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Die
Erfindung betrifft beschichtete Leichtmetallscheiben, insbesondere
Bremsscheiben, und Verfahren zu ihrer Herstellung.
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Häufig
sind reibbelastbare Scheiben Bremsscheiben oder Kupplungsscheiben,
wie sie bei Fahrzeugen, eingeschlossen Schienenfahrzeugen, aber auch
Seilbahnen u. dgl. eingesetzt werden. Bremsscheiben dienen dazu,
Bewegungsenergie in Reibungswärme umzuwandeln. Aufgrund
der dabei schnell anfallenden großen Wärmemengen
ist es notwendig, wärmeableitende Maßnahmen zu
treffen und Materialien einzusetzen, die thermisch beständig sind.
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Es
ist Stand der Technik, in der Automobiltechnik dafür Eisenlegierungs-Tragscheiben – bspw. aus
Eisen-Grauguß – mit darauf aufgebrachten Verschleißschichten
zu verwenden. Derartige Bremsscheiben auf Eisenlegierungsbasis haben
unter anderem den Nachteil hohen Gewichts. In Anbetracht des ständig
zunehmenden Bedürfnisses nach Gewichtseinsparung wird einerseits
versucht, dieses schwere Tragscheiben-Material durch leichtere Materialien
zu ersetzen – andererseits wächst der Bedarf an
Hochleistungsbremsen, welche ausgezeichnete Bremseigenschaften,
hohen Bremskomfort und gleichzeitig möglichst lange Lebensdauer
haben. Leichtmetall hat den Nachteil, daß es andere Beschichtungen
benötigt und hinsichtlich der thermischen Beständigkeit
andere Eigenschaften aufweist.
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Auch
in anderen Bereichen sind leichtgewichtige, aber verschleißfeste
Scheiben gefragt – so bei Schienenfahrzeugen, um dem Leichtbauerfordernis,
Energieersparnis- und Standzeitanforderungen genügen zu
können. Bei Kupplungsscheiben ist es erwünscht,
leichte Scheiben wegen schnellerer möglicher Drehbeschleunigung
und einer Gewichtsersparnis insgesamt zu haben.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Automobil-Bremsscheiben erläutert,
sie ist jedoch keinesfalls auf diese beschränkt.
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Der übliche
Verschleiß von Bremsscheiben kommt durch die Belastung
der Bremsflächen zu Stande. Daher ist es sehr wichtig,
daß diese Bremsflächen abriebresistent und gegenüber
thermischen Belastungen stabil an die Tragscheibe haften. Ein weiterer
Verschleiß bei Bremsscheiben kann ein sog. ”Streichelverschleiß” sein,
der durch Formfehler und Materialschlußfehler an der Trägerscheibe
selbst entsteht, die ungleichen Abrieb begünstigen. Verzug der
Scheibe beim Bremsen aufgrund von Maßungenauigkeiten und
Materialproblemen führt ebenfalls zu ungleichmässiger
Abnutzung. Schließlich sind Korrosionsschäden
an den Bremsscheiben, wie sie bei längerem Stand des Fahrzeugs
auftreten, ebenfalls lebensdauerverkürzend für
dieselben.
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In
der
EP674115 wird nun
vorgeschlagen, als Bremsscheiben Cermet-Materialien auf Leichtmetalltragscheiben
einzusetzen. Auf eine Aluminiumlegierungs-Tragscheibe wird Keramikmaterial
im wesentlichen aus Aluminium- und Titanoxid aufgebracht. Wegen
Haftungsproblemen zwischen dem Aluminium mit hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten
und der Keramikschicht mit geringerem Wärmeausdehnungskoeffizienten
wird die Tragscheibe zunächst mechanisch aufgerauht – bspw.
durch Sandstrahlen oder andere mechanische Verfahren, die eine unebene
große Oberflächenstruktur liefern, aber auch durch
Anätzen, Elektroerosion, Laser etc. Ferner können
thermisch isolierende Haftvermittlerschichten verwendet werden,
wie eine NiCrAlY Schicht, die hindern, daß die kurzzeitig
auftretenden Wärme an den Aluminiumträger übertragen
wird und somit eine Ausdehnung des Aluminiumträgers durch Erwärmung
begrenzen.
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Wenn
die Aluminium-Tragscheibe weniger hohen Temperaturen ausgesetzt
wird, ist die Differenz der Ausdehnung zwischen Tragscheibe und
Beschichtung geringer und die Beschichtung hat bessere Haftung an
der Tragscheibe als die eigentliche Reibschicht alleine. Als Verschleißschichten
werden bei diesem Dokument z. B. Ni-Cr/CrCarbid-Schichten gebildet.
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Dazu
wird ein Aluminium-Tragscheibe zunächst mit einer NiCrAlY
Bindungsschicht plasmagespritzt, anschließend die Verschleißschicht
pulvergespritzt. Die Bindungsschicht kann auch durch eine rein mechanische
Bindung zwischen Aluminiumlegierungs-Tragscheibe und einer pulvermetallurgisch
hergestellten Cermet-Verschleißschicht ersetzt werden.
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Generell
ist aber festzustellen, dass die in der
EP 674115 verwendeten Legierungen und
Verfahren auch aufgrund der hohen Anforderungen an die Bremsen – es
handelt sich dabei um Bremsen für Schienenfahrzeuge, insbesondere
solchen für hohe Geschwindigkeiten, die extreme Belastungen
ausgesetzt sind – sehr aufwendig und für die Massenfertigung
ungeeignet sind.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, Scheiben mit Leichtmetallgrundkörpern,
insbesondere für die Massenfertigung, weniger aufwendig
bereitzustellen.
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Die
Aufgabe wird gelöst durch eine Scheibe, insbesondere Bremsscheibe
mit einer Leichtmetalltragscheibe aus thermisch beständiger
Leichtmetall-Legierung und einer wärmedämmenden
Reibschicht aus Nanokristalle aufweisender Metall-Legierung.
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Dadurch,
dass nun für die Tragscheibe und die Reibschicht Metallschichten
eingesetzt werden, können ähnliche Ausdehnungskoeffizienten
zwischen den Schichten erzielt werden. Dadurch treten weniger Verbindungsprobleme
zwischen Trägerscheibe und Reibschicht auf und aufwendiges
Befestigen kann vermieden werden, da die Verbindung zwischen beiden
Metallen bei der Bremstemperaturerhöhung aufgrund geringerer
Ausdehnungsdifferenz weniger belastet wird.
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Überraschenderweise
ist festgestellt werden, dass nanokristalline Metallschichten einen
erheblich geringere Wärmeleitfähigkeit als Metallschichten
der gleichen Zusammensetzung mit gröberem Korn aufweisen.
Dies liegt daran, daß sich die physikalischen Eigenschaften
von Materialien drastisch ändern, sobald sie nicht mehr
homogen sind. Normalerweise beherrscht das Korninnere das Verhalten
des Materials. Dann, wenn die Kristallitgröße aus
dem mm-Bereich in den Nanometerbereich wechselt, liegt ein anderes
Verhältnis: Korngrenzenoberfläche und Korninneres
vor. Der Korngrenzenbereich und dessen Eigenschaften bestimmen in zunehmendem
Maß die Eigenschaften und führen zu ”gestörten
Bereichen” im Kristallgitter. Diese gestörten
Bereiche sind als amorph anzusehen. Derartige gestörte
Bereiche haben Durchmesse in der Größenordnung
von 1–3 nm. Bspw. hat Kupfer bei einer Korngrösse
im mm-Bereich gute elektrische Leitfähigkeit, wie bspw.
aus die Herstellung von aus Kupferpulver stranggepreßten
Drähten bekannt ist. Falls jedoch Kupfer mit Korngrößen
in Nanometerbereich verwendet wird, ist Kupfer ein schlechter thermischer und
elektrischer Leiter, weil das Material dann zu einem hohen Volumenanteil ”gestörte
Bezirke” aufweist. ”Gestörte Bezirke” sind
solche, in denen unterschiedliche Kristallstrukturen und amorphe
Bereiche auftreten. Für die elektrische und thermische
Leitfähigkeit ist aber eine regelmäßige
Anordnung des Kristallgitters notwendig, damit sich Leitungsbänder für
Elektronen bilden können.
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Überraschenderweise
wurde festgestellt, dass über thermische Spritzverfahren
Nano-Schichten aufgebracht werden können. So ist es möglich, auf
Metallgrundkörpern Metall-Isolationsschichten aufzubringen
ohne die Vorteile der Metall/Metall-Haftung zu verlieren. Da Metallschichten
aneinanderstoßen, können ggf. an den Grenzen beider
Materialien die Haftung fördernde Diffusionsvorgänge
stattfinden und aufgrund ähnlicher Ausdehnungskoeffizienten
ist die Verbindung weniger stark bei thermischer Beanspruchung belastet.
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Anstelle
der in den bekannten Bremsscheiben eingesetzten thermisch isolierenden
Keramikschichten können erfindungsgemäß nun
auch preiswertere und mit dem metallischen Träger kompatible metallische
Materialien, die aufgrund der Nano-Struktur thermisch isolierend
sind, eingesetzt werden, ohne ihre sonstigen vorteilhaften Eigenschaften, wie
gute Haftung an anderen Metallschichten, Duktilität und ähnliches
zu verlieren.
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Zur
Verbesserung der Haftung können zusätzlich haftvermittelnde
Schichten aufgebracht oder aber Flußmittel beim thermischen
Spritzen eingesetzt werden, um etwaige Oxide auf der Leichtmetallschicht,
welche das Anhaften einer neuen Metallschicht hindern, zu entfernen/zu
reduzieren.
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Es
ist vorteilhaft, die nanokristalline Metallschicht durch thermisches
Spritzen herzustellen. Derartige thermische Spritzverfahren sind
Detonationsspritzen, Flammspritzen, Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen,
Kaltgasspritzen, Laserspritzen, Lichtbogenspritzen, Plasmaspritzen.
Für die Herstellung von Nano-Strukturen sind alle Verfahren
günstig, die zu einer sehr starken Zerstäubung
der Schmelzetröpfchen führen – wie hohe
Gasgeschwindigkeiten am Düsenaustritt und ggf. auch hohe
Temperaturen der Schmelze, die dann leichter zerstäubt.
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Günstig
für das thermische Spritzverfahren ist insbesondere für
in Drahtform vorlegbare Spritzmaterialien das Plasma-Spritzen, und
dort insbesondere das plasma transferred wire arc (PTWA) Spritzen.
Dieses ist bspw. in der SAE 08M-271 für
die Beschichtung von Motorblöcken beschrieben, wobei auf die
Offenbarung dieser Druckschrift in vollem Umfang Bezug genommen
wird. Es kann aber auch Hochgeschwindigkeitsflammspritzen eingesetzt
werden, welches den Vorteil hoher Gasbeschleunigung im Spritznebel
hat.
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Beim
Auftreffen sehr kleiner, geschmolzener Metalltröpfchen
werden wegen der hohen Abkühlgeschwindigkeit derselben
Nano-Strukturen beim Abkühlen gebildet, die zu den erwünschten
Eigenschaften der wärmedämmenden Schicht führen.
Das Verfahren ist unproblematisch an die jeweiligen Gegebenheiten
anzupassen und kann bspw. durch die Wahl des Transportgases in der
so gebildeten wärmedämmenden Schicht Oxidation
verhindern oder aber durch Zufügen von entsprechenden Gasen,
wie Stickstoff oder kohlenstoffhaltiger Gase das Entstehen von harten
Nitriden und Carbiden fördern.
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Wird
Kaltgasspritzen verwendet, muß das Spritzpulver schon vorher
nano-kristallin sein, da die Partikel im Spritzpulver beim Spritzen
nicht flüssig werden. Die nur ca. 200°C warmen
Partikel werden kalt mit so hoher Geschwindigkeit aufgeschleudert, dass
die kinetische Energie der Partikel in Wärme und plastische
Verformung umgewandelt. Damit erfolgt eine sehr gute Verklammerung
der Partikel untereinander und mit dem Grundmaterial.
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Aus
Gewichtsersparnisgründen und auch aufgrund der mechanischen
Eigenschaften einer leichtgewichtigen Bremsscheibe wird ein Tragscheibe
aus Leichtmetall-Legierung ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus Aluminium-Legierungen, Magnesium-Legierungen, Titan-Legierungen,
alle vorstehenden auch als Hartstoff- und/oder faserverstärkte
Legierungen, eingesetzt. Besonders faserverstärkte Legierungen
haben den Vorteil geringeren Verzugs bei thermischer Belastung und
damit höherer Standfestigkeit.
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Nachfolgend
wird unter Legierung sowohl das Metall selbst, seine Legierungen
als auch deren mit Hartstoffen oder Fasern verstärkte Formen
verstanden.
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Dabei
eignen sich in vorteilhafter Weise für die wärmedämmende
Schichten solche ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
nanokristallinen Eisenlegierungen, nanokristallinen Aluminiumlegierungen.
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Von
den Eisenlegierungen sind in einigen Fällen besonders nanokristalline
Stahllegierungen aufgrund ihrer mechanischen Widerstandsfähigkeit sowie
ihrer ohnehin schlechten Wärmeleitfähigkeit geeignet.
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Die
Leichtmetalltragscheiben können aus Leichtmetall-Strangpreßprofilen
in preisgünstiger Weise hergestellt werden. Verfahren zum
Strangpressen von Leichtmetall sind bekannt und umfassen sowohl
das Strangpressen von Leichtmetallpulver als auch das Strangpressen
von Vollmaterial, wobei Aluminium-Materialien mit hoher Warmfestigkeit,
die anhand der bekannten Tabellen, wie den einschlägigen Nachschlagewerken
für Legierungen (z. B. Aluminiumschlüssel, Dr.
John Datta, Aluminium-Verlag Marketing & Kommunikation, Düsseldorf),
ermittelbar sind, bevorzugt sind.
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Das
Verfahren zur Herstellung einer beschichteten Tragscheibe gemäß der
Erfindung weist folgende Schritte auf: Vorlegen eines Leichtmetallgrundkörpers – die
Tragscheibe – und thermisches Aufspritzen einer mechanisch
widerstandsfähigen Metall-Legierung unter die Bildung von
Nanopartikeln in der Spritzschicht fördernden Bedingungen
auf. Besonders für leicht in Drahtform erhältliches
Spritzmaterial bietet sich PTWA als Auftragungsverfahren an. Dadurch
kann, wenn das Material im PTWA-Brenner verarbeitet wird, in der
Plasmaflamme für sehr kurze Zeit ein Schmelztropfen entstehen,
der dann durch das Sekundärgas, das die Zerstäubung
des Tröpfchen bewirkt, als sehr kleine Tröpfchen
auf die Oberfläche des Zielmaterials – hier also
der Tragscheibe selbst oder aber auf eine darauf befindliche Schicht, wie
eine Haftvermittlerschicht, in Form von Splats – bspw.
mit einem Durchmesser in der Größenordnung von
30–60 Micrometer und einer Dicke von nur 10–15 Micrometer,
abgeschieden. Diesen kleinen Splats mit sehr geringer Wärmekapazität
wird nun beim Auftreffen auf den Untergrund sogleich Wärme
entzogen mit Geschwindigkeiten in der Größenordnung
von 1 × 106°C/sec. Dadurch
erstarrt die Schmelze glasartig, da die Abkühlgeschwindigkeit
für Kristallbildung zu hoch ist, und die Splats bleiben
amorph. Bei Aufprall der nächsten Splats mit hoher Temperatur
findet dann durch den Temperaturanstieg in der Splat-Schicht das
Ausscheiden von Nano-Kristalliten statt. Dies konnte durch Transmissionselektronenmikroskopie
(TEM) Untersuchung der so gebildeten Schichten bestätigt
werden, wobei sich für die ausgeschiedenen Kristallite
bei Verwendung von PTWA und Chromstahl-Legierung als Spritzdraht
Kristallgrößen von etwa unter 100 Nanometer, bspw.
60 Nanometer ergaben.
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Falls
die Anhaftung der gespritzten wärmedämmende Schicht
verbessert werden soll, kann ggf. die Oberfläche des Leichtmetallgrundkörpers
vor dem thermischen Spritzen durch chemische und/oder mechanische
Bearbeitung vorbereitet werden. Als mechanisches Verfahren bietet
sich das Aufrauhen durch Rillen, Sand- oder Kugelstrahlen, Anschleifen,
Prägen an. Es können aber auch Laserbehandlungen
eingesetzt werden. Leichtmetallgrundkörper können
aber auch chemisch vorbereitet werden, durch Anätzen, Entfetten
und andere Verfahren, wie sie dem Fachmann geläufig sind.
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Ggf.
kann es günstig sein, wenn die chemische Adhäsion
zwischen wärmedämmende Schicht und Tragscheibe
unzureichend erscheint, dass vor der wärmedämmende
Schicht ein Haftvermittler auf die Oberfläche des Leichtmetallgrundkörpers
aufgebracht wird. Eine typische Haftvermittlerschicht für eine
Aluminiumbasis und Stahl-Reibschicht ist ein Nickel/Aluminium-Haftgrund.
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Das
Anhaften aber auch mechanisch durch Formschluß zwischen
den Schichten verbessert werden, z. B. durch Nuten mit Hinterschnitten,
insbesondere durch eine Schwalbenschwanzgeometrie.
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Wenn
hier die Rede von Tragscheiben ist, so soll dies nur examplarisch
die Anwendung für Reibscheiben wie Bremsscheiben oder Kupplungsscheiben
verdeutlichen. Dieses Verfahren zur Beschichtung kann bei allen
reibbelasteten mechanischen Komponenten Verwendung finden, die einen
Leichtmetallgrundkörper und eine Reibschicht aufweisen, also
auch Bremstrommeln, Reibtrommeln, Konuskupplungen, Synchronringe
etc.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen sowie
der Zeichnung, auf welche sie keineswegs eingeschränkt
ist, näher erläutert. Darin zeigt:
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1 schematisch
eine beschichtete Tragscheibe im Querschnitt;
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2 schematisch
ein Detail einer beschichteten Tragscheibe, bei der eine Schwalbenschwanz-Verzahnung
zwischen den Schichten ausgebildet ist;
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3 schematisch
eine PTWA-Anlage beim Aufspritzen der wärmedämmende
Schicht auf eine Tragscheibe; und
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4 schematisch
in zeitlicher Abfolge den Ablauf der Strukturumwandlung von durch
das PTWA gebildeten Glas-Splats mit nachfolgender Kristallitbildung
in denselben.
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In 1 ist
schematisch eine Bremsscheibe für Landfahrzeuge dargestellt.
Diese weist eine Tragscheibe 10 mit einer Befestigungsöffnung 20 und eine
darauf aufgebrachte Reibschicht 30 auf. Die Größenverhältnisse
sind dabei nicht maßstäblich.
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In 2 ist
der vergrößterte Ausschnitt A aus 1 dargestellt.
Auf der Tragscheibe 10 sind schwalbenschwanzförmige
Nuten 11 eingebracht, wodurch die die aufgespritzte Reibschicht 30 mechanisch
mit der Tragscheibe 10 verklammert ist und damit eine sehr
gute Haftung der Reibschicht 30 auf der Tragscheibe 10 erzielt
wird.
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In 3 ist
schematisch ein Auftragungsanlage für das PTWA-Spritzverfahren
gezeigt. Ein PTWA-Spritzkopf schmilzt mittels Plasma einen Metalldraht 14,
verdüst über das Transportgas, ggf. unter Einsatz
von Sekundärgas, im Plasma geschmolzenes Metalldrahtmaterial 14 und
transportiert es mit hoher Geschwindigkeit auf die Tragscheibe 10.
Dort bildet sich, wie in 4 gezeigt, zunächst
ein amorphes glasartiges Splat 32, in welchem danach beim Erwärmen
durch die nächsten auftreffenden Splats – wie
aus der darunter liegenden Darstellung ersichtlich, teilweise Kristallite 34 in
den Splats geringer Abmessungen gebildet werden. Eine einheitliche
Kristallstruktur wird aufgrund der schnellen Abkühlung des
Gefüges nicht gebildet, sondern es verbleiben amorphe und
ungeordnete Bereiche 36. Beim Auftreffen neuer Splats auf
die bereits abgeschiedenen Splats finden ferner sinterartige Diffusionsvorgänge an
den Splatgrenzen unter Herstellung der Reibschicht 30 statt.
Eine derartig hergestellte Spritzschicht weist eine sehr große
Härte auf, eine gute Abriebsfestigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit
und ein relative gutes thermisches Isolationsvermögen.
Die so hergestellte Spritzschicht eignet sich somit besonders für
die Verwendung der Reibschicht 30 bei Bremsscheiben und
anderen reibbelasteten mechanischen Bauteilen.
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele für Bremsscheiben
für Landfahrzeuge aufgeführt:
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Beispiel 1
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Bremsscheibe für Kraftfahrzeuge
mit mechanisch befestigter Verschleißschicht:
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Ein
pulvermetallurgisch hergestellte Tragscheibe 10 aus der
thermisch standfesten Aluminiumlegierung AlSi20Fe5Ni2, verstärkt
mit 10%SiC, wird mit einem Schwalbenschwanzprofil 11 versehen.
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Auf
dieser mit Schwalbenschwanz-Geometrie 11 versehenen Tragscheibe 10 wird
mittels PTWA mit einem Stahl-Spritzdraht eine FeCrBSiC Spritzschicht
aufgebracht Der Stahl-Spritzdraht weist folgende Zusammensetzung
in Gewichtsprozenten auf: Eisen (Fe); Chrom (Cr) 20–40%,
bevorzugt 25–35%; Bor (B) 3,5–4,4%, bevorzugt
3,7–4%; sowie geringe Mengen C und Si.
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Die
derart hergestellte Bremsscheibe zeigte bei einer Gewichtsersparnis
gegenüber herkömmlichen Kraftfahrzeug-Bremsscheiben
von etwa 30% ein ähnliche Standfestigkeit und Korrosionsfestigkeit.
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Beispiel 2
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Bremsscheibe für Kraftfahrzeuge
mit metallurgisch/chemisch befestigter Verschleißschicht:
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Eine
im Kokillenguß gefertigte Tragscheibe 10 aus der
Aluminiumlegierung AlSi20Fe5Ni2 wird gesandstrahlt. Kurz nach dem
Sandstrahlen wird, um die Oxidation der freigelegten Oberfläche
zu verhindern, eine Ni-Al-Legierung, bevorzugt 95/5, oder eine Ni-Cr-Legierung,
bevorzugt 80/20, als Haftvermittler 24 auf die Tragscheibe 10 aufgebracht.
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Auf
die Haftvermittlerschicht wird mittels PTWA mit einem Stahl-Spritzdraht
mit einem Kern aus Kaliumaluminiumfluorid als Flußmittel
eine FeCrBSiC Spritzschicht aufgebracht. Der Stahl-Spritzdraht weist
folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozenten auf: Eisen (Fe); Chrom
(Cr) 20–40%, bevorzugt 25–35%; Bor (B) 3,5–4,4%,
bevorzugt 3,7–4%; sowie geringe Mengen C und Si.
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Die
derart hergestellte Bremsscheibe weist gegenüber herkömmlichen
Bremsscheiben mit einem Eisengußtragkörper eine
Gewichtsersparnis von 30% auf bei gleichem oder besserem Verhalten hinsichtlich
Standfestigkeit und Korrosionsfestigkeit.
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Der
Spritzdraht mit Flußmittelkern hat den Vorteil, daß Oberflächenverunreinigungen,
wie Oxide, auf dem Untergrund durch das Flußmittel angeätzt
oder zerstört werden, was das Anhaften der Spritzschicht
verbessert. Der flußmittelgefüllte Spritzdraht
ist bspw. herstellbar durch Aufbringen von Flußmittelpulver
auf Metallblech, Rollen des Blechs zu einem Rohr und anschließendes
Ziehen der Rolle auf einen gewünschten Drahtdurchmesser.
In der so aufgebrachten Chromstahlschicht konnten Nano-Strukturen
in den damit über PTWA hergestellten Schichten mittels
Transmissionselektronenmikroskopie nachgewiesen werden. Diese TEM-Aufnahmen
zeigten einen mittleren Teilchendurchmesser der Splats von 60 μm
und teilkristalline Strukturen mit Kristallgrößen
von um 50 nm.
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Beispiel 3
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Bremsscheibe für Kraftfahrzeuge
mit metallurgisch/chemisch befestigter Verschleißschicht:
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Ein
Tragscheibe aus der stranggepreßten thermisch standfesten
Aluminiumlegierung AlSi20Fe5Ni2 wird durch ein geeignetes Aufraufverfahren
mechanisch aufgerauht. Danach wird eine Ni-Al-Legierung, bevorzugt
95/5, oder eine Ni-Cr-Legierung, bevorzugt 80/20, als Haftvermittler 24 auf die
Tragscheibe 10 aufgebracht.
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Auf
die Haftvermittlerschicht wird der durch Flammspritzen mit einer
Brenngas-Sauerstoffflamme pulverförmige Stahllegierung
als Beschichtungswerkstoff erhitzt und unter Zuführung
zusätzlicher Druckluft mit hoher Geschwindigkeit auf die
Aluminiumträgerscheibe gespritzt. Die pulverförmige
Stahllegierung weist folgende Zusammensetzung auf, wobei die Angaben
in Gewichtsprozenten sind: Eisen (Fe); Chrom (Cr) 22–28%;
Bor (B) 1,5–4,5%; Molybdän (Mo) 3–4,5%;
Wolfram (W) 1–6,8%; Niob (Nb) 3–4%; Silizium (Si)
0,2–1,2%; Kohlenstoff (C) 0,1–1%; Mangan (Mn)
0,5–0,9%; Nickel (Ni) 0,2–0,5%.
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Das
Verfahren arbeitet mit einer Flamme aus Brenngas-Sauerstoffgemisch,
welche die geschmolzenen Werkstoffe mitreißt und erhitzt.
Als Spritzschicht wird ein Pulver der folgenden Zusammensetzung
aufgebracht:
Die derart hergestellte Bremsscheibe zeigte
bei einer Gewichtsersparnis gegenüber herkömmlichen
Kraftfahrzeug-Bremsscheiben von 30% und mehr ein vergleichbares
Verhalten hinsichtlich Standfestigkeit und Korrosionsfestigkeit.
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Obwohl
bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung detailliert
beschrieben wurden, sind Fachleuten, die mit dem Stand der Technik
vertraut sind, auf den sich diese Erfindung bezieht, verschiedene alternative
Konstruktionen und Ausführungsformen der Erfindung, wie
sie durch die Ansprüche definiert sind, offensichtlich.
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- 10
- Tragscheibe
- 11
- Schwalbenschanznuten
- 12
- PTWA-Spritzdüse
- 14
- Metalldraht
- 30
- Reibschicht
- 32
- glasartiges
Splat
- 34
- Kristallite
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102004052673
A1 [0007]
- - DE 10342743 A1 [0007]
- - EP 1013956 B2 [0007]
- - EP 674115 [0008, 0011]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - SAE 08M-271 [0020]
- - Dr. John Datta, Aluminium-Verlag Marketing & Kommunikation,
Düsseldorf [0027]