DE102007027933A1

DE102007027933A1 - Ferritische Nitrocarburierung von Bremsrotoren im Salzbad

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Publication number: DE102007027933A1
Application number: DE102007027933A
Authority: DE
Inventors: Michael L. St. Clair Shores Holly; Douglas N. Milford Reed; James R. Bloomfield Hills Easterday
Original assignee: Kolene Corp; GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: Kolene Corp; GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2007-06-18
Publication date: 2008-01-03
Anticipated expiration: 2027-06-19
Also published as: CN101096986B; US8287667B2; DE102007027933B4; CN101096986A; US20080000550A1; US8585833B2; US9651105B2; US20130327604A1; US20130000787A1

Abstract

Eine ferritische nitrocarburierte Oberflächenbehandlung von Gusseisenbremsrotoren liefert eine Oxidationsbeständigkeit, eine gute Bremsleistung und die Abwesenheit von Verzügen. Bearbeitete Bremsrotoren werden vorerhitzt und dann für eine vorbestimmte erste Verweilzeit in ein geschmolzenes nitrocarburierendes Hochtemperatursalzbad eingetaucht. Nach dem Entfernen der Bremsrotoren aus dem nitrocarburierenden Salzbad werden die Bremsrotoren direkt bei einer niedrigeren Temperatur als der des nitrocarburierenden Salzbades in ein oxidierendes Salzbad eingetaucht, so dass die Bremsrotoren thermisch abgeschreckt werden. Nach einer vorbestimmten zweiten Verweilzeit in dem oxidierenden Salzbad werden die Bremsrotoren daraus entfernt und weiter auf Raumtemperatur abgekühlt, und zwar entweder durch thermisches Abschrecken unter Aufbringung von Wasser oder durch langsames Abkühlen in Luft. Eine Befestigung gewährleistet während dem Platzieren in den Salzbädern ein stabiles Halten der Bremsrotoren bei einem minimalen Kontakt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft die Behandlung der Oberfläche von Gusseisenbremsrotoren, um die Leistungsmerkmale zu verbessern, und insbesondere die Nitrocarburierung der Oberfläche von Gusseisenbremsrotoren, um die Effekte der Rotoroberflächenoxidation und -korrosion abzuschwächen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Der Bremsrotor ist bei einer Vielzahl von Arten von Kraftfahrzeugen ein integrales Bauteil von Bremssystemen. Die Scheibenbremse ist eine Energieumwandlungsvorrichtung, welche mechanische Energie zu Wärme umwandelt. Scheibenbremssysteme bestehen aus einem nicht rotierenden Reibungsmaterial und aus Aufbringungssubsystemen sowie aus einem Bremsrotor, welcher mit dem Rad rotiert. Um das Fahrzeug zu stoppen oder zu verlangsamen, greift das Reibmaterialsubsystem in die Bremsflächen (Rotorwangen) des Bremsrotors ein, um aufgrund der Reibung Wärme zu erzeugen, um dadurch die mechanische Energie zu Wärme umzuwandeln, und, um dadurch die Rotation des Reifens zu verlangsamen.
Die Leistungsfähigkeit des Bremssystems im Allgemeinen und des Bremsrotors im Speziellen ist zu einem großen Ausmaß von dem Zustand der Oberflächenbeschaffenheit der Rotorwangen bestimmt. Die normale Betriebsweise eines Bremssystems schließt die Erzeugung hoher Mengen von Reibung ein, was wiederum auf den Rotorwangenflächen hohe Temperaturen erzeugt. Durch die Aussetzung gegenüber korrosiven Mitteln verursachte Umwelteffekte, wie beispielsweise Straßensalz und Wasser, erschweren diese Probleme. Diese Effekte können einzeln oder in Kombination miteinander zu einer Pedalpulsation oder zu einer korrodierten Bremsoberfläche führen.
Das Bremssystem ist eine aggressive Umgebung für Korrosion und für Hochtemperaturoxidation von Gusseisenbremsrotoren. Die hergestellten Oxide können während der normalen Bremsanwendungen vorrangig absplittern. Ein Oxidabsplittern erzeugt lokal große Flecken, welche tiefe Rillen bilden oder die Rotorwangenflächen anbrennen. Diese Oberflächenmerkmale können während des Bremsens Pedalpulsation hervorrufen.
Offene Radkonstruktionen, welche derzeit sehr populär sind, belassen die Rotorbremsoberflächen für Betrachter sichtbar. Eine Oberflächenkorrosion, welche bei dem Betrieb des Bremssystems normalerweise unbedeutend wäre, wird aufgrund der Wahrnehmung dieser Oxidation ein Problem.
Um die Leistungsfähigkeit von Bremsrotorflächen bezüglich der Oxidation und der Korrosion zu verbessern, ist eine Vielzahl von Verfahren ausprobiert worden. Ein aluminiumreicher Anstrich, wie beispielsweise eine B90-Beschichtung, kann auf den Rotor aufgebracht werden, ist aber während der anfänglichen Bremsanwendung leicht entfernbar. Keramikbeschichtungen und metallische Platten schaffen einen Korrosionsschutz; allerdings weisen diese unerwünschte, negative Bremseigenschaften auf.
Gasförmiges ferritisches Nitrocarburieren liefert eine diffundierte, dauerhaft korrosions- und oxidationsbeständige Hülle ohne einen großen negativen Effekt auf die Bremsleistung. Allerdings kann dieser Prozess geometrische Störungen hervorrufen, welche problematisch sind. Des Weiteren kann gasförmiges ferritisches Nitrocarburieren lange Zykluszeiten bedingen. Einsatzhärtungstechniken, wie beispielsweise herkömmliches Carbonitrieren, können, wenn diese oberhalb einer kritischen Temperatur des eisenhaltigen Materials durchgeführt werden, zu einem sehr großen Verzug, zu langen Zykluszeiten und zu einer Hüllstruktur führen, welche für die Korrosionsleistung nicht optimiert ist.
Was daher auf diesem technischen Gebiet benötigt wird, ist ein Mittel zum Herstellen einer ferritischen nitrocarburierten Oberflächenbehandlung von Gusseisenbremsrotoren ohne Verursachung von Verzug, wie beispielsweise Dickenvariation und seitlichem Schlag, welches eine Beständigkeit gegenüber Korrosion und Oxidation bei erhöhter Temperatur liefert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist ein Mittel zum Herstellen einer ferritischen nitrocarburierten Oberflächenbehandlung von Gusseisenbremsrotoren, um dadurch an der Hüllstruktur eine Oxidationsbeständigkeit und die Abwesenheit von Verzug zu schaffen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein ferritisches Nitrocarburierungsverfahren mit zwei Salzbädern eingesetzt, um eisenhaltige Bremsrotoren zu behandeln, wobei diese behandelten Bremsrotoren eine verbesserte Korrosionseigenschaft und eine verbesserte Beständigkeit gegenüber Oxidation bei hoher Temperatur sowie eine erhöhte Lebensdauer aufweisen. Die vorliegende Erfindung schließt eine Bearbeitungsreihenfolge und eine Halterung für eine ferritische Salzbadnitrocarburierung ein, während eine Dimensionssteuerung in den Bereichen des seitlichen Auslaufs und der Dickenvariation beibehalten wird.
Das grundlegende Verfahren umfasst die Nitrocarburierung von entweder spannungsarm geglühten oder nicht spannungsarm geglühten Bremsrotoren aus oberflächenbearbeitetem perlitischem Gusseisen (eisenhaltiges Material). Die bearbeiteten Bremsrotoren werden zunächst in Luft auf eine leicht erhöhte Temperatur vorerwärmt. Die Bremsrotoren werden dann für eine erste vorbestimmte Verweilzeit in ein geschmolzenes nitrocarburierendes Salzbad bei einer erhöhten, aber nicht kritischen Temperatur eingetaucht (untergetaucht). Nach dem Entfernen der Bremsrotoren aus dem nitrocarburierenden Salzbad werden die Bremsrotoren direkt in ein oxidierendes Salzbad bei einer leicht niedrigeren Temperatur als der des nitrocarburierenden Salzbades eingetaucht (untergetaucht), so dass die Bremsrotoren durch das schnelle Abkühlen auf die Temperatur des Oxidationssalzbades thermisch abgeschreckt werden. Nach einer vorbestimmten zweiten Verweilzeit in dem oxidierenden Salzbad werden die Bremsrotoren aus dem oxidierenden Salzbad entnommen und weiter auf Raumtemperatur abgekühlt, und zwar entweder durch thermisches Abschrecken durch Wasseraufbringen oder durch langsames Abkühlen in Luft.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das ferritische Nitrocarburieren im Salzbad ein thermisch chemischer Diffusionsprozess, wodurch ein perlitischer Gusseisenbremsrotor bei einer erhöhten, aber nicht kritischen Temperatur in ein Nitrocarburierungssalz eingetaucht (untergetaucht) wird.
Diese erhöhte Temperatur wird weit unterhalb der kritischen Temperatur, welches die Temperatur ist, bei der eine Phasenumwandlung in das Material des Bremsrotors auftreten kann, gehalten. Die resultierenden chemischen Reaktionen erzeugen freie Stickstoff- und Kohlenstoffarten, welche wiederum in die Oberfläche des Bremsrotors diffundieren und mit dem Eisen darin kombinieren, was folglich eine harte Hülle liefert, die aus einem flachen Verbindungsbereich, welcher beispielsweise ungefähr 0,015 Millimeter tief ist und beispielsweise eine Härte von ungefähr wenigstens einem HRC 50 Aquivalent aufweist und welcher gegenüber Verschleiß beständig ist sowie einen Korrosionsschutz aufweist, sowie aus einem Barunterliegenden Diffusionsbereich von ungefähr 0,15 Millimeter Tiefe zusammengesetzt ist. Die relativ kurze Verweilzeit bei der erhöhten Temperatur des Nitrocarburierungssalzbades, welche bei ferritischem Nitrocarburieren im Salzbad einmalig ist, erlaubt eine Steuerung des Verzugs der Bremsrotoren, was ein beträchtlicher Vorteil gegenüber anderen (das heißt gasförmigen) Nitrocarburierungsverfahren ist.
Ein weiterer beträchtlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung gegenüber anderen bekannten Nitrocarburierungstechniken ist das Ausmaß des Schutzes der Eisenbremsrotoren vor Korrosion. Dieser Schutz wird durch die Behandlung der Bremsrotoren nach der Entfernung aus dem Nitrocarburierungssalzbad durch das Eintauchen derselben in ein oxidierendes Salzbad hergestellt. Das oxidierende Salzbad oxidiert die Oberflächenschicht des Verbindungsbereichs des Gusseisenbremsrotors, um dadurch eine oxidationsbeständige Schutzschicht zu erzeugen, welche die Verschleißeigenschaften der Gusseisenbremsrotoren deutlich verbessert. Diese Schicht besteht, wie in der 1B vermerkt, hauptsächlich aus Fe₃O₄.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mittel bereitzustellen, um eine korrosionsbeständige und hochtemperaturbeständige Hülle an der Oberfläche von Gusseisenbremsrotoren zu liefern, während die dimensionale Steuerung beibehalten wird.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform klarer werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist ein Darstellung einer Mikrofotografie der Oberflächenstruktur der diffundierten Hülle, welche aus einem perlitischen gusseisenhaltigen Bremsrotormaterial durch eine ferritische Nitrocarburierung in zwei Salzbädern gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet worden ist.
1B ist ein Röntgenbeugungsbild des Bremsrotors der 1A, das die Phasenzusammensetzung der äußersten Oberfläche hiervon, insbesondere die Gegenwart von Eisenoxid (Fe₃O₄), zeigt.
2 ist ein Blockdiagramm, welches die Schritte der ferritischen Nitrocarburierung von Bremsrotoren in zwei Salzbädern gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
3A ist ein Diagramm, welches die Tiefe des Verbindungsbereichs als eine Funktion der Zeit zeigt, für die der Bremsrotor in dem ferritischen Nitrocarburierungssalzbad belassen worden ist.
3B ist ein Diagramm, welches die Tiefe der Gesamtstickstoffdiffusion als eine Funktion der Zeit zeigt, für die der Bremsrotor in dem ferritischen Nitrocarburierungssalzbad belassen worden ist.
4A ist eine Seitenansicht eines Rotorhalters zum Halten eines einzelnen Bremsrotors während der Platzierung in einem ferritischen Nitrocarburierungssalzbad gemäß der vorliegenden Erfindung.
4B ist eine Schnittansicht entlang der Linie 48-48 der 4A.
5 ist eine teilweise Schnittansicht einer Halterung zur Gruppierung von Rotorhaltern, welche jeweils in gegenseitig beabstandeter Beziehung Bremsrotoren entweder in einem ferritischen nitrocarburierenden Salzbad oder in einem oxidierenden Salzbad gemäß der vorliegenden Erfindung tragen.
6 ist ein Diagramm, dessen graphische Darstellungen die Ergebnisse von Verschleißuntersuchungen von Produktionsbremsrotoren und von Bremsrotoren mit einer ferritischen nitrocarburierenden Oberflächenbehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
7 ist ein Diagramm, dessen graphische Darstellungen die Ergebnisse der Dickenvariationstests von spannungsarm geglühten und von nicht spannungsarm geglühten Bremsrotoren mit einer ferritischen nitrocarburienden Oberflächenbehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
8A und 8B sind Diagramme, deren graphische Darstellungen die Bremsgeräuschtests für Produktionsbremsrotoren und für Bremsrotoren mit einer ferritischen nitrocarburierenden Oberflächenbehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, wobei die 8A kalte Rotoren betrifft und die 8B warme Rotoren betrifft.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Nunmehr Bezug nehmend auf die Figuren zeigen die 1A bis 5 ein Beispiel eines ferritischen nitrocarburierenden Zwei-Salzbadsystems (Verfahren und Vorrichtung) zum Herstellen einer ferritischen nitrocarburierten Oberflächenbehandlung von Gusseisenbremsrotoren. Die nachfolgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ist lediglich exemplarischer Natur und ist nicht dazu beabsichtigt, die vorliegende Erfindung, deren Anwendungen oder deren Verwendungen zu beschränken.
Die 1A zeigt einen Querschnitt der Oberflächenmikrostruktur eines eisenhaltigen Materials 100, nämlich eines perlitischen Gusseisenbremsrotors, der einem ferritischen nitrocarburierenden Sslzbadverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung unterworfen worden ist. Dieses Verfahren führt anfänglich aus einem nitrocarburierenden Salzbad simultan Kohlenstoff und Stickstoff in die Oberfläche S des eisenhaltigen Materials 100 (die Aluminiumfolie Al, welche dargestellt ist, ist lediglich ein Artefakt des Untersuchungsaufbaus und diese bildet nicht einen Teil des eisenhaltigen Materials 100) ein. Daran anschließend wird das eisenhaltige Material 100 in einem oxidierenden Salzbad behandelt. Dieser Verfahrensschritt erzeugt eine Schicht von Fe₃O₄.
Als ein Ergebnis dieses nitrocarburierenden Zweibad-Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung gibt es zwei unterschiedliche Bereiche oder Zonen des Materials: einen Verbindungsbereich 102 sowie einen benachbarten Stickstoffdiffusionsbereich 104, welcher metallographisch nicht in das eisenhaltige Material 100 (perlitisches Gusseisen) auflösbar ist.
Der Verbindungsbereich (Schicht oder Bereich) 102 ist ein äußeres Teilstück des eisenhaltigen Materials 100, nachdem dieses zunächst in dem ferritischen nitrocarburierenden Salzbad behandelt worden ist und dann nachfolgend in dem oxidierenden Salzbad behandelt worden ist. Der Verbindungsbereich 102 wird anfänglich durch die Reaktion zwischen dem Eisen des eisenhaltigen Materials 100 und den Stickstoff- und Kohlenstoffarten des nitrocarburierenden Salzbades gebildet. Der Verbindungsbereich 102 ist an diesem Punkt eine im Wesentlichen neue Phase von Material, welche vornehmlich aus Epsilon-Eisennitrid, Fe₃N, sowie einem kleineren Anteil von im Wesentlichen Gamma-Eisennitrid, Fe₄N, besteht. Daran anschließend wird das eisenhaltige Material 100 einem oxidierenden Salzbad unterworfen, woraufhin eine Oberflächenoxidschicht 102a ausgebildet wird, welche aus oxidiertem nitrocarburiertem Eisen, Fe₃O₄, zusammengesetzt ist.
Der Diffusionsbereich (Schicht oder Bereich) 104 ist unterhalb des Verbindungsbereichs 102 liegend (das heißt weiter in dem eisenhaltigen Material 100) angeordnet und besteht aus dem eisenhaltigen Material auf Eisenbasis mit einer geringeren Konzentration an diffundiertem Stickstoff als der in der Verbindungsschicht gefundenen, wobei der Stickstoff in fester Lösung mit dem Grundmaterial vorliegt. Die Tiefen dieser zwei Bereiche, d.h. des Verbindungsbereichs 102 und des Diffusionsbereichs 104, sind vorhersagbar und reproduzierbar, was ein Hauptfaktor bei der Steue rung des dimensionalen Wachstums der Bremsrotoren als ein Ergebnis dieses Verfahrens ist.
Unter Bezugnahme auf die 1B ist ein Röntgenbeugungsbild 110 des eisenhaltigen Materials 100 der 1A dargestellt. (Die für die Herstellung der Mikrofotografie (1A) eingesetzte Probe wurde aus demselben Abschnitt des Bremsrotors wie die für die Röntgenbeugungsanalyse eingesetzte Probe (1B) entnommen. Technisch können diese als zwei benachbarte Proben aus derselben Probe betrachtet werden und folglich geben die untersuchten Oberflächen dieselben mikrostrukturellen Eigenschaften wieder). Die Oberflächenstruktur des eisenhaltigen Materials wird durch Anwenden des Bragg-Gesetzes bestimmt, welches den Winkel der Röntgenbeugung der Tiefe der die Röntgenstrahlen streuenden Schicht zuordnet. Eine ausreichende dicke Materialschicht wird benötigt, um die konstruktiven Interferenzmuster, welche in der 1B dargestellt sind, zu erzeugen. Umso dicker die Schicht ist, desto intensiver ist das Röntgenstreuen, was in der 1B durch höhere Zahlen angezeigt wird. Das mit N markierte Merkmal ist der Beugungspeak für Eisennitrid. Die mit O1 bis O4 markierten Merkmale sind mit den Schichten von Fe₃O₄, besonders O2, verbunden. Die Röntgenmuster liefern unabhängig die Korrobierung der Mikrofotografiezuordnungen der 1A.
Die 2 ist ein Blockdiagramm des Nitrocarburierungssalzbadverfahrens 200 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren beginnt bei dem Block 202, wobei das Gießen eines Bremsrotors aus perlitischem Gusseisen (eisenhaltigem Material) auf eine im Allgemeinen herkömmliche oder bekannte Weise durchgeführt wird. Bei dem Entscheidungsblock 204 wird eine Entscheidung getroffen, ob die Bremsrotoren aus dem Block 202 spannungsarm geglüht werden. Wenn ja, dann wird das Verfahren bis zu dem Block 206 fortgesetzt, wobei ein spannungsarmes Glühen durchge führt wird und das Verfahren dann bis zu dem Block 208 fortgesetzt wird. Wenn nein, dann schreitet das Verfahren direkt zu dem Block 208 fort.
Bei dem Block 208 wird eine Oberflächenbearbeitung der Bremsrotoren durchgeführt. Diese wird nunmehr durchgeführt, weil die dimensionellen Steuerungen des Nitrocarburierungssalzbadprozesses gemäß der vorliegenden Erfindung ein Bearbeiten später in dem Verfahren ausschließt. Vor diesem Hintergrund wird das Verfahren, weil das dimensionale Wachstum der Bremsrotoren vorhersagbar ist, vorzugsweise durch empirische oder theoretische Analyse so eingestellt, dass die Bremsrotoren nach dem Beenden des Nitrocarburierungssalzbadverfahrens keine weitere Bearbeitung benötigen.
Bei dem Block 210 werden die Bremsrotoren vor dem Eintauchen in das ferritische nitrocarburierende Salzbad vorerwärmt. Dies wird durch Luftheizen in Konvektionsöfen oder -schmelzöfen bis auf beispielsweise ungefähr 400 Grad C erreicht. Das Vorerwärmen stellt sicher, dass die Bremsrotoren frei von Feuchtigkeit sein werden, welche, wenn vorliegend, heftig mit den Inhaltsstoffen des ferritischen Nitrocarburierungssalzbades reagieren würde. Des Weiteren wird das Vorerwärmen der Bremsrotoren verglichen mit dem Erlauben der Bremsrotoren, in dem ferritischen nitrocarburierenden Salzbad von einer im Wesentlichen viel niedrigeren Temperatur (das heißt Raumtemperatur) in thermisches Gleichgewicht zu gelangen, viel wirksamer ex situ des nitrocarburierenden Salzbades durchgeführt.
Bei dem Block 212 wird ein nitrocarburierendes Salzbad genutzt. Dieses Salzbad besteht aus Salzen und Reagenzien, welche notwendig sind, um die ferritische nitrocarburierende Oberflächenbehandlung der Bremsrotoren aus Gusseisen durchzuführen. Dieses Salzbad besteht aus zwischen 25 und 57 Gewichtsprozent Cyanat berechnet als Cyanation, zwischen 0 und 5 Gewichtsprozent Cyanid berechnet als Cyanidion, zwischen 0 und 30 Gewichtsprozent Akalimetallchlorid und dem Rest Kaliumion, Natriumion und Carbonation. Die am meisten bevorzugte Ausführungsform besteht aus zwischen 34 Prozent und 38 Gewichtsprozent Cyanation mit einem Ziel von 36 Prozent, zwischen 0,5 und 3,0 Gewichtsprozent Cyanidion mit einem Ziel von 2 Prozent sowie einem Ziel von 20 Gewichtsprozent an Carbonation. Des Weiteren beträgt das Zielverhältnis von Kaliumion zu Natriumion 4 zu 1.
In regulären Intervallen wird zu dem nitrocarburierenden Salzbad ein organischer Polymerregenerator zugegeben, um stabile Konzentrationen der Cyanationen, welche für die Nitrocarburierungsreaktionen erforderlich sind, aufrecht zu erhalten. Ein bevorzugter Regenerator ist entweder Melamin oder Harnstoff oder ein Derivat von Melamin, wie beispielsweise Melam, Melem oder Melom.
Während der Verarbeitung reagieren die Cyanationen des Salzbades an der Metalloberfläche der Bremsrotoren wie folgt: 4 KOCN → K₂CO₃ + 2 KCN + CO + 2N* 2 CO → CO₂ + C** KCN + CO₂ → KOCN + CO 2 KCN + O₂ → 2 KOCN
Stickstoff und Kohlenstoff reagieren mit dem Eisen des eisenhaltigen Materials 100 wie folgt: *N + 3 Fe → Fe₃N **C + 3 Fe → Fe₃C
Bei dem Block 212 werden die Bremsrotoren in das nitrocarburierende Salzbad bei beispielsweise ungefähr 579 Grad C für eine Zeitspanne zwischen einer und zwei Stunden, besonders bevorzugt für ungefähr eine Stunde, eingetaucht (untergetaucht). Dieses Verfahren führt, wie in Bezug auf die 1 beschrieben, Stickstoff und Kohlenstoff in die Oberflächenstruktur des Bremsrotors ein.
Bei dem Block 214 werden die Bremsrotoren aus dem nitrocarburierenden Salzbad entnommen und in ein oxidierendes Salzbad überführt und daraufhin darin für ungefähr 20 Minuten bei ungefähr 427 Grad C eingetaucht. Dieses oxidierende Salzbad ist eine Alkalihydroxid-/Nitratmischung, welche das nitrocarburierte eisenhaltige Material oxidiert, um einen kombinierten Oxid-/Nitrid-Verbindungsbereich mit einer hohen Beständigkeit gegenüber Korrosion zu bilden. Die bevorzugte Ausführungsform enthält zwischen 2 Prozent und 20 Prozent, besonders bevorzugt zwischen 10 Prozent und 15 Gewichtsprozent, Nitrationen in der Form von entweder Natrium- oder Kaliumnitrat, zwischen 25 Prozent und 40 Gewichtsprozent Carbonation in der Form von entweder Natrium- oder Kaliumcarbonat und den Rest als Hydroxidion in der Form von entweder Natrium- oder Kaliumhydroxid.
Während dieses Verfahrens treten die nachfolgenden Neutralisationsreaktionen auf: CN^–1 + 3 OH^–1 + NO₃ ^–1 → CO₃ ^–2 + NO₂ ^–1 + NH₃ + O^–2 CNO^–1 +3 OH^–1 → CO₃ ^–2 + NH₃ + O^–2 [Fe(CN)₆]^–4 + 6 NO₃ ^–1 → FeO + 5 CO₃ ^–2 + 6 N₂ + CO₂
Des Weiteren wird das oxidierende Salzbad als ein thermischer Abschreck-Zwischenschritt eingesetzt, um die Bremsrotoren mit minimalen thermischen Unterschieden und unter Verringerung von möglichen Verzügen abzukühlen.
Bei dem Block 216 werden die Bremsrotoren aus dem oxidierenden Salzbad von Block 214 entfernt und werden entweder durch Luftkühlen oder durch einen weiteren Schritt des thermischen Abschreckens durch Wasseraufbringungs-(Spray- oder Eintauch-)kühlen auf Raumtemperatur abgekühlt. Die nitrocarburierten Gusseisenbremsrotoren werden dann mit Wasser gespült, um die Reagenzien des Blocks 214 zu entfernen, und werden dann in Öl eingetaucht, wonach die nitrocarburierten Bremsrotoren zum Ausliefern für den Kraftfahrzeugzusammenbau fertig sind.
Die 3A zeigt ein Diagramm 250 mit einem Graph 252, welcher die zusammengesetzten Schichten innerhalb des eisenhaltigen Materials 100 der 1A anzeigt. Der Graph 252 zeigt die Tiefe des Verbindungsbereichs 102 der 1A als eine Funktion der Zeit der Bremsrotorverweilzeiten in dem nitrocarburierenden Salzbad bei dem Block 212. Diese Tiefe wird durch das Messen der Tiefe der hochkonzentrierten Stickstoffspeziesdiffusion in das Eisensubstrat 100 der 1A gemessen. Die Daten zeigen, dass der Verbindungsbereich nach einer Stunde des Eintauchens in das ferritische nitrocarburierende Salzbad eine Tiefe von 0,011 Millimetern aufweist. Nach zwei Stunden des Eintauchens in das ferritische nitrocarburierende Salzbad zeigen die Daten, dass der Verbindungsbereich eine Tiefe von 0,018 Millimetern aufweist.
Die 3B zeigt ein Diagramm 260 mit einem Graph 262, welcher die Tiefe des gesamten Stickstoffdiffusionsbereiches zeigt. Die Daten zeigen, dass der gesamte Stickstoffdiffusionsbereich nach einer Stunde des Eintauchens in das ferritische nitrocarburierende Salzbad eine Tiefe von 0,14 Millimetern aufweist. Nach zwei Stunden des Eintauchens in das ferritische nitrocarburierende Salzbad zeigen die Daten, dass der gesamte Stickstoffdiffusionsbereich eine Tiefe von 0,18 Millimetern aufweist. Diese Daten sind wichtig, weil die Tiefe der Stickdiffusion in das eisenhaltige Material 100 mit der Verstärkung der mechanischen Konstruktionseigenschaften der Bremsrotoren korreliert.
In den 4A bis 5 ist eine bevorzugte Halterung für die Platzierung der Bremsrotoren in den nitrocarburierenden und oxidierenden Salzbäder dargestellt.
Unter Bezugnahme zunächst auf die 4A und 4B umfasst eine Rotorhalterung 300 zum Tragen eines einzelnen Bremsrotors 302 eine Nabe 304 mit einer zentralen Öffnung 306, welche vorzugsweise eine rechteckige Form aufweisen kann. An der Nabe 304 ist ein Paar von Rotorträgerstützen 308, 310 starr befestigt, wodurch die Rotorträgerstützen vorzugsweise um 90 Grad zueinander versetzt stehen, wobei es in dem Fall, das die Nabe eine rechteckige Form aufweist, bevorzugt ist, dass die Rotorträgerstützen, wie in der 4A dargestellt, orthogonal zu den Kanten der Nabe orientiert sind. An der Nabe ist eine L-förmige Positionsstütze 312 starr befestigt, und zwar an einer Stelle auf der gegenüberliegenden Seite der Nabe 304 bezogen auf eine Halbierung des den Rotorträgerstützen gegenüberliegenden Winkels.
Die Dimensionen der Rotorträgerstützen 308, 310 und der Rotorpositionsstütze 312 in Relation zu einem Bremsrotor sind wie folgt: die Rotorträgerstützen grenzen an den inneren Laufring 302a des Bremsrotors so an, dass die Nabe bezogen auf den inneren Laufring konzentrisch angeordnet ist, und ein terminales Ende 312a der Rotorpositionsstütze grenzt an die innere Fläche 302b des Bremsrotorkopfes 302c so an, dass die Ebene des Schwerpunkts CG des Bremsrotors die Rotorträgerstützen, wie in der 4B dargestellt, halbiert.
Aus der vorstehenden strukturellen Beschreibung ist zu entnehmen, dass die Rotorhalterung 300 mit lediglich drei lokalen Stellen a, b, c des Bremsrotors 302 interagiert, von denen alles Stellen sind, bei denen eine Abwesenheit der Behandlung mit dem nitrocarburierenden Zweibadbehandlungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung keinen bemerkenswerten Effekt aufweist; tatsächlich sind alle anderen Bereiche des Bremsrotors vollständig freigelegt, insbesondere die Bremsrotorwangen 302d, 302e und die äußere Seite 302f des Bremsrotorkopfes 302c. Des Weiteren wird ferner erkannt, dass die Platzierung des Bremsrotors 302 auf der Rotorhalterung 300 extrem einfach ist, weil dort keine mechanischen Verzahnungen vorhanden sind, wobei der Bremsrotor jedoch auf dem Rotor in einer vollständig stabilen Weise gehalten wird.
Unter Bezugnahme auf die 5 wird nunmehr ein Beispiel für eine Rotorhalterbefestigung 320 im Detail erörtert, welche aus einer Vielzahl der zuvor beschriebenen Rotorhalterungen 300 zusammengesetzt ist.
Die Rotorhalterungsbefestigung 320 ist mit einer geeignet großen abgrenzenden Basis 322, welche stabil auf dem Boden 324a eines Behälters 324 ruht, ausgestattet, wobei der Behälter ein Salzbad 326 beinhaltet, nämlich entweder das nitrocarburierende Salzbad oder das oxidierende Salzbad des nitrocarburierenden Zweibadbehandlungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung. An der Basis 322 ist starr ein Mast 328 zentral befestigt und ragt in dem Behälter auf (das heißt er erstreckt sich bis zu dem Boden 324a). Der Mast 328 liefert den Träger für eine Vielzahl von verbindenden Abschnitten, wie beispielsweise, wie in der 5 dargestellt, den Abschnitt 328a, den Abschnitt 328b und den Abschnitt 328c.
An geeigneten Verbindungsstellen in einer Höhe oberhalb der Basis 322 sind (um adäquate Badzugangzwischenräume zwischen benachbarten Bremsrotoren, wie nachfolgend diskutiert, zu liefern) senkrecht zu den Hauptabschnitten 328a, 328b und 328c, beispielsweise durch Schweißen, Arme 330 befestigt. In der Ansicht der 5 sind drei vertikale Armpaare 330 (ein Armpaar für jeden Mastabschnitt) dargestellt, wie dies für einen Behälter mit einer verlängerten rechteckigen Form passen würde. Wenn der Behälter rund oder rechteckig geformt wäre, würden zusätzlich drei vertikale Armpaare an dem Mast befestigt (ein zusätzliches Armpaar für jeden Mastabschnitt), und zwar in einer Richtung senkrecht zu den dargestellten Armen (das heißt innerhalb und außerhalb der Ebene des Papiers).
Auf jedem Arm 330, welcher dazwischen Rinnen 340 aufweisen kann oder nicht, gleitet eine Halterhülse 342. Wie zuvor unter Bezugnahme auf die 4A und 4B beschrieben, kann jeder Rotorhalter 300 fest mit einer Halterhülse 342 verbunden sein, wie beispielsweise durch seine Nabe, welche integral in der Halterhülse enthalten ist. In der beispielhaften Ansicht der 5 sind die Naben der drei Rotorhalter integrale Bestandteile jeder Halterhülse.
Unter Bezugnahme auf die 5 wird erkannt, dass das Salzbad 326 die Bremsrotoren bei jeder mit ihrem entsprechenden Bremsrotor 302 beladenen Rotorhalterung 300 überall befeuchten kann, ausgenommen die drei vorgenannten Rotorhalterungskontaktstellen (siehe a, b, c in der 4B). Des Weiteren wird erkannt werden, dass zwischen den Bremsrotoren 302 eine geeignete horizontale Entfernung L parallel zu den Armen 330 und eine vertikale Entfernung L parallel zu dem Mast 328 aufrecht erhalten wird, so dass das Bad 326 einen freien und offenen Zugang zu jedem der und zu allen Bremsrotoren aufweist, wodurch die dimensionale Steuerung während der Behandlung in dem Bad geschaffen wird.
Um die Rotorhalterbefestigung 320 vertikal anzuheben und abzusenken, wird eine herkömmliche Hebevorrichtung eingesetzt (nicht dargestellt), welche mit dem Mast 328 interagiert. Beispielsweise kann eine Kranvorrichtung über einen Greifer oder über einen anderen Mechanismus in das obere Ende des Mastes eingreifen.
Bei dem Betrieb wird die Rotorhalterungsbefestigung bezüglich der Basis, dem Mast, den Armen und der Rotorhalterung, welche die Halterhülsen trägt, zusammengebaut. Daran anschließend wird jeder Rotorhalter mit seinem entsprechenden Bremsrotor beladen. Die Bremshalterungsbefestigung wird dann, wie vorstehend beschrieben, einem Vorerwärmungsschritt unterworfen und dann wird die Rotorhalterungsbefestigung in den Behälter abgesenkt, so dass alle Bremsrotoren durch das Salzbad befeuchtet werden. Nach dem Ende der gewünschten Badverweilzeit wird die Rotorhalterungsbefestigung dann für die weitere Bearbeitung der Bremsrotoren gemäß der vorliegenden Erfindung aus dem Behälter entfernt.
Eine dimensionelle Veränderung der Bremsrotoren während des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung kann entweder auf mechanisch induzierte Beanspruchungen und/oder auf aufgrund der thermischen Bedingungen entwickelte Beanspruchungen zurückzuführen sein.
Im Hinblick auf die mechanischen Beanspruchungen besteht ein dahingehender Vorteil, den Rotor während des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Konfiguration des Rotorhalters 302 und der Be festigung 320 genau zu tragen. Ein weiterer Vorteil der Platzierung der Bremsrotoren in dem Salzbad 326 ist der Auftrieb der Bremsrotoren, wodurch die hohe Dichte des flüssigen Mediums des Salzbades einen weiteren Träger für den Bremsrotor während der Salzbadbehandlung liefert, welche dadurch dazu tendiert, mechanische Beanspruchungen abzulindern.
Im Hinblick auf die thermisch induzierten Beanspruchungen ist es erforderlich, einige wenige weitere Verarbeitungsparameter zu betrachten: die Temperatur des nitrocarburierenden Salzbades, die Verweilzeit in dem nitrocarburierenden Salzbad pro dessen Temperatur und die Geschwindigkeit der anschließenden Abkühlung der Bremsrotoren. Die Temperatur des nitrocarburierenden Salzbades basiert auf empirisch hergestellten mikrostrukturellen Phasendiagrammen, welche die benötigten chemischen Reaktionen als eine Funktion der Temperatur definieren. Für ein nitrocarburierendes Salzbad, wie dieses in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, um Bremsrotoren zu behandeln, ist eine Temperatur von ungefähr 580 Grad C bevorzugt. Die Tiefe der Nitridverbindung, welche gebildet wird, ist von der Länge der Zeit (Verweilzeit) des Bremsrotors bei dieser Temperatur abhängig.
Eine größere Dimensionsstabilität des Rotors kann am besten durch Minimieren der Verweilzeit bei einer gegebenen nitrocarburierenden Salzbadtemperatur erreicht werden. Chemische Reaktionen in dem nitrocarburierenden Salzbad entwickeln eine hohe Stickstoffkonzentration (Aktivität), welche (verglichen mit gasförmigen Verweilzeiten) bei einer gegebenen Temperatur wiederum kürzere Verweilzeiten ermöglicht.
Das Minimieren der thermischen Unterschiede innerhalb des Bremsrotors, wenn dieser von der nitrocarburierenden Salzbadtemperatur abge kühlt wird, hilft ebenfalls, thermisch induzierte Beanspruchungen zu verringern und fördert folglich die Dimensionsstabilität. Dies wird durch unterbrochenes Abkühlen oder durch den Schritt des Abschreckens von der nitrocarburierenden Salzbadtemperatur auf Raumtemperatur durch Verwenden eines Abschrecksalzbades mit ungefähr 427 Grad Celsius, dann gefolgt von Wasser oder Luftkühlung auf Raumtemperatur erreicht.
Herkömmliche Produktionsbremsrotoren (Produktionsrotoren) wurden in einer Reihe von Untersuchungen mit Bremsrotoren verglichen, welche mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung (behandelte Rotoren) behandelt worden sind.
In einer Reihe von Reibungstests wurde die wahrnehmbare Reibung eines Produktionsrotors mit der eines behandelten Rotors verglichen und es wurde herausgefunden, dass diese im Durchschnitt lediglich 4 % oberhalb von der eines behandelten Rotors liegt (tatsächlich hatten die behandelten Rotoren für prägepolierte Bremsrotoren eine höhere Reibung sowohl für Kalt- als auch Warmuntersuchungen als die Produktionsrotoren). Daher kann daraus geschlossen werden, dass eine Bremsrotorreibung für mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung behandelte Bremsrotoren akzeptabel hoch ist.
In einer Reihe von Verschleißtests wurden, wie in der 6 dargestellt, drei Produktionsrotoren 402, 404, 406 mit jeweils drei behandelten Rotoren 403, 405, 407 verglichen (d.h. der Produktionsrotor 402 wurde mit dem behandelten Rotor 403 verglichen, der Produktionsrotor 404 wurde mit dem behandelten Rotor 405 verglichen und der Produktionsrotor 406 wurde mit dem behandelten Rotor 407 verglichen). Das resultierende Diagramm 400 des seitlichen Schlags pro Dickenvariation (LRO/TV) gegenüber der gefahrenen Kraftfahrzeugmeilenleistung zeigt an, dass die be handelten Rotoren verglichen mit den Produktionsrotoren ziemlich vorteilhaft waren.
Wie in der 7 dargestellt, wurde für Chargenpaare von sechs spannungsarm geglühten Rotoren und nicht spannungsarm geglühten (weil gegossen) behandelten Rotoren eine Reihe von Dickenvariationstests für eine Stunde nitrocarburierende Salzbadbehandlung (Diagramme 500 bzw. 502) und für zwei Stunden nitrocarburierende Salzbadbehandlung (Diagramme 504 bzw. 506) durchgeführt. Es wird aus der 7 erkannt, dass die spannungsarm geglühten, behandelten Rotoren eine geringere Dickenvariation als die nicht spannungsarm geglühten, behandelten Rotoren aufweisen und dass die mit einer Stunde Verweilzeit in dem nitrocarburierenden Salzbad behandelten Rotoren weniger Dickenvariation als diejenigen mit einer zwei Stunden Verweilzeit aufwiesen.
Es wurde eine Reihe von Geräuschtests durchgeführt. Wie in dem Diagramm 600 der 8A des Prozentsatzes Geräusch gegenüber Dezibel dargestellt, wurden kalte Produktionsrotoren 602, 604 mit kalten behandelten Rotoren 601, 603 verglichen. Es kann aus der 8A ersehen werden, dass die kalt behandelten Rotoren verglichen mit den kalten Produktionsrotoren ziemlich vorteilhafte Geräuschmengen aufwiesen. Wie durch das Diagramm 610 der 8B des Prozentsatzes Geräusch gegenüber Dezibel gezeigt, wurden warme Produktionsrotoren 612, 614, 616, 618 mit warmen behandelten Rotoren 611, 613 verglichen. Aus der 8B wird erkannt, dass die warm behandelten Rotoren verglichen mit den warmen Produktionsrotoren ziemlich vorteilhafte Geräuschpegel aufwiesen.
Für den Fachmann auf diesem technischen Gebiet, an den sich die vorliegende Erfindung richtet, können sich Veränderungen oder Modifikationen der zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsform ergeben. Solch eine Veränderung oder Modifikation kann durchgeführt werden, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, von dem beabsichtigt ist, dass dieser lediglich durch den Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche begrenzt ist.

Claims

In einem ferritischen nitrocarburierenden Salzbad behandelter eisenhaltiger Bremsrotor eines Kraftfahrzeugs, wobei der Bremsrotor eine an einer seiner Oberflächen angeordnete Fe₃O₄ enthaltende Oxidschicht aufweist.
Bremsrotor nach Anspruch 1, wobei der in einem ferritischen nitrocarburierenden Salzbad behandelte Bremsrotor des Weiteren umfasst: einen die Oxidschicht enthaltenen Verbindungsbereich, wobei der Verbindungsbereich des Weiteren, im Allgemeinen unterhalb der Oxidschicht liegend, vornehmlich Epsilon-Eisennitrid, Fe₃N, sowie einen geringeren Anteil von im Wesentlichen Gamma-Eisennitrid, Fe₄N, enthält, und einen unterhalb des Verbindungsbereichs liegenden Diffusionsbereich, wobei der Diffusionsbereich ein eisenhaltiges Material auf Eisenbasis mit einer niedrigeren Konzentration an diffundiertem Stickstoff als der der Verbindungsschicht enthält.
Bremsrotor nach Anspruch 2, wobei die Verbindungs- und die Diffusionsbereiche kollektiv eine Hülle umfassen, wobei der Verbindungsbereich eine Tiefe von im Wesentlichen 0,015 Millimetern aufweist, und, wobei der Diffusionsbereich eine Tiefe von im Wesentlichen 0,15 Millimetern aufweist, und, wobei der Verbindungs bereich eine Härte von im Wesentlichen wenigstens einem HRC 50 Äquivalent aufweist.
Verfahren zum Nitrocarburieren von Bremsrotoren eines Kraftfahrzeugs, umfassend die Schritte: Gießen eines eisenhaltigen Bremsrotors mit sich gegenseitig gegenüberliegenden ersten und zweiten Rotorwangen, Breitstellen eines nitrocarburierenden Salzbades, Bereitstellen eines oxidierenden Salzbades, Vorerhitzen des Bremsrotors auf eine erste vorbestimmte Temperatur, Eintauchen des Bremsrotors in das nitrocarburierende Salzbad, wobei sich das nitrocarburierende Salzbad bei einer zweiten vorbestimmten Temperatur befindet, und, wobei der Bremsrotor derart in dem nitrocarburierenden Salzbad platziert wird, dass sich alle Flächen der ersten und zweiten Rotorwangen in Kontakt mit dem nitrocarburierenden Salzbad befinden, Entfernen des Bremsrotors aus dem nitrocarburierenden Salzbad nach einer ersten vorbestimmten Verweilzeit, Eintauchen des Bremsrotors in das oxidierende Salzbad, wobei sich das oxidierende Salzbad bei einer dritten vorbestimmten Temperatur befindet, und, wobei der Bremsrotor derart in dem oxidierenden Salzbad platziert wird, dass sich alle Flächen der ersten und zweiten Rotorwangen in Kontakt mit dem oxidierenden Salzbad befinden, Entfernen des Bremsrotors aus dem oxidierenden Salzbad nach einer zweiten vorbestimmten Verweilzeit und Abkühlen des Bremsrotors auf im Wesentlichen Raumtemperatur.
Bremsrotor hergestellt gemäß dem Verfahren von Anspruch 4.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die dritte vorbestimmte Temperatur kühler ist als die zweite vorbestimmte Temperatur, so dass der Bremsrotor durch sein Eintauchen in das oxidierende Salzbad thermisch abgeschreckt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die dritte vorbestimmte Temperatur im Wesentlichen medial zwischen Raumtemperatur und der zweiten vorbestimmten Temperatur liegt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die erste vorbestimmte Temperatur vorausgewählt ist und für eine vorbestimmte dritte Verweilzeit vorgesehen wird, so dass der Bremsrotor vor dem ersten Schritt des Eintauchens frei von Feuchtigkeit ist, und wobei ferner die erste vorbestimmte Temperatur den Bremsrotor auf eine Temperatur von wenigstens dem Mittelwert zwischen Raumtemperatur und der zweiten vorbestimmten Temperatur erwärmt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Zusammensetzung des nitrocarburierenden Salzbades, die zweite vorbestimmte Temperatur und die erste Verweilzeit zusammen so vorausgewählt werden, dass als ein Ergebnis des ersten Schritts des Eintauchens in dem Bremsrotor chemische Reaktionen auftreten, bei denen Kohlenstoff und Stickstoff in den Bremsrotor diffundiert werden, um dadurch eine Hülle zu liefern, welche einen Verbindungsbereich mit einer Tiefe von im Wesentlichen 0,015 Millimetern sowie einen Diffusionsbereich mit einer Tiefe von im Wesentlichen 0,15 Millimetern umfasst, wobei der Verbindungsbereich eine Härte von im Wesentlichen wenigstens einem HRC 50 Aquivalent aufweist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei: die Zusammensetzung des nitrocarburierenden Salzbades, die zweite vorausgewählte Temperatur und die erste Verweilzeit zusammen so ausgewählt werden, dass als ein Ergebnis des ersten Schrittes des Eintauchens alle Flächen der ersten und zweiten Bremsrotorwangen einen Verbindungsbereich aufweisen, der vornehmlich aus Epsilon-Eisennitrid, Fe₃N, und einem geringeren Anteil von im Wesentlichen Gamma-Eisennitrid, Fe₄N, zusammengesetzt ist, und einen Diffusionsbereich unterhalb des Verbindungsbereichs liegend aufweisen, wobei der Diffusionsbereich ein eisenhaltiges Material auf Eisenbasis mit einer niedrigeren Konzentration an diffundiertem Stickstoff als der der Verbindungsschicht enthält, und die Zusammensetzung des oxidierenden Salzbades, die dritte vorbestimmte Temperatur und die zweite Verweilzeit zusammen so vorausgewählt werden, dass der Verbindungsbereich als ein Ergebnis des zweiten Schritts des Eintauchens des Weiteren eine Fe₃O₄ enthaltende Oxidschicht enthält.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei: der erste Schritt des Bereitstellens ein nitrocarburierendes Salzbad mit einer Zusammensetzung von im Wesentlichen zwischen 25 und 57 Gewichtsprozent Cyanat, berechnet als Cyanation, im Wesentlichen zwischen 0 und 5 Gewichtsprozent Cyanid, berechnet als Cyanidion, im Wesentlichen zwischen 0 und 30 Gewichtsprozent Akalimetallchlorid und dem Rest Kaliumion, Natriumion und Carbonation liefert und der zweite Schritt des Bereitstellens ein oxidierendes Salzbad mit einer Zusammensetzung von im Wesentlichen zwischen 2 Prozent und 20 Gewichtsprozent Nitrationen in der Form von jedem von Natrium- und Kaliumnitrat, im Wesentlichen zwischen 25 Prozent und 40 Gewichtsprozent Carbonation in der Form von jedem von Natrium- und Kaliumcarbonat und dem Rest als Hydroxidion in der Form von jedem von Natrium- oder Kaliumhydroxid liefert.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt des Vorerhitzens eine dritte Verweilzeit von im Wesentlichen 30 Minuten aufweist und wobei die erste vorausgewählte Temperatur im Wesentlichen 400 Grad Celsius beträgt, wobei die zweite vorausgewählte Temperatur im Wesentlichen zwischen 538 und 593 Grad Celsius beträgt und die erste Verweilzeit im Wesentlichen zwischen 1 und 2 Stunden liegt und wobei die dritte vorausgewählte Temperatur im Wesentlichen 427 Grad Celsius beträgt und die zweite Verweilzeit im Wesentlichen 20 Minuten beträgt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt des Abkühlens eine vierte Verweilzeit von im Wesentlichen 3 Minuten aufweist.
Verfahren nach Anspruch 4, des Weiteren umfassend nach dem Schritt des Gießens und vor dem ersten Schritt des Eintauchens den Schritt des Bearbeiten des Bremsrotors.
Verfahren nach Anspruch 14, des Weiteren umfassend den Schritt des spannungsarmen Glühens des Bremsrotors nach dem Schritt des Gießens und vor dem Schritt des Bearbeitens.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die ersten und zweiten Schritte des Eintauchens ferner das Halten des Bremsrotors im Wesentlichen in einer Ebene des Schwerpunktes des Bremsrotors durch An lehnen seines inneren Laufringes, während der Bremsrotor simultan dazu an seiner inneren Fläche arretiert wird, umfassen.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei: die Zusammensetzung des nitrocarburierenden Salzbades, die zweite vorausgewählte Temperatur und die erste Verweilzeit zusammen so vorausgewählt werden, dass in dem Bremsrotor als ein Ergebnis des ersten Schrittes des Eintauchens chemische Reaktionen auftreten, bei denen Kohlenstoff und Stickstoff in den Bremsrotor diffundiert werden, um dadurch eine Hülle zu liefern, welche einen Verbindungsbereich mit einer Tiefe von im Wesentlichen 0,015 Millimetern und einen Diffusionsbereich mit einer Tiefe von im Wesentlichen 0,15 Millimetern umfasst, wobei der Verbindungsbereich eine Härte von im Wesentlichen wenigstens einem HRC 50 Äquivalent aufweist, die Zusammensetzung des nitrocarburierenden Salzbades, die zweite vorausgewählte Temperatur und die erste Verweilzeit des Weiteren zusammen so vorausgewählt werden, dass als ein Ergebnis des ersten Schrittes des Eintauchens alle Flächen der ersten und zweiten Bremsrotorwangen einen Verbindungsbereich aufweisen, der vornehmlich aus Epsilon-Eisennitrid, Fe₃N, und einem geringeren Anteil von im Wesentlichen Gamma-Eisennitrid, Fe₄N, zusammengesetzt ist, und einen Diffusionsbereich unterhalb des Verbindungsbereichs liegend aufweisen, wobei der Diffusionsbereich eisenhaltiges Material auf Eisenbasis mit einer niedrigeren Konzentration an diffundiertem Stickstoff als der der Verbindungsschicht enthält, die Zusammensetzung des oxidierenden Salzbades, die dritte vorausgewählte Temperatur und die zweite Verweilzeit zusammen so vorausgewählt werden, dass der Verbindungsbereich als ein Ergeb nis des zweiten Schritts des Eintauchens des Weiteren eine Fe₃O₄ enthaltende Oxidschicht enthält, und die ersten und zweiten Schritte des Eintauschen des Weiteren das Halten des Bremsrotors im Wesentlichen in einer Ebene des Schwerpunktes des Bremsrotors durch Anlehnen seines inneren Laufrings, während der Bremsrotor simultan dazu an seiner inneren Oberfläche arretiert wird, umfassen.
Bremsrotor hergestellt gemäß einem Verfahren nach Anspruch 17.
Halterung zum Halten eines Bremsrotors für das Eintauchen in ein Bad umfassend: eine Nabe, erste und zweite Halterstützen, welche mit der Nabe verbunden sind und sich radial hiervon erstrecken, wobei die ersten und zweiten Halterstützen dazwischen einen vorausgewählten Winkel aufweisen, und eine L-förmige Positionsstütze, welche mit der Nabe bezogen auf eine Halbierung des Winkels gegenüberliegend verbunden ist, wobei die Positionsstütze ein terminales Ende aufweist, wobei ein innerer Laufring des Bremsrotors auf den ersten und zweiten Rotorstützen getragen wird, und, wobei das terminale Ende der Positionsstütze an eine innere Fläche des Kopfes des Bremsrotors angrenzt.
Halterung nach Anspruch 19, des Weiteren umfassend: eine Basis, ein Mast, der mit der Basis in senkrechter Orientierung hierzu verbunden ist, eine Vielzahl von Armen, die mit dem Mast senkrecht verbunden sind, und wenigstens einen Halter, der/die mit jeweils dem entsprechenden Arm an der Nabe hiervon verbunden sind, wobei, wenn ein Bremsrotor von jeweils einem Halter gehalten wird, zwischen benachbarten Bremsrotoren jeweils ein Zwischenraum derart vorgesehen ist, dass das Bad alle Bremsrotoren unbehindert benetzt.