CN117295701A - 用于制造制动盘的制动带的方法、用于制造制动盘的方法、制动盘和用于制动盘的制动带 - Google Patents
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Abstract
一种用于制造盘式制动器的制动盘(1)的制动带(2)的方法，该方法包括以下步骤：a)制备模具(10)，该模具具有内腔(11)，该内腔包括第一部分(11a)，该第一部分具有与要制造的制动带(2)的形状相对应的形状；b)提供带预成型件(20)，该带预成型件包括中央预成型件(200)、上部外预成型件(201)和下部外预成型件(202)，所述中央预成型件(200)是由包含碳化硅(SiC)的多孔陶瓷材料制成的，所述上部外预成型件(201)和所述下部外预成型件(202)是由包含碳化硅(SiC)且渗透有硅(SiC+Si)的多孔陶瓷材料制成的，其中，由碳制成的碳屏障层(201a、200a、200b、202a)被置于上部外预成型件(201)与中央预成型件(200)之间以及下部外预成型件(202)与中央预成型件(200)之间，所述预成型件(200、201、202)具有要制造的制动带(2)的形状；c)将所述带预成型件(20)放置在模具内且在所述内腔(11)的第一部分(11a)处；以及d)将液态或半固态的铝合金注射到模具(11)的整个内腔(11)内，以用所述铝合金对由多孔陶瓷材料制成的所述带预成型件(20)的中央预成型件(200)进行渗透，从而在第一部分(11a)处获得由所述中央预成型件(200)增强的铝金属基体复合材料，该铝金属基体复合材料限定出要制造的制动带(2)。至少采用上述方法来制造制动带和制动盘。
Description
技术领域
本发明涉及用于制造制动盘的制动带的方法、用于制造制动盘的方法、通过上述方法制造的制动盘和用于制动盘的制动带。
背景技术
车辆的盘式制动系统的制动盘包括环形结构或制动带并且包括被称为钟状件的中央固定元件，盘是通过该中央固定元件而被附接至车辆悬架的旋转部分、例如轮毂的。制动带设置有适于与摩擦元件(制动垫)协作的相反的两个制动表面，该摩擦元件被容置在跨置于所述制动带布置且与车辆悬架的非旋转部件成一体的至少一个抓持件本体中。相反的两个制动垫与制动带的相反的两个制动表面之间的受控的相互作用通过摩擦而引起制动作用，从而允许车辆减速或停止。
通常，制动盘是由灰口铸铁或钢制成的。实际上，这些材料允许以相对较低的成本获得良好的制动性能(特别是在限制磨损方面)。由碳或碳陶瓷材料制成的盘提供了更高的性能，但是以更高的成本提供的。
作为灰口铸铁盘或钢盘的替代物，已经提出了由铝制成的盘，以降低盘的重量。铝盘配备有保护性涂层。保护性涂层一方面用于减少对盘的磨损并因此确保与铸铁盘类似的性能，另一方面用于保护铝基部免受在制动期间产生的温度的影响，该温度远高于铝的软化温度(200℃至400℃)。
然而，当今可用且应用于铝盘的保护性涂层在提供了耐磨性的同时常常易于剥落，这导致所述涂层从所述盘分离。这使得盘的生产过程变得复杂。实际上，盘必须进行表面精加工处理，并且还必须准备好连接至钟状件。
从上述内容可以明显地看出，具有保护性涂层的铝盘或铝合金盘目前尚不能完全替代钢盘或灰口铸铁盘。
然而，相对于钢和灰口铸铁而言，铝具有较低的密度，使得制动系统行业对作为钢和灰口铸铁的优异的潜在替代品的铝的关注度非常高。
因此，在相关领域中，需要这样的铝基制动盘：该铝基制动盘一方面可以利用铝的特殊操作特性(首先且最重要的是由于铝的密度较低)，另一方面可以获得至少与钢盘或灰口铸铁盘相当的机械强度和磨损特性。还需要通过尽可能简单且经济的生产过程来制造这些盘。
在WO2019/123222A1中，描述了一种用多孔陶瓷预成型件制造铝盘的方法，该多孔陶瓷预成型件渗透(infiltrate)有熔融铝(液态的或半固态的)。不幸的是，通过这种方式获得的盘提供了制动垫与铝基金属基体之间的直接接触，这在盘上于铝因摩擦而被过热至铝的熔点的点处产生可能的局部劣化现象。
发明内容
因此，行业中迫切需要这样的铝基制动盘：该铝基制动盘不会局部劣化，并且该铝基制动盘一方面可以利用铝的特殊操作特性(主要是较低的密度)，另一方面该铝基制动盘可以获得与钢盘或灰口铸铁盘相当的机械强度和耐磨特性，同时通过尽可能简单且经济的生产过程来制造该铝基制动盘。
除了上述要求之外，还需要使制动盘相对于铸铁盘或钢盘具有更高的耐腐蚀性，并且使制动盘具有较低的污染性金属颗粒排放。
上述要求是通过根据所附独立权利要求的用于制造制动盘的制动带的方法、用于制造制动盘的方法、用于盘式制动器的制动盘以及制动带来满足的。
根据本发明的用于制造制动带的方法包括以下步骤：
a)制备模具，该模具具有内腔，该内腔包括第一部分，该第一部分具有与要制造的制动带的形状相对应的形状；
b)制备带预成型件，该带预成型件包括中央预成型件、上部外预成型件和下部外预成型件；中央预成型件是由包含碳化硅(SiC)的多孔陶瓷材料制成的；上部外预成型件和下部外预成型件是由包含碳化硅且渗透有硅(SiC+Si)的多孔陶瓷材料制成的；碳屏障层被置于上部外预成型件与中央预成型件之间以及下部外预成型件与中央预成型件之间；此外，该预成型件具有要制造的制动带的形状；
c)将带预成型件置于模具内且在所述内腔的第一部分处；
d)将液态或半固态的铝合金注射到模具的整个内腔中，以使得：用所述铝合金对由多孔陶瓷材料制成的所述带预成型件的中央预成型件进行渗透，从而在第一部分处获得由所述中央预成型件增强的铝金属基体复合材料，该铝金属基体复合材料限定出要制造的制动带；以及用所述铝合金对第二部分进行填充，从而获得铝合金熔合体，该铝合金熔合体是以与由金属基体复合材料制成的制动带成一体的方式连接的并且限定出要制造的制动盘的钟状件。
有利地，为了制造带预成型件，该方法包括以下步骤：
a1)制备中央预成型件、上部外预成型件和下部外预成型件，该中央预成型件、上部外预成型件和下部外预成型件各自是由包含碳化硅(SiC)的多孔陶瓷材料制成的并且具有要制造的制动盘(1)的制动带(2)的形状；
a2)用硅(Si)对上部外预成型件和下部外预成型件进行渗透；
a3)将包含碳的呈颗粒形式的材料沉积在中央预成型件上，以获得由碳制成的至少一个碳屏障层。
作为步骤a3)的替代方案，该方法有利地提供如下的步骤a4)：将包含碳的呈颗粒形式的材料沉积在上部外预成型件和下部外预成型件上，以获得由碳制成的至少一个碳屏障层。
另外，作为步骤a3)和步骤a4)的替代方案，该方法有利地包括如下的步骤a5)：将包含碳的呈颗粒形式的材料沉积在中央预成型件和上部外预成型件和/或下部外预成型件上，以在中央预成型件和上部外预成型件和/或下部外预成型件上形成由碳(C)制成的至少一个碳屏障层。
另外，优选地，该方法提供如下的步骤a6)：通过将硅置于每个碳屏障层处并且对所述预成型件进行加热直到在所述预成型件之间且在碳屏障层处形成结合部，将中央预成型件、上部外预成型件和下部外预成型件连结在一起，从而获得带预成型件。
有利地，中央预成型件与上部外预成型件以及与下部外预成型件的结合部是由于置于每个碳屏障层处的硅的熔合而形成的，该硅与沉积在屏障部中的碳发生反应以形成碳化硅(SiC)。由此形成的碳化硅(SiC)用作预成型件之间的结合部。
根据实施方式，在步骤a2)中，上部外预成型件和下部外预成型件被放置在涂覆有释放层、例如基于氮化硼(BN)的释放层的坩埚中，预定量的硅(Si)粉末是根据预成型件的尺寸而被添加至坩埚的，并且上部外预成型件和下部外预成型件被加热，以获得所添加的硅的熔合。
优选地，上部外预成型件和下部外预成型件在大气压力处并且在惰性气氛中被加热至Si的熔融温度(1414℃)以上的温度，优选地，上部外预成型件和下部外预成型件在大气压力处并且在氩气气氛中被加热至Si的熔融温度(1414℃)以上的温度。
有利地，在步骤a3)或步骤a4)或步骤a5)中，对包含碳的呈颗粒形式的材料进行沉积以获得由碳(C)制成的至少一个碳屏障层的步骤是通过化学气相沉积获得的。
优选地，作为碳前驱体的气态甲烷被用于化学气相沉积；温度为1100℃至1300℃，并且压力为10毫巴至50毫巴。
有利地，在化学气相沉积的步骤期间，气体混合物中的贡献物为：
-介于每分钟0.4标准升与每分钟3标准升(slm)之间的甲烷；
-介于每分钟0.2标准升与每分钟5标准升(slm)之间的氢气；
-介于每分钟0标准升与每分钟4标准升(slm)之间的氩气；
并且甲烷与氢气的比率介于0.3与5之间。
根据变型的实施方式，在步骤a3)或步骤a4)或步骤a5)中，对包含碳的呈颗粒形式的材料进行沉积以获得由碳(C)制成的至少一个碳屏障层的步骤是通过溅射或物理气相沉积(PVD)技术或者通过激光熔覆技术而获得的。
根据变型的实施方式，在步骤a3)或步骤a4)或步骤a5)中，对包含碳的呈颗粒形式的材料进行沉积以获得由碳(C)制成的至少一个碳屏障层的步骤是通过使用基于石墨的胶合物的结合技术来实现的。
优选地，在步骤a6)中，该方法提供了：将根据预成型件的碳表面的尺寸的化学计量的碳置入，将预成型件加热至约1450℃的温度并持续约2小时的时间。优选地，将铝合金放置在模具内的步骤d)是根据半固态或液态渗透技术或者挤压铸造技术进行的。
有利地，中央预成型件、下部外预成型件和上部外预成型件是通过使表面涂覆有聚合物结合组合物的大量陶瓷材料颗粒顺序地经受模制、可能的脱蜡和烧结而获得的。
优选地，烧结是在两个单独的烧结循环中进行的，其中，第一烧结循环是在不低于1600℃的温度处进行的，并且第二烧结循环是在不低于2000℃的温度处进行的，第一烧结循环和第二烧结循环两者都是在惰性气氛中进行的，优选地，第一烧结循环是在约1800℃的温度处进行的，优选地，第二烧结循环是在2100℃至2200℃的范围内的温度处进行的。
另外，优选地，在步骤d)中，模具在上部外预成型件和下部外预成型件上进行封闭，使得在将铝注射到模具中期间，防止铝在上部外预成型件和下部外预成型件的上方渗透，从而使得制动带的外部制动表面没有铝。
根据本发明的实施方式的用于制造包括制动带和钟状件的制动盘的方法包括以下步骤：
a)制备模具，该模具具有内腔，该内腔包括第一部分和第二部分，第一部分具有与要制造的制动带的形状相对应的形状，第二部分具有与要制造的制动盘的钟状件的形状相对应的形状，其中，所述内腔的第一部分和第二部分彼此连通；
b)制备带预成型件，该带预成型件包括中央预成型件、上部外预成型件和下部外预成型件；中央预成型件是由包含碳化硅(SiC)的多孔陶瓷材料制成的；上部外预成型件和下部外预成型件是由包含碳化硅且渗透有硅(SiC+Si)的多孔陶瓷材料制成的；碳屏障层被置于上部外预成型件与中央预成型件之间以及下部外预成型件与中央预成型件之间，并且该碳屏障层用于与硅(Si)发生反应，以用作上部外预成型件和下部外预成型件与中央预成型件的结合部；此外，所述预成型件具有与要制造的制动盘的制动带的形状相同的形状；
c)将所述带预成型件放置在模具内且在所述内腔的第一部分处；
d)将液态或半固态的铝合金注射到模具的整个内腔内，以使得：用所述铝合金对由多孔陶瓷材料制成的所述带预成型件的中央预成型件进行渗透，从而在第一部分中获得由所述中央预成型件增强的铝金属基体复合材料，该铝金属基体复合材料限定出要制造的制动盘的制动带；以及用所述铝合金对第二部分进行填充，以获得铝合金熔合体，该铝合金熔合体是以与由金属基体复合材料制成的制动带成一体的方式连接的并且限定出要制造的制动盘的钟状件。
根据本发明的盘式制动器包括制动带以及与所述制动带连接的钟状件。
优选地，以有利的方式，钟状件是与制动带成一体的方式连接的，并且钟状件包括与形成制动带的复合材料的金属基体共铸的铝合金。
根据本发明，制动带包括中央带，该中央带是由用包含碳化硅(SiC)的陶瓷材料增强的铝金属基体复合材料制成的。该复合材料是通过用铝合金对由多孔陶瓷材料制成的中央预成型件进行渗透而获得的，该中央预成型件具有与制动带的形状相对应的形状。制动带还包括上部带和下部带。上部带是沿着上部结合层连结至中央带的。所述上部带是由包含碳化硅(SiC)且渗透有硅(SiC+Si)的多孔陶瓷材料制成的，并且所述上部带在中央带的侧部中的一个侧部上将中央带覆盖。下部带是沿着下部结合层连结至中央带的，该下部结合层布置成与上部结合层相反、即对置。下部带是由包含碳化硅(SiC)且渗透有硅(SiC+Si)的多孔陶瓷材料制成的，并且下部带从另一个侧部、即与上部带相反的侧部将中央带覆盖。
优选地，铝合金的基体在所述复合材料中具有均匀分布的结构。
附图说明
本发明的另外特征和优点将从以下对本发明的优选的非限制性实施方式的详细描述中变得更加明显，在附图中：
-图1是根据本发明的实施方式的制动盘的立体图；
-图2示意性地描绘了根据本发明的实施方式的用于制造制动盘的制动带的方法的步骤中的一些步骤、特别是初始步骤；
-图2a示意性地描绘了根据本发明的方法的第一实施方式的用于制造制动盘的制动带的方法的步骤；
-图2b示意性地描绘了根据本发明的方法的第二实施方式的用于制造制动盘的制动带的方法的步骤；
-图2c示意性地描绘了根据本发明的方法的第三实施方式的用于制造制动盘的制动带的方法的步骤；
-图2d示意性地描绘了根据本发明的方法的第四实施方式的用于制造制动盘的制动带的方法的步骤，其中，在将上部预成型件和下部预成型件与中央预成型件机械地连结的步骤之后，执行将硅渗透到上部外预成型件和下部外预成型件中的步骤；
-图2e示意性地描绘了根据本发明的方法的第五实施方式的用于制造制动盘的制动带的方法的步骤，其中，在将上部预成型件和下部预成型件与中央预成型件机械地连结的步骤之后，执行将硅渗透到上部外预成型件和下部外预成型件中的步骤；
-图2f示意性地描绘了根据本发明的方法的第六实施方式的用于制造制动盘的制动带的方法的步骤，其中，在将上部预成型件和下部预成型件与中央预成型件机械地连结的步骤之后，完成将硅渗透到上部外预成型件和下部外预成型件中的步骤；
-图3是根据本发明的实施方式的带预成型件的立体图；
-图4、图5、图6和图7各自示出了根据本发明的实施方式的制造制动盘的方法中的步骤，其中，这些步骤按从图4至图7的顺序依次进行；特别地，图7示出了在粗制制动盘的直径平面上截取的粗制制动盘的横截面；粗制制动盘是紧随图1中所示的最终制动盘之前的中间产品，所述制动盘是通过借助于后续的加工将粗制制动盘的不必要部分移除而获得的。
与下文中所描述的实施方式所共有的元件或元件的一部分将用相同的附图标记来表示。
具体实施方式
参照上述附图，附图标记1总体上表示根据本发明的制动盘。
根据附图中所示的本发明的一般实施方式，制动盘1包括制动带2，该制动带2设置有相反的两个外部制动表面2a和2b，所述两个外部制动表面2a和2b中的每个外部制动表面至少部分地限定出盘的两个主面部中的一个主面部。
制动盘1还包括钟状件3，该钟状件3连接至制动带2。
根据本发明的第一方面，制动带2包括中央带200’，该中央带200’是由用包含碳化硅(SiC)的陶瓷材料增强的铝基金属基体复合材料(aluminum-based metal matrixcomposite)制成的。
上述复合材料属于行业内被称为MMC(金属基体复合材料)的复合材料的类别。
在制动带2中使用包含铝的所述MMC复合材料允许获得相对于铝的机械和化学物理特性(特别是参见密度以及因此轻度)而言甚至更多的机械和化学物理特性，并且同时(相对于铝或铝合金的简单熔合而言)增加了在重型应用中的功能特性、比如制动系统中所需的功能特性，而无需制动表面上的保护性涂层。
另外，制动带2还包括上部带201’，该上部带201’沿着上部结合层22a被连结至中央带200’。上部带201’是由包含碳化硅(SiC)并且渗透有硅(Sic+Si)的多孔陶瓷材料制成的。另外，上部带201’在中央带200’的一个侧部上将该中央带200’覆盖，使得当制动盘被安装在盘式制动器上时，中央带200’在所述侧部上不与制动垫进行接触。
此外，制动带2包括下部带202’，该下部带202’沿着下部结合层22b被连结至中央带200’，该下部带202’布置成与上部中央层201’相反、即对置。下部带202’也是由包含碳化硅(SiC)并且渗透有硅(SiC+Si)的多孔陶瓷材料制成的。另外，下部带202’在另一个侧部、即与上部带201’相反的侧部上将中央带200’覆盖。通过这种方式，结果是，中央带200’被夹置在上部带201’与下部带202’之间。特别地，制动带2的外部制动表面2a、2b分别是上部带201’和下部带202’的不与中央带200’连结的最外表面。
相对于仅由铝制成或者铝合金中的一种铝合金制成的制动带而言，中央带200’中的由陶瓷材料制成的增强物的存在以及上部带201’和下部带202的存在允许获得更大的硬度、更大的刚度、更高的摩擦系数和更高的耐磨性。所有这些特性使得该制动带适合用于制动盘。
通过这种方式，可以形成具有铝的有利特性(特别是参见相对于钢和铸铁而言较低的密度)的制动带，而同时避免了对为制动表面提供保护性涂层的需要以及制动带在生产和操作方面的局限性和不便。
制造增强物所用的上述陶瓷材料是碳化硅。
如稍后将在描述中论述的，形成中央带200’的MMC复合材料是通过用铝合金对多孔陶瓷材料的预成型件进行渗透而获得的。有利地，以上列举的包含碳化硅在内的陶瓷材料能够承受通过熔融金属进行渗透的步骤，而不会改变陶瓷材料的化学和物理结构，并且不会使陶瓷材料在宏观和微观上受到任何程度的损坏。因此，陶瓷材料也特别适于制备上述复合材料。
优选地，铝合金是选自适于熔合过程的合金的，所述合金优选地包含至少硅、至少锰、至少镁。
有利的实施方式提供了：铝合金具有高的镁(Mg)含量，更优选地具有高的镁和硅(Si)含量。
优选地，镁(Mg)含量小于15％，甚至更优选地小于10％，但至少为0.2％。这提供了增加的机械性能和在机器工具上的可加工性，并且确保了：耐腐蚀性增加，以及通过降低处于液体状态的合金的表面张力而使合金对复杂模具形状进行填充的能力改善。优选地，铝合金为AlSi13Mg9Ti合金。
有利地，铝合金基体在复合材料内具有均匀分布的结构。如将在下文论述的，这可以通过用铝合金对由多孔陶瓷材料制成的在整个体积内具有均匀孔隙率的预成型件进行渗透来实现。由于渗透过程，铝合金对陶瓷材料的孔隙进行浸透(permeate)，从而形成均匀的结构。
根据本发明的另一方面，制动盘1设置有与制动带2成一体地连接的上述钟状件3，并且制动盘1包括与形成制动带2的复合材料的金属基体共铸的铝合金。
如将在下文的描述中论述的，在该变型中，钟状件3是在同一模具中获得的，其中，使用相同的铝合金对由陶瓷材料制成的预成型件进行铝合金渗透。通过这种方式，在同一操作步骤中，获得了复合材料的形成和钟状件的熔合，从而实现了两种材料的完全连结。
使钟状件与制动带进行共铸允许生产过程显著地简化。实际上，这避免了对建立生产钟状件的专用生产线和将钟状件组装在带上的组装线两者的需要。
本发明的上述两个基本方面的组合使得可以获得这样的铝基制动盘：该铝基制动盘一方面可以利用源自铝的特殊操作特性(首先且最重要的是较低的密度)，另一方面可以具有与钢盘或灰口铸铁盘相当的机械特性和耐磨特性，并且同时可以通过尽可能简单且经济的生产过程来制造该铝基制动盘。
明显的是，根据实施方式，根据本发明的制动带2还能够与钟状件3连接，该钟状件3不是共熔合的(或以成一体的方式制成的)，而是通过根据现有技术的钟状件-带连接装置(组装、干涉配合、铆接等)连接的。
换言之，当仅制造了制动带2时，该制动带2适于以用于制造制动盘的已知方式与钟状件3进行组装，从而例如通过浮动复合物或干涉配合来获得制动盘。
因此，可以理解的是，在本论述中，目的还在于保护一种制造制动盘的方法，该方法还包括该方法的最后步骤，在该最后步骤中，提供了根据本发明的制动带2与钟状件3之间的不是以共熔合成一体的方式而是通过钟状件-带连接装置——例如通过组装、干涉配合、铆接等——进行的连接。
为了简化论述，现在将结合根据本发明的制造制动带2和制动盘1的相应方法来对制动带2和制动盘1进行描述。制动盘1优选地但不一定用现在将描述的根据本发明的方法来制造。
根据本发明的方法的一般实施方式，用于制造制动盘1的方法包括如下的第一操作步骤a)：制备模具10，该模具10具有内腔11，该内腔11包括第一部分11a和第二部分11b，该第一部分11a具有与要制造的制动盘1的制动带2的形状相对应的形状，该第二部分11b具有与要制造的制动盘1的钟状件3的形状相对应的形状。
所述内腔11的第一部分11a和第二部分11b是彼此连通的，如图5和图6中所示，图5和图6示意性地示出了能够在根据本发明的方法的情况下使用的模具的示例。
有利地，如图4和图5中所示，模具包括一个或更多个入口开口13，该入口开口13用于将铝合金直接注射到模具10的内腔11的第二部分中。所述入口开口13以与第二部分11b的周向延伸部同轴的方式延伸，第二部分11b具有与要制造的制动盘1的钟状件3的形状相对应的形状。因此，在操作性上，可以从入口开口13对铝合金进行注射，铝合金随后从入口开口13传播到第一部分11a中。
该方法包括如下的第二操作步骤b)：制备带预成型件20，该带预成型件20包括中央预成型件200、上部外预成型件201和下部外预成型件202。所述中央预成型件200是由包含碳化硅(SiC)的多孔陶瓷材料制成的。另外，上部外预成型件201和下部外预成型件202是由包含碳化硅(SiC)并且渗透有硅(SiC+Si)的多孔陶瓷材料制成的。由碳制成的碳屏障层201a、200a、200b、202a被置于上部外预成型件201与中央预成型件200之间以及下部外预成型件202与中央预成型件200之间。
有利地，由碳制成的所述碳屏障层201a、200a、200b、202a允许使预成型件200、201、202之间的连结更稳定且更可靠，并且用作将铝渗透到中央预成型件200中的步骤中的辅助屏障层，以进一步限制铝渗透到上部外预成型件201和下部外预成型件202中的可能性。上述预成型件200、201、202具有与要制造的制动盘1的制动带2的形状大致相同的形状。
该方法还包括以下附加的操作步骤：
c)将上述带预成型件20放置在模具内且在所述内腔11的第一部分11a处；以及
d)将液态或半固态的铝合金注射到模具10的整个内腔11内。
进行铝合金的注射，以用上述铝合金对所述带预成型件20的中央预成型件200进行渗透，从而在第一部分11a处获得由中央预成型件200增强的铝金属基体复合材料，该铝金属基体复合材料部分地限定出要制造的制动盘的制动带2；以及以用上述铝合金对第二部分11b进行填充，从而获得铝合金熔合体，该铝合金熔合体是与由金属基体复合材料制成的制动带2以成一体的方式连接的并且限定出要制造的制动盘1的钟状件3。
根据一般实施方式，除了模具10被成形为仅用于制造制动带2而不用于制造钟状件3的这一事实以外，用于制造制动盘1的制动带2的方法包括与用于制造制动盘的方法的步骤类似的一系列步骤。因此，相对于用于制造制动盘的方法的步骤而言，在步骤a)中，模具不包括具有与要制造的制动盘1的钟状件3的形状相对应的形状的第二部分11b。此外，相对于用于制造制动盘1的方法而言，在步骤d)中，仅进行铝合金的渗透，以用上述铝合金对所述带预成型件20的中央预成型件200进行渗透，从而在第一部分11a中获得由中央预成型件200增强的铝基金属基体复合材料，该铝基金属基体复合材料部分地限定出要制造的制动盘的制动带2。显然，为了仅制造制动带，不需要提供铝合金来对第二部分11b进行填充，这是因为不需要通过共铸来同时制造制动盘的钟状件2。尽管在附图中未描绘用于制造制动带的方法用的模具，但是本领域技术人员可以清楚且明确地推导出如何将上述模具10修改成使得该模具10不具有用于制造钟状件的第二部分11b。
因此，在一般实施方式中，根据本发明的用于制造制动带的方法包括如下的第一操作步骤a)：制备模具10，该模具10具有内腔11，该内腔11包括第一部分11a，第一部分11a具有与要制造的制动盘1的制动带2的形状相对应的形状。
此外，在这种情况下，模具包括一个或更多个入口开口13，该入口开口13用于将铝合金直接注射到模具10的内腔11的第二部分中。
该方法包括如下的第二操作步骤b)：制备带预成型件20，该带预成型件20包括中央预成型件200、上部外预成型件201和下部外预成型件202。所述中央预成型件200是由包含碳化硅(SiC)的多孔陶瓷材料制成的。另外，上部外预成型件201和下部外预成型件202是由包含碳化硅(SiC)并且渗透有硅(SiC+Si)的多孔陶瓷材料制成的。由碳制成的碳屏障层201a、200a、200b、202a被置于上部外预成型件201与中央预成型件200之间以及下部外预成型件202与中央预成型件200之间。所述预成型件200、201、202具有与要制造的制动盘的制动带2的形状大致相同的形状。
该方法还包括以下附加的操作步骤：
c)将上述带预成型件20放置在模具内且在所述内腔11的第一部分11a处；以及
d)将液态或半固态的铝合金注射到模具10的整个内腔11内。
进行铝合金的注射，以用上述铝合金对所述带预成型件20的中央预成型件200进行渗透，从而在第一部分11a处获得由中央预成型件200增强的铝金属基体复合材料，该铝金属基体复合材料部分地限定出要制造的制动盘的制动带2。
有利地，为了制造制动盘1以及为了制造制动带2，将铝合金注射到模具内的步骤b)可以按照适合该目的的任何技术来进行。
特别地，步骤b)可以根据液态渗透技术、根据挤压铸造技术、根据重力渗透技术、或根据半固态渗透技术、或通过利用液态铝的压铸来进行。
在重力渗透的情况下，优选地在惰性气氛、比如氮气气氛中进行渗透。
上述渗透技术是本领域技术人员所熟知的，并且因此在此将不再赘述。
优选地，将铝合金注射到模具内的步骤b)是根据半固态渗透技术进行的。实际上，已经发现的是，该技术更适合于对陶瓷预成型件进行渗透，使得在该过程结束时，所得到的由MMC材料制成的盘在该盘的整个结构中具有均匀的特征。同时，该技术适合于在同一过程内形成钟状件。
更具体地，在半固态阶段处的渗透是在所使用的铝合金的液相线与固相线之间的温度处发生的，即，在合金处于半固态的情况下发生的。由于半固态物质的粘度低，因此向模具中注射的过程以及渗透过程平稳地且以低湍流的方式进行。
特别有利的是，渗透有硅的上部外带和下部外带的存在防止铝对所述上部外带和下部外带进行渗透。所得到的是特别适合于在制动盘中使用的一对相反的制动表面2a、2b，这是因为所述一对相反的制动表面2a、2b没有铝并且相对于现有技术的铝盘而言具有改进的摩擦系数。另外，另外存在有碳屏障层甚至更有利地确保了：在铝渗透步骤期间，不会发生铝从中央预成型件迁移至上部外预成型件和下部外预成型件。
根据用于制造制动带2的方法或用于制造制动盘1的方法的优选实施方式，由多孔陶瓷材料制成的上述带预成型件20是通过对表面涂覆有聚合物结合组合物的大量陶瓷材料颗粒进行以下顺序操作步骤而获得的：模制、脱结合(或脱蜡)和烧结。
有利地，上述陶瓷材料颗粒是被称为“待压制(ready-to-press)”的粉末颗粒。这种在市场上可购得的粉末允许获得“净形状模制”产品，而不需要除了所述粉末之外的其他成分或添加物。
优选地，供形成该颗粒的上述陶瓷材料是碳化硅。
优选地，对陶瓷材料颗粒进行涂覆的聚合物结合组合物是选自热塑性聚合物和热固性聚合物的。
优选地，对大量陶瓷材料颗粒进行模制是单轴地或等静压地或使用允许获得这种尺寸和形状的预成型件的任何其他技术来完成的。
在模制过程结束时，获得上述陶瓷材料颗粒的聚集体，该聚集体是通过由聚合物结合组合物的相应涂层促进的陶瓷微结构而连接的。所述聚集体含有来自颗粒涂层的有机残留物。这些有机残留物在脱结合(或脱蜡)步骤中被去除。
有利地，脱结合是在空气流动条件下于低于700℃的温度下进行的，直到模制后存在于大量陶瓷材料颗粒中的有机相被完全消除为止。
根据变型，脱结合是在惰性气氛条件下进行的。
在脱结合步骤结束时，获得了基本上仅包括陶瓷材料的生坯(green body)。然后使该生坯经受烧结阶段，该烧结阶段将生坯转变成通过形成将各个陶瓷颗粒连接的桥(bridge)而获得的连续结构。这产生了在整个结构中呈现均匀性能的本体。
优选地，烧结是在两个单独的烧结循环中进行的。第一烧结循环是在不低于1600℃、优选地约为1800℃的温度处进行的，并且第二烧结循环是在不低于2000℃、优选地在2100℃至2200℃的范围内的温度处进行的，并且第一烧结循环和第二烧结循环两者都是在惰性气氛下进行的。
有利地，所得到的由多孔陶瓷材料制成的带预成型件20在该带预成型件20的整个体积中具有均匀的密度和孔隙率分布。所述特性使得预成型件适于在用所述铝合金对该预成型件进行渗透之后制造出均匀分布的铝合金基体。
根据有利的实施方式，用于制造制动带的方法和用于制造制动盘的方法两者都包括要在步骤b)之前执行的一系列操作步骤，例如在图2、图2a、图2b、图2c中示意性示出的步骤。特别地，上述一系列操作步骤设想了如下的初始操作步骤a1)：制备中央预成型件200、上部外预成型件201和下部外预成型件202。所述中央预成型件200、上部外预成型件201和下部外预成型件202中的每一者均是由包含碳化硅(SiC)的多孔陶瓷材料制成的。所述预成型件各自的形状使得：所述预成型件在被连结时一起呈现与要制造的制动盘1的制动带2的形状大致相同的形状。
此外，上述一系列操作步骤提供了如下的随后操作步骤a2)：用硅(Si)对上部外预成型件201和下部外预成型件202进行渗透。用硅进行渗透防止存在有在铝合金的渗透步骤中铝对预成型件进行渗透的空间。
优选地，在该步骤a2)中，上部外预成型件201和下部外预成型件202被置于涂覆有释放层、例如基于氮化硼(BN)的释放层的坩埚中，并且预定量的硅(Si)粉末被添加至该坩埚。随后，对上部外预成型件201和下部外预成型件202进行加热，以实现所添加的硅的熔合并且因此实现渗透。
有利地，上部外预成型件201和下部外预成型件202在大气压力处并且在惰性气氛中、优选在氩气环境中被加热至Si的熔融温度(1414℃)以上的温度。该过程可以使用适当定尺寸的工业炉来完成。
根据变型，上部外预成型件201和/或下部外预成型件202在大气压以外的压力处、例如甚至在受控的真空中被加热至Si的熔融温度(1414℃)以上的温度。
此外，优选地，在渗透过程之后，在进行下文所述的随后步骤之前，可选地对上部外预成型件和下部外预成型件进行整平(研磨)。
上述一系列操作步骤提供了如下的另外的操作步骤a3)：将包含碳的呈颗粒形式的材料沉积在中央预成型件200上，以获得由碳制成的至少一个碳屏障层200a、200b，如在例如图2a中所示。
作为步骤a3)的替代方案，步骤a4)可以被设置成将包含碳的呈颗粒形式的材料沉积在上部外预成型件201和下部外预成型件202上，以在上部外预成型件201和下部外预成型件202中的每一者上设置由碳(C)制成的至少一个碳屏障层201a、202a，如在例如图2b中所示。
此外，作为步骤a3)和步骤a4)的替代方案，步骤a5)可以被设置成将包含碳的呈颗粒形式的材料沉积在中央预成型件200和上部外预成型件201和/或下部外预成型件202上，以在中央预成型件200和上部外预成型件201和/或下部外预成型件202上实现由碳(C)制成的至少一个碳屏障层200a和/或200b、201a和/或202a，如在例如图2c中所示。
换言之，在本文所述的方法的任何变型中，优选地，通过设置成仅在上部外预成型件和下部外预成型件上进行沉积，或者通过设置成仅在中央预成型件的相反的两个面部2000、2001上进行沉积，或者通过设置成在中央预成型件200和上部外预成型件201以及下部外预成型件202上都进行沉积，可以在上部外预成型件201与中央预成型件200之间以及在下部外预成型件202与中央预成型件200之间形成碳屏障层。
明显的是，优选地，仅在上部外预成型件和下部外预成型件中的每一者的相反的两个面部2010、2011；2020、2021中的一个面部上形成碳屏障层(并且因此形成该碳屏障层的沉积)。
还明显的是，优选地，中央预成型件200、上部外预成型件201和下部外预成型件202具有环形的盘形状，优选地，中央预成型件200、上部外预成型件201和下部外预成型件202具有中央通孔5。优选地，相反的两个面部2000、2001；2010、2011；2020、2021是盘形状件的具有最大延伸范围的相反的两个面部。
因此，每个预成型件的相反的两个面部2000、2001；2010、2011；2020、2021包括由侧壁2002、2012、2022连结在一起的上面部2000、2010、2020和相反的下面部2001、2011、2021，该侧壁2002、2012、2022延伸成与上面部2000、2010、2020和下部面部2001、2011、2021相关联，优选地，该侧壁2002、2012、2022与上面部2000、2010、2020和下部面部2001、2011、2021垂直地延伸，即从而形成盘的壳体。
优选地，在每个预成型件已经设置有中央通孔5的情况下，明显的是，所述预成型件因此还将具有与侧壁2002、2012、2022相反的内侧壁2003、2013、2023。
上述一系列操作步骤提供了如下的随后的另外的操作步骤a6)：通过将硅(Si)置于每个碳屏障层200a和/或200b、201a和/或202a处并且对所述预成型件200、201、202进行加热直到在所述预成型件200、201、202之间且在碳屏障层200a和/或200b、201a和/或202a处形成连结部，将中央预成型件200、上部外预成型件201和下部外预成型件202连结在一起，从而获得带预成型件20。因此，优选地，硅(Si)、例如固态硅被置于每个碳屏障层200a和/或200b与上部外预成型件201和下部外预成型件202之间，或者每个碳屏障层201a和/或202a与中央预成型件200之间，或者每个碳屏障层200a和/或200b与相向的对应的碳屏障层201a和/或202a之间。
有利地，在中央预成型件200与上部外预成型件201和下部外预成型件202之间形成结合部的所述步骤a6)设置成：通过将根据预成型件的尺寸的化学计量的硅置于所述预成型件之间，将预成型件200、201、202加热至约1450℃的温度并持续约2小时。
例如，硅的化学计量(MSi)可以如下进行计算。当碳的总体积被限定为如下式时：
VC＝Π(R2-r2)h，其中，半径R和r分别为通过预成型件200、201或202描述的环形冠状件的外半径R和内半径r，并且h为碳屏障层的厚度(假定该层是紧密的且没有孔隙)；
可以按照下式对所沉积的碳C的质量进行计算：
MC＝VC x DC，其中，Dc为碳的密度。
考虑到公式Si+C＝SiC，从而已知1摩尔的硅(Si)与1摩尔的碳(C)进行反应来生成1摩尔的碳化硅(SiC)，并且各组分的原子量是已知的，可以按照下式对硅的化学计量进行计算：
MSi＝MC×Si的原子量/C的原子量。
例如，在预成型件具有约40毫米的直径并且所需的Si的量为约3克的情况下，所述参数允许在预成型件之间获得足够可靠的结合部。
明显的是，根据所采用的过程，当根据上述公式与碳C进行反应所需的Si的最小的化学计量(MSi)是已知的时，可以可选地通过增加硅的量来进行，以引入或多或少的超化学计量的条件，从而确保化学反应完成。
明显地，当获得如上所述的带预成型件20时，中央预成型件200对应于制动带20的中央带200’，并且上部外带201和下部外带202分别对应于制动带20的上部外带201’和下部外带202’。
根据优选的实施方式，在步骤a3)或步骤a4或步骤a5)中，对包含碳的呈颗粒形式的材料进行沉积以获得由碳(C)制成的至少一个碳屏障层200a、200b、201a、202a的步骤是通过化学气相沉积而实现的。
优选地，作为碳前驱体的气态甲烷被用于化学气相沉积，温度是1100℃至1300℃，并且压力是10毫巴至50毫巴。
甚至更优选地，在化学气相沉积的步骤期间，气体混合物中的贡献物(contribution)为：
-介于每分钟0.4标准升与每分钟3标准升(slm)之间的甲烷；
-介于每分钟0.2标准升与每分钟5标准升(slm)之间的氢气；
-介于每分钟0标准升与每分钟4标准升(slm)之间的氩气；
并且甲烷与氢气的比率介于0.3至5之间。
上述参数允许在预成型件上获得碳屏障层、即碳涂层，从而使渗透到所述预成型件中的风险尽可能地最小化。
有利地，在根据本发明的方法的步骤d)中，例如图5至图6中可见的，模具在上部外预成型件201和下部外预成型件202上进行封闭，使得在将铝喷射到模具中期间，防止铝渗透到上部外预成型件201和下部外预成型件202上，从而使得盘的外部制动表面2a、2b没有铝。换言之，防止铝合金在上部外预成型件201和下部外预成型件202上、即在每个外部预成型件201、202的不与中央预成型件200连结的侧部上流动和蔓延。
根据方法的变型，在图2d、图2e和图2f中可以更清楚地领会到，并没有设想在执行如上所述的步骤a6)之前执行用硅(Si)对上部外预成型件201和下部外预成型件202进行渗透的操作步骤a2)。然而，在方法的该变型中，在前述的步骤a1)之后并且在上述的步骤a3)或步骤a4)或步骤a5)之后，该方法最初包括通过释放层200”、201”和202”对上部外预成型件201、下部外预成型件202和中央预成型件200的一个或更多个区域进行保护的操作步骤a11)并且随后执行如上所述的步骤a6)。释放层200”、201”和202”防止硅(Si)穿过释放层而渗透到被保护的区域中。这是例如通过基于氮化硼的释放层而获得的。
优选地，在该步骤a11)中，对上部外预成型件201、下部外预成型件202和中央预成型件200的一个或更多个区域的保护是通过在需要时将上述预成型件200、201、202放置在涂覆有释放层、例如基于氮化硼(BN)的释放层的坩埚中而实现的。
优选地，释放层200”、201”和202”被定位在中央预成型件200的侧壁2002和/或上部外预成型件201的侧壁2012和/或下部外预成型件的侧壁2022的附近，以防止硅在径向方向R上渗透穿过盘。
在该变型中，在步骤a6)之后，即在已经于碳屏障层200a和/或200b、201a和/或202a处形成预成型件200、201、202之间的结合部以获得带预成型件20之后，该方法包括执行以下步骤：
a61)借助于先前使用的释放层200”、例如基于氮化硼(BN)的释放层或者通过不同的或附加的释放层、例如基于氮化硼(BN)的释放层来对中央预成型件200的一个或更多个区域进行保护；
a62)以与在步骤a2)中描述的方式相同的方式用硅(Si)对上部外预成型件201和下部外预成型件202进行渗透。用硅进行渗透防止存在有在铝合金的渗透步骤中铝对预成型件进行渗透的空间。
明显的是，该方法的该变型中的主要不同之处在于，在沿着碳屏障层于下部外预成型件与中央预成型件之间以及上部外预成型件与中央预成型件之间进行机械结合之后，在上部外预成型件201和下部外预成型件202中执行硅渗透步骤。
因此，上述方法的附加步骤、例如步骤a3)、步骤a4)或步骤a5和所有其他步骤以及各个步骤的细节被理解为同样有效并且能够应用于该方法的该变型，如图2d至图2f中更清楚地示出的。
根据该方法的上述变型的实施方式，特别是在图2e和图2f中示出的，该方法包括以下操作步骤：在执行步骤a3)、步骤a4)或步骤a5)时对上部外预成型件201和/或下部外预成型件202的至少一部分进行保护，例如通过将石墨纸放置在上部外预成型件或下部外预成型件的每个部分上来对上部外预成型件201和/或下部外预成型件202的至少一部分进行保护。这允许对上部预成型件和/或下部预成型件的各个部分进行遮蔽，使得随后可以用硅Si对上部预成型件和/或下部预成型件进行渗透。
特别地，例如，该方法提供了：将上部外预成型件201和/或下部外预成型件202的上部面部2010、2020和/或相反的下部面部2011、2021至少部分地或完全地掩蔽。
如从已经描述的内容可以理解的，根据本发明的制动带、制动盘以及用于制造所述制动盘和所述制动带的方法使得能够克服现有技术中存在的缺陷。
实际上，以特别创新的方式，通过将由陶瓷复合材料制成的两个外部制动带置于制动垫与由具有铝合金金属基体的复合材料制成的中央带之间，本发明的制动带和制动盘允许现有技术中发现的与由于铝的过热而导致的局部劣化相关的问题得以减少——如果没有消除的话。此外，本发明的制动带和制动盘允许同时产生更大的制动力，这是由于垫联接在具有较高摩擦系数的材料上。同时，确保了高效、简单、低实施成本和减少腐蚀的问题。减少腐蚀对于电动车辆是特别有利的，在电动车辆中，再生制动的引入涉及盘式制动器的不连续使用，而这可能导致腐蚀现象。
为了满足可能的和特定的需要，本领域技术人员可以对上述的盘和盘式制动器做出多种改型和变型，然而，这些改型和变型都包含在本发明的如在所附权利要求中限定的范围内。
Claims (18)
1.一种用于制造盘式制动器的制动盘(1)的制动带(2)的方法，所述方法包括以下步骤：
a)制备模具(10)，所述模具(10)具有内腔(11)，所述内腔(11)包括第一部分(11a)，所述第一部分(11a)具有与要制造的所述制动带(2)的形状相对应的形状；
b)提供带预成型件(20)，所述带预成型件(20)包括中央预成型件(200)、上部外预成型件(201)和下部外预成型件(202)，所述中央预成型件(200)是由包含碳化硅(SiC)的多孔陶瓷材料制成的，所述上部外预成型件(201)和所述下部外预成型件(202)是由包含碳化硅(SiC)且渗透有硅(SiC+Si)的多孔陶瓷材料制成的，其中，由碳制成的碳屏障层(201a、200a、200b、202a)被置于所述上部外预成型件(201)与所述中央预成型件(200)之间以及所述下部外预成型件(202)与所述中央预成型件(200)之间，所述预成型件(200、201、202)具有要制造的所述制动带(2)的形状；
c)将所述带预成型件(20)放置在所述模具内且在所述内腔(11)的所述第一部分(11a)处；以及
d)将液态或半固态的铝合金注射到所述模具(10)的整个所述内腔(11)内，以用所述铝合金对由多孔陶瓷材料制成的所述带预成型件(20)的所述中央预成型件(200)进行渗透，从而在所述第一部分(11a)处获得由所述中央预成型件(200)增强的铝金属基体复合材料，所述铝金属基体复合材料限定出要制造的所述制动带(2)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在制造所述带预成型件(20)的步骤b)之前，所述方法包括以下步骤：
a1)提供中央预成型件(200)、上部外预成型件(201)和下部外预成型件(202)，所述中央预成型件(200)、所述上部外预成型件(201)和所述下部外预成型件(202)各自是由包含碳化硅(SiC)的多孔陶瓷材料制成的；
a2)用硅(Si)对所述上部外预成型件(201)和所述下部外预成型件(202)进行渗透；
a3)将包含碳的呈颗粒形式的材料沉积在所述中央预成型件(200)上，以获得由碳制成的至少一个碳屏障层(200a、200b)；
a4)替代步骤a3)，将包含碳的呈颗粒形式的材料沉积在所述上部外预成型件(201)和所述下部外预成型件(202)上，以在所述上部外预成型件(201)和所述下部外预成型件(202)中的每一者上设置由碳(C)制成的至少一个碳屏障层(201a、202a)；
a5)替代步骤a3)和步骤a4)，将包含碳的呈颗粒形式的材料沉积在所述中央预成型件(200)和所述上部外预成型件(201)和/或所述下部外预成型件(202)上，以在所述中央预成型件(200)和所述上部外预成型件(201)和/或所述下部外预成型件(202)上设置由碳(C)制成的至少一个碳屏障层(200a和/或200b、201a和/或202a)；
a6)通过将硅插置于每个碳屏障层(200a和/或200b、201a和/或202a)处并且对所述预成型件(200、201、202)进行加热直到在所述预成型件(200、201、202)之间且在所述碳屏障层(200a和/或200b、201a和/或202a)处形成结合部，将所述中央预成型件(200)、所述上部外预成型件(201)和所述下部外预成型件(202)连结在一起，从而产生所述带预成型件(20)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在制造所述带预成型件(20)的步骤b)之前，所述方法包括以下步骤：
a3)将包含碳的呈颗粒形式的材料沉积在所述中央预成型件(200)上，以获得由碳制成的至少一个碳屏障层(200a、200b)；
a4)替代步骤a3)，将包含碳的呈颗粒形式的材料沉积在所述上部外预成型件(201)和所述下部外预成型件(202)上，以在所述上部外预成型件(201)和所述下部外预成型件(202)中的每一者上设置由碳(C)制成的至少一个碳屏障层(201a、202a)；
a5)替代步骤a3)和步骤a4)，将包含碳的呈颗粒形式的材料沉积在所述中央预成型件(200)和所述上部外预成型件(201)和/或所述下部外预成型件(202)上，以在所述中央预成型件(200)和所述上部外预成型件(201)和/或所述下部外预成型件(202)上设置由碳(C)制成的至少一个碳屏障层(200a和/或200b、201a和/或202a)；
a11)通过释放层(200”、201”、202”)对所述上部外预成型件(201)、所述下部外预成型件(202)和所述中央预成型件(200)的一个或更多个区域进行保护，例如，所述释放层(200”、201”、202”)是基于氮化硼(BN)的释放层；
a6)通过将硅插置于每个碳屏障层(200a和/或200b、201a和/或202a)处并且对所述预成型件(200、201、202)进行加热直到在所述预成型件(200、201、202)之间且在所述碳屏障层(200a和/或200b、201a和/或202a)处形成结合部，将所述中央预成型件(200)、所述上部外预成型件(201)和所述下部外预成型件(202)连结在一起；
a61)通过步骤a11)中所使用的所述释放层(200”)或者通过不同的或附加的释放层对所述中央预成型件(200)的一个或更多个区域进行保护，例如，所述释放层(200”)是基于氮化硼(BN)的释放层，例如，所述不同的或附加的释放层是基于氮化硼(BN)的释放层；
a62)用硅(Si)对所述上部外预成型件(201)和所述下部外预成型件(202)进行渗透。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，在步骤a2)或步骤a62)中，所述上部外预成型件(201)和所述下部外预成型件(202)被定位在涂覆有释放层的坩埚中，例如，所述释放层为基于氮化硼(BN)的释放层，预定量的粉末状的硅(Si)被添加至所述坩埚，以及所述上部外预成型件(201)和所述下部外预成型件(202)被加热，以获得添加的所述硅(Si)的熔合。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述上部外预成型件(201)和所述下部外预成型件(202)在大气压力处且在惰性气氛中被加热至Si的熔融温度(1414℃)以上的温度；优选地，所述上部外预成型件(201)和所述下部外预成型件(202)在大气压力处且在氩气气氛中被加热至Si的熔融温度(1414℃)以上的温度。
6.根据权利要求2至5中的任一项所述的方法，其中，在步骤a3)或步骤a4)或步骤a5)中，对包含碳的呈颗粒形式的材料进行沉积以获得由碳(C)制成的至少一个碳屏障层(201a、202a)的步骤是通过化学气相沉积或通过溅射或通过物理气相沉积(PVD)或通过用基于石墨的胶合物进行结合来实现的。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，气态甲烷被用作用于化学气相沉积的碳前驱体，以及其中，温度介于1100℃与1300℃之间，压力介于10毫巴与50毫巴之间。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述化学气相沉积的步骤期间，气体混合物中的贡献物为：
-介于每分钟0.4标准升与每分钟3标准升(slm)之间的甲烷；
-介于每分钟0.2标准升与每分钟5标准升(slm)之间的氢气；
-介于每分钟0标准升与每分钟4标准升(slm)之间的氩气；
以及其中，甲烷与氢气的比率介于0.3与5之间。
9.根据权利要求2至8中的任一项所述的方法，其中，在步骤a6)中，所述方法涉及：
-通过将根据所述预成型件的尺寸限定的化学计量的硅置于所述预成型件之间，将所述预成型件(200、201、202)加热至约1450℃的温度并持续约2小时的时间。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，将所述铝合金引入到所述模具内的步骤d)是根据半固态或液态渗透技术或通过挤压铸造来执行的。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述中央预成型件(200)、所述下部外预成型件(202)和所述上部外预成型件(201)是通过使表面涂覆有聚合物结合组合物的大量陶瓷材料颗粒顺序地经受模制、脱蜡和烧结而获得的。
12.根据权利要求6至10中的一项或更多项所述的方法，其中，所述烧结是在两个单独的烧结循环中进行的，其中，第一烧结循环是在不低于1600℃的温度处进行的，以及第二烧结循环是在不低于2000℃的温度处进行的，所述第一烧结循环和所述第二烧结循环两者都是在惰性气氛中进行的，优选地，第一烧结循环是在约1800℃的温度处进行的，优选地，第二烧结循环是在2100℃至2200℃的范围内的温度处进行的。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，在步骤d)中，所述模具在所述上部外预成型件(201)和所述下部外预成型件(202)上进行封闭，使得在将铝引入到所述模具中期间，防止铝在所述上部外预成型件(201)的上方以及在所述下部外预成型件(202)的下方渗透，使得所述盘的外部制动表面(2a、2b)没有铝。
14.一种用于制造制动盘的方法，所述制动盘包括制动带(2)和钟状件(3)，所述方法包括以下步骤：
a)制备模具(10)，所述模具(10)具有内腔(11)，所述内腔(11)包括第一部分(11a)和第二部分(11b)，所述第一部分(11a)具有与要制造的所述制动盘(1)的所述制动带(2)形状相对应的形状，所述第二部分(11b)具有与要制造的所述制动盘(1)的所述钟状件(3)的形状相对应的形状，其中，所述内腔(11)的所述第一部分(11a)和所述第二部分(11b)彼此连通；
b)提供带预成型件(20)，所述带预成型件(20)包括中央预成型件(200)、上部外预成型件(201)和下部外预成型件(202)，所述中央预成型件(200)是由包含碳化硅(SiC)的多孔陶瓷材料制成的，所述上部外预成型件(201)和所述下部外预成型件(202)是由包含碳化硅(SiC)且渗透有硅(SiC+Si)的多孔陶瓷材料制成的，其中，由碳制成的碳屏障层(201a、200a、200b、202a)被置于所述上部外预成型件(201)与所述中央预成型件(200)之间以及所述下部外预成型件(202)与所述中央预成型件(200)之间，所述预成型件(200、201、202)具有要制造的所述制动盘(1)的所述制动带(2)的形状；
c)将所述带预成型件(20)放置在所述模具内且在所述内腔(11)的所述第一部分(11a)处；以及
d)将液态或半固态的铝合金注射到所述模具(10)的整个所述内腔(11)内，以使得：用所述铝合金仅对由多孔陶瓷材料制成的所述带预成型件(20)的所述中央预成型件(200)进行渗透，从而在所述第一部分(11a)处获得由所述中央预成型件(200)增强的铝金属基体复合材料，所述铝金属基体复合材料限定出要制造的所述制动盘的所述制动带(2)；以及用所述铝合金对所述第二部分(11b)进行填充，从而获得铝合金熔合体，所述铝合金熔合体以与由复合金属基体制成的所述制动带(2)成一体的方式连接并且限定出要制造的所述制动盘(1)的所述钟状件(3)。
15.一种用于盘式制动器的制动盘的制动带(2)，所述制动带(2)包括：
中央带(200’)，所述中央带(200’)是由用包含碳化硅(Sic)的陶瓷材料增强的铝金属基体复合材料制成的，所述复合材料是通过用铝合金对由多孔陶瓷材料制成的中央预成型件(200)进行渗透而获得的，所述中央预成型件(200)具有与所述制动带的形状相对应的形状，
上部带(201’)，所述上部带(201’)是沿着上部结合层(22a)连结至所述中央带(200’)的，所述上部带(201’)是由包含碳化硅(SiC)并且渗透有硅(SiC+Si)的多孔陶瓷材料制成的，以及所述上部带(201’)在所述中央带(200’)的一个侧部上将所述中央带(200’)覆盖，
下部带(202’)，所述下部带(202’)是沿着下部结合层(22b)连结至所述中央带(200’)的，所述下部结合层(22b)布置在相反的侧部上、即在相对于所述上部结合层(22a)而言相反的侧部上，所述下部带(202’)是由包含碳化硅(SiC)的并且渗透有硅(SiC+Si)多孔陶瓷材料制成的，以及所述下部带(202’)在另一侧部上、即在相对于所述上部带(201’)而言相反的侧部上将所述中央带(200’)覆盖。
16.一种用于盘式制动器的制动盘，所述制动盘包括根据权利要求15所述的制动带(2)以及与所述制动带(2)连接的钟状件(3)。
17.根据权利要求16所述的用于盘式制动器的制动盘，其中，所述钟状件(3)是以与所述制动带(2)成一体的方式连接的，以及所述钟状件(3)包括与构成所述制动带(2)的所述复合材料的金属基体共铸的铝合金。
18.根据权利要求16或17所述的制动盘(1)，其中，所述铝合金的基体在所述复合材料内具有均匀分布的结构。
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