DE202018102704U1 - Brake body for a vehicle - Google Patents

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Abstract

Bremskörper (10) für ein Fahrzeug, mit einem Grundkörper (12), der eine als Reibfläche (14) ausgebildete erste Oberfläche, eine als Grundfläche (15) ausgebildete und benachbart zu der Reibfläche (14) angeordnete zweite Oberfläche und eine auf die Grundfläche (15) aufgebrachte Grundflächenbeschichtung (18) aufweist.Brake body (10) for a vehicle, comprising a base body (12) having a first surface formed as a friction surface (14), a second surface formed as a base surface (15) and adjacent to the friction surface (14), and a base surface (14). 15) has applied surface coating (18).

Description

Die Erfindung betrifft einen Bremskörper für ein Fahrzeug, und insbesondere einen Bremskörper mit einem beschichteten Grundkörper.The invention relates to a brake body for a vehicle, and more particularly to a brake body having a coated base body.

Bremskörper für Bremsen von Fahrzeugen, beispielsweise Bremsscheiben oder Bremsscheibenringe, werden häufig aus Grauguss als Basismaterial hergestellt. Grauguss zeichnet sich durch eine hohe volumetrische Wärmekapazität und eine gute Thermoschockbeständigkeit bei einem geringen Preis aus. Diesen Vorzügen stehen Nachteile gegenüber, zu denen das hohe Gewicht, die starke Korrosionsneigung sowie der hohe Verschleiß des Materials im Betrieb zählen. Die Korrosion bedingt optische und wärmetechnische Mängel, da die Bremsscheibe häufig sichtbar ist und beim Bremsen durch Erwärmung zur Oxidation führt, welcher dann beim Bremsen weniger Wärme am Gusskörper abführen kann. Zudem führt die Korrosionsneigung von Grauguss gerade bei sparsamer Fahrweise und/oder im Falle von Elektro- und Hybridfahrzeugen mit großen Rekuperationsanteilen und damit verbundenen seltenen Bremsvorgängen zu Oberflächenkorrosionsschäden der Reibflächen, die dadurch einen vorzeitigen Austausch notwendig machen können. Schließlich trägt zum einen der Reibungsverschleiß einer Bremsscheibe erheblich zur Feinstaubemission eines Fahrzeugs bei, aber auch die Korrosion der Gußbremsscheibe trägt durch Abplatzen beim Bremsen der Eisenoxide zur Feinstaubemission bei. Brake bodies for braking vehicles, for example brake disks or brake disk rings, are often made of gray cast iron as the base material. Gray cast iron is characterized by a high volumetric heat capacity and good thermal shock resistance at a low price. These advantages are contrasted by disadvantages, which include the high weight, the strong corrosion tendency and the high wear of the material during operation. The corrosion causes optical and thermal defects, since the brake disc is often visible and leads to oxidation during braking by heating, which then dissipate less heat on the cast body during braking. In addition, the corrosive tendency of gray cast iron, especially in economical driving and / or in the case of electric and hybrid vehicles with large Rekuperationsanteilen and associated rare braking operations to surface corrosion damage of the friction surfaces, which can make a premature replacement necessary. Finally, on the one hand contributes to the wear of a brake disc significantly to the particulate matter of a vehicle, but also the corrosion of the Gußbremsscheibe contributes by chipping during braking of the iron oxides to the fine dust emission.

Alternative Bremsscheiben aus Keramik weisen eine hohe Lebensdauer auf, sind jedoch aufgrund ihres hohen Preises für die Masse von Serienfahrzeugen weniger interessant.Ceramic ceramic discs have a long service life, but are less interesting because of their high price for the mass of production vehicles.

Als Korrosionsschutz kommen auch temporäre Lack- oder Pulverbeschichtungen zum Einsatz, die jedoch insbesondere auf einer Reibfläche eines Bremskörpers bereits bei den ersten Bremsvorgängen abgerieben werden und somit keinen dauerhaften Korrosionsschutz darstellen.As corrosion protection, temporary lacquer or powder coatings are also used, but these are rubbed off, in particular on a friction surface of a brake body, even during the first braking processes and thus do not constitute permanent corrosion protection.

Um diesen Problemen zu begegnen, sind Verfahren bekannt, um Reibflächen von Bremskörpern, insbesondere Bremsscheiben, mit einer verschleiß- und korrosionsfesten Beschichtung zu versehen. Als Werkstoffe für Beschichtungen werden hartmetallische Legierungen oder Verbundwerkstoffe (Kompositmaterialien) aus Keramik oder Hartmetallpartikeln in einer metallischen Matrix eingesetzt, die ein verbessertes Verhalten gegenüber Korrosion und Verschleiß bieten. Als Aufbringungsverfahren kommen insbesondere thermische Spritzverfahren zum Einsatz, beispielsweise Flamm- oder Lichtbogenspritzen, Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF), Plasmaspritzen, Kaltgasspritzen, Drahtplasmaspritzen, Drahthochgeschwindigkeitsspritzen, Lichtbogendrahtspritzen und Plasmadrahtspritzen.To address these problems, methods are known to provide friction surfaces of brake bodies, in particular brake discs, with a wear and corrosion resistant coating. As materials for coatings, hard metal alloys or composite materials (composite materials) made of ceramic or hard metal particles in a metallic matrix are used, which offer improved behavior against corrosion and wear. In particular, thermal spraying methods are used as the application method, for example flame or arc spraying, high-speed flame spraying (HVOF), plasma spraying, cold gas spraying, wire plasma spraying, wire high-speed spraying, electric arc wire spraying and plasma wire spraying.

Als Alternative zu den thermischen Spritzverfahren sind elektrolytische oder galvanische Methoden beschrieben, die aber nur eine schlechte Haftung und geringe Duktilität der Beschichtung sowie geringe Schichtdicken erlauben. Weiterhin sind Auftragsschweißverfahren bekannt, umfassende Laserstrahl-, Plasma- oder Lichtbogenauftragsschweißen, die jedoch speziell bei Grauguss zu ungünstigen Materialveränderungen führen, beispielsweise der Entstehung von Sprödphasen und Rissen sowie der Erhöhung der Porosität.As an alternative to the thermal spraying process electrolytic or galvanic methods are described, but only allow poor adhesion and low ductility of the coating and low layer thicknesses. Furthermore, build-up welding methods are known, comprehensive laser beam, plasma or arc metal deposition welding, but especially in gray cast iron lead to unfavorable material changes, such as the formation of brittle phases and cracks and the increase in porosity.

Jedoch beschäftigen sich die beschriebenen Verfahren mit den Reibflächen selbst und die anliegenden korrosionsgefährdeten, teils schwer zugänglichen Flächen (z.B. Kühlkanäle) werden kostenintensiv mitbeschichtet und/oder vernachlässigt.However, the described methods are concerned with the friction surfaces themselves and the adjoining corrosion-endangered, partly difficult-to-reach surfaces (for example cooling channels) are cost-intensive coated and / or neglected.

Der vorliegende Ansatz konzentriert sich insbesondere auf diese anliegenden Flächen (im Folgenden Grundflächen genannt) und das wirtschaftliche Aufbringen einer korrosions-, hitze- und/oder verschleißfesten Beschichtung mittels des thermischen Spritzens. Die Anforderungen an diese an den Reibflächen anliegenden Bereiche weichen von denen der Reibfläche ab und können daher mit wirtschaftlicheren bzw. kostengünstigeren Verfahren beschichtet werden als die Reibflächen selbst. Des Weiteren zeichnet sich dieses Verfahren dadurch aus, dass die Beschichtung an den anliegenden Flächen zusätzlich zu einer möglichen Beschichtung der Reibflächen selbst durchgeführt werden können. Die einzige Voraussetzung dafür ist, dass die jeweiligen Bereiche, welche im jeweiligen Prozessschritt nicht beschichtet werden sollen, entsprechend abgedeckt werden.The present approach focuses in particular on these adjacent surfaces (hereinafter referred to as base areas) and the economic application of a corrosion, heat and / or wear-resistant coating by means of thermal spraying. The requirements of these areas applied to the friction surfaces differ from those of the friction surface and can therefore be coated with more economical or cost-effective methods than the friction surfaces themselves Furthermore, this method is characterized by the fact that the coating on the adjacent surfaces in addition to a possible coating of the friction surfaces themselves can be performed. The only requirement for this is that the respective areas, which should not be coated in the respective process step, are covered accordingly.

Bei der vorliegenden Erfindung liegt der Fokus auf dem Korrosionsschutz der anliegenden Flächen/Bereiche der Reibfläche, welche keine direkte Bremsfunktion erfüllen, jedoch ebenfalls direkt von der Thematik Korrosion und der damit einhergehenden Nachteile betroffen sind.In the present invention, the focus is on the corrosion protection of the adjacent surfaces / areas of the friction surface, which do not fulfill a direct braking function, but are also directly affected by the subject of corrosion and the associated disadvantages.

Es ist bekannt, dass die Haftung der aufgebrachten Schicht auf dem Basismaterial durch das Aufrauen der zu beschichtenden Flächen vor dem thermischen Spritzen erhöht wird. Dies erfolgt etwa durch Strahlverfahren mittels eines Hartstoffgranulats, durch Ultraschall- oder Laserstrahlbehandlung, durch Elektronenstrahlbehandlung oder durch Diffusionsbehandlung der Substratoberfläche durch Plasmaborieren, Plasmacarburieren oder durch Plasmanitrieren. Ebenfalls kann eine Entfernung von Graphit aus der Oberfläche durch chemische, thermochemische und/oder elektrochemische Reinigungsverfahren oder durch reaktives Plasmaätzen erzielt werden.It is known that the adhesion of the applied layer to the base material is increased by the roughening of the surfaces to be coated prior to the thermal spraying. This is done for example by blasting using a hard material granules, by ultrasonic or laser beam treatment, by electron beam treatment or by diffusion treatment of the substrate surface by plasma labors, Plasmacarburieren or by plasma nitriding. Also, removal of graphite from the surface can be achieved by chemical, thermochemical and / or electrochemical cleaning methods or by reactive plasma etching.

Weiterhin wird zur Steigerung der Haftung insbesondere thermischer Spritzschichten häufig eine Haftvermittlerschicht verwendet, die zwischen Basismaterial und der Verschleiß- und Korrosionsbeschichtung aufgebracht wird und zumeist aus Metallen oder Metalllegierungen besteht. Das Aufbringen einer solchen Zwischenschicht stellt jedoch einen recht aufwendigen zusätzlichen Prozessschritt dar. Furthermore, in order to increase the adhesion, in particular thermal sprayed coatings, frequently an adhesion promoter layer is used, which is applied between the base material and the wear and corrosion coating and mostly consists of metals or metal alloys. The application of such an intermediate layer, however, represents a rather complicated additional process step.

Die Haftung einer thermisch gespritzten Schicht auf dem Basismaterial oder einer Haftvermittlerschicht beruht auf dem Prinzip der mechanischen Verklammerung der auftreffenden Spritzpartikel auf das Substrat. Eine wesentlich stärkere Anbindung ist durch metallurgische Bindung möglich, wobei durch Einsatz thermischer Energie ein atomarer Diffusionsprozess an der Grenzfläche zwischen Substrat und Beschichtung erfolgt.The adhesion of a thermally sprayed layer on the base material or an adhesion promoter layer is based on the principle of mechanical interlocking of the impinging spray particles on the substrate. A much stronger connection is possible by metallurgical bonding, wherein by using thermal energy, an atomic diffusion process takes place at the interface between substrate and coating.

Hierzu stehen zwei Alternativen zur Auswahl:

  • Einerseits kann das Substrat/der Grundkörper vor dem Spritzprozess vorerwärmt werden, so dass der Diffusionsprozess direkt beim Auftreffen der Spritzpartikel ablaufen kann. In diesem Zusammenhang sind Vorwärmtemperaturen im Bereich von 120 °C bis 150 °C beschrieben. Andererseits besteht die Möglichkeit eines Einschmelz- oder Diffusionsprozesses, bei dem die Erwärmung nach dem Spritzvorgang stattfindet. Hierzu erfolgt in einem verfahrens- und energieaufwendigen Prozessschritt eine Erwärmung über die Grenze der Schmelztemperatur der aufgebrachten Beschichtung.
  • Ausgehend hiervon wird erfindungsgemäß ein Bremskörper mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
There are two alternatives to choose from:
  • On the one hand, the substrate / the main body can be preheated before the injection process, so that the diffusion process can take place directly when the spray particles strike. In this context, preheating temperatures in the range of 120 ° C to 150 ° C are described. On the other hand, there is the possibility of a melting or diffusion process in which the heating takes place after the injection process. For this purpose, in a process and energy-consuming process step, heating takes place beyond the limit of the melting temperature of the applied coating.
  • Based on this, a brake body according to the invention with the features of the protection claim 1 is proposed. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Bremskörper umfasst einen Grundkörper mit einer ersten als Reibfläche ausgebildeten Oberfläche und einer zweiten als Grundfläche ausgebildeten Oberfläche. Der Grundfläche kommt im Unterschied zur Reibfläche keine Reib- oder Bremsfunktion zu. Die Grundfläche umfasst einen Bereich der Oberfläche des Grundkörpers, welche teilweise oder vollständig benachbart zur Reibfläche angeordnet ist. Der Grundkörper kann aus einem Basismaterial, wie beispielsweise Grauguss, bestehen. Erfindungsgemäß weist der Bremskörper eine auf die Grundfläche aufgebrachte Grundflächenbeschichtung auf.The brake body according to the invention comprises a base body with a first surface designed as a friction surface and a second surface formed as a base surface. In contrast to the friction surface, the base surface does not have any frictional or braking function. The base area comprises a region of the surface of the base body which is arranged partially or completely adjacent to the friction surface. The main body may consist of a base material, such as gray cast iron. According to the invention, the brake body has a base area coating applied to the base area.

Die Grundflächenbeschichtung kann mittels thermischen Spritzens auf die Grundfläche aufgebracht werden. Das thermische Spritzen ist ein Verfahren, welches mit geringem Aufwand und geringen Kosten durchgeführt werden kann. Bei der Grundflächenbeschichtung kann es sich um eine vorwiegend hitze-, korrosions- und/oder verschleißbeständige Beschichtung handeln. Der erfindungsgemäße Bremskörper weist einen besonders guten Hitzekorrosionsschutz mit einer entsprechenden Verschleißbeständigkeit auf. Außerdem ist es möglich, schwer zugängliche Bereiche, wie zum Beispiel Kühlkanäle, zu beschichten.The base coat can be applied to the base by means of thermal spraying. Thermal spraying is a process that can be carried out with little effort and low cost. The basecoat may be a predominantly heat, corrosion and / or wear resistant coating. The brake body according to the invention has a particularly good heat corrosion protection with a corresponding wear resistance. It is also possible to coat hard to reach areas, such as cooling ducts.

Gemäß einer ersten Ausführungsvariante umfasst die Herstellung des erfindungsgemäßen Bremskörpers die folgenden Schritte:

  • - Bereitstellen eines Grundkörpers aus einem Basismaterial,
  • - Aufrauen einer Oberfläche des Grundkörpers zur Ausbildung einer sogenannten Grundfläche, unter Erzeugung einer vorbestimmten Rauigkeit,
  • - optionales Erwärmen der Grundfläche auf eine Temperatur von mindestens ca. 200 °C, und
  • - Aufbringen einer hitze- und korrosionsfesten und möglichst verschleißfesten Grundflächenbeschichtung auf die Grundfläche.
According to a first embodiment variant, the production of the brake body according to the invention comprises the following steps:
  • Providing a basic body of a base material,
  • Roughening a surface of the base body to form a so-called base surface, producing a predetermined roughness,
  • - Optional heating of the base to a temperature of at least about 200 ° C, and
  • - Applying a heat and corrosion resistant and wear-resistant as possible base coating on the base.

Das Aufbringen der Grundflächenbeschichtung erfolgt mit dem thermischen Spritzen, vorzugsweise dem Lichtbogen- bzw. Plasmadrahtspritzen. Beim Lichtbogen- bzw. Plasmadrahtspritzen liegt das Spritzmaterial in Drahtform vor und wird über zwei Zugänge dem Brenner zugeführt. Diese beiden Drähte werden entweder über einen Lichtbogen oder ein Plasma abgeschmolzen und mit einem Zerstäubergas (z.B. Druckluft/Plasma) auf das zu beschichtende Substrat geschleudert bzw. aufgetragen. Durch die Zufuhr von zwei Drähten ist es möglich unterschiedliche Materialien miteinander zu kombinieren und somit gezielte Eigenschaften zu ermöglichen. Die Werkstoffpartikel scheiden sich an den zu beschichtenden Flächen mit einer entsprechenden Dichte der erzeugten Grundflächenbeschichtung und hoher Haftung ab. Entgegen der aus dem Stand der Technik bekannten Beschichtung, zum Beispiel Lacke, wird durch die Grundflächenbeschichtung ein verschleißfesterer und damit beständigerer Hitzekorrosionsschutz aufgetragen.The application of the base surface coating takes place with the thermal spraying, preferably the arc or plasma wire spraying. In the case of arc or plasma wire spraying, the spray material is present in wire form and is supplied to the burner via two accesses. These two wires are either melted down via an arc or plasma and spun onto the substrate to be coated with a nebulizer gas (e.g., compressed air / plasma). By feeding two wires, it is possible to combine different materials with each other and thus to enable targeted properties. The material particles are deposited on the surfaces to be coated with a corresponding density of the base surface coating produced and high adhesion. Contrary to the coating known from the prior art, for example paints, a more wear-resistant and therefore more resistant heat corrosion protection is applied by the base coat.

Zur weiteren Steigerung der Haftung kann die Oberfläche unmittelbar vor dem Beschichten erwärmt werden, um in einem gewissen Maße Diffusionsprozesse in der Grenzfläche zwischen Basismaterial und Grundflächenbeschichtungsmaterial, für eine stoffliche Anbindung, zu ermöglichen. Unter Betrachtung der Anforderungen hinsichtlich der Haftung der Schicht auf den an den Reibflächen anliegenden Flächen ist solch eine Wärmebehandlung in den meisten Fällen jedoch nicht erforderlich.To further increase adhesion, the surface can be heated immediately prior to coating to allow for diffusion to some extent in the interface between base material and basecoat material, for material bonding. However, considering the requirements on the adhesion of the layer to the surfaces adjacent to the friction surfaces, such heat treatment is not required in most cases.

Zudem begünstigt die beim Bremsvorgang entstehende Erwärmung des Bremskörpers die Diffusion der Beschichtung in das Basismaterial, beispielsweise den Grauguss, und verstärkt somit im Betrieb die Haftung der Beschichtung am Substrat.In addition, the heating of the brake body, which occurs during the braking process, favors the braking action Diffusion of the coating in the base material, such as gray cast iron, and thus enhances the adhesion of the coating to the substrate during operation.

Durch die beim Bremsen entstehende Wärme bzw. der damit eingeleiteten möglichen Diffusion des Beschichtungsmaterials in das Basismaterial des Grundkörpers, vorzugsweise Grauguss, wird nicht nur die Haftung der Beschichtung erhöht, sondern auch die Bildung von Aluminiden unterstützt. Aluminide weisen eine noch höhere Hitze- und Korrosionsbeständigkeit auf als die erfindungsgemäß vorgesehene Grundflächenbeschichtung (das Grundflächenbeschichtungsmaterial) direkt nach dem Auftragen der Beschichtung. Dies bedeutet, dass sich die Haftung sowie der Verschleiß-, Hitze- und Korrosionsschutz der Beschichtung während des Bremseinsatzes verbessert.Due to the heat generated during braking or the possible diffusion of the coating material into the base material of the base body, preferably gray cast iron, not only the adhesion of the coating is increased, but also the formation of aluminides is promoted. Aluminides have an even higher heat and corrosion resistance than the base coating provided according to the invention (the base coat material) directly after the application of the coating. This means that the adhesion as well as the wear, heat and corrosion protection of the coating improves during braking application.

Durch die Grundflächenbeschichtung kann nahezu der komplette Grundkörper, ausgenommen der Reib- bzw. Bremsflächen, vor Korrosion geschützt werden, wodurch eine Oxidation der Grundfläche verhindert werden kann. Dadurch erhöhen sich die Beständigkeit bzw. die Lebensdauer gegenüber unbehandelten korrosionsanfälligen Materialien. Vereinfacht kann man sagen, dass unter Korrosion mitunter die Bildung von Eisenoxid an der Oberfläche gemeint ist. Die nun in Eisenoxid umgewandelte Oberfläche bzw. Oberflächenbereiche (Grundfläche) bauen sich nach und nach auf und können aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten zum Basismaterial im Einsatz von diesem abplatzen. Die nun wieder „blanken Stellen/Bereiche fangen ebenfalls wieder an zu korrodieren. Grundsätzlich kann man sagen, dass die korrosionsanfälligen Materialien über die Zeit bzw. der damit einhergehenden Korrosion instabil werden. Der erfindungsgemäße Bremskörper weist somit eine deutlich verbesserte Stabilität und somit längere Lebensdauer im Vergleich zum unbeschichteten Basismaterial des Grundkörpers auf.Due to the base coating, almost the complete body, except the friction or braking surfaces, are protected from corrosion, whereby oxidation of the base can be prevented. As a result, the durability and durability increase compared to untreated corrosion-prone materials. Simplified, one can say that corrosion sometimes means the formation of iron oxide on the surface. The now converted into iron oxide surface or surface areas (base area) build up gradually and can flake due to the different expansion coefficients of the base material in use of this. The now "bare spots / areas also begin to corrode again. Basically, it can be said that the corrosion-prone materials become unstable over time or the associated corrosion. The brake body according to the invention thus has a significantly improved stability and thus longer life in comparison to the uncoated base material of the base body.

Ein weiterer vorteilhafter Aspekt ist, dass eine vorliegende (durch Korrosion verursachte) „Oxidhaut“ bzw. „Oxidüberzug“ isolierend wirkt und somit die Wärmeabfuhr gegenüber dem reinen Basismaterial verschlechtert wird. Der erfindungsgemäße Bremskörper weist eine deutlich reduzierte Korrosionsanfälligkeit auf und kann die Wärmeabfuhr und/oder das Kühlverhalten nahezu beibehalten bzw. nicht wie zuvor erwähnt verschlechtern. Das Beibehalten der Wärmeleiteigenschaften führt neben dem Beibehalten der Kühlleistung zu einer Erhöhung der Lebensdauer des Grundkörpers.A further advantageous aspect is that a present (caused by corrosion) "oxide skin" or "oxide coating" has an insulating effect and thus the heat dissipation is worsened compared to the pure base material. The brake body according to the invention has a significantly reduced susceptibility to corrosion and can almost retain the heat dissipation and / or the cooling behavior or not deteriorate as previously mentioned. Maintaining the thermal conduction properties, in addition to maintaining the cooling performance leads to an increase in the life of the body.

Das wirtschaftliche und kostengünstige Lichtbogen- bzw. Plasmadrahtspritzen führt zu der Erzeugung einer Grundflächenbeschichtung mit einer den Anforderungen entsprechenden hohen Haftfestigkeit und Dichte. Alternativ, jedoch weniger bevorzugt, kann das Aufbringen durch Pulverbeschichtung mittels eines anderen thermischen Spritzverfahrens erfolgen, beispielsweise Hochgeschwindigkeitsspritzen, Plasmaspritzen, Kaltgasspritzen oder Detonationsspritzen.The economical and cost-effective arc or plasma wire spraying leads to the production of a base coating with a high adhesive strength and density corresponding to the requirements. Alternatively, but less preferably, the powder coating may be applied by another thermal spraying method, such as high speed spraying, plasma spraying, cold gas spraying or detonating spraying.

Die Schichtdicke der Grundflächenbeschichtung kann im Bereich von ca. 30 µm bis ca. 500 µm liegen. Vorzugsweise wird ein Bereich von 100 µm bis 300 µm erzeugt. Besonders bevorzugt erfolgt der Schichtaufbau in Abhängigkeit des Spritzverfahrens bis zu einer gewünschten Schichtdicke durch wiederholte Abscheidung von mehreren Einzelschichten.The layer thickness of the base coat can be in the range of about 30 microns to about 500 microns. Preferably, a range of 100 microns to 300 microns is generated. The layer structure is particularly preferably carried out as a function of the spraying process up to a desired layer thickness by repeated deposition of a plurality of individual layers.

Als Werkstoff für die Beschichtung kommen grundsätzlich alle Materialien in Frage, die gegenüber dem Basismaterial, das insbesondere Grauguss ist, einen höheren Korrosionsschutz aufweisen. Des weiteren ist eine entsprechende Verschleißbeständigkeit, die denen von zum Beispiel Lacken deutlich überlegen ist, zu berücksichtigen.As a material for the coating are basically all materials in question, which have a higher corrosion protection compared to the base material, which is in particular gray cast iron. Furthermore, a corresponding wear resistance, which is clearly superior to that of, for example, paints, to take into account.

Der erfindungsgemäße Bremskörper umfasst eine Grundflächenbeschichtung welche vorzugsweise Aluminium und/oder seewasserfestes Aluminium (Hydronalium) umfasst, bei welchem es sich um ein sehr korrosionsbeständiges Material handelt. Wie zuvor beschrieben, ist dieses als Hitze- und Korrosionsschutz für die vorgesehene Anwendung besonders geeignet.The brake body according to the invention comprises a surface coating which preferably comprises aluminum and / or seawater-resistant aluminum (hydronium), which is a material which is very resistant to corrosion. As described above, this is particularly suitable as heat and corrosion protection for the intended application.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass entgegen bekannten ähnlichen Bremskörpern keine zusätzlichen Haftvermittlerschichten (Haftschichten) in einem zusätzlichen Arbeitsschritt und/oder Verfahren aufgetragen werden müssen. Bei dem erfindungsgemäßen Bremskörper kann die Vorbereitung der zu beschichtenden Grundfläche mit den im thermischen Spritzen üblichen Verfahren, dem Strahlen der zu beschichtenden Grundflächen, erfolgen und es sind keine speziellen Maßnahmen erforderlich.Another advantage of the invention is that contrary to known similar brake bodies no additional adhesion promoter layers (adhesive layers) must be applied in an additional operation and / or method. In the case of the brake body according to the invention, the preparation of the base area to be coated can take place with the methods customary in thermal spraying, the blasting of the base areas to be coated, and no special measures are required.

Diese Erfindung kann ebenfalls bzw. zusätzlich ausgeführt werden, wenn die Reibflächen des Grundkörpers eine Reibflächenbeschichtung aufweisen. Die Reibflächenbeschichtung kann mit anderen, wesentlich aufwendigeren bzw. kostenintensiveren Verfahren und Materialien, zum Erreichen sehr haftender, verschleißfester und/oder korrosionsschützender Beschichtungen beschichtet werden. Voraussetzung dafür ist, dass die im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht zu beschichtenden Bereiche (Reibflächen) entsprechend abgedeckt werden, um diese nicht mit zu beschichten.This invention can also be carried out if the friction surfaces of the base body have a friction surface coating. The friction surface coating can be coated with other, much more expensive or costly processes and materials to achieve very adhesive, wear-resistant and / or corrosion-protective coatings. The prerequisite for this is that the regions (friction surfaces) which are not to be coated in the context of the present invention are covered accordingly so as not to coat them.

Eine im Anschluss an das thermische Spritzen der Grundflächen abschließende mechanische Nachbearbeitung der Grundflächenbeschichtung kann unter Betrachtung der jeweiligen Anforderungen erforderlich sein.Subsequent to the thermal spraying of the base surfaces final mechanical post-processing of Base coating may be required considering the respective requirements.

Zeit- und kostenintensive Vorbehandlungen sowie Haftvermittlerschichten sind überflüssig. Bei einem nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten oder herstellbaren Bremskörper für ein Fahrzeug kann es sich um eine Bremsscheibe für eine Scheibenbremse oder eine Bremstrommel für eine Trommelbremse handeln.Time- and cost-intensive pretreatments and adhesion promoter layers are superfluous. A brake body for a vehicle manufactured or producible according to the method described may be a brake disk for a disk brake or a brake drum for a drum brake.

Gemäß einer zweiten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Bremskörpers wird die Grundflächenbeschichtung zunächst auf eine mit einem Trennmittel versehene Negativform des Grundkörpers aufgebracht und anschließend durch einen Gießprozess des Grundkörpers auf die Grundfläche des Grundkörpers aufgebracht. In dieser Ausführungsform wird nicht die Grundfläche des Grundkörpers unmittelbar beschichtet, sondern die Grundflächenbeschichtung zunächst auf eine Negativform aufgebracht.According to a second embodiment of the brake body according to the invention, the base surface coating is first applied to a provided with a release agent negative mold of the body and then applied by a casting process of the body on the base of the body. In this embodiment, the base area of the main body is not directly coated, but the base area coating is first applied to a negative mold.

Standardmäßig werden Bremskörper mittels eines Gießverfahrens hergestellt. Für das Gießen der Bremskörper sind Negativformen, welche mit dem Grundmaterial umgossen werden, in Form von Sandkernen, Matrizen und/oder Gießformen erforderlich. Sämtliche werden als Negativform bezeichnet. Die Beschichtung der Negativform geschieht mit den zuvor beschriebenen Verfahren und Materialien.By default, brake bodies are produced by means of a casting process. For the casting of the brake bodies are negative molds, which are encapsulated with the base material, in the form of sand cores, dies and / or molds required. All are referred to as negative form. The coating of the negative mold is done with the previously described methods and materials.

Ein Unterschied besteht jedoch darin, dass anstatt des Strahlens oder Aufrauens ein Trennmittel auf die Negativform aufgetragen wird. Die Aufbringung der Beschichtung auf die Negativform erfolgt analog zum vorstehend beschriebenen Verfahren mit gleichen oder etwas größeren Schichtdicken (von bis zu 2 mm).One difference, however, is that instead of blasting or roughening, a release agent is applied to the negative mold. The application of the coating to the negative mold is analogous to the method described above with the same or slightly larger layer thicknesses (up to 2 mm).

Während des Gießprozesses wird die korrosions-, hitze- und/oder verschleißfeste Grundflächenbeschichtung auf der Negativform geschmolzen und verbindet sich somit nahezu stoffschlüssig mit dem Material des Grundkörpers. Auf diese Weise wird ebenfalls eine Grundflächenbeschichtung auf eine Grundfläche des Grundkörpers aufgebracht, welche entsprechend der zuvor beschriebenen Anwendungsmöglichkeiten, einen Schutz vor Korrosion, Hitze oder Verschleiß bietet.During the casting process, the corrosion-resistant, heat-resistant and / or wear-resistant base-area coating is melted on the negative mold and thus combines with the material of the base body almost in a materially bonded manner. In this way, a base coating is also applied to a base surface of the body, which, according to the applications described above, provides protection against corrosion, heat or wear.

Beim Gießprozess liegen hohe Temperaturen vor, welche den zuvor beschriebenen Diffusionsprozess und die Bildung der Eisenaluminide ermöglichen, ohne zusätzliche oder spezielle Maßnahmen oder weitere Prozessschritte.In the casting process, high temperatures are present, which allow the diffusion process described above and the formation of iron aluminides, without additional or special measures or further process steps.

Das Beschichten der Negativform hat den weiteren Vorteil, dass schwer zugängliche Bereiche einfacher bzw. präziser und gleichmäßiger beschichtbar sind. Durch die (gleichmäßige) hohe Temperatur beim Gießen kommt es ohne zusätzliche Prozessschritte zur Diffusion und der Bildung von Eisenaluminiden.The coating of the negative mold has the further advantage that hard to reach areas are easier or more precise and more uniformly coatable. Due to the (even) high temperature during casting, diffusion and the formation of iron aluminides occur without additional process steps.

Der voranstehend beschriebene Bremskörper, welcher gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausführungsvariante hergestellt ist, kann mit den Merkmalen, die im Rahmen der ersten Ausführungsvariante beschrieben sind, fortgebildet werden.The brake body described above, which is produced according to a second advantageous embodiment, can be further developed with the features described in the first embodiment.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung beispielhaft beschrieben. Es zeigen:

  • 1: eine schematische Schnittansicht und eine vergrößerte Ansicht eines unbeschichteten Grundkörpers,
  • 2: eine schematische Schnittansicht und eine vergrößerte Ansicht des Grundkörpers nach dem Aufrauen bzw. Strahlen,
  • 3: eine schematische Schnittansicht und eine vergrößerte Ansicht des Grundkörpers nach dem Aufbringen einer Beschichtung auf den Reibflächen, und
  • 4: eine schematische Schnittansicht und eine vergrößerte Ansicht eines erfindungsgemäßen Bremskörpers.
The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings with reference to an advantageous embodiment of the invention. Show it:
  • 1 FIG. 2: a schematic sectional view and an enlarged view of an uncoated base body, FIG.
  • 2 a schematic sectional view and an enlarged view of the main body after the roughening or blasting,
  • 3 a schematic sectional view and an enlarged view of the body after applying a coating on the friction surfaces, and
  • 4 : A schematic sectional view and an enlarged view of a brake body according to the invention.

In 1 ist ein Randausschnitt eines zu beschichtenden Grundkörpers 12 eines Bremskörpers 10 gezeigt. In dieser Ausführungsform ist der Bremskörper 10 eine Bremsscheibe mit Kühlkanälen für eine Scheibenbremse eines Kraftfahrzeuges. Der Grundkörper 12 weist an seinem äußeren Umfang eine Reib- bzw. Bremsfläche 14 auf (im Folgenden als Reibfläche 14 bezeichnet). Der Grundkörper 12 ist im vorliegenden Beispiel aus Grauguss mittels eines üblichen Gießverfahrens hergestellt. Die Grundfläche 15, das ist in dieser Ausführungsform jede Oberfläche 15 des Grundkörpers 12, ausgenommen der Reibflächen 14. Die Grundfläche 15 besteht aus Grauguss oder einem anderen korrosionsanfälligen Material und wird mit einer korrosionsschützenden Grundflächenbeschichtung 18 versehen.In 1 is a marginal detail of a body to be coated 12 a brake body 10 shown. In this embodiment, the brake body 10 a brake disc with cooling channels for a disc brake of a motor vehicle. The main body 12 has at its outer periphery a friction or braking surface 14 on (hereinafter referred to as friction surface 14 designated). The main body 12 is made in the present example of gray cast iron by means of a conventional casting process. The base area 15 That is, in this embodiment, each surface 15 of the basic body 12 , except friction surfaces 14 , The base area 15 It consists of gray cast iron or another material susceptible to corrosion and is provided with a corrosion-resistant base coat 18 Mistake.

In einem ersten Schritt erfolgt ein Aufrauen des Grundkörpers 12 oder ein selektives Aufrauen der Oberfläche des Grundkörpers im Bereich der Grundfläche 15. Sollte ein Aufrauen für ein mögliches Beschichten der Reibflächen 14 erforderlich sein, kann das Aufrauen der der Grundflächen 15 und der Reibflächen 14 gemeinsam erfolgen. Sollten die Reibflächen 14 nicht beschichtet werden und/oder kein Aufrauen der Reibflächen 14 erforderlich sein, sind die Reibflächen 14 vor dem Aufrauen der Grundfläche 15 so abzudecken, dass diese beim Aufrauen unberührt bleiben.In a first step, a roughening of the body takes place 12 or a selective roughening of the surface of the base body in the region of the base surface 15 , Should a roughening for a possible coating of the friction surfaces 14 may be required, the roughening of the bases 15 and the friction surfaces 14 be done together. Should the friction surfaces 14 not coated and / or no roughening of the friction surfaces 14 be required, are the friction surfaces 14 before roughening the base 15 Cover so that they remain untouched during roughening.

Das Aufrauen erfolgt bevorzugt unter Verwendung einer Strahlanlage, in der der Grundkörper 12 in eine Aufnahme eingesetzt wird und die nicht zu beschichtenden Bereiche der Oberfläche abgedeckt und somit vor dem Strahlgut geschützt werden. Danach wird der Grundkörper 12, ggf. in Rotation, oder die zu beschichtende Oberfläche mit einem definierten Strahlmaterial und Druck mittels dem Strahlverfahren aufgeraut.The roughening is preferably carried out using a blasting machine, in which the main body 12 is used in a recording and the non-coated areas of the surface covered and thus protected from the blasting material. After that, the main body 12 , if necessary in rotation, or roughened the surface to be coated with a defined jet material and pressure by means of the blasting process.

Im dargestellten Detailausschnitt in 2 ist das Resultat der gemeinsamen Strahlbearbeitung der Reibfläche 14 und der Grundfläche 15 gezeigt. Für den Fall, dass die Reibfläche 14 nicht gestrahlt werden soll, wäre diese abzudecken gewesen und würde, wie in 1 dargestellt, unbehandelt vorliegen.In the detail shown in 2 is the result of the joint beam processing of the friction surface 14 and the base area 15 shown. In the event that the friction surface 14 should not be blasted, this would have been cover and would, as in 1 shown, untreated present.

Wie dem Detailausschnitt der 2 zu entnehmen ist, ist das Resultat der Strahlbehandlung ein „Gebirgsprofil“ bzw. ein „Berg-und-Tal-Profil“ der gestrahlten Grundfläche 15 sowie der Reibfläche 14. Die Rautiefe Rz wird hierbei über das Strahlverfahren, das Strahlgut bzw. -material, den Druck und den Vorschub bestimmt. Die angestrebte Rauigkeit wird dabei in Abhängigkeit der gewünschten Schichtdicke definiert. Vorliegende Strahlpartikel können durch Abblasen entfernt werden.Like the detail of the 2 can be seen, the result of the blast treatment is a "mountain profile" or a "hill-and-valley profile" of the blasted base 15 and the friction surface 14 , The roughness depth Rz is in this case determined by the blasting process, the blasting material or material, the pressure and the feed. The desired roughness is defined as a function of the desired layer thickness. Present jet particles can be removed by blowing off.

In 3 ist der Grundkörper 12 mit einer Reibflächenbeschichtung 16 auf der Reibfläche 14 dargestellt. Dabei spielt es keine Rolle mit welchem Verfahren eine Beschichtung 16 für die Reibflächen 14 aufgebracht wurde. In Abhängigkeit des Verfahrens ist jedoch zu berücksichtigen, dass die Grundfläche 15 evtl. abgedeckt wird bzw. das gestrahlte Substrat, in diesem Fall Grauguss, ohne Verunreinigungen vorliegt.In 3 is the main body 12 with a friction surface coating 16 on the friction surface 14 shown. It does not matter with which method a coating 16 for the friction surfaces 14 was applied. Depending on the procedure, however, it must be taken into account that the footprint 15 is possibly covered or the blasted substrate, in this case gray cast iron, is present without impurities.

4 zeigt einen erfindungsgemäßen Bremskörper 10. Im dargestellten Schritt erfolgt das Aufbringen der Grundflächenbeschichtung 18 auf die Grundfläche 15 mittels eines thermischen Spritzverfahrens, hier Lichtbogendraht- oder Plasmadrahtspritzen. Hierzu wird beispielsweise ein Werkstoff, bestehend aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen, wie z.B. Hydronalium, verwendet. Das Aufbringen der Grundflächenbeschichtung 18 kann in mehreren Schritten bzw. Schichten erfolgen, bis eine gewünschte Schichtdicke, vorzugsweise im Bereich von 50 µm bis 300 µm, erreicht wird. Hierbei ist zu beachten, dass die Reibflächen 14 bzw. deren mögliche Reibflächenbeschichtung 16 abgedeckt werden und nicht mit der für die anliegende Grundfläche 15 vorgesehenen Grundflächenbeschichtung 18 mitbeschichtet werden. 4 shows a brake body according to the invention 10 , In the illustrated step, the application of the base coating takes place 18 on the base 15 by means of a thermal spraying process, here arc wire or plasma wire spraying. For this purpose, for example, a material consisting of aluminum or aluminum alloys, such as hydronalium used. Applying the base coat 18 can be carried out in several steps or layers until a desired layer thickness, preferably in the range of 50 microns to 300 microns, is achieved. It should be noted that the friction surfaces 14 or their possible friction surface coating 16 be covered and not with the for the applied footprint 15 provided base coat 18 be coated with.

Im Anschluss an das Aufbringen der Grundflächenbeschichtung 18 kann eine abschließende mechanische Nachbearbeitung der zuvor aufgebrachten Grundflächenbeschichtung 18, zumindest an den zugänglichen Bereichen, erfolgen. Dies ist hinsichtlich der Funktion in den meisten Fällen nicht erforderlich, kann aber beispielsweise aus optischen Gründen in Betracht gezogen werden. Für den Fall, dass wie in 4 dargestellt, auch eine Reibflächenbeschichtung 16 der Reibflächen 14 erfolgt ist, kann ebenfalls eine abschließende mechanische Nachbearbeitung der aufgebrachten Reibflächenbeschichtung 16 erfolgen. In diesem Fall, kann bei Bedarf auch die Grundflächenbeschichtung 18, zumindest in den zugänglichen Bereichen, mit nachbehandelt werden.Following the application of the base coat 18 may be a final mechanical post-processing of the previously applied base coat 18 , at least in the accessible areas. This is not necessary in terms of function in most cases, but can be considered, for example, for optical reasons. In the event that like in 4 shown, also a friction surface coating 16 the friction surfaces 14 is done, can also be a final mechanical post-processing of the applied friction surface coating 16 respectively. In this case, if necessary, the base coating 18 , at least in the accessible areas, with after-treatment.

Die Möglichkeit des Erwärmens des Grundkörpers 12, um die Diffusionsprozesse beim folgenden Spritzen zu unterstützen wurde hier nicht dargestellt, da es nur in wenigen Fällen erforderlich ist.The possibility of heating the body 12 to assist in the diffusion processes in the subsequent spraying was not shown here, since it is required only in a few cases.

Durch die Kombination des Aufrauens und des thermischen Spritzens mit wird eine Grundflächenbeschichtung 18 mit für die Anwendung ausreichend gute Haftung und Dichte auf dem Grundkörper 12 erzeugt. Dabei ist diese korrosionsschützende Schicht mit kostengünstigen Mitteln durchführbar und gegenüber dem Standard, wie z.B. Lacken, wesentlich beständiger.The combination of the roughening and thermal spraying with a base coat 18 with sufficiently good adhesion and density on the base body for the application 12 generated. In this case, this corrosion-protective layer is feasible with cost-effective means and compared to the standard, such as paints, much more stable.

Die durch die beim Bremsen eingeleitete Temperatur erwähnten Diffusionsprozesse der Beschichtung in den Grundkörper wurden hier nicht beschrieben bzw. dargestellt. Grundsätzlich könnten solche Prozesse durch eine zusätzliche Wärmebehandlung im Anschluss das das Aufbringen der Beschichtung, gelenkt eingeleitet werden.The diffusion processes of the coating into the main body mentioned by the temperature initiated during braking were not described or illustrated here. In principle, such processes could be initiated by an additional heat treatment following the application of the coating.

Claims (16)

Bremskörper (10) für ein Fahrzeug, mit einem Grundkörper (12), der eine als Reibfläche (14) ausgebildete erste Oberfläche, eine als Grundfläche (15) ausgebildete und benachbart zu der Reibfläche (14) angeordnete zweite Oberfläche und eine auf die Grundfläche (15) aufgebrachte Grundflächenbeschichtung (18) aufweist.Brake body (10) for a vehicle, comprising a base body (12) having a first surface formed as a friction surface (14), a second surface formed as a base surface (15) and adjacent to the friction surface (14), and a base surface (14). 15) has applied surface coating (18). Bremskörper (10) nach Anspruch 1, dessen Grundkörper (12) aus Grauguss hergestellt ist.Brake body (10) after Claim 1 whose basic body (12) is made of gray cast iron. Bremskörper (10) nach Anspruch 1 oder 2, dessen Grundflächenbeschichtung (18) Aluminium oder Hydronalium oder Aluminid umfasst.Brake body (10) after Claim 1 or 2 whose base coating (18) comprises aluminum or hydronalium or aluminide. Bremskörper (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dessen Grundfläche (15) durch Aufrauen ausgebildet ist.Brake body (10) according to one of the preceding claims, whose base surface (15) is formed by roughening. Bremskörper (10) nach Anspruch 4, dessen Grundflächenbeschichtung (18) nach erfolgtem Aufrauen mittels eines thermischen Spritzverfahrens aufgebracht wurde.Brake body (10) after Claim 4 whose base coating (18) was applied after roughening by means of a thermal spraying process. Bremskörper (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dessen Grundflächenbeschichtung (18) eine hohe Dichte und/oder eine hohe Haftfestigkeit aufweist. Brake body (10) according to one of the preceding claims, whose bottom surface coating (18) has a high density and / or a high adhesive strength. Bremskörper (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dessen Grundflächenbeschichtung (18) eine Schichtdicke von 30 µm bis 500 µm, vorzugsweise von 100 µm bis 300 µm, aufweist.Brake body (10) according to one of the preceding claims, whose base surface coating (18) has a layer thickness of 30 .mu.m to 500 .mu.m, preferably from 100 .mu.m to 300 .mu.m. Bremskörper (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dessen Grundflächenbeschichtung (18) durch wiederholte Abscheidung mehrerer Einzelschichten gebildet ist.Brake body (10) according to one of the preceding claims, whose base surface coating (18) is formed by repeated deposition of a plurality of individual layers. Bremskörper (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dessen Grundflächenbeschichtung (18) eine höhere Korrosions- und/oder Verschleißbeständigkeit aufweist.Brake body (10) according to any one of the preceding claims, whose base surface coating (18) has a higher corrosion and / or wear resistance. Bremskörper (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dessen Grundflächenbeschichtung (18) stofflich mit dem Grundkörper (12) verbunden ist.Brake body (10) according to one of the preceding claims, whose base surface coating (18) is materially connected to the base body (12). Bremskörper (10) nach Anspruch 5, wobei es sich bei dem thermischen Spritzverfahren um Lichtbogen- bzw. Plasmadrahtspritzen handelt.Brake body (10) after Claim 5 , wherein the thermal spraying process is arc or plasma wire spraying. Bremskörper (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dessen Grundfläche (15) teilweise oder vollständig schwer zugänglich ist.Brake body (10) according to any one of the preceding claims, the base surface (15) is partially or completely difficult to access. Bremskörper (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dessen Grundkörper (12) einen Kühlkanal umfasst, dessen Oberfläche einen Teil der Grundfläche (15) bildet.Brake body (10) according to any one of the preceding claims, whose base body (12) comprises a cooling channel, whose surface forms part of the base surface (15). Bremskörper (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Bremskörper (10) um eine Bremsscheibe für eine Scheibenbremse oder eine Bremstrommel für eine Trommelbremse handelt.Brake body (10) according to any one of the preceding claims, wherein it is in the brake body (10) is a brake disc for a disc brake or a brake drum for a drum brake. Bremskörper (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dessen Reibfläche (14) eine Reibflächenbeschichtung (16) aufweist.Brake body (10) according to one of the preceding claims, whose friction surface (14) has a friction surface coating (16). Bremskörper (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dessen Grundflächenbeschichtung (18) zunächst auf eine mit einem Trennmittel versehene Negativform des Grundkörpers (12) aufgebracht wird und anschließend durch einen Gießprozess des Grundkörpers (12) auf die Grundfläche (15) des Grundkörpers (12) aufgebracht wird.Brake body (10) according to one of the preceding claims, the base surface coating (18) is first applied to a provided with a release agent negative mold of the base body (12) and then by a casting process of the base body (12) on the base surface (15) of the base body (12 ) is applied.
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