EP4612420A1 - Hartstoffbeschichteter bremskörper und verfahren zur herstellung hartstoffbeschichteter bremskörper - Google Patents

Hartstoffbeschichteter bremskörper und verfahren zur herstellung hartstoffbeschichteter bremskörper

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EP4612420A1
EP4612420A1 EP24746634.5A EP24746634A EP4612420A1 EP 4612420 A1 EP4612420 A1 EP 4612420A1 EP 24746634 A EP24746634 A EP 24746634A EP 4612420 A1 EP4612420 A1 EP 4612420A1
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EP
European Patent Office
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hard material
brake body
hard
protection layer
wear protection
Prior art date
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Pending
Application number
EP24746634.5A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Rene BISCHOFF
Tilo STEINMEIER
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C4 Laser Technology GmbH
Original Assignee
C4 Laser Technology GmbH
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the present invention relates to the field of vehicle technology and industrial plant technology and relates to a hard material-coated brake body, which can be, for example, a brake disc or brake drum.
  • the hard material-coated brake body according to the invention can be used, for example, in a brake system of motor vehicles and rail vehicles, in a disc brake system on bicycles or in a brake system of industrial plants or wind turbines.
  • Brake bodies have several functional areas. In motor vehicles, brake bodies are arranged on the front and rear axles and have a contact surface that is in contact with the rim or the wheel hub.
  • Known brake discs are designed as solid non-ventilated or internally ventilated brake discs and can be made of a metallic or ceramic material.
  • Conventional brake drums are designed as solid, sometimes also provided with cooling structures on the outside of the drum and made of a metallic material.
  • the friction surfaces of the brake bodies have a coating that wears out with each braking process and which, in conjunction with the brake pads, achieves the braking effect.
  • a sintered friction body in particular a brake pad for a brake body made of fiber-reinforced ceramic, which contains primary carbon and metal particles that are at least partially bonded to the primary or pyrolytically formed carbon.
  • a brake disc and a method for its production are known, in which a brake disc body made of a cast iron material is provided with a metallic, non-ceramic coating at least in sections and at least on one of its axial outer surfaces.
  • the existing oxide layer or other contaminants are removed from the contact surface and the contact surface is roughened by irradiation with fine particles in order to increase the adhesion of the wear protection layer.
  • the wear protection layer is then applied using flame, arc or
  • Plasma injection molding coating process sprayed onto the contact surface of the base body.
  • WO 2012 156 114 A1 discloses a brake disk and a method for producing a brake disk, in which a base body has at least one contact surface to which a wear protection layer is applied, wherein at least one contact surface of the base body is pretreated to create a bond between the wear protection layer and the base body.
  • the at least one pretreated contact surface of the base body has a surface topography modified by laser radiation with at least one predetermined parameter in order to improve the positive adhesion between the wear protection layer and the base body.
  • a friction brake body for a friction brake of a motor vehicle in particular a brake disk, with a base body made in particular from gray cast iron and with at least one wear protection layer formed on a friction contact surface of the base body.
  • the wear protection layer is made of ferritic-austenitic steel and has embedded hard material particles, in particular finely distributed hard material particles.
  • a disadvantage of the brake bodies known from the state of the art is that the wear protection layer has a short service life and high production costs.
  • the object of the present invention is to provide a brake body which has an improved service life at reduced manufacturing costs.
  • the object according to the invention is achieved by a novel brake body and a new method for producing such brake bodies, which has an improved service life and with which such brake bodies can be produced cost-effectively and in a time-efficient manner.
  • a hard material-coated brake body comprising a metallic base body which has at least one region designed as a friction surface, on which at least one wear protection layer is arranged by means of a thermal coating process, wherein the wear protection layer is formed at least from a metallic matrix material and hard material particle agglomerates at least partially embedded therein, which are materially bonded to the metallic matrix material, wherein the hard material particle agglomerates are formed from at least one hard material A, at least one hard material B and hard material mixed crystals of at least the hard material A and hard material B, wherein the hard material A is present in a larger volume proportion than the hard material B in the hard material particle agglomerate.
  • the hard material particle agglomerates additionally comprise at least one metallic additional material and/or an alloying element.
  • the hard material particle agglomerates can also advantageously have a spherical particle morphology.
  • the hard material A and the hard material B are selected from the group of carbides, nitrides or carbonitrides.
  • the carbide A is TiC
  • the carbide B is selected from M02C, WC, Cr3C2, NbC and/or TaC.
  • At least one bonding layer is provided as a buffer layer between the metallic base body and the wear protection layer.
  • the metallic filler material, the bonding layer and/or the metallic matrix material is an Fe-base material, particularly advantageously a stainless steel material, whereby the stainless steel material particularly advantageously has the material quality of EN 1 .4016, EN 1 .4404 or EN 1 .4435.
  • the carbide B is present at 1 vol.% to 30 vol.%, based on the total composition of the hard material particle agglomerates.
  • 10% - 60% of the surface of the wear protection layer is made up of hard particle agglomerates.
  • the hard material particle agglomerates are homogeneously distributed or graded embedded in the metallic matrix material.
  • the hard material particle agglomerates have a thermal conductivity of ⁇ 120 W/mK.
  • the hard material particle agglomerates have a diameter of 10 pm to 100 pm, particularly advantageously a diameter of 45 pm to 90 pm. It is also advantageous if the bonding layer has a layer height of ⁇ 100 pm.
  • the wear protection layer has a layer height of 25 pm to 175 pm.
  • the wear protection layer and/or the bonding layer has wear detection features.
  • a method for producing a hard material-coated brake body is also provided, with the following method steps: a) providing a metallic base body which has at least one region designed as a friction surface, b) providing prefabricated hard material particle agglomerates which have at least one hard material A, at least one hard material B and hard material mixed crystals of the hard materials A and B, c) simultaneously arranging the hard material particle agglomerates and the metallic matrix material via at least two separate feed devices by means of a thermal coating process on at least the region designed as a friction surface, whereby a material-locking connection and wear protection layer is produced, d) machining the surface of the wear protection layer.
  • hard material particle agglomerates are provided from at least one hard material A, at least one hard material B and hard material mixed crystals from at least the hard material A and hard material B, wherein the hard material A is present in a larger volume fraction than the hard material B in the hard material particle agglomerate.
  • a bonding layer is arranged as a buffer layer between the area of the base body designed as a friction surface and the wear protection layer. It is also advantageous if the arrangement of the bonding layer and/or the wear protection layer is carried out under a locally generated protective gas atmosphere.
  • the metallic base body is preheated before thermal coating.
  • a particularly advantageous thermal coating process is laser cladding.
  • the surface of the wear protection layer is machined by means of surface grinding.
  • a brake body which comprises a metallic base body.
  • the metallic base body has at least one region designed as a friction surface, on which at least one wear protection layer is arranged by means of a thermal coating process, which has hard material particle agglomerates.
  • a hard material is to be understood as particles formed in such a way that at least one hard material A, at least one hard material B and mixed crystals formed from the hard materials A and B are present, wherein a metallic additional material or alloying elements can also be present.
  • the hard material mixed crystals are formed in the edge area of the hard materials A and B.
  • At least one bonding layer serves as a buffer layer between the metallic base body and the wear protection layer is arranged, for example to achieve improved adhesion and thus reduce the risk of delamination.
  • the arrangement of at least one wear protection layer and possibly provided bonding layer is carried out by means of a thermal coating process, whereby laser deposition welding is advantageously used.
  • the thermal coating process and advantageously laser deposition welding brings with it the technical advantage that very targeted and individually homogeneous or even graded layers can be arranged on the base body, which are permanently connected to one another by means of a material bond, whereby delamination of the layers with the base body is effectively prevented.
  • the thermal input of the thermal coating process leads to a material bond between the layer and the substrate and, in particular in the case of laser deposition welding, has the significant advantage over thermal spraying that deformation of the hard material particle agglomerates according to the invention is effectively prevented.
  • a further advantage of laser deposition welding is that the adapted intensity distribution of the laser spot virtually eliminates disadvantageous chemical and mechanical properties of the hard material particle agglomerates, such as carburization, hardening and reduction in the corrosion resistance of the wear protection layer, particularly with regard to an Fe-based matrix metal. This means that an improved degree of material utilization is achieved, which significantly reduces manufacturing costs.
  • the wear protection layer is formed from at least one metallic matrix material and prefabricated hard particle agglomerates at least partially embedded therein.
  • the prefabricated hard particle agglomerates were produced in a preceding process step by spray granulation and sintering, which advantageously produces a spherical particle morphology.
  • the spherical particle morphology of the hard particle agglomerates has the significant advantage that a previously disadvantageous known irregular and sharp-edged particle morphology, rough irregular intact hard particles in the Wear protection layer with surface and defects can be almost completely prevented.
  • the advantageous spherical particle morphology of the hard material particle agglomerates leads to an improved service life of both the brake body during use and of the tool during possible surface processing during production.
  • the formation of a spherical particle morphology during final finishing of the wear protection layer results in improved dimensional stability with a reduced tendency for the hard material particle agglomerates to break, which prevents damage and/or breaking out of the hard material particle agglomerates from the wear protection layer and means that there is an increased proportion of intact hard material particle agglomerates in the tribological system.
  • the hard material particles are formed as agglomerates that are made up of at least one hard material A, at least one hard material B and hard material mixed crystals of the hard materials A and B.
  • the hard material particle agglomerate can advantageously contain a metallic additional material and/or alloying elements.
  • the metallic additional material and/or the alloying elements can also be agglomerated in the hard material particle.
  • hard particle agglomerates and solid solution carbides preferably with TiC as carbide A and M02C, WC, Cr3C2, NbC and/or TaC as carbide B, produces a very fine-grained structure with a homogeneous microstructure.
  • Such hard particle agglomerates have a higher density than carbide A and a high level of hardness and fracture toughness. This results in a significantly improved service life of the wear protection layer and thermal resilience of the brake body.
  • the high density of the hard material particle agglomerates reduces sedimentation and demixing, thus improving storage capacity as well as dosing and conveying capabilities during the thermal coating process.
  • CrsC2 is present as carbide A, although in this case it is excluded that CrsC2 also forms carbide B or exists as mixed crystal carbide of carbide A and B.
  • a particularly good material bond between an advantageously provided bonding layer and the metallic base body and the wear protection layer is achieved in that at least the metallic matrix material and/or the additional material is an Fe-base material, wherein the metallic matrix material is particularly advantageously a stainless steel material with the material quality of EN 1.4016, EN1.4404 or EN 1.4435.
  • Particularly advantageous properties of the hard material particle agglomerates are advantageously achieved when the carbide B is present at 1 vol.% to 30 vol.%, based on the total composition of the hard material particle agglomerates.
  • a long service life with reduced corrosion tendency of the brake body can be achieved by forming 10% - 60% of the surface of the wear protection layer from hard material particle agglomerates and/or the hard material particle agglomerates having a diameter of 10 pm to 100 pm, advantageously 45 pm to 90 pm.
  • the hard material particle agglomerates can advantageously be homogeneously distributed or embedded in a graded manner in the metallic matrix material.
  • a graded distribution of the hard material particles is to be understood as meaning that the gradation is realized within the layer thickness of the metallic matrix material and/or in the circumference of the friction surface of the brake body.
  • Such a gradation has The main technical advantage is that the thermal balance within the brake body can be adjusted and set to suit the different thermal loads, meaning that the brake bodies can be individually configured for different applications.
  • the hard material particle agglomerates embedded in the metallic matrix material advantageously have a thermal conductivity of ⁇ 120 W/mK.
  • the bonding layer can advantageously have a layer height of ⁇ 100 pm.
  • the wear protection layer can advantageously have a low layer height of 25 pm to 175 pm.
  • the wear protection layer and/or the connection layer has wear detection features by means of which the wear limit of the brake body or the wear protection layer can be identified.
  • a method for producing a hard material-coated brake body is also provided, which is characterized by the following method steps: a) providing a metallic base body which has at least one region designed as a friction surface, b) providing prefabricated hard material particle agglomerates which have at least one hard material A, at least one hard material B and hard material mixed crystals of the hard materials A and B, c) simultaneously arranging the hard material particle agglomerates and the metallic matrix material via at least two separate feed devices by means of a thermal coating process on at least the region designed as a friction surface, whereby a material-locking connection and wear protection layer is produced, d) machining the surface of the wear protection layer.
  • the arrangement of a bonding layer on the metallic base body can be provided as a buffer layer. It can also advantageously be provided that the arrangement of the bonding layer and/or the wear protection layer takes place under a locally generated protective gas atmosphere, which is fed to the process in situ during coating, advantageously by laser deposition welding, via a gas feed line coupled to the at least one feed device.
  • the locally generated protective gas flow which is aligned coaxially to the coating flow, prevents oxygen from being introduced into the coating process due to turbulence occurring during laser deposition welding.
  • the in situ introduction of the locally generated protective gas during the process generates an additional gas flow directly at the feed device, which leads to a larger-area and less oxygen-containing protective gas covering of the coating zone, thereby providing a more effective and cost-saving process. Therefore, the use of the protective gas leads to a reduction in oxygen and thus to a higher oxidation resistance of the wear protection layer.
  • the low oxygen content in the coating zone leads to improved wetting of the melt with the base material of the metallic base body and/or the bonding layer.
  • This has the technical advantage that the oxidation of the hard material particle agglomerates and the associated smoke formation are significantly reduced.
  • an improved wear protection layer is produced, which is characterized, among other things, by low porosity with a low defect rate.
  • the metallic base body is preheated before coating.
  • the technical effect of preheating the metallic base body before thermal coating is that the coating cycle time is reduced, which enables a higher product output and thus a reduction in time and costs.
  • temperature-induced stresses are reduced, which lead to a significantly improved dimensional stability of the brake body. The invention is explained in more detail below using an embodiment.
  • a brake disc blank with formed friction surfaces made from a cast material is provided as a metallic base body in a thermal coating system.
  • Hard material particle agglomerates with spherical particle morphology are kept in stock, which are fed to a first feed device in a preceding manufacturing process by spray granulation and sintering in powder form.
  • the hard material particles consist of an agglomerate of carbide A, which is TiC, carbide B, which is WC, and stainless steel 316 L, which corresponds to material quality EN 1.4404.
  • Carbide B is present at 10 vol.% of the total composition of the hard material particles and the hard material particle agglomerate has 10 vol.% of stainless steel 316 L.
  • the hard material particle agglomerates present are present as individual carbides A and B with solid solution carbides of carbides A and B, have the composition TiC-WC and have a particle diameter between 45 pm and 90 pm.
  • a stainless steel material of material quality EN 1.4404 is provided to a second feed device for the production of the bonding layer and as a metallic matrix material for the wear protection layer.
  • the brake disc is preheated to approx. 165°C and then a bonding layer with a layer thickness of 85 pm is arranged in the area of the friction surface of the brake disc using laser deposition welding via the second feed device under a locally generated protective gas atmosphere.
  • the bonding layer is bonded in situ to the cast material of the brake disc blank.
  • the wear protection layer with the hard material particle agglomerates is then applied to the bonding layer with a layer thickness of 180 pm by means of laser deposition welding under a locally generated protective gas atmosphere, whereby the supply of the metallic matrix material via the second supply device and the supply of the hard material particle agglomerates via the first supply device are carried out separately.
  • the proportion of the hard material particle agglomerates in relation to the metallic matrix material is ⁇ 40 vol.% of the wear protection layer.
  • the surface is completely machined using surface grinding, whereby only 50 - 65 pm of material is required for finishing to completely eliminate runout errors and differences in layer thickness.
  • the brake disc has a 2-layer wear protection layer with a total layer thickness of ⁇ 300 pm, whereby the wear protection layer has a layer thickness of at least 100 pm.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Fahrzeugtechnik und Industrieanlagentechnik und betrifft einen hartstoffbeschichteten Bremskörper. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Bremskörpers, der eine verbesserte Standzeit bei reduzierten Herstellungskosten aufweist. Gelöst wird die Aufgabe durch einen hartstoffbeschichteter Bremskörper, umfassend einen metallischen Grundkörper, der mindestens einen als Reibfläche ausgebildeten Bereich aufweist, auf dem mittels eines thermischen Beschichtungsverfahrens mindestens eine Verschleißschutzschicht angeordnet ist, wobei die Verschleißschutzschicht mindestens aus einem metallischen Matrixmaterial und darin mindestens teilweise eingebetteten Hartstoffpartikel-Agglomeraten gebildet ist, die stoffschlüssig mit dem metallischen Matrixmaterial verbunden sind. Die Hartstoffpartikel-Agglomerate sind aus mindestens einem Hartstoff A, einem Hartstoff B und Hartstoffmischkristallen aus dem Hartstoff A und B gebildet, wobei der Hartstoff A in einem größeren Volumenanteil als der Hartstoff B im Hartstoffpartikel-Agglomerat vorhanden. Der Bremskörper kann beispielsweise in einer Bremsanlage von Kraft- und Schienenfahrzeugen oder in einem Bremssystem von Industrieanlagen eingesetzt werden.

Description

Hartstoffbeschichteter Bremskörper und Verfahren zur Herstellung hartstoffbeschichteter Bremskörper
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Fahrzeugtechnik und der Industrieanlagentechnik und betrifft einen hartstoffbeschichteten Bremskörper, der beispielsweise eine Bremsscheibe oder Bremstrommel sein kann. Der erfindungsgemäße hartstoffbeschichtete Bremskörper kann beispielsweise in einer Bremsanlage von Kraft- und Schienenfahrzeugen, bei einer Scheibenbremsanlage bei Fahrrädern oder in einem Bremssystem von Industrieanlagen oder Windkraftanlagen eingesetzt werden.
Bremskörper weisen mehrere funktionelle Bereiche auf. So werden Bremskörper bei Kraftfahrzeugen an Vorder- und Hinterachsen angeordnet und weisen hierfür eine Anlagefläche auf, die im Kontakt mit der Felge oder der Radnabe steht.
Bekannte Bremsscheiben sind in massiver Bauweise als unbelüftete oder als innenbelüftete Bremsscheiben ausgebildet und können aus einem metallischen oder keramischen Werkstoff hergestellt sein. Herkömmliche Bremstrommeln sind in massiver Bauweise ausgebildet, teils auch mit Kühlstrukturen auf der Trommelaußenseite versehen und aus einem metallischen Werkstoff hergestellt.
Die Reibflächen der Bremskörper weisen eine mit den Bremsvorgängen zunehmende verschleißende Beschichtung auf, über die im Zusammenwirken mit den Bremsbelägen die Bremswirkung erreicht wird.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Bremskörper bekannt, die eine verschleißende Beschichtung aufweisen.
Aus der DE 197 11 830 A1 ist ein gesinterter Reibkörper, insbesondere Bremsbelag für einen Bremskörper aus faserverstärkter Keramik, bekannt, der primären Kohlenstoff und zumindest teilweise mit dem primären oder pyrolytisch gebildeten Kohlenstoff reaktionsgebundene Metallpartikel enthält. i Aus der DE 100 56 161 A1 ist eine Bremsscheibe und ein Verfahren zu deren Herstellung bekannt, bei dem ein Bremsscheibenkörper aus einem Eisenguss- Werkstoff zumindest abschnittsweise und wenigstens an einer seiner axialen Außenflächen mit einer metallischen, nichtkeramischen Beschichtung versehen wird. Zur Vorbereitung der zu beschichtenden Kontaktfläche des Grundkörpers wird die vorhandene Oxidschicht oder auch andere Verunreinigungen von der Kontaktfläche entfernt und die Kontaktfläche mittels Bestrahlung durch Feinpartikel aufgeraut, um die Haftung der Verschleißschutzschicht zu erhöhen. Die Verschleißschutzschicht wird anschließend mittels Flamm-, Lichtbogen- oder
Plasmaspritzgussbeschichtungsverfahren auf die Kontaktfläche des Grundkörpers aufgespritzt.
Aus der WO 2012 156 114 A1 ist eine Bremsscheibe und ein Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe bekannt, bei dem ein Grundkörper mindestens eine Kontaktfläche aufweist, auf welche eine Verschleißschutzschicht aufgebracht ist, wobei zur Realisierung des Verbundes der Verschleißschutzschicht und dem Grundkörper mindestens eine Kontaktfläche des Grundkörpers vorbehandelt ist. Die mindestens vorbehandelte eine Kontaktfläche des Grundkörpers weist eine durch Laserstrahlung modifizierte Oberflächentopografie mit mindestens einem vorgegebenen Parameter auf, um die formschlüssige Haftung zwischen Verschleißschutzschicht und Grundkörper zu verbessern.
Auch bekannt aus der DE 10 2019 207 291 A1 ist ein Reibbremskörper für eine Reibbremse eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Bremsscheibe, mit einem insbesondere aus Grauguss gefertigtem Basiskörper und mit zumindest einer auf einer Reibkontaktoberfläche des Basiskörpers ausgebildeten Verschleißschutzschicht. Es ist vorgesehen, dass die Verschleißschutzschicht aus ferritisch-austenitischem Stahl gefertigt ist und eingelagerte Hartstoffpartikel, insbesondere fein verteilte Hartstoffpartikel, aufweist.
Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Bremskörpern ist, dass die Verschleißschutzschicht eine geringe Standzeit bei hohen Herstellungskosten aufweist. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Bremskörpers, der eine verbesserte Standzeit bei reduzierten Herstellungskosten aufweist.
Die Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche, wobei die Erfindung auch Kombinationen der einzelnen abhängigen Patentansprüche im Sinne einer Und-Verknüpfung einschließt, solange sie sich nicht gegenseitig ausschließen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen neuartigen Bremskörper und ein neues Verfahren zur Herstellung derartiger Bremskörper gelöst, der eine verbesserte Standzeit aufweist und mit dem derartige Bremskörper kosten- und zeitgünstig hergestellt werden können.
Erreicht wird dies durch einen hartstoffbeschichteter Bremskörper, umfassend einen metallischen Grundkörper, der mindestens einen als Reibfläche ausgebildeten Bereich aufweist, auf dem mittels eines thermischen Beschichtungsverfahrens mindestens eine Verschleißschutzschicht angeordnet ist, wobei die Verschleißschutzschicht mindestens aus einem metallischen Matrixmaterial und darin mindestens teilweise eingebetteten Hartstoffpartikel-Agglomeraten gebildet ist, die stoffschlüssig mit dem metallischen Matrixmaterial verbunden sind, wobei die Hartstoffpartikel-Agglomerate aus mindestens einem Hartstoff A, mindestens einem Hartstoff B und Hartstoffmischkristallen aus mindestens dem Hartstoff A und Hartstoff B gebildet sind, wobei der Hartstoff A in einem größeren Volumenanteil als der Hartstoff B im Hartstoffpartikel-Agglomerat vorhanden ist.
Vorteilhafterweise weisen die Hartstoffpartikel-Agglomerate zusätzlich mindestens einen metallischen Zusatzwerkstoff und/oder ein Legierungselement auf.
Auch können die Hartstoffpartikel-Agglomerate vorteilhafterweise eine sphärische Partikelmorphologie aufweisen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Hartstoff A und der Hartstoff B aus der Gruppe der Karbide, Nitride oder Karbonitride ausgewählt. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des hartstoffbeschichteten Bremskörper ist das Karbid A TiC, und das Karbid B aus M02C, WC, Cr3C2, NbC und/oder TaC ausgewählt.
Zudem ist es von Vorteil, wenn mindestens eine Anbindungsschicht als Pufferlage zwischen dem metallischen Grundkörper und der Verschleißschutzschicht vorgesehen ist.
Auch ist es von Vorteil, wenn der metallische Zusatzwerksstoff, die Anbindungsschicht und/oder das metallische Matrixmaterial ein Fe-Basiswerkstoff, besonders vorteilhaft ein Edelstahlwerkstoff, ist, wobei besonders vorteilhaft der Edelstahlwerkstoff die Werkstoffgüte von EN 1 .4016, EN 1 .4404 oder EN 1 .4435 aufweist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Karbid B mit 1 Vol.-% bis 30 Vol.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Hartstoffpartikel-Agglomerate, vorhanden.
Vorteilhafterweise sind beim hartstoffbeschichteten Bremskörper 10% - 60% der Oberfläche der Verschleißschutzsicht aus Hartstoffpartikel-Agglomeraten gebildet.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Hartstoffpartikel-Agglomerate homogen verteilt oder gradiert im metallischen Matrixmaterial eingebettet sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Hartstoffpartikel-Agglomerate eine Wärmeleitfähigkeit von < 120 W/mK aufweisen.
Vorteilhafterweise weisen die Hartstoffpartikel-Agglomerate einen Durchmesser von 10 pm bis 100 pm, besonders vorteilhaft einen Durchmesser von 45 pm bis 90 pm, auf. Auch ist es von Vorteil, wenn die Anbindungsschicht eine Schichthöhe < 100 pm aufweist.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Verschleißschutzschicht eine Schichthöhe von 25 pm bis 175 pm aufweist.
Und auch ist es von Vorteil, wenn die Verschleißschutzschicht und/oder die Anbindungsschicht Verschleißerkennungsmerkmale aufweist.
Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines hartstoffbeschichteten Bremskörpers bereitgestellt, mit den folgenden Verfahrensschritten: a) Bereitstellen eines metallischen Grundkörpers, der mindestens einen als Reibfläche ausgebildeten Bereich aufweist, b) Bereitstellen von vorgefertigten Hartstoffpartikel-Agglomeraten, die mindestens ein Hartstoff A, mindestens ein Hartstoff B und Hartstoffmischkristalle aus den Hartstoffen A und B aufweisen, c) Gleichzeitiges Anordnen der Hartstoffpartikel-Agglomerate und des metallischen Matrixmaterials über mindestens zwei getrennte Zuführeinrichtungen durch ein thermisches Beschichtungsverfahren auf mindestens dem als Reibfläche ausgebildeten Bereich, wodurch eine stoffschlüssige Verbindung und Verschleißschutzschicht hergestellt wird, d) Bearbeiten der Oberfläche der Verschleißschutzschicht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass Hartstoffpartikel-Agglomerate aus mindestens einem Hartstoff A, mindestens einem Hartstoff B und Hartstoffmischkristallen aus mindestens dem Hartstoff A und Hartstoff B bereitgestellt werden, wobei der Hartstoff A in einem größeren Volumenanteil als der Hartstoff B im Hartstoffpartikel-Agglomerat vorhanden ist.
Vorteilhafterweise wird eine Anbindungsschicht als Pufferlage zwischen dem als Reibfläche ausgebildeten Bereich des Grundkörpers und der Verschleißschutzschicht angeordnet wird. Auch ist es von Vorteil, wenn das Anordnen der Anbindungsschicht und/oder der Verschleißschutzschicht unter örtlich erzeugter Schutzgasatmosphäre durchgeführt wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der metallische Grundkörper vor dem thermischen Beschichten vorgewärmt.
Ein besonders vorteilhaftes thermisches Beschichtungsverfahren ist das Laserauftragsschweißen.
Und auch ist es von Vorteil, wenn die Oberfläche der Verschleißschutzschicht mittels Planschleifen bearbeitet wird.
Erfindungsgemäß wird ein Bremskörper bereitgestellt, der einen metallischen Grundkörper umfasst. Der metallische Grundkörper weist mindestens einen als Reibfläche ausgebildeten Bereich auf, auf dem mittels eines thermischen Beschichtungsverfahrens mindestens eine Verschleißschutzschicht angeordnet ist und wird, die Hartstoffpartikel-Agglomerate aufweist.
Im Rahmen der Erfindung sollen unter einem Hartstoff derart ausgebildete Partikel verstanden werden, bei denen mindestens ein Hartstoff A, mindestens ein Hartstoff B und aus den Hartstoffen A und B gebildete Mischkristalle vorhanden sind, wobei auch ein metallisches Zusatzmaterial oder Legierungselemente vorhanden sein können.
Die Hartstoffmischkristalle sind dabei im Randbereich der Hartstoffe A und B ausgebildet.
Erfindungswesentlich für die verbesserten mechanischen Eigenschaften der Hartstoffpartikel-Agglomerate und damit der Verschleißschutzschicht ist es, dass der Hartstoff A in einem größeren Volumenanteil als der Hartstoff B im Hartstoffpartikel- Agglomerat vorhanden ist.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass mindestens eine Anbindungsschicht als Pufferlage zwischen dem metallischen Grundkörper und der Verschleißschutzschicht angeordnet wird, um beispielsweise eine verbesserte Haftung zu erreichen und somit das Delaminierungsrisiko zu vermindern.
Die Anordnung der mindestens einen Verschleißschutzschicht und möglicherweise vorgesehenen Anbindungsschicht erfolgt mittels eines thermischem Beschichtungsverfahrens, wobei vorteilhafterweise das Laserauftragsschweißen eingesetzt wird. Das thermische Beschichtungsverfahren und vorteilhafterweise das Laserauftragsschweißen bringt den technischen Vorteil mit sich, dass sehr gezielt und individuell homogene oder auch gradiert ausgebildete Schichten auf dem Grundkörper angeordnet werden können, die mittels Stoffschluss dauerhaft miteinander verbunden sind, wodurch eine Delamination der Schichten mit dem Grundkörper wirksam unterbunden wird.
Der thermische Eintrag des thermischen Beschichtungsverfahrens führt zu einer stofflichen Verbindung der Schicht mit dem Substrat und hat insbesondere beim Laserauftragsschweißen gegenüber dem thermischen Spritzen den wesentlichen Vorteil, dass eine Verformung der erfindungsgemäßen Hartstoffpartikel-Agglomerate wirksam verhindert wird. Zudem besteht ein weiterer Vorteil des Laserauftragsschweißens darin, dass durch die angepasste Intensitätsverteilung des Laserspots nachteilige chemische und mechanische Eigenschaften der Hartstoffpartikel-Agglomerate durch beispielsweise Aufkohlung, Aufhärtung und Verminderung der Korrosionsbeständigkeit der Verschleißschutzschicht, insbesondere betreffend eines Fe-Basis Matrixmetalls, nahezu vermieden werden. Mithin wird ein verbesserter Materialausnutzungsgrad erreicht, wodurch die Herstellungskosten signifikant gesenkt werden.
Die Verschleißschutzschicht ist mindestens aus einem metallischen Matrixmaterial und darin mindestens teilweise eingebetteten und vorgefertigten Hartstoffpartikel- Agglomeraten gebildet. Die vorgefertigten Hartstoffpartikel-Agglomerate wurden in einem vorgelagerten Prozessschritt durch Sprühgranulieren und Sintern hergestellt, wodurch vorteilhafterweise eine sphärische Partikelmorphologie erzeugt wird. Die sphärische Partikelmorphologie der Hartstoffpartikel-Agglomerate hat den wesentlichen Vorteil, dass eine bisher nachteilige bekannte unregelmäßige und scharfkantige Partikelmorphologie, raue unregelmäßige intakte Hartstoffpartikel in der Oberfläche und Fehlstellen aufweisende Verschleißschutzschicht nahezu vollständig verhindert werden.
Die vorteilhafte sphärische Partikelmorphologie der Hartstoffpartikel-Agglomerate führt zu einer verbesserten Standzeit von sowohl des Bremskörpers bei dessen Einsatz als auch des Werkzeuges bei einer möglichen Oberflächenbearbeitung während der Herstellung. Außerdem bewirkt die Ausbildung einer sphärischen Partikelmorphologie bei einer abschließenden Fertigbearbeitung der Verschleißschutzschicht eine verbesserte Formstabilität bei verminderter Bruchneigung der Hartstoffpartikel- Agglomerate, wodurch eine Schädigung und/oder ein Herausbrechen der Hartstoffpartikel-Agglomerate aus der Verschleißschutzschicht verhindert wird und ein erhöhter Anteil von intakten Hartstoffpartikel-Agglomeraten im tribologischen System vorhanden ist.
Ein weiterer wesentlicher technischer Vorteil des Einsatzes von Sprühgranulieren und Sintern bei der vorgelagerten Herstellung der Hartstoffpartikel-Agglomerate besteht darin, dass die Hartstoffpartikel als Agglomerate ausgebildet werden, die aus mindestens einem Hartstoff A, mindestens einem Hartstoff B und aus Hartstoffmischkristallen der Hartstoffe A und B gebildet sind. Vorteilhafterweise kann das Hartstoffpartikel-Agglomerat einen metallischen Zusatzwerkstoff und/oder Legierungselemente aufweisen. Der metallische Zusatzwerkstoff und/oder die Legierungselemente können im Hartstoffpartikel ebenfalls agglomeriert vorliegen.
Besondere technische Vorteile und Wirkungen werden bei der Verschleißschutzsicht dann erreicht, wenn die Hartstoffpartikel-Agglomerate aus mindestens einem Karbid A, mindestens einem Karbid B und Mischkristallkarbiden aus mindestens den Karbiden A und B gebildet sind und das Karbid A in einem größeren Volumenanteil als das Karbid B im Hartstoffpartikel-Agglomerat vorhanden ist.
Es wurde überraschend festgestellt, dass der Einsatz von Hartstoffpartikel- Agglomeraten und Mischkristallkarbiden, vorteilhafterweise mit TiC als Karbid A und M02C, WC, Cr3C2, NbC und/oder TaC als Karbid B, ein sehr feinkörniges Gefüge mit homogener Mikrostruktur ausbildet. Derartige Hartstoffpartikel-Agglomerate weisen bei erhöhter Dichte gegenüber dem Karbid A eine hohe Härte und Bruchzähigkeit auf, wodurch eine wesentlich verbesserte Standzeit der Verschleißschutzschicht und thermische Belastbarkeit des Bremskörpers erreicht wird. Zusätzlich wird durch die hohe Dichte der Hartstoffpartikel-Agglomerate die Sedimentation und Entmischung reduziert und damit die Lagerfähigkeit sowie Dosier- und Förderfähigkeit während des thermischen Beschichtungsvorganges verbessert.
Auch vorstellbar ist, dass CrsC2 als Karbid A vorhanden ist, wobei in diesem Fall ausgeschlossen ist, dass CrsC2 auch das Karbid B bildet oder als Mischristallkarbid aus Karbid A und B vorliegt.
Eine besonders gute stoffschlüssige Verbindung einer vorteilhafterweise vorgesehenen Anbindungsschicht mit dem metallischen Grundkörper und mit der Verschleißschutzschicht wird dadurch erreicht, dass mindestens das metallische Matrixmaterial und/oder dass der Zusatzwerkstoff ein Fe-Basiswerkstoff ist, wobei besonders vorteilhaft das metallische Matrixmaterial ein Edelstahlwerkstoff mit der Werkstoffgüte von EN 1.4016, EN1.4404 oder EN 1.4435 ist.
Besonders vorteilhafte Eigenschaften der Hartstoffpartikel-Agglomerate, wie beispielsweise eine hohe Schmelz- und Zersetzungstemperatur bei hoher Härte und verbessertem Wärmeausdehnungsverhalten, werden vorteilhafterweise dadurch erreicht, wenn das Karbid B mit 1 Vol.-% bis 30 Vol.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Hartstoffpartikel-Agglomerate, vorhanden ist.
Eine hohe Standzeit bei reduzierter Korrosionsneigung des Bremskörpers kann dadurch erreicht werden, indem 10% - 60% der Oberfläche der Verschleißschutzschicht aus Hartstoffpartikel-Agglomeraten gebildet ist und/oder die Hartstoffpartikel-Agglomerate einen Durchmesser von 10 pm bis 100 pm, vorteilhafterweise 45 pm bis 90 pm aufweisen.
Dabei können vorteilhafterweise die Hartstoffpartikel-Agglomerate homogen verteilt oder gradiert im metallischen Matrixmaterial eingebettet sein. Unter einer gradierten Verteilung der Hartstoffpartikel soll erfindungsgemäß verstanden werden, dass die Gradierung innerhalb der Schichtdicke des metallischen Matrixmaterials und/oder im Umfang der Reibfläche des Bremskörpers realisiert ist. Eine derartige Gradierung hat den wesentlichen technischen Vorteil, dass der thermische Haushalt innerhalb des Bremsköpers auf die unterschiedliche thermische Belastung abgestimmt und eingestellt werden kann und damit die Bremskörper auf die unterschiedlichen Anwendungen individuell konfiguriert werden können. Vorteilhafterweise weisen die im metallischen Matrixmaterial eingebetteten Hartstoffpartikel-Agglomerate eine Wärmeleitfähigkeit von < 120 W/mK auf.
Zum Erreichen einer dauerhaften stoffschlüssigen Verbindung von Anbindungsschicht mit dem Gussmaterial des metallischen Grundkörpers sowie der Verschleißschutzschicht kann vorteilhafterweise die Anbindungsschicht eine Schichthöhe < 100 pm aufweisen. Zur Verringerung des Gesamtgewichtes sowie zur Reduzierung von Spannungen im Bremskörper kann die Verschleißschutzschicht vorteilhafterweise eine geringe Schichthöhe von 25 pm bis 175 pm aufweisen.
Zur Steigerung der Verkehrs -und Wartungssicherheit kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Verschleißschutzschicht und/oder die Anbindungsschicht Verschleißerkennungsmerkmale aufweist, über die die Verschleißgrenze des Bremskörpers bzw. der Verschleißschutzschicht identifizierbar ist.
Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines hartstoffbeschichteten Bremskörpers bereitgestellt, das durch die folgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet ist: a) Bereitstellen eines metallischen Grundkörpers, der mindestens einen als Reibfläche ausgebildeten Bereich aufweist, b) Bereitstellen von vorgefertigten Hartstoffpartikel-Agglomeraten, die mindestens einen Hartstoff A, mindestens einen Hartstoff B und Hartstoffmischkristalle aus den Hartstoffen A und B aufweisen, c) Gleichzeitiges Anordnen der Hartstoffpartikel-Agglomerate und des metallischen Matrixmaterials über mindestens zwei getrennte Zuführeinrichtungen durch ein thermisches Beschichtungsverfahren auf mindestens dem als Reibfläche ausgebildeten Bereich, wodurch eine stoffschlüssige Verbindung und Verschleißschutzschicht hergestellt wird, d) Bearbeiten der Oberfläche der Verschleißschutzschicht. Vorteilhafterweise kann das Anordnen einer Anbindungsschicht auf dem metallischen Grundkörper als Pufferlage vorgesehen sein. Auch kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Anordnung der Anbindungsschicht und/oder der Verschleißschutzschicht unter örtlich erzeugter Schutzgasatmosphäre erfolgen, die während des Beschichtens durch vorteilhafterweise Laserauftragsschweißen über eine mit der mindestens einen Zuführeinrichtung gekoppelte Gaszuleitung dem Prozess insitu zugeführt wird. Die koaxial zum Beschichtungsstrom ausgerichtete örtlich erzeugte Schutzgasströmung verhindert, dass durch auftretende Turbulenzen während des Laserauftragsschweißens Sauerstoff in den Beschichtungsprozess eingeschleust wird. Außerdem wird durch das insitu-Einbringen des örtlich erzeugten Schutzgases während des Prozesses ein zusätzlicher Gasstrom direkt an der Zuführeinrichtung erzeugt, der dazu führt, dass eine großflächigere und sauerstoffärmere Schutzgasabdeckung der Beschichtungszone erzeugt wird, wodurch ein effektiveres und kostensparendes Verfahren zur Verfügung gestellt wird. Mithin führt der Einsatz des Schutzgases zu einer Reduzierung des Sauerstoffes und damit zu einer höheren Oxidationsbeständigkeit der Verschleißschutzschicht.
Es wurde zudem herausgefunden, dass der geringe Sauerstoffgehalt in der Beschichtungszone insbesondere beim Laserauftragsschweißen unter örtlich erzeugter Schutzgasatmosphäre zur verbesserten Benetzung der Schmelze mit dem Grundwerkstoff des metallischen Grundkörpers und/oder der Anbindungsschicht führt. Dies hat den technischen Vorteil, dass die Oxidation der Hartstoffpartikel-Agglomerate und die damit verbundene Rauchbildung signifikant verringert wird. Im Ergebnis wird damit eine verbesserte Verschleißschutzschicht hergestellt, die sich unter anderem durch eine geringe Porosität mit geringer Fehlstellenquote auszeichnet.
In einem vorteilhaften Verfahrensschritt kann auch vorgesehen sein, dass der metallische Grundkörper vor dem Beschichten vorgewärmt wird. Der technische Effekt des Vorwärmens des metallischen Grundkörpers vor dem thermischen Beschichten besteht darin, dass die Beschichtungstaktzeit verringert wird, was einen höheren Produktausstoß und damit eine Zeit- und Kostenreduzierung ermöglicht. Zudem werden temperaturinduzierte Spannungen reduziert, die zu einer wesentlich verbesserten Formstabilität des Bremskörpers führen. Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Ausführungsbeispiel
Für die Herstellung eines hartstoffbeschichteten Bremskörpers wird in einer thermischen Beschichtungsanlage als metallischer Grundkörper ein Bremsscheibenrohling mit ausgebildeten Reibflächen bereitgestellt, der aus einem Gusswerkstoff hergestellt ist. Es werden Hartstoffpartikel-Agglomerate mit sphärischer Partikelmorphologie vorgehalten, die in einem vorgelagerten Herstellungsprozess durch Sprühgranulieren und Sintern in Pulverform einer ersten Zuführeinrichtung zugeführt werden. Die Hartstoffpartikel bestehen aus einem Agglomerat aus dem Kabid A, das TiC ist, dem Kabid B, das WC ist und dem Edelstahlwerkstoff 316 L, das der Werkstoffgüte EN 1.4404 entspricht. Das Karbid B liegt mit 10 Vol.-% der Gesamtzusammensetzung der Hartstoffpartikel vor und das Hartstoffpartikel- Agglomerat weist 10 Vol.-% des Edelstahlwerkstoffes 316 L auf. Die vorliegenden Hartstoffpartikel-Agglomerate liegen als einzelne Karbide A und B mit Mischkristallkarbiden der Karbide A und B vor, haben die Zusammensetzung TiC-WC und weisen einen Partikeldurchmesser zwischen 45 pm bis 90 pm auf. Zudem wird für die Herstellung der Anbindungsschicht sowie als metallisches Matrixmaterial für die Verschleißschutzschicht ein Edelstahlwerkstoff der Werkstoffgüte EN 1.4404 einer zweiten Zuführeinrichtung bereitgestellt. In einem ersten Verfahrensschritt wird die Bremsscheibe auf ca. 165°C vorgewärmt und nachfolgend mittels Laserauftragsschweißen über die zweite Zuführeinrichtung unter örtlich erzeugter Schutzgasatmosphäre eine Anbindungsschicht mit einer Schichtdicke von 85 pm im Bereich der Reibfläche der Bremsscheibe angeordnet. Während des Beschichtens der Anbindungsschicht erfolgt insitu die stoffschlüssige Verbindung der Anbindungsschicht mit dem Gusswerkstoff des Bremsscheibenrohlings. Nachfolgend wird die Verschleißschutzschicht mit den Hartstoffpartikel-Agglomeraten mit einer Schichtdicke von 180 pm auf der Anbindungsschicht mittels Laserauftragsschweißen unter örtlich erzeugter Schutzgasatmosphäre aufgetragen, wobei die Zuführung des metallischen Matrixmaterials über die zweite Zuführeinrichtung und die Zuführung der Hartstoffpartikel-Agglomerate über die erste Zuführeinrichtungen getrennt erfolgt. Der Anteil der Hartstoffpartikel-Agglomerate im Verhältnis zum metallischen Matrixmaterial beträgt < 40 Vol.-%. der Verschleißschutzschicht. Nach der Anordnung der Verschleißschutzschicht wird die Oberfläche mittels Planschleifen vollständig mechanisch bearbeitet, wobei zur Fertigbearbeitung nur ein Abtrag von 50 - 65 pm erforderlich ist, um Planlauffehler und Schichtdickenunterschiede vollständig zu beseitigen. Nach der Fertigbearbeitung liegt eine Bremsscheibe vor, die eine 2-lagige Verschleißschutzschicht mit einer Gesamtschichtdicke von < 300 pm aufweist, wobei die Verschleißschutzschicht eine Schichtdicke von mindestens 100 pm aufweist.

Claims

Patentansprüche
1. Hartstoffbeschichteter Bremskörper, umfassend einen metallischen Grundkörper, der mindestens einen als Reibfläche ausgebildeten Bereich aufweist, auf dem mittels eines thermischen Beschichtungsverfahrens mindestens eine Verschleißschutzschicht angeordnet ist, wobei die Verschleißschutzschicht mindestens aus einem metallischen Matrixmaterial und darin mindestens teilweise eingebetteten Hartstoffpartikel-Agglomeraten gebildet ist, die stoffschlüssig mit dem metallischen Matrixmaterial verbunden sind, wobei die Hartstoffpartikel-Agglomerate aus mindestens einem Hartstoff A, mindestens einem Hartstoff B und Hartstoffmischkristallen aus mindestens dem Hartstoff A und Hartstoff B gebildet sind, wobei der Hartstoff A in einem größeren Volumenanteil als der Hartstoff B im Hartstoffpartikel-Agglomerat vorhanden ist.
2. Hartstoffbeschichteter Bremskörper nach Anspruch 1 , bei dem die Hartstoffpartikel-Agglomerate zusätzlich mindestens einen metallischen Zusatzwerkstoff und/oder ein Legierungselement aufweist.
3. Hartstoffbeschichteter Bremskörper nach Anspruch 1 , bei dem die Hartstoffpartikel-Agglomerate eine sphärische Partikelmorphologie aufweisen.
4. Hartstoffbeschichteter Bremskörper nach Anspruch 1 , bei dem der Hartstoff A und der Hartstoff B aus der Gruppe der Karbide, Nitride oder Karbonitride ausgewählt ist.
5. Hartstoffbeschichteter Bremskörper nach Anspruch 1 , bei dem die Hartstoffpartikel-Agglomerate aus mindestens einem Karbid A, mindestens einem Karbid B und Mischkristallkarbiden aus mindestens den Karbiden A und B gebildet sind und das Karbid A in einem größeren Volumenanteil als das Karbid B im Hartstoffpartikel-Agglomerat vorhanden ist.
6. Hartstoffbeschichteter Bremskörper nach Anspruch 5, bei dem das Karbid A TiC ist.
7. Hartstoffbeschichteter Bremskörper nach Anspruch 5, bei dem das Karbid B M02C, WC, Cr3C2, NbC und/oder TaC ist.
8. Hartstoffbeschichteter Bremskörper nach Anspruch 1 , bei dem mindestens eine Anbindungsschicht als Pufferlage zwischen dem metallischen Grundkörper und der Verschleißschutzschicht vorgesehen ist.
9. Hartstoffbeschichteter Bremskörper nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der metallische Zusatzwerksstoff, die Anbindungsschicht und/oder das metallische Matrixmaterial ein Fe-Basiswerkstoff, besonders vorteilhaft ein Edelstahlwerkstoff, ist.
10. Hartstoffbeschichteter Bremskörper nach Anspruch 9, bei dem der Edelstahlwerkstoff die Werkstoffgüte von EN 1.4016, EN 1.4404 oder EN 1 .4435 aufweist.
11 . Hartstoffbeschichteter Bremskörper nach Anspruch 1 , bei dem der Hartstoff B mit 1 Vol.-% bis 30 Vol.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Hartstoffpartikel-Agglomerate, vorhanden ist.
12. Hartstoffbeschichteter Bremskörper nach Anspruch 1 , bei dem 10% - 60% der Oberfläche der Verschleißschutzsicht aus Hartstoffpartikel-Agglomeraten gebildet sind.
13. Hartstoffbeschichteter Bremskörper nach Anspruch 1 , bei dem die Hartstoffpartikel-Agglomerate homogen verteilt oder gradiert im metallischen Matrixmaterial eingebettet sind.
14. Hartstoffbeschichteter Bremskörper nach Anspruch 1 , bei dem die Hartstoffpartikel-Agglomerate eine Wärmeleitfähigkeit von < 120 W/mK aufweisen.
15. Hartstoffbeschichteter Bremskörper nach Anspruch 1 , bei dem die Hartstoffpartikel-Agglomerate einen Durchmesser von 10 pm bis 100 pm, vorteilhafterweise 45 pm bis 90 pm, aufweisen.
16. Hartstoffbeschichteter Bremskörper nach Anspruch 1 , bei dem die Anbindungsschicht eine Schichthöhe < 100 pm aufweist.
17. Hartstoffbeschichteter Bremskörper nach Anspruch 1 , bei dem die
Verschleißschutzschicht eine Schichthöhe von 25 pm bis 175 pm aufweist.
18. Hartstoffbeschichteter Bremskörper nach Anspruch 1 , bei dem die
Verschleißschutzschicht und/oder die Anbindungsschicht Verschleißerkennungsmerkmale aufweist.
19. Verfahren zur Herstellung eines hartstoffbeschichteten Bremskörpers, mit den folgenden Verfahrensschritten: a) Bereitstellen eines metallischen Grundkörpers, der mindestens einen als Reibfläche ausgebildeten Bereich aufweist, b) Bereitstellen von vorgefertigten Hartstoffpartikel-Agglomeraten, die mindestens einen Hartstoff A, mindestens einen Hartstoff B und Mischkristalle aus den Hartstoffen A und B aufweisen, c) Gleichzeitiges Anordnen der Hartstoffpartikel-Agglomerate und des metallischen Matrixmaterials über mindestens zwei getrennte Zuführeinrichtungen durch ein thermisches Beschichtungsverfahren auf mindestens dem als Reibfläche ausgebildeten Bereich, wodurch eine stoffschlüssige Verbindung und Verschleißschutzschicht hergestellt wird, d) Bearbeiten der Oberfläche der Verschleißschutzschicht.
20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem vorgefertigten Hartstoffpartikel- Agglomeraten bereitgestellt werden, die mindestens einen Hartstoff A, mindestens einen Hartstoff B und Mischkristalle aus den Hartstoffen A und B aufweisen, wobei das Karbid A in einem größeren Volumenanteil als das Karbid B im Hartstoffpartikel-Agglomerat vorhanden ist.
21. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem eine Anbindungsschicht als Pufferlage zwischen dem als Reibfläche ausgebildeten Bereich des Grundkörpers und der Verschleißschutzschicht angeordnet wird.
22. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Anordnen der Anbindungsschicht und/oder der Verschleißschutzschicht unter örtlich erzeugter Schutzgasatmosphäre durchgeführt wird.
23. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem der metallische Grundkörper vor dem thermischen Beschichten vorgewärmt wird.
24. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das thermische Beschichten durch Laserauftragsschweißen erfolgt.
25. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem die Oberfläche der Verschleißschutzschicht mittels Planschleifen bearbeitet wird.
EP24746634.5A 2023-07-07 2024-07-05 Hartstoffbeschichteter bremskörper und verfahren zur herstellung hartstoffbeschichteter bremskörper Pending EP4612420A1 (de)

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