反，多喷射口喷嘴使以有针对性的方式在组分表面上产生的熔池中的特定位置处注入附加材料混合物的各个组分成为可能。另外，可以以有针对性的方式影响合金形成的均匀性和碳化增强相的析出位置。
根据本公开的保护涂层可有用地施加到一个制动侧或多个制动侧。在一种形式中，可以将保护涂层施加到制动盘的摩擦环或多个摩擦环上。也可以在整个制动盘(特别是在制动盘的外部)上施加保护涂层。
本公开的另一形式提供了一种铝合金喷涂层，该铝合金喷涂层在执行激光粉末堆积焊接操作之前被施加到由灰铸铁构成的制动盘主要元件的制动侧上，喷涂层随后与制动盘主元件一起烧结。该形式在根据本公开的制动盘主要元件和随后施加到喷涂层上的保护层之间产生改进的结合。这是因为在技术上不可能将Al基激光涂层施加到Fe基材料(例如灰铸铁)上。喷涂层和制动盘主要元件可以例如在大约570℃下烧结大约30分钟，以便在制动盘主要元件和喷涂层之间产生改进的结合。铝合金喷涂层可以例如通过电弧喷涂施加到制动盘主要元件的制动侧，但是也可以通过线火焰喷涂、粉末火焰喷涂、高速火焰喷涂、冷气喷涂或等离子喷涂施加到制动盘主要元件的制动侧。然后可以将根据本公开的保护层施加在该喷涂层的顶部上。在本公开的一种形式中，铝合金喷涂层可以是Al-Mg喷涂层。
另外，以上也通过一种方法实现，在该方法中，根据上述形式的任一种或者这些形式中的至少两种彼此的组合的方法在制动盘主要元件的制动侧上形成保护涂层。
因此，该方法与以上关于该方法所指出的优点相关联。可以通过该方法制造的制动盘具有相对轻的重量，因为制动盘主要元件由铝或铝合金制成，这对配备有该制动盘的机动车辆的能量消耗具有积极的影响并且与制动盘的更好的耐腐蚀性相关。
以上也通过一种方法实现，在该方法中，将铝合金喷涂层施加到制动盘主要元件的制动侧，将喷涂层与制动盘主要元件一起烧结并且根据上述形式的一种或者这些形式中的至少两种彼此的组合的方法在制动盘主要元件的制动侧上形成保护涂层。铝合金喷涂层可以是Al-Mg喷涂层。
相对于该方法的上述优点相应地与此方法相关联。制动盘主要元件由灰铸铁材料铸成。喷涂层可以例如以30μm至300μm范围内的层厚度来施加。喷涂层例如可以通过电弧喷涂施加到制动盘主要元件的制动侧上。烧结可以在例如大约570℃下进行大约30分钟。由此，促进了喷涂层材料的铝向制动盘主要元件的表面的扩散，其结果是，通过形成金属间铝化铁相，提高了喷镀层对制动盘主要元件的密合性。在制造了制动盘之后，可以将制动盘的至少一个制动侧或两个制动侧磨削，以便将制动盘磨成标称厚度并且获得期望的制动侧粗糙度值。磨削例如可以通过金刚石磨削来进行。该保护层冶金结合到喷涂层上，从而改善了保护涂层的附着力。
在一种形式中，在施加喷涂层之前使制动盘主要元件的制动侧粗糙化。制动盘主要元件的制动侧的粗糙化例如可以通过喷水来实现，从而在粗糙化期间不将热量引入制动盘主要元件中。制动盘主要元件的制动侧的粗糙化会导致在制动侧上形成气蚀底切，这使得由于喷涂层的一部分伸入气蚀底切而制动盘主要元件与喷涂层之间的牢固结合而成为可能。另外，可以通过喷水清洁制动侧。
本公开的另一种形式提供了制动盘主要元件在粗糙化之前要经受车削处理。通过制动盘主要元件的这种加工，可以在制动盘主要元件上形成至少一个平滑的制动侧或环形制动表面。
根据本文提供的描述，其他应用领域将变得显而易见。应该理解的是，描述和具体示例仅旨在说明的目的且并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
为了使本公开易于理解，现在将通过示例的方式描述本公开的各种形式，并且参考附图，其中：
图1示出了根据本公开的一种形式的用于制造制动盘的方法的工作示例的流程图；以及
图2示出了根据本公开的另一种形式的用于制造制动盘的方法的另一工作示例的流程图；
本文描述的附图仅出于说明目的，并且无意以任何方式限制本公开的范围。
具体实施方式
以下描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本公开、申请或用途。应当理解的是在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。
图1示出了根据本发明的一种形式的用于制造制动盘的方法的工作示例的流程图。
在方法步骤101中，通过将NbC颗粒或Cr3C2颗粒与由不锈钢构成的金属基体颗粒进行团聚和烧结来制造NbC金属基体粉末或Cr3C2金属基体粉末。在本公开的一种形式中，金属基体由FeCr组成。以这种方式可以制造例如NbC-FeCr粉末或Cr3C2-FeCr粉末，其中NbC金属基体粉末或Cr3C2金属基体粉末在下文中分别称为NbC-FeCr粉末或Cr3C2-FeCr粉末，然而，本公开不限于此。在此，制备NbC-FeCr粉末或Cr3C2-FeCr粉末，使得NbC-FeCr粉末或Cr3C2-FeCr粉末的颗粒尺寸在10μm至125μm，或15μm至45μm的范围内。NbC-FeCr粉末中NbC的比例或Cr3C2-FeCr粉末中Cr3C2的比例在50重量％到90重量％的范围内，或者在NbC的情况下比例为75重量％至85重量％以及在Cr3C2的情况下比例为70重量％至80重量％。
在方法步骤102中，制动盘主要元件由铝或铝合金制成。可以采用各种制造方法。除了铸造铝合金以外，在一种形式的硅含量为7重量％至22重量％的Al-Si基合金中，制动盘主要元件还可以通过成形或锻造或冶金粉末化或通过部件结合而制造，例如将铝合金制成的环摩擦焊接到由相同或不同材料制成的制动盘罐上。
在本公开的一些变型中，方法步骤101和102的顺序可以颠倒。对于激光粉末堆积焊接工艺，必须同时提供作为基底的制动盘主要元件和NbC-FeCr粉末或Cr3C2-FeCr粉末以及可选的用于设置金属基体的其他所需粉末。
在方法步骤103中，使用激光粉末堆积焊接工艺在制动盘主要元件的一个制动侧或两个制动侧(即在制动盘主要元件的摩擦环上)产生保护涂层。在激光粉末堆积焊接过程中，将NbC-FeCr粉末或Cr3C2-FeCr粉末以及用于基于铝设定所需金属基体的可选其他粉末同时提供给制动盘主要元件被激光熔化的表面区域。所提供的另一种粉末是基于铝的并且在其总组成中硅的比例可以为12重量％至50重量％并且可以被称为铝-硅粉末。此外，可以存在一定比例的铜、铁、铬和/或镍，但是这些比例是有限的，使得在保护涂层的金属基体中存在的这些元素的总量不超过15重量％以便抑制金属基体的脆化。
图2示出了根据本公开的另一形式的用于制造制动盘的方法的另一工作示例的流程图。
在方法步骤201中，通过将NbC颗粒或Cr3C2颗粒与由不锈钢构成的金属基体(例如FeCr)的颗粒团聚和烧结来制造NbC金属基体粉末或Cr3C2金属基体粉末，从而制造出例如NbC-FeCr粉末或Cr3C2-FeCr粉末。在此，以使NbC金属基体粉末或Cr3C2金属基体粉末的颗粒尺寸在10μm至125μm的范围内或在15μm至45μm的范围内的方式制造NbC金属基体粉末或Cr3C2金属基体粉末。NbC金属基体粉末中NbC的比例或Cr3C2金属基体粉末中Cr3C2的比例在50重量％到90重量％的范围内，或者在NbC的情况下比例为75重量％至85重量％以及在Cr3C2的情况下比例为70重量％至80重量％。
在方法步骤202中，制动盘主要元件由灰铸铁材料制成。方法步骤202中的制造操作可以包含制动盘主要元件的铸造和冷却。此外，方法步骤202中的制造操作可以包括以车削制动盘主要元件的形式进行的机械加工。此外，在方法步骤202中的制造过程包括通过喷水使制动盘主要元件的制动侧变粗糙。
在一些变型中，方法步骤201和202的顺序可以颠倒。
在方法步骤203中，例如通过电弧喷涂将铝合金喷涂层施加到制动盘主要元件的粗糙制动侧。铝合金喷涂层可以是Al-Mg喷涂层。
在方法步骤204中，将喷涂层与制动盘主要元件一起在约570℃下烧结约30分钟。
在方法步骤205中，使用激光粉末堆积焊接工艺在一个制动侧或两个制动侧上产生保护涂层。在激光粉末堆积焊接过程中，同时将NbC金属基体粉末或Cr3C2金属基体粉末以及用于铝合金基体目标设置的粉末同时提供到保护层的表面区域，该表面区域已经被以此目的所使用的激光熔化。铝合金粉末中硅的比例可以在12重量％至50重量％的范围内。在激光粉末堆积焊接过程中，可以将元素铜、铁、铬和/或镍提供给保护层的熔融表面区域，以便通过形成铝的金属间相的细小析出物来提高金属基体的强度。为了提供析出物的精细分布并且因此抑制金属基体的脆化，在保护涂层中，元素铜、铁、铬和/或镍的总含量应限制为不超过15重量％。
除非本文另外明确指出，否则在本公开的说明范围时，所有表示机械/热性能、组成百分比、尺寸和/或公差或其他特性的数值应理解为由词语“约”或“约”修饰。出于各种原因(包括工业实践、材料、制造和组装公差以及测试能力)，需要进行此修改。
如本文中所使用的，短语A、B和C中的至少一个应使用非排他性逻辑或解释为表示逻辑(A或B或C)，并且不应解释为表示“A中的至少一个、B中的至少一个和C中的至少一个。”
本公开的描述本质上仅是示例性的，因此，不背离本公开的实质的变型是包含在本公开的范围内。这样的变化不应被视为背离本公开的精神和范围。

Claims (20)

1.一种至少在制动盘主要元件的制动侧上制造保护涂层的方法，所述方法包含：
通过将NbC颗粒和Cr3C2颗粒中的至少一种分别与由不锈钢构成的金属基体的颗粒团聚和烧结来制造NbC金属基体粉末和Cr3C2金属基体粉末中的至少一种；以及
使用激光粉末堆积焊接工艺制造保护涂层，其中在所述激光粉末堆积焊接工艺期间，将所述NbC金属基体粉末和所述Cr3C2金属基体粉末中的至少一种与铝合金粉末同时供给到所述制动盘主要元件被激光熔化的熔融表面区域。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述NbC金属基体粉末是NbC-FeCr粉末，以及所述Cr3C2金属基体粉末是Cr2C2-FeCr粉末。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述铝合金粉末是铝-硅合金粉末。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述铝合金粉末中硅的比例为12重量百分比至50重量百分比。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述NbC金属基体粉末和所述Cr3C2金属基体粉末的粒径在10μm至125μm的范围内。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述NbC金属基体粉末和所述Cr3C2金属基体粉末的粒径在15μm至45μm的范围内。
7.根据权利要求1的方法，其中，NbC金属基体粉末中NbC的比例和Cr3C2金属基体粉末中Cr3C2的比例在50重量百分比至90重量百分比的范围内。
8.根据权利要求1的方法，其中，NbC金属基体粉末中NbC的比例在75重量百分比至85重量百分比的范围内，并且Cr3C2金属基体粉末中Cr3C2的比例在70重量百分比至80重量百分比的范围内。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述激光粉末堆积焊接工艺是使用具有至少四个喷射口的多喷射口喷嘴进行的。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述激光粉末堆积焊接工艺是使用具有六个喷嘴的多喷射口喷嘴进行的。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述激光粉末堆积焊接工艺中，将铜、铁、铬和镍中的至少一种同时供给到所述制动盘主要元件的所述熔融表面区域。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述制动盘主要元件的所述制动侧由灰铸铁构成，并且在进行所述激光粉末堆积焊接工艺之前，在所述制动盘主要元件的所述制动侧上施加铝合金喷涂层。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述激光粉末堆积焊接工艺期间将所述铝合金喷涂层与所述制动盘主要元件一起进行烧结，并且所述铝合金喷涂层是Al-Mg喷涂层。
14.一种用于制造具有由铝或铝合金构成的制动盘主要元件的制动盘的方法，其中使用根据权利要求1所述的方法至少在所述制动盘主要元件的制动侧上制造保护涂层。
15.一种用于制造具有由灰铸铁材料制成的制动盘主要元件的制动盘的方法，其中在由灰铸铁制成的所述制动盘主要元件的制动侧上施加铝合金喷涂层，所述喷涂层与所述制动盘主要元件一起进行烧结并且使用根据权利要求1所述的方法至少在所述制动侧上制造保护涂层。
16.根据权利要求15的方法，其中，所述铝合金喷涂层是Al-Mg喷涂层。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，在施加所述喷涂层之前，使所述制动盘主要元件的所述制动侧粗糙化。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述制动盘主要元件的所述制动侧在粗糙化之前经历车削处理。
19.一种至少在制动盘主要元件的制动侧上制造保护涂层的方法，所述方法包含：
通过将NbC颗粒和Cr3C2颗粒中的至少一种分别与由不锈钢构成的金属基体的颗粒团聚和烧结来制造NbC-FeCr粉末和Cr3C2-FeCr粉末中的至少一种；以及
使用激光粉末堆积焊接工艺制造保护涂层，其中在所述激光粉末堆积焊接工艺期间，将所述NbC-FeCr粉末和所述Cr3C2-FeCr粉末中的至少一种与铝合金粉末同时供给到所述制动盘主要元件被激光熔化的熔融表面区域。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，在所述激光粉末堆积焊接工艺中，将铜、铁、铬和镍中的至少一种同时供给到所述制动盘主要元件的所述熔融表面区域。
CN202110267247.XA 2020-03-17 2021-03-11 在制动盘主要元件的制动侧上制造保护涂层的方法及制造制动盘的方法 Pending CN113483043A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020203412.5 2020-03-17
DE102020203412.5A DE102020203412A1 (de) 2020-03-17 2020-03-17 Verfahren zum Herstellen einer Schutzbeschichtung an einer Bremsseite eines Bremsscheibengrundkörpers und Verfahren zum Herstellen einer Bremsscheibe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113483043A true CN113483043A (zh) 2021-10-08

Family

ID=77552456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110267247.XA Pending CN113483043A (zh) 2020-03-17 2021-03-11 在制动盘主要元件的制动侧上制造保护涂层的方法及制造制动盘的方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11635117B2 (zh)
CN (1) CN113483043A (zh)
DE (1) DE102020203412A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019207290A1 (de) * 2019-05-18 2020-11-19 Robert Bosch Gmbh Reibbremskörper für eine Reibbremse eines Kraftfahrzeugs, Verfahren zur Herstellung, Reibbremse
DE102020112100A1 (de) * 2020-05-05 2021-11-11 Fritz Winter Eisengiesserei Gmbh & Co. Kg Bauteil einer Bremse für ein Fahrzeug und Verfahren zu seiner Herstellung
US11614137B2 (en) * 2020-12-21 2023-03-28 Itt Italia S.R.L. Coatings for brake discs, method for reducing wear and associated brake disc
US11614134B2 (en) * 2020-12-22 2023-03-28 Itt Italia S.R.L. Coatings for brake discs, method for reducing wear and corrosion and associated brake disc
WO2023138738A1 (de) * 2022-01-21 2023-07-27 GOTEC Brake Disc Coatings GmbH Bremselement-trägerkörper; bremsscheibe oder bremstrommel; verfahren zur herstellung eines bremselement-träger-körpers
WO2023161088A1 (de) * 2022-02-22 2023-08-31 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh LASERAUFTRAGSCHWEIßVERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINER BESCHICHTUNGSSCHICHT AUF EINEM BAUTEIL

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8034153B2 (en) * 2005-12-22 2011-10-11 Momentive Performances Materials, Inc. Wear resistant low friction coating composition, coated components, and method for coating thereof
IT201700086975A1 (it) * 2017-07-28 2019-01-28 Freni Brembo Spa Metodo per realizzare un disco freno e disco freno per freni a disco
DE102017008992B3 (de) 2017-09-26 2019-03-07 Fagor Ederlan S.COOP. Scheibenbremse
DE102018212908B4 (de) 2018-08-02 2022-09-01 Ford Global Technologies, Llc Beschichteter Ventilsitzbereich eines Verbrennungsmotors
DE102019212844A1 (de) * 2018-09-04 2020-03-05 Ford Global Technologies, Llc Bremsscheibe und Verfahren zum Herstellen einer Bremsscheibe
DE102019210088A1 (de) 2018-09-04 2020-03-05 Ford Global Technologies, Llc Bremsscheibe und Verfahren zum Herstellen einer Bremsscheibe

Also Published As

Publication number Publication date
US11635117B2 (en) 2023-04-25
DE102020203412A1 (de) 2021-09-23
US20210293292A1 (en) 2021-09-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113483043A (zh) 在制动盘主要元件的制动侧上制造保护涂层的方法及制造制动盘的方法
EP3350468B1 (en) Method for manufacturing a brake disc and brake disc for disc brakes
US10288136B2 (en) Brake disc coating made from an iron alloy composition and method for the production thereof
US20060093736A1 (en) Aluminum articles with wear-resistant coatings and methods for applying the coatings onto the articles
CN102308115A (zh) 车辆制动盘及其制造方法
US20200072306A1 (en) Brake disk and method for producing a brake disk
KR20220123063A (ko) 마모 및 부식에 대한 보호가 제공되는 브레이크 디스크 및 그 제조 방법
KR100408313B1 (ko) 용사 동·알루미늄 복합재료 및 그 제조방법
US20230013186A1 (en) Brake body for a transportation vehicle and method for producing a brake body
EP1118768B1 (en) Swash plate of swash plate type compressor
CN109983161B (zh) 电阻焊电极涂覆方法及电阻焊电极
US20240044384A1 (en) Double-layer brake disc in nickel-free steel and manufacturing method
GB1598361A (en) Laminated material
JP5391448B2 (ja) ブレーキ用ディスクロータ
JP5853307B2 (ja) ブレーキ用ディスクロータとその製造方法
CN112226723B (zh) 一种大气氛围下含铝合金涂层的制备方法
US20240044383A1 (en) Brake disc with steel layer with reduced nickel content and manufacturing method
JP3130220B2 (ja) 電気めっきライン用コンダクタロ−ル及びその製造方法
US20240307961A1 (en) Lightweight corrosion-resistant wear-resistant brake disc, and method of manufacturing
JP3556863B2 (ja) 銅−アルミニウム複合材料の製造方法
JP2002031045A (ja) 斜板式コンプレッサー
EP0513238B1 (en) Arc spraying of rapidly solidified aluminum base alloys
JPH08253852A (ja) アルミニウム合金基体への耐摩耗性皮膜の形成方法
JPH0742563B2 (ja) アルミニウム合金デイスクブレ−キロ−タ
JP2982876B2 (ja) 斜板式コンプレッサーの斜板

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination