EP3155284A1 - Brake disc for a motor vehicle - Google Patents

Brake disc for a motor vehicle

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Publication number
EP3155284A1
EP3155284A1 EP15724523.4A EP15724523A EP3155284A1 EP 3155284 A1 EP3155284 A1 EP 3155284A1 EP 15724523 A EP15724523 A EP 15724523A EP 3155284 A1 EP3155284 A1 EP 3155284A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
cover layer
brake disc
substrate
nickel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15724523.4A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Oliver Lembach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Publication of EP3155284A1 publication Critical patent/EP3155284A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16D2250/0061Joining
    • F16D2250/0069Adhesive bonding

Definitions

  • the invention relates to a brake disk for a motor vehicle comprising a substrate, in particular a cast iron substrate, at least one friction surface formed on the substrate and at least one cover layer applied at least on the at least one friction surface. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a brake disc.
  • Brake discs have friction surfaces, which form a tribological system with the brake pads.
  • the friction surfaces of the brake discs heat up due to friction.
  • the braking effect depends on the condition and the surface condition of the friction surface.
  • the brake disc temperature which is increased as a result of the braking processes, possibly in conjunction with corrosive media such as water and road salt, leads to or accelerates corrosion occurring on the friction surfaces. For this reason, brake discs are often at the friction surfaces with a
  • Brake disc main body extend, or cover layer and body different electrochemical voltage potentials, it can lead to corrosion of the body under the cover layer (corrosive infiltration), which leads to a delamination of the coated body and thus to restrictions to the loss of braking effect.
  • Brake discs made of iron-based material provided with a corrosion protection layer by undergoing a nitrocarburizing surface treatment and subsequent oxidative aftertreatment.
  • Recesses such as holes (perforated brake disc) or slots to introduce into the friction surfaces.
  • Such recesses would be the top layer pierced, which can again come to the corrosion of the body.
  • Brake rotor on a connection layer and an underlying diffusion layer Is located at the surface of the compound layer has a Fe 3 0 4 containing oxide layer before, including, the connection layer primarily of ⁇ -iron nitride, Fe 3 N, and a minor proportion ⁇ '-iron nitride, Fe N.
  • the diffusion layer contains the iron-based material has a concentration diffused nitrogen which is lower than in the tie layer.
  • DE 10 201 1 053 253 A1 describes a brake disk made of carrier part and friction ring, which are connected to one another via connecting elements made of steel material.
  • the connecting elements at least at the end portions on a corrosion protection layer, which consists of a corresponding diffusion layer, an overlying Eisencarbonitride compound layer and an oxide layer lying thereon.
  • the nitrocarburization is carried out in a normal pressure gas process, wherein the compound layer of iron carbonitrides is formed, whereupon in a plasma-assisted vacuum method, the surface of the connecting layer is activated before by oxidation in the normal pressure gas process, a closed and uniform oxide layer is formed.
  • EP 2 394 072 B1 describes a method for producing a cast iron brake disk for a vehicle, the friction surfaces of which are produced by means of carburizing, carbonitriding, case hardening, gas nitriding, oxide nitriding, gas nitrocarburizing, plasma nitriding,
  • the friction surfaces can be provided with a coating of tungsten carbide, chromium carbide and nickel or of tungsten carbide, cobalt, chromium and nickel before the after-treatment.
  • DE 10 2004 016 092 A1 discloses a brake disk with a main body and a coating with at least one wear-resistant layer serving as a friction layer.
  • Layer thickness of the coating is a maximum of about 150 pm.
  • a method is known to provide a brake disk with a marking on the friction surfaces of the brake disk.
  • a chemical or physical treatment of the brake disc is performed by a template in the form of marking.
  • the brake disc has an area in the form of the marking, the other properties, such as a different hardness, than the rest of the
  • DE 10 201 1075 821 A1 discloses a brake disk with a base body and a wear layer applied thereto. To realize the bond between the wear layer and the base body, the contact surface of the base body is pretreated by laser radiation to modify the surface topography, DE 10 2010 013 343 A1 describes a friction disk with a wear protection layer and an integrated wear indicator. Between the
  • Wear protection layer and the friction disc is at least one
  • Indicating surface which occupies a part of the friction surface and differs by at least one of the features coloring and structure of the friction surface and the wear protection layer.
  • the indication surface element is set free by removing the wear protection layer.
  • the present invention has for its object to provide a brake disc with optical markings, which is still protected against corrosion and wear.
  • the invention is based on the general idea, instead of recesses which penetrate the brake disc, to introduce optical markings in the cover layer. This preserves the anticorrosion effect of the cover layer.
  • the cover layer is harder and thinner than the substrate, color changes being incorporated in the cover layer. It is therefore essential that the substrate is still covered by the cover layer where the color changes are located.
  • the cover layer is preferably a wear protection layer or
  • Corrosion protection layer and the substrate a brake disc body made of gray cast iron. It can color changes are introduced to allow identification, for example, with a brand, type number or serial number, the brake disc.
  • the top layer has a microhardness of greater than 300 HV.03, more preferably greater than 500 HV.03 or most preferably greater than 800 HV.03. Due to the high hardness of the cover layer, the wear of the cover layer is reduced, so that the service life is increased.
  • a particularly favorable possibility provides that the cover layer ceramic,
  • C / SiC carbon fiber reinforced silicon carbide
  • Al-SiC silicon carbide particle reinforced aluminum alloy
  • Layer thickness below 1000 pm in particular has a layer thickness between 100 and 500 pm.
  • the cost of the cover layer can be reduced.
  • the nitride, carbide, and / or oxide-containing layers comprise, that are formed by nitriding, carburizing, nitrocarburizing and / or oxidizing.
  • the cover layer consists of a cermet material of a metallic matrix and a ceramic component distributed therein, which constitutes 30 to 70% by weight of the cermet material.
  • Ceramic refers to very hard and wear-resistant composites of ceramic materials in a metallic matrix with high thermal shock and
  • Nitrocarburizing and / or oxidizing hardened surface layer formed as an electrochemical barrier gives the component significantly improved corrosion and crack resistance.
  • corrosive infiltration with the consequence of total failure of the layer system by delamination significantly delayed and thus the life and longevity of the layer system or the component - such as Brake disc in the vehicle - significantly extended.
  • the metallic matrix is a high-alloyed CrNiMo steel, which preferably has a composition comprising 28% by weight chromium, 16% by weight nickel, 4.5% by weight molybdenum, 1.5% by weight % Silicon, 1.75% carbon by weight, balance iron.
  • the metallic matrix is a NiCrMo alloy which preferably has a composition comprising 20 to 23% by weight of chromium, up to 5% by weight of iron, 8 to 10% by weight of molybdenum, 3 , 15 to 4.15 wt .-% of niobium and tantalum in sum, balance nickel, particularly preferably a composition comprising 21, 5 wt .-% chromium, 2.5 wt .-% iron, 9.0 wt .-% molybdenum , 3.7 wt .-% of niobium and tantalum in sum, balance nickel.
  • the ceramic component comprises oxide ceramics selected from Al 2 O 3 , Ti0 2 , Zr0 2 and MgAl 2 0 4 and combinations thereof.
  • the ceramic component Al 2 0 3 and at least one further oxide ceramic comprises, selected from the group comprising Ti0 2 , Zr0 2 , MgAI 2 0 4 , wherein Al 2 0 3, a proportion of 60 to 90 wt. -% of the total
  • the surface layer starting from the substrate has a diffusion layer, a nitride- and carbide-containing bonding layer and an oxide layer, wherein the diffusion layer has a layer thickness of 0.1 to 0.8 mm, the bonding layer has a layer thickness of 2 to 30 ⁇ and the oxide layer has a layer thickness of 1 to 5 pm.
  • the tie layer contains predominantly ⁇ -iron nitride, as well as other nitrides and carbides.
  • the oxide layer preferably contains predominantly iron oxide.
  • an intermediate layer which consists of a nickel-based alloy, preferably a nickel chromium alloy, or of the metallic matrix consisting of the nickel-based alloy or the intermediate layer
  • Matrix metal has a layer thickness of 30 to 120 pm.
  • Cover layer covered areas mechanically roughened or profiled, so that the cover layer interlocks with the substrate.
  • a favorable solution envisages nitriding, carburizing, nitrocarburizing in a gas, plasma or salt bath process and / or oxidizing, preferably nitrocarburizing, plasma activating and oxidizing, the substrate, at least at the friction surfaces, thereby forming, by anodic or plasma oxidation of the
  • the application of the cermet material can be carried out by thermal spraying.
  • a particularly favorable solution provides before the nitriding, carburizing, nitrocarburizing and / or oxidizing that the surfaces of the substrate, at least to the
  • Friction surfaces mechanically roughened or profiled.
  • Nitriding, carburizing, nitrocarburizing and / or oxidizing the substrate surface, a nickel-based alloy or the pure matrix metal are applied to the surface layer and so an additional intermediate layer as wear protection and optionally be formed to assist the adhesion of the cover layer to the surface layer.
  • the nickel-based alloy or the matrix metal can also be applied by thermal spraying.
  • Fig. 1 is a plan view of a brake disc according to the invention with several
  • FIG. 2 is a sectional view of a section of the brake disc, in the region of a depression, along the line AA of Fig. 1,
  • FIG. 3 is a sectional view of a section of the brake disc, in the region of a depression, with an alternative form of the depression, along the line AA of Fig. 1,
  • Fig. 4 is a cross-sectional view through a section of an inventive
  • Brake disc without recess with hardened surface layer another nickel-based intermediate layer and cover layer
  • 5 shows a cross-sectional view through a section of a brake disk according to the invention with the surface layer formed from diffusion layer, connecting layer and oxide layer, a further nickel-based intermediate layer and covering layer
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view through a section of a brake disk according to the invention with the surface layer formed from diffusion layer, connecting layer and oxide layer, a further nickel-based intermediate layer and covering layer
  • FIG. 6 is a microscopic micrograph of a portion of a brake disc according to the invention with profiled surface and hardened surface layer, another nickel-based
  • the invention relates to a brake disk 1 with a substrate 2, in particular with a cast iron substrate whose corrosion and wear properties are improved by a hardened surface layer 3 and a cover layer 4 applied thereon, optionally also further layers, wherein color changes 5 and optionally recesses 6, which do not penetrate the cover layer 4, are introduced into the cover layer 4.
  • the layers prevent or reduce z. As the spread of cracks that can occur during operation of the brake disc 1 on the surface. The fact that the crack propagation is avoided in the substrate 2, a corrosive infiltration of the layers is effectively prevented, so that it does not come or only much later for failure of the brake disc 1, for example by delamination.
  • the recesses 6 may be intended for example for cleaning the brake pads or be designed as a wear marker.
  • a brake disk 1 shown in FIG. 1 has a hub 7 and at least one, for example two, friction surfaces 8, which are arranged coaxially with the hub. Brake pads are applied to the friction surfaces during a braking process.
  • the friction surfaces 8 each have the surface layer 3 and the cover layer 4 applied thereto. In each cover layer several, for example four, recesses 6 are introduced.
  • the recesses 6 are introduced only in the cover layer 4, so the cover layer 4 does not penetrate.
  • the residual thickness of the cover layer 4 below the recesses 6 should be large enough to prevent white ⁇ terhin cracking in the top layer. 4
  • the depressions 6 can be introduced into the cover layer 4 with the aid of a pulsed laser. With the pulsed laser, the cover layer 4 can be processed without exerting large forces on the cover layer 4. As a result, damage to the cover layer 4 can be avoided even with small layer thicknesses of the cover layer 4.
  • the pulsed laser makes it possible to form the depressions 6 almost as desired. For example, steep edges or smooth transitions between the surface and the recess 6 are possible.
  • a color change 9 of the surface can also be made possible with the aid of the pulsed laser.
  • serial numbers For example, serial numbers,
  • Type numbers or trademarks are applied to the friction surfaces 8 of the brake disc 1. It is also possible to use a recess 6 for the identification of the brake disc 1.
  • a hardened surface layer 3 is formed by nitriding, carburizing, nitrocarburizing and / or oxidizing, to which a cover layer 4 is applied.
  • the cover layer 4 consists of a cermet material of a metallic matrix and a ceramic component distributed therein, which constitutes 30 to 70 wt .-% of the cermet material.
  • An alternative brake disk shown in FIG. 4 has, between the hardened surface layer 3 and the cover layer 4, an additional intermediate layer 10 of a nickel-based alloy, preferably a corrosion-resistant and high-temperature resistant nickel chromium alloy.
  • a brake disc according to the invention comprises on the substrate 2, which forms a cast brake disc blank 12, the hardened surface layer 3, preferably by nitrocarburizing, plasma activating and oxidizing by the IONIT OX TM method, but optionally also by other nitrating, carburizing, nitrocarburizing and / or oxidation processes is formed.
  • the surface of the substrate 2 may be previously be profiled chanically.
  • the surface layer 3 is composed of a diffusion layer 31, a connection layer 32 and an oxide layer 33.
  • the layer thickness is in a range of 2 to 30 ⁇ , predominantly ⁇ -iron nitride or carbonitride and to a lesser extent ⁇ '-iron nitride and Special nitrides are formed.
  • the diffusion layer 31 extends into the substrate 2, which has lower concentrations of diffused nitrogen and carbon than in the bonding layer 32, and the nitrogen is in "solution" in the substrate structure besides the special nitrides, carbides, and nitride precipitates 31 is in a range of 0.1 to 0.8 mm, depending on the treatment conditions and the substrate properties.
  • the surface of the connecting layer 32 is oxidized after plasma activation, so that a substantially closed oxide layer 33 of Fe 3 0 4 with a layer thickness in the range of 1 to 5 pm is formed on the connecting layer 32, which has a defined pore structure.
  • an intermediate layer 10 made of a nickel-based alloy or the matrix metal is applied to the oxide layer 33 before the cermet material is applied to form the cover layer 4.
  • the intermediate layer 10 can have a layer thickness in the range from 30 to 120 ⁇ m and the cover layer 4 can have a layer thickness in the range from 100 to 500 ⁇ m.
  • a mixing zone 1 in which the iron oxide of the oxide layer 33 with the nickel-based alloy or the matrix metal of the intermediate layer 10 (or mixed with the matrix metal of the cover layer 4). If the intermediate layer 10 consists of a nickel-based alloy, which differs from the matrix metal, then there is also a mixing zone 11 between the cover layer 4 and the intermediate layer 10. The thickness of the mixing zone 11 may vary depending on the type of application and application parameters.
  • Both the application of the nickel-based alloy or the matrix metal to form the intermediate layer 10 and the application of the cermet material to form the cover layer 4 can be carried out by thermal spraying.
  • the hardened surface layer 3 is on the surface of the substrate 2 with a layer thickness of about 30 ⁇ connecting layer 32 and 3 ⁇ oxide layer 33 before and is indicated by the dashed line .
  • a nickel-based intermediate layer 10 is applied in this embodiment, with a layer thickness of about 100 pm average.
  • the layer thickness of the intermediate layer 10 varies due to the profiled surface of the substrate 2.
  • the cover layer 4 made of cermet has an average thickness of about 350 ⁇ . Variations in the layer thickness also result from the profiled surface of the substrate 2, which, however, advantageously provides a better bond between the cover layer 4 and the substrate 2 coated with the intermediate layer 10 due to this toothing effect.
  • the cover layer 4 and the underlying layers 3, 10 may be limited to tribologically stressed surfaces, that is, to the friction surfaces of the brake disk.
  • the matrix metal may be a high alloy CrNiMo steel or a NiCrMo alloy.
  • a suitable for forming the metallic matrix of the cover layer 4 CrNiMo steel has the composition Fe 28Cr 16 Ni 4.5 Mo 1, 5 Si 1, 75 C.
  • Suitable NiCrMo alloys include Ni 20-23Cr ⁇ 5Fe 8-1 OMo 3.15-4.15Nb (+ Ta) compositions (Inconel TM 625, Special Metals Corporation, Huntington, West Virginia, USA), most preferably Ni 21 , 5Cr 2.5Fe 9.0Mo 3.7 (Nb + Ta).
  • NiCr alloys As a material for forming the intermediate layer 10, other nickel-based alloys, in particular NiCr alloys can also be used.
  • the ceramic component of the cover layer 4 comprises oxide ceramics such as Al 2 O 3 , Ti0 2 , Zr0 2 and MgAl 2 0 4 (spinel). These can be selected individually or in combinations as a reinforcing ceramic component of the cermet.
  • the ceramic component may have at least one further oxide ceramic as a minor component, which is selected from the group comprising TiO 2 , ZrO 2 , MgAl 2 O 4 .
  • the proportion of Al 2 0 3 of the total ceramic component, the proportion in the cermet material in the range of 30 to 70 wt .-% of the cermet material can account for 60 to 90 wt .-%.
  • the further oxide ceramic Ti0 2 , Zr0 2 and / or MgAl 2 0 4 is then present in a proportion of 10 to 40 wt .-% of the total ceramic component.
  • the proportion of Al 2 0 3 of the total ceramic component in the range of 75 to 85 wt .-%, preferably 80 wt .-%.
  • the covering layer 4 of the cermet material for example applied by thermal spraying, has a porosity of less than 5% and a microhardness of between 300 HV.03 and 1000 HV.03.

Abstract

The invention relates to a brake disc (1) for a motor vehicle comprising a substrate (2), in particular a grey cast substrate, at least one friction surface (8) formed on the substrate (2) and at least one cover layer which is applied to the at least one friction surface (8). Said cover layer is harder and thinner than the substrate (2), and colour changes (9) are introduced into the cover layer by means of a pulsed laser for identification purposes.

Description

Bremsscheibe für ein Kraftfahrzeug  Brake disc for a motor vehicle
Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe für ein Kraftfahrzeug umfassend ein Substrat, insbesondere ein Grauguss-Substrat, mindestens eine auf dem Substrat gebildete Reibfläche und mindestens eine zumindest an der mindestens einen Reibfläche aufgebrachte Deckschicht. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Bremsscheibe. The invention relates to a brake disk for a motor vehicle comprising a substrate, in particular a cast iron substrate, at least one friction surface formed on the substrate and at least one cover layer applied at least on the at least one friction surface. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a brake disc.
Bremsscheiben haben Reibflächen, die ein tribologisches System mit den Bremsbelägen bilden. Beim Bremsen, wenn die unbewegten Bremsbeläge mit den rotierten Reibflächen in Kontakt gebracht werden, erwärmen sich die Reibflächen der Bremsscheiben infolge der Reibung. Die Bremswirkung hängt vom Zustand und der Oberflächenbeschaffenheit der Reibfläche ab. Gerade die infolge der Bremsvorgänge erhöhte Temperatur der Bremsscheibe gegebenenfalls in Verbindung mit korrosiven Medien, wie Wasser und Streusalz, führen zu oder beschleunigen an den Reibflächen auftretende Korrosion. Aus diesem Grund werden Bremsscheiben häufig an den Reibflächen mit einer Brake discs have friction surfaces, which form a tribological system with the brake pads. When braking, when the stationary pads are brought into contact with the rotating friction surfaces, the friction surfaces of the brake discs heat up due to friction. The braking effect depends on the condition and the surface condition of the friction surface. The brake disc temperature, which is increased as a result of the braking processes, possibly in conjunction with corrosive media such as water and road salt, leads to or accelerates corrosion occurring on the friction surfaces. For this reason, brake discs are often at the friction surfaces with a
Korrosionsschutzschicht versehen. Weist diese allerdings beispielsweise infolge unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten Risse auf, die sich bis zum Provided corrosion protection layer. However, due to different coefficients of thermal expansion, for example, this causes cracks which extend to the end of the period
Bremsscheibengrundkörper erstrecken, oder weisen Deckschicht und Grundkörper unterschiedliche elektrochemische Spannungspotentiale auf, kann es zur Korrosion des Grundkörpers unter der Deckschicht (korrosive Unterwanderung) kommen, die zu einer Delamination des beschichteten Grundkörpers und damit zu Einschränkungen bis hin zum Verlust der Bremswirkung führt. Brake disc main body extend, or cover layer and body different electrochemical voltage potentials, it can lead to corrosion of the body under the cover layer (corrosive infiltration), which leads to a delamination of the coated body and thus to restrictions to the loss of braking effect.
Um die Beständigkeit der Bremsscheiben gegenüber Korrosion und Oxidation, vor allem auch bei erhöhter Temperatur, zu verbessern, werden die Reibflächen von In order to improve the resistance of the brake discs against corrosion and oxidation, especially at elevated temperature, the friction surfaces of
Bremsscheiben aus eisenbasiertem Material mit einer Korrosionsschutzschicht versehen, indem sie einer nitrocarburierenden Oberflächenbehandlung und anschließender oxidativen Nachbehandlung unterzogen werden. Brake discs made of iron-based material provided with a corrosion protection layer by undergoing a nitrocarburizing surface treatment and subsequent oxidative aftertreatment.
Gleichzeitig ist es wünschenswert aus funktionalen oder optischen Gründen At the same time it is desirable for functional or optical reasons
Ausnehmungen, wie beispielsweise Löcher (gelochte Bremsscheibe) oder Schlitze, in die Reibflächen einzubringen. Solche Ausnehmungen würden allerdings die Deckschicht durchstoßen, wodurch es wieder zur Korrosion des Grundkörpers kommen kann. Auch wenn die Deckschicht nach dem Einbringen der Ausnehmungen aufgebracht würde, bestünde eine erhöhte Korrosionsgefahr an den Kanten um die Ausnehmungen herum. Recesses, such as holes (perforated brake disc) or slots to introduce into the friction surfaces. Such recesses, however, would be the top layer pierced, which can again come to the corrosion of the body. Even if the cover layer were applied after the introduction of the recesses, there would be an increased risk of corrosion at the edges around the recesses.
Aus DE 10 2007 027 933 B4 ist ein Verfahren zum Nitrocarburieren von Bremsrotoren eines Kraftfahrzeugs bekannt. Der Bremsrotor aus einem eisenbasierten Material wird erwärmt und in einem temperierten ferritischen nitrocarburierenden Salzbad und einem temperierten oxidierenden Salzbad behandelt. Danach weist die Oberfläche des From DE 10 2007 027 933 B4 a method for nitrocarburizing brake rotors of a motor vehicle is known. The brake rotor made of an iron-based material is heated and treated in a tempered ferritic nitrocarburizing salt bath and a tempered oxidizing salt bath. After that, the surface of the
Bremsrotors eine Verbindungsschicht und eine darunter liegende Diffusionsschicht auf. An der Oberfläche der Verbindungsschicht liegt eine Fe304 enthaltende Oxidschicht vor, darunter besteht die Verbindungsschicht vornehmlich aus ε-Eisennitrid, Fe3N, sowie einem geringeren Anteil γ'-Eisennitrid, Fe N. Die Diffusionsschicht enthält in dem eisenbasierten Material eine Konzentration an diffundiertem Stickstoff, die niedriger als in der Verbindungsschicht ist. Brake rotor on a connection layer and an underlying diffusion layer. Is located at the surface of the compound layer has a Fe 3 0 4 containing oxide layer before, including, the connection layer primarily of ε-iron nitride, Fe 3 N, and a minor proportion γ'-iron nitride, Fe N. The diffusion layer contains the iron-based material has a concentration diffused nitrogen which is lower than in the tie layer.
DE 10 201 1 053 253 A1 beschreibt eine Bremsscheibe aus Trägerteil und Reibring, die über Verbindungselemente aus Stahlwerkstoff miteinander verbunden sind. Dabei weisen die Verbindungselemente zumindest an den Endabschnitten eine Korrosionsschutzschicht auf, die in entsprechender Weise aus einer Diffusionsschicht, einer darüber liegenden Eisencarbonitride enthaltende Verbindungsschicht und einer darauf liegenden Oxidschicht besteht. DE 10 201 1 053 253 A1 describes a brake disk made of carrier part and friction ring, which are connected to one another via connecting elements made of steel material. In this case, the connecting elements at least at the end portions on a corrosion protection layer, which consists of a corresponding diffusion layer, an overlying Eisencarbonitride compound layer and an oxide layer lying thereon.
Die DE 195 25 182 A1 offenbart ein Gasverfahren zur Erzeugung von Korrosions- und Verschleißschutzschichten auf Eisenbasiswerkstoffen, das die Nachteile der DE 195 25 182 A1 discloses a gas process for the production of corrosion and wear protection layers on iron-based materials, which has the disadvantages of
Salzbadverfahren in Bezug auf Umweltbelastung und der erzeugten Salt bath process in terms of environmental impact and generated
Oberflächentopographie - die im Salzbadverfahren erzeugten Oberflächen sind rau und erfordern Nachbearbeitung - vermeidet. Dabei erfolgt zunächst die Nitrocarburierung in einem Normaldruck-Gasverfahren, wobei die Verbindungsschicht aus Eisencarbonitriden gebildet wird, woraufhin in einem plasmagestützten Unterdruckverfahren die Oberfläche der Verbindungsschicht aktiviert wird, ehe durch Oxidation im Normaldruck-Gasverfahren eine geschlossene und gleichmäßige Oxidschicht ausgebildet wird. Surface topography - the surfaces produced in the salt bath process are rough and require post-processing - avoids. First, the nitrocarburization is carried out in a normal pressure gas process, wherein the compound layer of iron carbonitrides is formed, whereupon in a plasma-assisted vacuum method, the surface of the connecting layer is activated before by oxidation in the normal pressure gas process, a closed and uniform oxide layer is formed.
Das beschriebene Verfahren zur Erzeugung einer Korrosions- und The described method for producing a corrosion and
Verschleißschutzschicht auf niedriglegierten Stählen ist unter dem Namen IONIT OX™ von Sulzer Metco, Bergisch Gladbach, bekannt (http://www.sulzer.com).. In EP 2 394 072 B1 wird ein Verfahren zur Herstellung einer Grauguss-Bremsscheibe für ein Fahrzeug beschrieben, deren Reibflächen mittels Carborieren, Carbonitrieren, Einsatzhärten, Gasnitrieren, Oxidnitrieren, Gasnitrocarburieren, Plasmanitrieren, Wear-resistant coating on low-alloy steels is known under the name IONIT OX ™ from Sulzer Metco, Bergisch Gladbach (http://www.sulzer.com). EP 2 394 072 B1 describes a method for producing a cast iron brake disk for a vehicle, the friction surfaces of which are produced by means of carburizing, carbonitriding, case hardening, gas nitriding, oxide nitriding, gas nitrocarburizing, plasma nitriding,
Plasmaoxidieren, Borieren, Plasmakarborieren oder Plasmaborieren nachbehandelt werden. Die Reibflächen können vor der Nachbehandlung mit einer Beschichtung aus Wolframcarbid, Chromcarbid und Nickel oder aus Wolframcarbid, Cobalt, Chrom und Nickel versehen werden. Be treated by plasma oxidation, boriding, plasma carburizing or Plasmaborieren. The friction surfaces can be provided with a coating of tungsten carbide, chromium carbide and nickel or of tungsten carbide, cobalt, chromium and nickel before the after-treatment.
Auch aus DE 10 201 1 122 308 A1 ist ein beschichtetes Bauteil bzw. Bremsscheibe bekannt, wobei zwischen Substrat und Deckschicht eine Zwischenschicht durch Also from DE 10 201 1 122 308 A1 a coated component or brake disc is known, wherein between the substrate and cover layer by an intermediate layer
Phosphatieren, Nitrieren, Borieren, Sputtern, Bainitrieren, Carburieren, Karbonitrieren, Plasmanitrocarburieren, Anodisieren, durch eine chemische Nickel-Dispersion, durch ein thermisches Verfahren, durch ein chemisches Verfahren, durch physikalische Phosphating, nitriding, boriding, sputtering, bainitriding, carburizing, carbonitriding, plasmanitrocarburizing, anodizing, by a chemical nickel dispersion, by a thermal process, by a chemical process, by physical
Gasphasenabscheidung und/oder durch chemische Gasphasenabscheidung gebildet ist. Gas phase deposition and / or formed by chemical vapor deposition.
Die DE 10 2004 016 092 A1 offenbart eine Bremsscheibe, mit einem Grundkörper und einer Beschichtung mit mindestens einer verschleißfesten Schicht, die als Reibschicht dient. Die Schichtdicke mindestens einer Schicht der Beschichtung und/oder die DE 10 2004 016 092 A1 discloses a brake disk with a main body and a coating with at least one wear-resistant layer serving as a friction layer. The layer thickness of at least one layer of the coating and / or the
Schichtdicke der Beschichtung beträgt insgesamt maximal etwa 150 pm. Layer thickness of the coating is a maximum of about 150 pm.
Aus der DE 10 2012 221 365 A1 ist ein Verfahren bekannt, eine Bremsscheibe mit einer Kennzeichnung auf den Reibflächen der Bremsscheibe zu versehen. Um eine abriebfeste Kennzeichnung zu erreichen, wird eine chemische oder physikalische Behandlung der Bremsscheibe durch eine Schablone in Form der Kennzeichnung durchgeführt. Somit weist die Bremsscheibe einen Bereich in Form der Kennzeichnung auf, der andere Eigenschaften, beispielsweise eine andere Härte, aufweist als der Rest der From DE 10 2012 221 365 A1 a method is known to provide a brake disk with a marking on the friction surfaces of the brake disk. In order to achieve an abrasion-resistant marking, a chemical or physical treatment of the brake disc is performed by a template in the form of marking. Thus, the brake disc has an area in the form of the marking, the other properties, such as a different hardness, than the rest of the
Bremsscheibe. Brake disc.
Aus der DE 698 11 661 T2 ist eine Bremsscheibe mit radialen Nuten auf den Reibflächen, welche Kreisbogenförmig ausgebildet sind und zu einer Außenseite, in radialer Richtung, der Bremsscheibe offen sind, bekannt. From DE 698 11 661 T2 discloses a brake disc with radial grooves on the friction surfaces, which are circular arc-shaped and to an outside, in the radial direction, the brake disc are open known.
Die DE 10 201 1 075 821 A1 offenbart eine Bremsscheibe mit einem Grundkörper und einer hierauf aufgebrachten Verschleißschicht. Zur Realisierung des Verbundes zwischen der Verschleißschicht und dem Grundkörper ist die Kontaktfläche des Grundkörpers durch Laserstrahlung zur Modifizierung der Oberflächentopographie vorbehandelt, In der DE 10 2010 013 343 A1 wird eine Reibscheibe mit einer Verschleißschutzschicht und einem integrierten Verschleißindikator beschrieben. Zwischen der DE 10 201 1075 821 A1 discloses a brake disk with a base body and a wear layer applied thereto. To realize the bond between the wear layer and the base body, the contact surface of the base body is pretreated by laser radiation to modify the surface topography, DE 10 2010 013 343 A1 describes a friction disk with a wear protection layer and an integrated wear indicator. Between the
Verschleißschutzschicht und der Reibscheibe ist zumindest ein Wear protection layer and the friction disc is at least one
Indikationsflächenelement vorgesehen, das einen Teil der Reibfläche einnimmt und sich durch wenigstens eines der Merkmale Farbgebung und Struktur von der Reibfläche und der Verschleißschutzschicht unterscheidet. Das Indikationsflächenelement wird durch das Abtragen der Verschleißschutzschicht frei gesetzt. Indicating surface provided, which occupies a part of the friction surface and differs by at least one of the features coloring and structure of the friction surface and the wear protection layer. The indication surface element is set free by removing the wear protection layer.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Bremsscheibe mit optischen Kennzeichnungen bereitzustellen, welche dennoch gegen Korrosion und Verschleiß geschützt ist. The present invention has for its object to provide a brake disc with optical markings, which is still protected against corrosion and wear.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen This object is achieved by the objects of the independent
Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Claims solved. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, anstatt Aussparungen, welche die Bremsscheibe durchdringen, optische Kennzeichnungen in die Deckschicht einzubringen.. Dadurch bleibt die Korrosionsschutzwirkung der Deckschicht erhalten. Zweckmäßig ist die Deckschicht härter und dünner als das Substrat, wobei in der Deckschicht farbliche Veränderungen eingebracht sind. Es ist also wesentlich, dass das Substrat auch dort noch von der Deckschicht bedeckt ist, wo sich die farblichen Veränderungen befinden. Dabei ist die Deckschicht bevorzugt eine Verschleißschutzschicht oder The invention is based on the general idea, instead of recesses which penetrate the brake disc, to introduce optical markings in the cover layer. This preserves the anticorrosion effect of the cover layer. Suitably, the cover layer is harder and thinner than the substrate, color changes being incorporated in the cover layer. It is therefore essential that the substrate is still covered by the cover layer where the color changes are located. In this case, the cover layer is preferably a wear protection layer or
Korrosionsschutzschicht und das Substrat ein Bremsscheiben-Körper aus Grauguss. Es können farbliche Veränderungen eingebracht werden, um eine Kennzeichnung, beispielsweise mit einer Marke, Typennummer oder Seriennummer, der Bremsscheibe zu ermöglichen. Corrosion protection layer and the substrate a brake disc body made of gray cast iron. It can color changes are introduced to allow identification, for example, with a brand, type number or serial number, the brake disc.
Eine günstige Möglichkeit sieht vor, dass die farblichen Veränderungen und A cheap option is that the color changes and
gegebenenfalls Vertiefungen mittels eines gepulsten Lasers in die Deckschicht optionally depressions by means of a pulsed laser in the cover layer
eingebracht sind. Mit einem gepulsten Laser können sehr präzise Materialbearbeitungen vorgenommen werden, so dass es möglich ist die farblichen Veränderungen und gegebenenfalls Vertiefungen nur innerhalb der Deckschicht einzubringen. Durch die Energie des gepulsten Lasers können beispielsweise chemische Reaktionen oder are introduced. With a pulsed laser very precise material processing can be made, so that it is possible to introduce the color changes and possibly depressions only within the cover layer. By the energy of the pulsed laser, for example, chemical reactions or
Umschmelzprozesse ausgelöst werden, welche in einer farblichen Veränderung, beispielsweise in einer Verdunkelung, Aufhellung oder metallischem Glanz resultieren. Eine weitere günstige Möglichkeit sieht vor, dass die Deckschicht eine Mikrohärte von größer als 300 HV.03, noch günstiger größer als 500 HV.03 oder am günstigsten größer als 800 HV.03 aufweist. Durch die hohe Härte der Deckschicht verringert sich der Verschleiß der Deckschicht, so dass die Lebensdauer erhöht ist. Remelting processes are triggered which result in a color change, for example in a darkening, brightening or metallic luster. Another favorable possibility provides that the top layer has a microhardness of greater than 300 HV.03, more preferably greater than 500 HV.03 or most preferably greater than 800 HV.03. Due to the high hardness of the cover layer, the wear of the cover layer is reduced, so that the service life is increased.
Eine besonders günstige Möglichkeit sieht vor, dass die Deckschicht Keramik, A particularly favorable possibility provides that the cover layer ceramic,
beispielsweise mit Kohlenstoffasern verstärktes Siliciumcarbid (C/SiC) und/oder eine mit Siliciumcarbid-Partikeln verstärkte Aluminiumlegierung (Al-SiC), aufweist. Durch die Verwendung von Keramik in der Deckschicht wird eine hohe Härte der Deckschicht erzielt, was wiederum die Lebensdauer der Bremsscheibe verlängert. For example, carbon fiber reinforced silicon carbide (C / SiC) and / or a silicon carbide particle reinforced aluminum alloy (Al-SiC). Through the use of ceramic in the top layer, a high hardness of the top layer is achieved, which in turn extends the life of the brake disc.
Eine weitere besonders günstige Möglichkeit sieht vor, dass die Deckschicht eine Another particularly favorable possibility provides that the top layer a
Schichtdicke unter 1000 pm aufweist, insbesondere eine Schichtdicke zwischen 100 und 500 pm aufweist. Durch eine geringe Schichtdicke der Deckschicht können die Kosten für die Deckschicht reduziert werden. Darüber hinaus werden die mechanischen Layer thickness below 1000 pm, in particular has a layer thickness between 100 and 500 pm. By a small layer thickness of the cover layer, the cost of the cover layer can be reduced. In addition, the mechanical
Eigenschaften der Bremsscheibe dadurch stärker durch das Substrat beeinflusst, welches kostengünstiger ist und eine hohe mechanische Stabilität bietet. Characteristics of the brake disc thereby more influenced by the substrate, which is cheaper and offers high mechanical stability.
Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass zwischen dem Substrat und der Deckschicht mindestens eine Oberflächenschicht ausgebildet ist, die nitrid-, carbid-, und/oder oxidhaltige Schichten umfassen, also durch Nitrieren, Carburieren, Nitrocarburieren und/oder Oxidieren gebildet sind. Um die Korrosions- und Rissbeständigkeit sowie den Verschleißschutz zu verbessern, besteht die Deckschicht aus einem Cermet-Werkstoff aus einer metallischen Matrix und einer darin verteilten Keramikkomponente, die 30 bis 70 Gew.-% des Cermet-Werkstoffs ausmacht. An advantageous solution provides that between the substrate and the cover layer at least one surface layer is formed, the nitride, carbide, and / or oxide-containing layers comprise, that are formed by nitriding, carburizing, nitrocarburizing and / or oxidizing. To improve corrosion and crack resistance as well as wear protection, the cover layer consists of a cermet material of a metallic matrix and a ceramic component distributed therein, which constitutes 30 to 70% by weight of the cermet material.
„Cermet" bezeichnet sehr harte und verschleißfeste Verbundwerkstoffe aus keramischen Werkstoffen in einer metallischen Matrix mit hoher Thermoschock- und "Cermet" refers to very hard and wear-resistant composites of ceramic materials in a metallic matrix with high thermal shock and
Oxidationsbeständigkeit. Oxidation resistance.
Die Cermet-Deckschicht in Verbindung mit der durch Nitrieren, Carburieren, The cermet topcoat in conjunction with nitriding, carburizing,
Nitrocarburieren und/oder Oxidieren gebildeten gehärteten Oberflächenschicht als elektrochemische Barriere verleiht dem Bauteil eine deutlich verbesserte Korrosions- und Rissbeständigkeit. Dadurch kann eine korrosive Unterwanderung mit der Folge des Totalversagens des Schichtsystems durch Delamination deutlich verzögert und somit die Standzeit und Lebensdauer des Schichtsystems bzw. des Bauteils - etwa der Bremsscheibe im Fahrzeug - deutlich verlängert werden. Nitrocarburizing and / or oxidizing hardened surface layer formed as an electrochemical barrier gives the component significantly improved corrosion and crack resistance. As a result, corrosive infiltration with the consequence of total failure of the layer system by delamination significantly delayed and thus the life and longevity of the layer system or the component - such as Brake disc in the vehicle - significantly extended.
Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die metallische Matrix ein hochlegierter CrNiMo-Stahl ist, der bevorzugt eine Zusammensetzung umfassend 28 Gew.-% Chrom, 16 Gew.-% Nickel, 4,5 Gew.-% Molybdän, 1 ,5 Gew.-% Silizium, 1,75 Gew.-% Kohlenstoff, Rest Eisen, aufweist. A further advantageous solution provides that the metallic matrix is a high-alloyed CrNiMo steel, which preferably has a composition comprising 28% by weight chromium, 16% by weight nickel, 4.5% by weight molybdenum, 1.5% by weight % Silicon, 1.75% carbon by weight, balance iron.
Eine besonders vorsteilhafte Lösung sieht vor, dass die metallische Matrix eine NiCrMo- Legierung ist, die bevorzugt eine Zusammensetzung umfassend 20 bis 23 Gew.-% Chrom, bis zu 5 Gew.-% Eisen, 8 bis 10 Gew.-% Molybdän, 3,15 bis 4,15 Gew.-% Niob und Tantal in Summe, Rest Nickel, besonders bevorzugt eine Zusammensetzung umfassend 21 ,5 Gew.-% Chrom, 2,5 Gew.-% Eisen, 9,0 Gew.-% Molybdän, 3,7 Gew.-% Niob und Tantal in Summe, Rest Nickel, aufweist. A particularly advantageous solution provides that the metallic matrix is a NiCrMo alloy which preferably has a composition comprising 20 to 23% by weight of chromium, up to 5% by weight of iron, 8 to 10% by weight of molybdenum, 3 , 15 to 4.15 wt .-% of niobium and tantalum in sum, balance nickel, particularly preferably a composition comprising 21, 5 wt .-% chromium, 2.5 wt .-% iron, 9.0 wt .-% molybdenum , 3.7 wt .-% of niobium and tantalum in sum, balance nickel.
Eine weitere besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Keramikkomponente Oxidkeramiken umfasst, die aus Al203, Ti02, Zr02 und MgAI204 und Kombinationen davon ausgewählt sind. Another particularly advantageous solution provides that the ceramic component comprises oxide ceramics selected from Al 2 O 3 , Ti0 2 , Zr0 2 and MgAl 2 0 4 and combinations thereof.
Eine vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass die Keramikkomponente Al203 und zumindest eine weitere Oxidkeramik umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend Ti02, Zr02, MgAI204, wobei Al203 einen Anteil von 60 bis 90 Gew.-% der gesamten An advantageous possibility provides that the ceramic component Al 2 0 3 and at least one further oxide ceramic comprises, selected from the group comprising Ti0 2 , Zr0 2 , MgAI 2 0 4 , wherein Al 2 0 3, a proportion of 60 to 90 wt. -% of the total
Keramikkomponente ausmacht. Ceramic component.
Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass die Oberflächenschicht ausgehend von dem Substrat eine Diffusionsschicht, eine nitrid- und carbidhaltige Verbindungsschicht und eine Oxidschicht aufweist, wobei die Diffusionsschicht eine Schichtdicke von 0,1 bis 0,8 mm, die Verbindungsschicht eine Schichtdicke von 2 bis 30 μιη und die Oxidschicht eine Schichtdicke von 1 bis 5 pm aufweist. A further advantageous possibility provides that the surface layer starting from the substrate has a diffusion layer, a nitride- and carbide-containing bonding layer and an oxide layer, wherein the diffusion layer has a layer thickness of 0.1 to 0.8 mm, the bonding layer has a layer thickness of 2 to 30 μιη and the oxide layer has a layer thickness of 1 to 5 pm.
Vorzugsweise enthält die Verbindungsschicht vorwiegend ε-Eisennitrid, sowie andere Nitride und Carbide. Die Oxidschicht enthält vorzugsweise vorwiegend Eisenoxid. Preferably, the tie layer contains predominantly ε-iron nitride, as well as other nitrides and carbides. The oxide layer preferably contains predominantly iron oxide.
Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass zwischen der Deckschicht und der Oberflächenschicht eine Zwischenschicht vorgesehen ist, die aus einer nickelbasierten Legierung, bevorzugt einer Nickelchromlegierung, oder aus der metallischen Matrix besteht, wobei die Zwischenschicht aus der nickelbasierten Legierung oder dem A particularly advantageous possibility provides that between the cover layer and the surface layer, an intermediate layer is provided, which consists of a nickel-based alloy, preferably a nickel chromium alloy, or of the metallic matrix consisting of the nickel-based alloy or the intermediate layer
Matrixmetall eine Schichtdicke von 30 bis 120 pm aufweist. Matrix metal has a layer thickness of 30 to 120 pm.
Um den Verbund der Deckschicht an dem Substrat zu verbessern, kann die Oberfläche des Substrats und so die Oberflächen- bzw. Zwischenschichten in den durch die In order to improve the bonding of the cover layer to the substrate, the surface of the substrate and thus the surface or intermediate layers in the through
Deckschicht bedeckten Bereichen mechanisch aufgeraut bzw. profiliert sein, so dass sich die Deckschicht mit dem Substrat verzahnt. Cover layer covered areas mechanically roughened or profiled, so that the cover layer interlocks with the substrate.
Ferner wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe gemäß der vorstehenden Beschreibung,  Furthermore, the above-mentioned object is achieved according to the invention by a method for producing a brake disk as described above,
welches ein Herstellen eines Bremsscheibenrohlings, ein Ausbilden der Deckschicht , zumindest auf den Reibflächen der Bremsscheibe, und ein Einbringen der farblichen Veränderungen in die Deckschicht mittels eines gepulsten Lasers umfasst. which comprises producing a brake disk blank, forming the cover layer, at least on the friction surfaces of the brake disk, and introducing the color changes into the cover layer by means of a pulsed laser.
Auf diese Weise erhält man eine Bremsscheibe, mit einer korrosions- und In this way you get a brake disc, with a corrosion and
verschleißschützenden Deckschicht. wear-protective cover layer.
Eine günstige Lösung sieht vor dem Ausbilden der Deckschicht ein Nitrieren, Carburieren, Nitrocarburieren in einem Gas-, Plasma- oder Salzbadverfahren und/oder durch anodische oder Plasmaoxidation Oxidieren, bevorzugt Nitrocarburieren, Plasmaaktivieren und Oxidieren, des Substrats, zumindest an den Reibflächen, dabei Bilden der A favorable solution envisages nitriding, carburizing, nitrocarburizing in a gas, plasma or salt bath process and / or oxidizing, preferably nitrocarburizing, plasma activating and oxidizing, the substrate, at least at the friction surfaces, thereby forming, by anodic or plasma oxidation of the
Oberflächenschicht, Bereitstellen eines Cermet-Werkstoffs aus einer metallischen Matrix und einer darin verteilten Keramikkomponente, die 30 bis 70 Gew.-% des Cermet- Werkstoffs ausmacht vor, und darauf das Ausbilden der Deckschicht durch Aufbringen des Cermet-Werkstoffs auf die Oberflächenschicht vor. Surface layer, providing a cermet material of a metallic matrix and a distributed therein ceramic component, which constitutes 30 to 70 wt .-% of the cermet material before, and thereon before the forming of the cover layer by applying the cermet material on the surface layer.
Das Aufbringen des Cermet-Werkstoffs kann durch thermisches Spritzen erfolgen. The application of the cermet material can be carried out by thermal spraying.
Eine besonders günstige Lösung sieht vor dem Nitrieren, Carburieren, Nitrocarburieren und/oder Oxidieren vor, dass die Oberflächen des Substrats, zumindest an den A particularly favorable solution provides before the nitriding, carburizing, nitrocarburizing and / or oxidizing that the surfaces of the substrate, at least to the
Reibflächen, mechanisch aufgeraut bzw. profiliert werden. Friction surfaces, mechanically roughened or profiled.
Alternativ oder zusätzlich zur Profilierung der Substratoberfläche kann nach dem Alternatively or in addition to the profiling of the substrate surface can after the
Nitrieren, Carburieren, Nitrocarburieren und/oder Oxidieren der Substratoberfläche eine nickelbasierte Legierung oder das reine Matrixmetall auf die Oberflächenschicht aufgebracht werden und so eine zusätzliche Zwischenschicht als Verschleißschutz und gegebenenfalls zur Unterstützung der Haftung der Deckschicht an der Oberflächenschicht gebildet werden. Nitriding, carburizing, nitrocarburizing and / or oxidizing the substrate surface, a nickel-based alloy or the pure matrix metal are applied to the surface layer and so an additional intermediate layer as wear protection and optionally be formed to assist the adhesion of the cover layer to the surface layer.
Auch das Aufbringen der nickelbasierten Legierung bzw. des Matrixmetalls kann durch thermisches Spritzen erfolgen. The nickel-based alloy or the matrix metal can also be applied by thermal spraying.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Other important features and advantages of the invention will become apparent from the
Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen. Subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures with reference to the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen. Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.
Dabei zeigen, jeweils schematisch: In each case show schematically:
Fig. 1 Eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Bremsscheibe mit mehreren Fig. 1 is a plan view of a brake disc according to the invention with several
Vertiefungen,  recesses
Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines Ausschnitts der Bremsscheibe, im Bereich einer Vertiefung, entlang der Linie AA aus Fig. 1 , 2 is a sectional view of a section of the brake disc, in the region of a depression, along the line AA of Fig. 1,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines Ausschnitts der Bremsscheibe, im Bereich einer Vertiefung, mit einer alternativen Form der Vertiefung, entlang der Linie AA aus Fig. 1 , 3 is a sectional view of a section of the brake disc, in the region of a depression, with an alternative form of the depression, along the line AA of Fig. 1,
Fig. 4 eine Querschnittsansicht durch einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Fig. 4 is a cross-sectional view through a section of an inventive
Bremsscheibe ohne Vertiefung mit gehärteter Oberflächenschicht, einer weiteren nickelbasierten Zwischenschicht und Deckschicht, Fig. 5 eine Querschnittansicht durch einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe mit der aus Diffusionsschicht, Verbindungsschicht und Oxidschicht gebildeten Oberflächenschicht, einer weiteren nickelbasierten Zwischenschicht und Deckschicht, und Brake disc without recess with hardened surface layer, another nickel-based intermediate layer and cover layer, 5 shows a cross-sectional view through a section of a brake disk according to the invention with the surface layer formed from diffusion layer, connecting layer and oxide layer, a further nickel-based intermediate layer and covering layer, and FIG
Fig. 6 eine mikroskopische Schliffbildaufnahme durch einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe mit profilierter Oberfläche und gehärteter Oberflächenschicht, einer weiteren nickelbasierten6 is a microscopic micrograph of a portion of a brake disc according to the invention with profiled surface and hardened surface layer, another nickel-based
Zwischenschicht und Deckschicht. Interlayer and topcoat.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsscheibe 1 mit einem Substrat 2, insbesondere mit einem Grauguss-Substrat, dessen Korrosions- und Verschleißeigenschaften durch eine gehärtete Oberflächenschicht 3 und eine darauf aufgebrachte Deckschicht 4, gegebenenfalls auch noch weiteren Schichten, verbessert ist, wobei farbliche Veränderungen 5 und gegebenenfalls Vertiefungen 6, welche die Deckschicht 4 nicht durchdringen, in der Deckschicht 4 eingebracht sind. Die Schichten verhindern bzw. vermindern z. B. die Ausbreitung von Rissen, die im Betrieb der Bremsscheibe 1 an der Oberfläche auftreten können. Dadurch, dass die Rissausbreitung in das Substrat 2 vermieden wird, wird auch eine korrosive Unterwanderung der Schichten wirksam verhindert, so dass es nicht oder erst deutlich später zum Versagen der Bremsscheibe 1 etwa durch Delamination kommt. Die Vertiefungen 6 können beispielsweise zur Reinigung der Bremsbeläge gedacht sein oder als Verschleißmarkierung ausgebildet sein. The invention relates to a brake disk 1 with a substrate 2, in particular with a cast iron substrate whose corrosion and wear properties are improved by a hardened surface layer 3 and a cover layer 4 applied thereon, optionally also further layers, wherein color changes 5 and optionally recesses 6, which do not penetrate the cover layer 4, are introduced into the cover layer 4. The layers prevent or reduce z. As the spread of cracks that can occur during operation of the brake disc 1 on the surface. The fact that the crack propagation is avoided in the substrate 2, a corrosive infiltration of the layers is effectively prevented, so that it does not come or only much later for failure of the brake disc 1, for example by delamination. The recesses 6 may be intended for example for cleaning the brake pads or be designed as a wear marker.
Eine in Fig. 1 dargestellte Bremsscheibe 1 weist eine Nabe 7 und mindestens eine, beispielsweise zwei, Reibflächen 8 auf, welche koaxial zu der Nabe angeordnet sind. An die Reibflächen werden bei einem Bremsvorgang Bremsbeläge angelegt. Die Reibflächen 8 weisen jeweils die Oberflächenschicht 3 und die darauf aufgebrachte Deckschicht 4 auf. In jeder Deckschicht sind mehrere, beispielsweise vier, Vertiefungen 6 eingebracht. A brake disk 1 shown in FIG. 1 has a hub 7 and at least one, for example two, friction surfaces 8, which are arranged coaxially with the hub. Brake pads are applied to the friction surfaces during a braking process. The friction surfaces 8 each have the surface layer 3 and the cover layer 4 applied thereto. In each cover layer several, for example four, recesses 6 are introduced.
Um die Korrosionsschutzwirkung der Deckschicht 4 nicht zu zerstören sind die Vertiefungen 6 nur in der Deckschicht 4 eingebracht, also durchdringen die Deckschicht 4 nicht. Die Restdicke der Deckschicht 4 unter den Vertiefungen 6 sollte groß genug sein, um wei¬ terhin eine Rissbildung in der Deckschicht 4 zu vermeiden. In order not to destroy the corrosion protection effect of the cover layer 4, the recesses 6 are introduced only in the cover layer 4, so the cover layer 4 does not penetrate. The residual thickness of the cover layer 4 below the recesses 6 should be large enough to prevent white ¬ terhin cracking in the top layer. 4
Die Vertiefungen 6 können mit Hilfe eines gepulsten Lasers in die Deckschicht 4 eingebracht werden. Mit dem gepulsten Laser kann die Deckschicht 4 bearbeitet werden ohne große Kräfte auf die Deckschicht 4 auszuüben. Dadurch kann eine Beschädigung der Deckschicht 4 auch bei geringen Schichtdicken der Deckschicht 4 vermieden werden. The depressions 6 can be introduced into the cover layer 4 with the aid of a pulsed laser. With the pulsed laser, the cover layer 4 can be processed without exerting large forces on the cover layer 4. As a result, damage to the cover layer 4 can be avoided even with small layer thicknesses of the cover layer 4.
Des Weiteren ermöglicht es der gepulste Laser die Vertiefungen 6 nahezu beliebig zu Formen. Beispielsweise sind steile Kannten oder weiche Übergänge zwischen der Oberfläche und der Vertiefung 6 möglich. Furthermore, the pulsed laser makes it possible to form the depressions 6 almost as desired. For example, steep edges or smooth transitions between the surface and the recess 6 are possible.
Ferner kann mit Hilfe des gepulsten Lasers auch eine farbliche Veränderung 9 der Oberfläche ermöglicht werden. So können beispielsweise Seriennummern, Furthermore, a color change 9 of the surface can also be made possible with the aid of the pulsed laser. For example, serial numbers,
Typennummern oder Markenzeichen auf die Reibflächen 8 der Bremsscheibe 1 aufgebracht werden. Ebenso ist es möglich eine Vertiefung 6 zur Kennzeichnung der Bremsscheibe 1 zu nutzen. Type numbers or trademarks are applied to the friction surfaces 8 of the brake disc 1. It is also possible to use a recess 6 for the identification of the brake disc 1.
Im Folgenden wird die Ausgestaltung einer beispielhaften Deckschicht 4 erläutert, in welche erfindungsgemäß farbliche Veränderungen 9 eingebracht werden können. In the following, the embodiment of an exemplary cover layer 4 is explained, in which color changes 9 can be introduced according to the invention.
An der Oberfläche des Substrats 2, das den Grundkörper der Bremsscheibe 1 bildet, ist durch Nitrieren, Carburieren, Nitrocarburieren und/oder Oxidieren eine gehärtete Oberflächenschicht 3 ausgebildet, auf die eine Deckschicht 4 aufgebracht ist. Die Deckschicht 4 besteht aus einem Cermet-Werkstoff aus einer metallischen Matrix und einer darin verteilten Keramikkomponente, die 30 bis 70 Gew.-% des Cermet-Werkstoffs ausmacht. On the surface of the substrate 2, which forms the main body of the brake disc 1, a hardened surface layer 3 is formed by nitriding, carburizing, nitrocarburizing and / or oxidizing, to which a cover layer 4 is applied. The cover layer 4 consists of a cermet material of a metallic matrix and a ceramic component distributed therein, which constitutes 30 to 70 wt .-% of the cermet material.
Eine in Fig. 4 dargestellte alternativ ausgeführte Bremsscheibe, weist zwischen der gehärteten Oberflächenschicht 3 und der Deckschicht 4 eine zusätzliche Zwischenschicht 10 aus einer nickelbasierten Legierung auf, vorzugsweise einer korrosionsbeständigen und hochtemperaturfesten Nickelchromlegierung. An alternative brake disk shown in FIG. 4 has, between the hardened surface layer 3 and the cover layer 4, an additional intermediate layer 10 of a nickel-based alloy, preferably a corrosion-resistant and high-temperature resistant nickel chromium alloy.
Nachfolgend wird anhand Fig. 5, in der die Schichten einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe 1 in einer Ausführungsform mit zusätzlicher Zwischenschicht 10 detaillierter skizziert sind, die Herstellung einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe 1 erläutert. The production of a brake disk 1 according to the invention is explained below with reference to FIG. 5, in which the layers of a brake disk 1 according to the invention are sketched in more detail in an embodiment with an additional intermediate layer 10.
Eine erfindungsgemäße Bremsscheibe weist auf dem Substrat 2, das einen gegossenen Bremsscheibenrohling 12 bildet, die gehärtete Oberflächenschicht 3 auf, die vorzugsweise durch Nitrocarburieren, Plasmaaktivieren und Oxidieren nach dem IONIT OX™-Verfahren, gegebenenfalls aber auch durch andere Nitrier-, Carburier-, Nitrocarburier- und/oder Oxi- dationsprozesse gebildet wird. Optional kann die Oberfläche des Substrats 2 zuvor me- chanisch profiliert werden. Die Oberflächenschicht 3 setzt sich ausgehend vom Substrat 2 aus einer Diffusionsschicht 31 , einer Verbindungsschicht 32 und einer Oxidschicht 33 zusammen. Während der Nitrocarburierung dringen Stickstoff und Kohlenstoff in die Oberfläche des Substrats 2 ein, wobei in der Verbindungsschicht 32, deren Schichtdicke in einem Bereich von 2 bis 30 μιη liegt, vorwiegend ε-Eisennitrid bzw. -Carbonitrid sowie in geringerem Umfang γ'-Eisennitrid und Sondernitride gebildet werden. Unter der Verbindungsschicht 32 erstreckt sich die Diffusionsschicht 31 in das Substrat 2, die geringere Konzentrationen an eindiffundiertem Stickstoff und Kohlenstoff als in der Verbindungsschicht 32 aufweist, und der Stickstoff in„Lösung" im Substratgefüge neben Sondernitriden, Karbiden und Nitridausscheidungen vorliegen. Die Dicke der Diffusionschicht 31 liegt in einem Bereich von 0, 1 bis 0,8 mm, abhängig auch von den Behandlungsbedingungen und den Substrateigenschaften. A brake disc according to the invention comprises on the substrate 2, which forms a cast brake disc blank 12, the hardened surface layer 3, preferably by nitrocarburizing, plasma activating and oxidizing by the IONIT OX ™ method, but optionally also by other nitrating, carburizing, nitrocarburizing and / or oxidation processes is formed. Optionally, the surface of the substrate 2 may be previously be profiled chanically. Starting from the substrate 2, the surface layer 3 is composed of a diffusion layer 31, a connection layer 32 and an oxide layer 33. During the nitrocarburization nitrogen and carbon penetrate into the surface of the substrate 2, wherein in the connecting layer 32, the layer thickness is in a range of 2 to 30 μιη, predominantly ε-iron nitride or carbonitride and to a lesser extent γ'-iron nitride and Special nitrides are formed. Below the bonding layer 32, the diffusion layer 31 extends into the substrate 2, which has lower concentrations of diffused nitrogen and carbon than in the bonding layer 32, and the nitrogen is in "solution" in the substrate structure besides the special nitrides, carbides, and nitride precipitates 31 is in a range of 0.1 to 0.8 mm, depending on the treatment conditions and the substrate properties.
Die Oberfläche der Verbindungsschicht 32 wird nach Plasmaaktivierung oxidiert, so dass auf der Verbindungsschicht 32, die eine definierte Porenstruktur aufweist, eine weitgehend geschlossene Oxidschicht 33 aus Fe304 mit einer Schichtdicke im Bereich von 1 bis 5 pm gebildet wird. The surface of the connecting layer 32 is oxidized after plasma activation, so that a substantially closed oxide layer 33 of Fe 3 0 4 with a layer thickness in the range of 1 to 5 pm is formed on the connecting layer 32, which has a defined pore structure.
Um den Schichtaufbau aus Fig. 5 zu erhalten, wird eine Zwischenschicht 10 aus einer nickelbasierten Legierung oder dem Matrixmetall auf die Oxidschicht 33 aufgebracht, ehe der Cermet-Werkstoff zur Bildung der Deckschicht 4 appliziert wird. Die Zwischenschicht 10 kann eine Schichtdicke im Bereich von 30 bis 120 μιτι und die Deckschicht 4 eine Schichtdicke im Bereich von 100 bis 500 μπ\ aufweisen. In order to obtain the layer structure from FIG. 5, an intermediate layer 10 made of a nickel-based alloy or the matrix metal is applied to the oxide layer 33 before the cermet material is applied to form the cover layer 4. The intermediate layer 10 can have a layer thickness in the range from 30 to 120 μm and the cover layer 4 can have a layer thickness in the range from 100 to 500 μm.
Zwischen der Zwischenschicht 10 und der Oxidschicht 33 - in Ausführungsbeispielen ohne Zwischenschicht 10 entsprechend zwischen der Cermet-Deckschicht 4 und der Oxidschicht 33 - liegt eine Mischzone 1 1 vor, in der das Eisenoxid der Oxidschicht 33 mit der nickelbasierten Legierung bzw. dem Matrixmetall der Zwischenschicht 10 (bzw. mit dem Matrixmetall der Deckschicht 4) vermischt vorliegen. Besteht die Zwischenschicht 10 aus einer nickelbasierten Legierung, die sich von dem Matrixmetall unterscheidet, dann liegt auch zwischen der Deckschicht 4 und der Zwischenschicht 10 eine Mischzone 1 1 vor. Die Dicke der Mischzone 1 1 kann in Abhängigkeit der Auftragungsart und Auftragungsparameter variieren. Between the intermediate layer 10 and the oxide layer 33 - in embodiments without intermediate layer 10 corresponding between the cermet cover layer 4 and the oxide layer 33 - there is a mixing zone 1 1, in which the iron oxide of the oxide layer 33 with the nickel-based alloy or the matrix metal of the intermediate layer 10 (or mixed with the matrix metal of the cover layer 4). If the intermediate layer 10 consists of a nickel-based alloy, which differs from the matrix metal, then there is also a mixing zone 11 between the cover layer 4 and the intermediate layer 10. The thickness of the mixing zone 11 may vary depending on the type of application and application parameters.
Sowohl das Aufbringen der nickelbasierten Legierung bzw. des Matrixmetalls zur Bildung der Zwischenschicht 10 als auch das Aufbringen des Cermet-Werkstoffs zur Bildung der Deckschicht 4 kann durch thermisches Spritzen erfolgen. Die fotografische Mikroskopaufnahme in Fig. 6 zeigt ein an der Oberfläche profiliertes Substrat 2. Die gehärtete Oberflächenschicht 3 liegt an der Oberfläche des Substrats 2 mit einer Schichtdicke von ca. 30 μητι Verbindungsschicht 32 und 3 μηι Oxidschicht 33 vor und ist durch die gestrichelte Linie angedeutet. Auf das profilierte Substrat 2 bzw. die Oberflächenschicht 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine nickelbasierte Zwischenschicht 10 mit einer Schichtdicke von durchschnittlich ca. 100 pm aufgebracht. Wie in der Aufnahme zu sehen ist, variiert die Schichtdicke der Zwischenschicht 10 aufgrund der profilierten Oberfläche des Substrats 2. Die Deckschicht 4 aus Cermet weist eine durchschnittliche Dicke von ca. 350 μιη auf. Variationen in der Schichtdicke ergeben sich auch hier aus der profilierten Oberfläche des Substrats 2, die allerdings vorteilhaft durch diesen Verzahnungseffekt für einen besseren Verbund zwischen Deckschicht 4 und dem mit der Zwischenschicht 10 beschichteten Substrat 2 sorgt. Both the application of the nickel-based alloy or the matrix metal to form the intermediate layer 10 and the application of the cermet material to form the cover layer 4 can be carried out by thermal spraying. The hardened surface layer 3 is on the surface of the substrate 2 with a layer thickness of about 30 μητι connecting layer 32 and 3 μηι oxide layer 33 before and is indicated by the dashed line , On the profiled substrate 2 and the surface layer 3, a nickel-based intermediate layer 10 is applied in this embodiment, with a layer thickness of about 100 pm average. As can be seen in the photograph, the layer thickness of the intermediate layer 10 varies due to the profiled surface of the substrate 2. The cover layer 4 made of cermet has an average thickness of about 350 μιη. Variations in the layer thickness also result from the profiled surface of the substrate 2, which, however, advantageously provides a better bond between the cover layer 4 and the substrate 2 coated with the intermediate layer 10 due to this toothing effect.
Die Deckschicht 4 sowie die darunter liegenden Schichten 3,10 können auf tribologisch beanspruchten Flächen, also auf die Reibflächen der Bremsscheibe, beschränkt sein. The cover layer 4 and the underlying layers 3, 10 may be limited to tribologically stressed surfaces, that is, to the friction surfaces of the brake disk.
Das Matrixmetall kann ein hochlegierter CrNiMo-Stahl oder eine NiCrMo-Legierung sein. Für die zusätzliche Zwischenschicht 10 kommen nickelbasierte, vorzugsweise NiCr- Legierungen, oder reines Matrixmetall ohne Keramikkomponente in Frage. The matrix metal may be a high alloy CrNiMo steel or a NiCrMo alloy. For the additional intermediate layer 10 nickel-based, preferably NiCr alloys, or pure matrix metal without ceramic component in question.
Ein zur Ausbildung der metallischen Matrix der Deckschicht 4 geeigneter CrNiMo-Stahl weist die Zusammensetzung Fe 28Cr 16 Ni 4,5 Mo 1 ,5 Si 1 ,75 C auf. Geeignete NiCrMo- Legierung umfassen Zusammensetzungen aus Ni 20-23Cr <5Fe 8-1 OMo 3,15- 4,15Nb(+Ta) (InconelTM 625, Special Metals Corporation, Huntington, West Virginia, USA), besonders bevorzugt geeignet ist Ni 21 ,5Cr 2,5Fe 9,0Mo 3,7 (Nb+Ta). A suitable for forming the metallic matrix of the cover layer 4 CrNiMo steel has the composition Fe 28Cr 16 Ni 4.5 Mo 1, 5 Si 1, 75 C. Suitable NiCrMo alloys include Ni 20-23Cr <5Fe 8-1 OMo 3.15-4.15Nb (+ Ta) compositions (Inconel ™ 625, Special Metals Corporation, Huntington, West Virginia, USA), most preferably Ni 21 , 5Cr 2.5Fe 9.0Mo 3.7 (Nb + Ta).
Als Material zur Bildung der Zwischenschicht 10 können auch weitere nickelbasierte Legierungen, insbesondere NiCr-Legierungen in Frage kommen. As a material for forming the intermediate layer 10, other nickel-based alloys, in particular NiCr alloys can also be used.
Die Keramikkomponente der Deckschicht 4 umfasst Oxidkeramiken wie Al203, Ti02, Zr02 und MgAI204 (Spinell). Diese können einzeln oder in Kombinationen als verstärkende Keramikkomponente des Cermets ausgewählt werden. So kann die Keramikkomponente beispielsweise neben Al203 als Hauptkomponente zumindest eine weitere Oxidkeramik als Nebenkomponente aufweisen, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die Ti02, Zr02, MgAI204 umfasst. Der Anteil an Al203 an der gesamten Keramikkomponente, deren Anteil im Cermet-Werkstoff im Bereich von 30 bis 70 Gew.-% des Cermet-Werkstoffs liegt, kann dabei 60 bis 90 Gew.-% ausmachen. Die weitere Oxidkeramik Ti02, Zr02 und/oder MgAI204 liegt dann entsprechend mit einem Anteil von 10 bis 40 Gew.-% der gesamten Keramikkomponente vor. Vorzugsweise liegt der Anteil an Al203 an der gesamten Keramikkomponente im Bereich von 75 bis 85 Gew.-%, bevorzugt bei 80 Gew.-%. The ceramic component of the cover layer 4 comprises oxide ceramics such as Al 2 O 3 , Ti0 2 , Zr0 2 and MgAl 2 0 4 (spinel). These can be selected individually or in combinations as a reinforcing ceramic component of the cermet. For example, in addition to Al 2 O 3 as the main component, the ceramic component may have at least one further oxide ceramic as a minor component, which is selected from the group comprising TiO 2 , ZrO 2 , MgAl 2 O 4 . The proportion of Al 2 0 3 of the total ceramic component, the proportion in the cermet material in the range of 30 to 70 wt .-% of the cermet material can account for 60 to 90 wt .-%. The further oxide ceramic Ti0 2 , Zr0 2 and / or MgAl 2 0 4 is then present in a proportion of 10 to 40 wt .-% of the total ceramic component. Preferably, the proportion of Al 2 0 3 of the total ceramic component in the range of 75 to 85 wt .-%, preferably 80 wt .-%.
Die beispielsweise durch thermisches Spritzen aufgebrachte Deckschicht 4 aus dem Cermet-Werkstoff weist eine Porosität unter 5% und eine Mikrohärte zwischen 300 HV.03 und 1000 HV.03 auf. The covering layer 4 of the cermet material, for example applied by thermal spraying, has a porosity of less than 5% and a microhardness of between 300 HV.03 and 1000 HV.03.

Claims

Patentansprüche claims
1. Bremsscheibe (1) für ein Kraftfahrzeug umfassend ein Substrat (2), insbesondere ein Grauguss-Substrat, mindestens eine auf dem Substrat (2) gebildete Reibfläche (8) und mindestens eine zumindest an der mindestens einen Reibfläche (8) aufgebrachte Deckschicht (4), 1. brake disk (1) for a motor vehicle comprising a substrate (2), in particular a gray cast substrate, at least one on the substrate (2) formed friction surface (8) and at least one at least on the at least one friction surface (8) applied cover layer ( 4)
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
- die Deckschicht (4) härter und dünner ist, als das Substrat (2), und dass  - The cover layer (4) is harder and thinner than the substrate (2), and that
- in der Deckschicht (4) mittels eines gepulsten Lasers farbliche Veränderungen (9) um eine Kennzeichnung zu ermöglichen eingebracht sind.  - In the cover layer (4) by means of a pulsed laser color changes (9) are introduced to allow an identification.
2. Bremsscheibe (1) nach Anspruch 1 , 2. Brake disc (1) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
- die Deckschicht (4) eine Mikrohärte von größer als 300 HV.03 aufweist und/oder - The cover layer (4) has a microhardness greater than 300 HV.03 and / or
- die Deckschicht (4) Keramik, beispielsweise C/SiC; Al-SiC, aufweist und/oder- The cover layer (4) ceramic, for example C / SiC; Al-SiC, and / or
- die Deckschicht (4) eine Schichtdicke unter 1000 pm aufweist, insbesondere eine Schichtdicke zwischen 100 und 500 μηι aufweist. - The cover layer (4) has a layer thickness below 1000 pm, in particular a layer thickness between 100 and 500 μηι.
3. Bremsscheibe (1), nach einem der Ansprüche 1 bis 2, 3. Brake disc (1) according to one of claims 1 to 2,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
- zwischen dem Substrat (2) und der zumindest einen Deckschicht (4) zumindest eine Oberflächenschicht (3) ausgebildet ist, die nitrid-, carbid- und/oder oxidhaltige Schichten umfasst, und dass  - Between the substrate (2) and the at least one cover layer (4) at least one surface layer (3) is formed, which comprises nitride, carbide and / or oxide-containing layers, and that
- die Deckschicht (4) aus einem Cermet-Werkstoff aus einer metallischen Matrix und einer darin verteilten Keramikkomponente besteht, die 30 bis 70 Gew.-% des Cermet-Werkstoffs ausmacht.  - The cover layer (4) consists of a cermet material of a metallic matrix and a ceramic component distributed therein, which constitutes 30 to 70 wt .-% of the cermet material.
4. Bremsscheibe (1) nach Anspruch 3, 4. Brake disc (1) according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Matrix ein hochlegierter CrNiMo-Stahl ist, der bevorzugt eine Zusammensetzung umfassend 28 Gew.-% Chrom, 16 Gew.-% Nickel, 4,5 Gew.-% Molybdän, 1 ,5 Gew.-% Silizium, 1 ,75 Gew.-% Kohlenstoff, Rest Eisen, aufweist, oder eine NiCrMo-Legierung ist, die bevorzugt eine Zusammensetzung umfassend 20 bis 23 Gew.-% Chrom, bis zu 5 Gew.-% Eisen, 8 bis 10 Gew.-% Molybdän, 3,15 bis 4,15 Gew.-% Niob und Tantal in Summe, Rest Nickel, besonders bevorzugt eine Zusammensetzung umfassend 21 ,5 Gew.-% Chrom, 2,5 Gew.-% Eisen, 9,0 Gew.- % Molybdän, 3,7 Gew.-% Niob und Tantal in Summe, Rest Nickel, aufweist. characterized in that the metallic matrix is a high alloy CrNiMo steel which preferably has a composition comprising 28% by weight of chromium, 16% by weight of nickel, 4.5% by weight of molybdenum, 1.5% by weight of silicon, 1.75 Wt .-% carbon, balance iron, or is a NiCrMo alloy, which preferably has a composition comprising 20 to 23 wt .-% chromium, up to 5 wt .-% iron, 8 to 10 wt .-% molybdenum, 3.15 to 4.15% by weight of niobium and tantalum in total, remainder nickel, particularly preferably a composition comprising 21.5% by weight chromium, 2.5% by weight iron, 9.0% by weight Molybdenum, 3.7 wt .-% of niobium and tantalum in sum, balance nickel.
5. Bremsscheibe (1) nach Anspruch 3 oder 4, 5. Brake disc (1) according to claim 3 or 4,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Keramikkomponente Oxidkeramiken umfasst, die aus Al203, Ti02, Zr02 und MgAI204 und Kombinationen davon ausgewählt sind, oder dass die the ceramic component comprises oxide ceramics selected from Al 2 O 3 , Ti0 2 , Zr0 2 and MgAl 2 0 4 and combinations thereof, or the
Keramikkomponente Al203 und zumindest eine weitere Oxidkeramik umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend Ti02, Zr02, MgAI204, wobei Al203 einen Anteil von 60 bis 90 Gew.-% der gesamten Keramikkomponente ausmacht. Ceramic component Al 2 0 3 and at least one further oxide ceramic selected from the group comprising Ti0 2 , Zr0 2 , MgAI 2 0 4 , wherein Al 2 0 3 constitutes a proportion of 60 to 90 wt .-% of the total ceramic component.
6. Bremsscheibe (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, 6. Brake disc (1) according to one of claims 3 to 5,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Oberflächenschicht (3) ausgehend von dem Substrat (2) eine Diffusionsschicht (31 ), eine nitrid- und carbidhaltige Verbindungsschicht (32) und eine Oxidschicht (33) aufweist, wobei die Diffusionsschicht (31) eine Schichtdicke von 0,1 bis 0,8 mm, die Verbindungsschicht (32) eine Schichtdicke von 2 bis 30 pm und die Oxidschicht (33) eine Schichtdicke von 1 bis 5 μηι aufweist.  the surface layer (3) has, starting from the substrate (2), a diffusion layer (31), a nitride- and carbide-containing bonding layer (32) and an oxide layer (33), the diffusion layer (31) having a layer thickness of 0.1 to 0, 8 mm, the bonding layer (32) has a layer thickness of 2 to 30 μm, and the oxide layer (33) has a layer thickness of 1 to 5 μm.
7. Bremsscheibe (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, 7. Brake disc (1) according to one of claims 3 to 6,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
zwischen der Deckschicht (4) und der Oberflächenschicht (3) eine Zwischenschicht (10) vorgesehen ist, die aus einer nickelbasierten Legierung, bevorzugt einer Nickelchromlegierung, oder aus der metallischen Matrix besteht, wobei die  between the cover layer (4) and the surface layer (3) an intermediate layer (10) is provided, which consists of a nickel-based alloy, preferably a nickel chromium alloy, or of the metallic matrix, wherein the
Zwischenschicht (10) aus der nickelbasierten Legierung oder dem Matrixmetall eine Schichtdicke von 30 bis 120 m aufweist.  Intermediate layer (10) of the nickel-based alloy or the matrix metal has a layer thickness of 30 to 120 m.
8. Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend die Schritte: - Herstellen eines Bremsscheibenrohlings (12), 8. A method for producing a brake disc (1) according to any one of claims 1 to 7, comprising the steps: - producing a brake disc blank (12),
- Ausbilden der Deckschicht (4),  Forming the cover layer (4),
Einbringen der farblichen Veränderungen (9) in die Deckschicht (6) mittels eines gepulsten Lasers, indem die Energie des gepulsten Lasers chemische Reaktionen oder Umschmelzprozesse auslöst.  Introducing the color changes (9) into the cover layer (6) by means of a pulsed laser in that the energy of the pulsed laser triggers chemical reactions or remelting processes.
9. Verfahren nach Anspruch 8, 9. The method according to claim 8,
umfassend die Schritte vor dem Ausbilden der Deckschicht (4):  comprising the steps before forming the cover layer (4):
- Nitrieren, Carburieren, Nitrocarburieren in einem Gas-, Plasma- oder  - nitriding, carburizing, nitrocarburizing in a gas, plasma or
Salzbadverfahren und/oder durch anodische oder Plasmaoxidation Oxidieren, bevorzugt Nitrocarburieren, Plasmaaktivieren und Oxidieren, des Substrats (2), zumindest an den Reibflächen (8), dabei Bilden der Oberflächenschicht (3), Salt bath method and / or by anodic or plasma oxidation, preferably nitrocarburizing, plasma activation and oxidation, of the substrate (2), at least on the friction surfaces (8), thereby forming the surface layer (3),
- Bereitstellen eines Cermet-Werkstoffs aus einer metallischen Matrix und einer darin verteilten Keramikkomponente, die 30 bis 70 Gew.-% des Cermet-Werkstoffs ausmacht, und - Providing a cermet material of a metallic matrix and a ceramic component distributed therein, which makes up 30 to 70 wt .-% of the cermet material, and
- Aufbringen des Cermet-Werkstoffs, insbesondere durch thermisches Spritzen, auf die Oberflächenschicht (3) und dabei Ausbilden der Deckschicht (4).  - Applying the cermet material, in particular by thermal spraying, on the surface layer (3) and thereby forming the cover layer (4).
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