IT202000025549A1 - Metodo per realizzare una fascia di frenatura di un disco freno in ghisa con incrementata resistenza all’usura e alla corrosione e fascia di frenatura così ottenuta - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
Campo di applicazione
[0001] Forma oggetto della presente invenzione un metodo per realizzare una fascia di frenatura di un disco freno in ghisa con incrementata resistenza all?usura e alla corrosione e una fascia di frenatura cos? ottenuta.
Stato della tecnica
[0002] Un disco freno di un impianto frenante a disco di un veicolo comprende una struttura anulare, o fascia di frenatura, e un elemento di fissaggio centrale, noto come campana, tramite il quale il disco ? fissato alla parte rotante di una sospensione di un veicolo, ad esempio un mozzo. La fascia di frenatura ? munita di superfici di frenatura contrapposte adatte a cooperare con elementi di attrito (pastiglie freno), alloggiate in almeno un corpo pinza posto a cavaliere di tale fascia di frenatura e solidale ad un componente non rotante della sospensione del veicolo. La comandata interazione tra le opposte pastiglie freno e le contrapposte superfici di frenatura della fascia frenante determinano per attrito un?azione di frenatura che permette la decelerazione o arresto del veicolo.
[0003] Generalmente, la fascia di frenatura di un disco freno ? realizzata in ghisa, in particolare ghisa grigia, o in acciaio. La ghisa consente, infatti, di ottenere buone prestazioni frenanti (soprattutto in termini di contenimento dell?usura) a costi relativamente contenuti. Fasce di frenatura realizzate in carbonio o in materiali carbo-ceramici offrono prestazioni decisamente superiori, ma a costi molto pi? elevati.
[0004] La ghisa, pur avendo una durezza superiore a molti metalli, nel corso dell?esercizio del disco freno si usura riducendo cos? lo spessore della fascia di frenatura e quindi limitando la durata di esercizio del disco freno.
[0005] Un altro limite della ghisa ? legato al fatto che a seguito di esposizione all?acqua, in particolare se in presenza di sali (cloruro di sodio, cloruro di potassio), viene rapidamente corrosa. Sulla superficie della fascia di frenatura si crea cos? uno strato di ossido che, oltre ad essere antiestetico, pu? causare problemi in frenata fintantoch? non viene rimosso.
[0006] Per ovviare a questi problemi sono state messe in atto diverse strategie di trattamento delle fasce di frenatura di dischi freno in ghisa, che sono di seguito elencate in modo schematico:
[0007] - applicazione di rivestimenti superficiali: alla superficie della fascia di frenatura in ghisa vengono applicati rivestimenti a base di materiali duri e resistenti all?usura (carburi di cromo e di tungsteno, ossidi di alluminio, ecc.). Le tecniche per applicare tali rivestimenti sono svariate; la tecnica pi? utilizzata ? il ?Thermal Spray? di polveri ceramiche addizionate a opportune matrici metalliche che consentono l?adesione del rivestimento alla ghisa. La tecnica di thermal spray ? preferita rispetto ad altri metodi di deposizione di film in quanto consente una pi? elevata produttivit? e l?utilizzo dei materiali sopra menzionati. Il limite principale di questa tecnica ? il costo relativamente alto se riferito all?applicazione su dischi freno in ghisa;
[0008] - Processi reattivi/diffusivi: si tratta di processi nei quali la ghisa viene fatta reagire con altre sostanze che ne modificano lo stato chimico-fisico, incrementandone le propriet? superficiali. Tra queste si possono menzionare la carburazione, la nitrurazione, la borurazione. Le reazioni possono avvenire sia in fase gassosa che liquida. I limiti principali di questa tipologia di processi sono il limitato incremento di prestazioni, i tempi lunghi di trattamento e, in alcuni casi, le temperature di lavorazione troppo elevate che non risultano compatibili con l?esigenza di contenere le distorsioni sul disco in ghisa.
[0009] - Processi di formazione ?In-situ?: sono processi che prevedono la formazione sulla fascia di frenatura di strati superficiali, fatti di materiali con opportune caratteristiche, durante la formazione della fascia di frenatura stessa ovvero nella fase di colaggio della ghisa fusa nello stampo. Prima del colaggio vengono introdotti nello stampo gli elementi/sostanze che a contatto con la ghisa fusa determinano la formazione di nuovi composti oppure semplicemente inglobano elementi con le propriet? desiderate. Il limite principale di questa tipologia di processi ? legato al fatto che viene significativamente complicato il processo di produzione della fascia di frenatura in ghisa. Inoltre in alcuni casi sono richiesti trattamenti termici a temperature incompatibili con l?esigenza di contenere le distorsioni sul disco in ghisa.
[0010] Molto sentita ? quindi l?esigenza di disporre di un metodo per realizzare fasce di frenatura di dischi freno in ghisa che permetta di formare sulla superficie della fascia di frenatura uno strato superficiale con caratteristiche di elevata resistenza all?usura e alla corrosione e che superi in tutto o almeno in parte i limiti operativi della tecnica nota sopra descritta. Presentazione dell'invenzione
[0011] Pertanto, scopo della presente invenzione ? quello di eliminare, o quanto meno ridurre, i problemi sopracitati, relativi alla tecnica nota, mettendo a disposizione un metodo per realizzare una fascia di frenatura di un disco freno in ghisa con incrementata resistenza all?usura e alla corrosione che non comporti un significativo aumento dei costi di produzione.
[0012] Un ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di mettere a disposizione un metodo per realizzare una fascia di frenatura di un disco freno in ghisa con incrementata resistenza all?usura e alla corrosione che non comporti un significativo aumento dei tempi di produzione.
[0013] Un ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di mettere a disposizione un metodo per realizzare una fascia di frenatura di un disco freno in ghisa con incrementata resistenza all?usura e alla corrosione che sia effettuabile con temperature di lavorazione compatibili con l?esigenza di contenere le distorsioni sulla fascia di frenatura.
Descrizione dei disegni
[0014] Le caratteristiche tecniche dell'invenzione sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sotto riportate ed i vantaggi della stessa risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue, fatta con riferimento ai disegni allegati, che ne rappresentano una o pi? forme di realizzazione puramente esemplificative e non limitative, in cui:
[0015] - la Figura 1 mostra uno schema di flusso del metodo secondo l?invenzione in accordo ad una forma generale di implementazione;
[0016] ?le figure 2, 3 e 4 mostra schemi di flusso del metodo secondo l?invenzione in accordo a forme preferite di implementazione;
[0017] - la figura 5 mostra un?immagine SEM ottenuta con microscopio elettronico su un campione di ghisa dotato di uno strato di composti intermetallici, ottenuto secondo il metodo dell?invenzione, tramite alluminizzazione a 700?C per circa 1 minuto, senza preventiva decarburazione superficiale;
[0018] - la figura 6 mostra un?immagine SEM ottenuta con microscopio elettronico su un altro campione di ghisa dotato di uno strato di composti intermetallici, ottenuto secondo il metodo dell?invenzione, tramite alluminizzazione a 700?C per circa 1 minuto, con preventiva decarburazione superficiale;
[0019] - la Figura 7 mostra un?immagine SEM ad alto ingrandimento (2000x), ottenuta con microscopio elettronico su un campione di fascia di frenatura secondo l?invenzione.
[0020] Gli elementi o parti di elementi in comune tra le forme di realizzazione descritte nel seguito saranno indicati con i medesimi riferimenti numerici.
Descrizione dettagliata
[0021] La presente invenzione si riferisce ad un metodo per realizzare una fascia di frenatura di un disco freno in ghisa con incrementata resistenza all?usura e alla corrosione e una fascia di frenatura cos? ottenuta.
[0022] Verr? prima descritto il metodo di realizzazione e poi la fascia di frenatura ottenuta con tale metodo.
[0023] In accordo ad una forma di realizzazione generale dell?invenzione, illustrata nello schema di Figura 1, il metodo per realizzare una fascia di frenatura di un disco freno in ghisa con incrementata resistenza all?usura e alla corrosione comprende le seguenti fasi operative:
[0024] a) realizzare una fascia di frenatura di un disco freno in ghisa, preferibilmente in ghisa grigia;
[0025] b) immergere almeno parzialmente detta fascia di frenatura in alluminio fuso mantenuto ad una predefinita temperatura in modo che l?alluminio fuso copra almeno una predefinita regione superficiale di detta fascia di frenatura.
[0026] L?immersione nell?alluminio fuso ? protratta per un predefinito periodo di tempo in modo da permettere la diffusione di atomi di alluminio nella microstruttura superficiale della ghisa con la conseguente formazione di composti intermetallici ferro-alluminio in corrispondenza di uno strato superficiale di detta fascia di frenatura, generando cos? in detta predefinita regione superficiale uno strato costituito da composti intermetallici Ferro-Alluminio.
[0027] Il metodo comprende inoltre le seguenti ulteriori fasi operative:
[0028] c) estrarre la fascia di frenatura dall?alluminio fuso;
[0029] d) asportare l?alluminio che ? rimasto adeso su detta fascia di frenatura dopo l?estrazione e che non ha reagito con il ferro della ghisa, cos? da esporre in superficie detto strato di composti intermetallici Ferro-Alluminio.
[0030] Si ? verificato sperimentalmente che il suddetto strato di composti intermetallici Ferro-Alluminio esposto in superficie conferisce a detta fascia di frenatura in ghisa una superiore resistenza alla corrosione e all?usura in corrispondenza di detta predefinita regione superficiale rispetto al caso in cui la fascia di frenatura in ghisa non sia dotata di alcun rivestimento e la ghisa sia esposta direttamente in superficie.
[0031] Le propriet? conferite dallo strato di composti intermetallici Ferro-Alluminio si mantengono nel tempo grazie al fatto che tale strato coniuga resistenza alla corrosione e resistenza all?usura. In altre parole, lo strato protettivo costituito da composti intermetallici Ferro-Alluminio ? meno aggredibile non solo chimicamente, ma anche meccanicamente a seguito di sfregamenti legati all?azione frenante esercitata dalle pastiglie sulla fascia di frenatura. Ci? contribuisce sinergicamente alla sua conservazione durante la vita operativa della fascia di frenatura.
[0032] Rispetto alle citate tradizionali tecniche di trattamento delle fasce di frenatura di dischi freno in ghisa (applicazione di rivestimenti superficiali; processi reattivi/diffusivi; processi di formazione ?Insitu?) il metodo secondo l?invenzione ? operativamente pi? semplice da implementare dal momento che non richiede l?utilizzo di impianti complessi da costruire e da gestire.
[0033] Il metodo secondo l?invenzione richiede inoltre tempi di esecuzione relativamente brevi, almeno per quanto concerne le fasi b), c) e d).
[0034] Il metodo secondo l?invenzione consente quindi di realizzare una fascia di frenatura di un disco freno in ghisa con incrementata resistenza all?usura e alla corrosione in modo tecnicamente semplice, senza comportare un significativo aumento dei costi e dei tempi di produzione.
[0035] Pi? in dettaglio, il suddetto strato di composti intermetallici Ferro-Alluminio si forma in corrispondenza di uno strato superficiale di detta fascia di frenatura in ghisa a contatto con l?alluminio fuso tramite un processo di diffusione di atomi di alluminio all?interno della struttura della ghisa e di formazione di composti intermetallici Ferro-Alluminio.
[0036] Il suddetto strato di composti intermetallici Ferro-alluminio pu? comprendere una pluralit? di composti intermetallici tra ferro e alluminio, in particolare Fe3Al, FeAl, FeAl2, FeAl3, Fe2Al5. La fase intermetallica prevalente ? FeAl3in quanto termodinamicamente pi? stabile.
[0037] Preferibilmente, la suddetta predefinita temperatura a cui ? mantenuto l?alluminio fuso ? non inferiore a 680?C.
[0038] Vantaggiosamente, la suddetta predefinita temperatura a cui ? mantenuto l?alluminio fuso non ? superiore a 750?C, ed ? preferibilmente compresa tra 690?C e 710?C, ed ancora pi? preferibilmente pari a 700?C.Tali valori di temperatura costituiscono un buon compromesso tra l?esigenza di favorire la formazione di composti intermetallici e l?esigenza di conservare inalterate le caratteristiche geometriche della fascia di frenatura. A tali valori di temperatura dell?alluminio fuso, infatti, la reazione chimica tra ferro e alluminio ? sufficientemente veloce per consentire una rapida formazione dello strato intermetallico e le distorsioni indotte sulla fascia di frenatura rientrano nelle tolleranze accettabili da un punto di vista operativo.
[0039] Operativamente, lo spessore di crescita del suddetto strato di composti intermetallici ? influenzato principalmente dalla temperatura dell?alluminio fuso e dal tempo di immersione nell?alluminio fuso. A parit? di temperatura dell?alluminio fuso lo spessore aumenta all?aumentare del tempo di immersione; a parit? di tempo di immersione lo spessore aumenta all?aumentare della temperatura dell?alluminio fuso.
[0040] Vantaggiosamente, essendo la temperatura dell?allumino fuso il parametro pi? soggetto a vincoli per evitare distorsioni sulla fascia di frenatura, lo spessore dello strato di composti intermetallici ? controllato agendo essenzialmente sulla durata del tempo di immersione nell?alluminio fuso. Il predefinito periodo di tempo di immersione ? quindi fissato in funzione dello spessore che si vuole ottenere per detto strato di composti intermetallici, tenendo conto della temperatura dell?alluminio fuso.
[0041] Preferibilmente, se l?alluminio fuso ? mantenuto ad una temperatura compresa tra 690?C e 710?C, il suddetto predefinito tempo di immersione ? compreso tra 5 e 60 min, e ancora pi? preferibilmente pari a 30 min, per ottenere uno strato di composti intermetallici compreso tra 30 e 150 ?m.
[0042] In accordo ad una forma preferita di implementazione del metodo, illustrata negli schemi delle Figure 2 e 3, il metodo comprende una fase f) di decarburare la suddetta almeno una predefinita regione superficiale della fascia di frenatura (destinata a venire a contatto con l?alluminio fuso), fino ad una predefinita profondit?.
[0043] Operativamente, tale fase f) di decarburazione ? condotta prima della suddetta fase b) di immersione ed ? atta a realizzare in corrispondenza almeno di detta predefinita regione superficiale uno strato superficiale sostanzialmente privo di carbonio, in particolare privo di lamelle di grafite, avente uno spessore che dalla superficie esterna di detta fascia di frenatura si estende fino alla suddetta predefinita profondit?.
[0044] Vantaggiosamente, lo strato superficiale decarburato ha una profondit? sostanzialmente pari o superiore alla profondit? dello strato di composti intermetallici di Ferro-Alluminio che si vuole ottenere. Operativamente, la decarburazione ? quindi condotta fino ad una profondit? dalla superficie esterna di detta fascia di frenatura pari o superiore alla profondit? dello strato di composti intermetallici di Ferro-Alluminio da ottenere. Preferibilmente, la predefinita profondit? di decarburazione ? pari o superiore a 30 ?m.
[0045] Vantaggiosamente, la fase f) di decarburazione ? finalizzata a preparare nella fascia di frenatura uno strato superficiale che faciliti la formazione (per alluminizzazione) di uno strato di composti intermetallici pi? omogeneo e compatto.
[0046] Si ? infatti verificato sperimentalmente che, sottoponendo ad alluminizzazione (immersione in alluminio fuso) una fascia di frenatura non decarburata superficialmente, lo strato di composti intermetallici che si ottiene risulta molto disomogeneo, con ampie zone distaccate ed una forte variabilit? nello spessore cresciuto. Inoltre la struttura di crescita appare molto granulosa.
[0047] Diversamente, sottoponendo ad alluminizzazione (immersione in alluminio fuso) una fascia di frenatura in ghisa decarburata superficialmente, lo strato di composti intermetallici ottenuto risulta omogeneo e sostanzialmente continuo, non interrotto da lamelle di grafite.
[0048] Quanto sopra affermato si pu? rilevare confrontando le figure 5 e 6 che mostrano le immagini SEM ottenute con microscopio elettronico su due campioni di ghisa sottoposti ad alluminizzazione a 700?C per circa 1 minuto. La figura 5 si riferisce ad un campione sottoposto ad alluminizzazione senza preventiva decarburazione superficiale, mentre la figura 6 si riferisce ad un campione sottoposto ad alluminizzazione con preventiva decarburazione superficiale. Nelle Figure 5 e 6, lo strato di composti intermetallici ? indicato con L, lo strato di alluminio residuo con Al e la ghisa non modificata con G; le lamelle di grafite indicate con LG.
[0049] La differente morfologia dello strato di composti intermetallici presente su una fascia di frenatura non decarburata e su una fascia di frenatura decarburata superficialmente ? quindi attribuibile alla presenza o meno di carbonio, in particolare sotto forma di lamelle di grafite, nello strato superficiale soggetto agli effetti diffusivi del processo di alluminizzazione. In particolare, si ? rilevato che la presenza di lamelle di grafite ha un forte effetto di riduzione della bagnabilit? superficiale da parte dell?alluminio liquido. Oltre a ci?, la presenza delle lamelle di grafite ha anche la capacit? di rallentare la crescita dello strato di composti intermetallici, che nella ghisa non decarburata, infatti, non appare come un strato compatto, ma piuttosto come una formazione ?a isole? ancora lontano dall?essere uno strato continuo.
[0050] Si ? verificato sperimentalmente che la presenza di carbonio nello strato superficiale della fascia di frenatura soggetto alla penetrazione per diffusione di atomi di alluminio (indotta dall?alluminizzazione) porta alla formazione anche di carburo di ferro oltre che di composti intermetallici. La presenza di carburo di ferro crea punti di discontinuit? nello strato di composti intermetallici, punti che possono innescare sia fenomeni corrosivi, sia criccature. Vantaggiosamente, la decarburazione superficiale permette quindi di evitare (o quantomeno ridurre significativamente) la formazione di carburo di ferro, portando alla formazione di uno strato di composti intermetallici pi? resistente alla corrosione e meno soggetto a criccature.
[0051] Preferibilmente, in detta fase f) la decarburazione di detta almeno una predefinita regione superficiale ? realizzata tramite un processo elettrolitico.
[0052] Pi? in dettaglio, detto processo elettrolitico ? condotto immergendo la predefinita regione superficiale di detta fascia di frenatura in un bagno di sali fusi e applicando una differenza di potenziale elettrico tra bagno e fascia di frenatura.
[0053] Nell?applicare la differenza di potenziale elettrico, la fascia di frenatura ? collegata ad un polo positivo (catodo), mentre il suddetto bagno di sali fusi ? collegato ad un polo negativo (anodo). Il carbonio, in particolare sotto forma di lamelle di grafite, ? ossidato ad anidride carbonica dalla cessione di elettroni e dall?ossigeno atomico rilasciato all?anodo. Il carbonio reagisce primariamente con l?ossigeno ed ? alla fine legato come anidride carbonica.
[0054] L?ossidazione della superficie della fascia di frenatura indotta dal processo elettrolitico non si limita al carbonio ivi presente, ma si estende anche alla matrice metallica della ghisa (ferro), provocando la formazione di un film superficiale di ossido metallico. Invertendo la polarit? si causa la riduzione del film superficiale di ossido metallico che viene cos? riportato allo stato metallico originario.
[0055] Preferibilmente, il suddetto processo elettrolitico pu? prevedere quindi che, dopo un predefinito periodo di tempo in cui la superficie della fascia di frenatura ? stata collegata al catodo per ossidare il carbonio, la polarit? venga invertita cos? da riportare il film di ossido metallico all?originario stato metallico.
[0056] Vantaggiosamente, durante l?esecuzione del processo elettrolitico, l?inversione di polarit? pu? essere ripetuta pi? volte in sequenza.
[0057] Operativamente, la profondit? di decarburazione viene controllata regolando la durata del processo elettrolitico, eventualmente suddiviso in diversi cicli di inversione di polarit?. Aumentando la durata del processo di decarburazione (fase di ossidazione della fascia di frenatura; collegamento al catodo), aumenta la profondit? di decarburazione, a parit? di altre condizioni.
[0058] La decarburazione pu? essere realizzata con processi alternativi al processo elettrolitico sopra descritto, ad esempio tramite un trattamento al laser oppure un trattamento chimico. La decarburazione tramite processo elettrolitico ? tuttavia preferita in quanto:
[0059] - rispetto ad un trattamento laser ? molto pi? efficiente e rapida, assicurando una rimozione del carbonio pi? completa ed uniforme in tempi minori;
[0060] -rispetto ad un trattamento chimico (ad esempio con permanganato di potassio) ? molto pi? efficiente (assicurando una rimozione del carbonio pi? completa ed uniforme in tempi minori) e non lascia sulla porzione trattata aree di ossidazione della matrice metallica della ghisa.
[0061] Pi? in dettaglio, si ? osservato che in corrispondenza delle aree ossidate sulla matrice metallica della ghisa la bagnabilit? dell?alluminio fuso ? molto ridotta e ci? influisce negativamente sul processo di alluminizzazione e sulle caratteristiche dello strato di composti intermetallici. Anche per tale ragione, il processo elettrolitico di decarburazione ? preferito rispetto ai processi alternativi sopra indicati.
[0062] Come ? gi? stato evidenziato in precedenza, lo spessore di crescita dello strato di composti intermetallici ? influenzato principalmente dalla temperatura dell?alluminio fuso e dal tempo di immersione nell?alluminio fuso. Si ? per? rilevato che un ulteriore fattore che influisce sullo spessore dello strato di composti intermetallici ? il contenuto di silicio nell?alluminio fuso. Maggiore ? il contenuto in peso di silicio nell?alluminio fuso, minore ? lo spessore dello strato di composti intermetallici a parit? di altre condizioni. Preferibilmente, l?alluminio fuso ha un contenuto di silicio inferiore all?1% in peso.
[0063] Preferibilmente, l?alluminio fuso ha un contenuto di impurezze non superiore all?1% in peso. In particolare, pu? essere utilizzato alluminio con purezza massima del 99,7% in peso, con le seguenti impurezze (% in peso): Si ? 0,30%; Fe ?0,18%; Sr ?0,0010%; Na ?0,0025%; Li ?0,0005%; Ca ?0,0020%; P ?0,0020; Sn ?0,020 %.
[0064] Durante il processo di alluminizzazione si verificano due processi diffusivi opposti: da un lato la migrazione di ferro dalla matrice metallica della ghisa verso il bagno di alluminio, e dall?altro la migrazione di alluminio dal bagno di alluminio verso la matrice metallica della ghisa. La cinetica di scioglimento del ferro nell?alluminio (e la conseguente migrazione del ferro verso il bagno di alluminio) ? estremamente rapida, con un ordine di grandezza paragonabile a quello della reazione di formazione di composti intermetallici ed in particolare di FeAl3 (Fe 3Al ? FeAl3).Tali due processi sono quindi entrambi molto rapidi e avvengono contemporaneamente.
[0065] Si ? verificato in alcuni casi che, pur avendo sottoposto la fascia di frenatura a decarburazione e avendo quindi eliminato le lamelle di grafite da uno strato superficiale in corrispondenza del quale si sarebbe andato a formare lo strato di composti intermetallici, lo strato di composti intermetallici risultante continuava ad includere lamelle di grafite, come se non fossero mai state eliminate. Tale fenomeno si pu? spiegare con il fatto che lo scioglimento del ferro nell?alluminio ? talmente rapido che lo strato decarburato viene rapidamente consumato e di conseguenza i composti metallici si formano nello strato sottostante lo strato decarburato, cio? dove sono presenti lamelle di grafite.
[0066] In altre parole l?eccessiva solubilit? del ferro nell?alluminio fuso pu? annullare, in tutto o in parte, gli effetti benefici della decarburazione superficiale della fascia di frenatura.
[0067] Vantaggiosamente al fine di rallentare lo scioglimento del ferro nel bagno di alluminio si pu? effettuare la fase b) di immersione in un bagno di alluminio fuso in cui ? stato sciolto ferro. In tal modo, inibendo lo scioglimento del ferro nell?alluminio, si favorisce cinematicamente la formazione di FeAl3, cos? da permettere ai composti intermetallici di formarsi in corrispondenza dello strato decarburato.
[0068] Preferibilmente, il contenuto di ferro in soluzione nel bagno di alluminio ? non superiore al 5% in peso (limite di solubilit? del ferro in alluminio; alluminio saturato di ferro), e ancora pi? preferibilmente ? compreso tra 3% e 5%, ed in via del tutto preferita pari al 4% in peso per assicurare un effetto significativo di rallentamento del processo di scioglimento del ferro della ghisa nell?alluminio.
[0069] Ad esempio, si pu? utilizzare un bagno di alluminio avente al seguente composizione (%in peso): Al ? 97%; Fe 3-5%; con le seguenti impurezze: Si ? 0,30%; Fe ?0,18%; Sr ?0,0010%; Na ?0,0025%; Li ?0,0005%; Ca ?0,0020%; P ?0,0020; Sn ?0,020 %.
[0070] Si ? osservato sperimentalmente che effettuando l?alluminizzazione con un bagno di alluminio con ferro in soluzione, soprattutto se il contenuto di ferro ? prossimo al limite di solubilit?, si ottengono strati di composti intermetallici pi? porosi. Ci? si pu? spiegare con una maggiore viscosit? del bagno di alluminio fuso contenente ferro e una conseguente riduzione della sua bagnabilit? nei confronti della ghisa.
[0071] Vantaggiosamente, come illustrato nello schema di Figura 3, al fine di formare uno strato di composti intermetallici che sia compatto e uniforme e quindi poco poroso, evitando per? al contempo che tale strato si sviluppi al di sotto dello strato decarburato e inglobi le lamelle di grafite ivi presenti, la suddetta fase b) di immersione ? svolta in due sottofasi:
[0072] - una prima sottofase b1) di immersione in un primo bagno di alluminio fuso, sostanzialmente privo di ferro in soluzione (o quantomeno presente al massimo come impurezza; ad esempio con un contenuto in ferro inferiore a 0,20% in peso), per ottenere su detta predefinita regione superficiale uno strato iniziale costituito da composti intermetallici Ferro-Alluminio; e
[0073] - una seconda sottofase b2) di immersione in un secondo bagno di alluminio fuso, contenente ferro in soluzione, per accrescere detto strato iniziale fino ad ottenere su detta predefinita regione superficiale uno strato finale costituito da composti intermetallici Ferro-Alluminio avente uno spessore predefinito.
[0074] Il tempo di immersione di detta fascia di frenatura in detto primo bagno ? inferiore al tempo di immersione di detta fascia di frenatura in detto secondo bagno.
[0075] Preferibilmente, l?immersione di detta fascia di frenatura in detto primo bagno ? protratta per un periodo di tempo il pi? possibile breve, ma sufficiente ad ottenere su detta predefinita regione superficiale uno strato iniziale costituito da composti intermetallici Ferro-Alluminio avente uno spessore non superiore a 10 ?m. In particolare, il tempo di immersione in detto primo bagno ? compreso tra 3 e 5 minuti se il primo bagno ? alla temperatura di circa 700?C. All?aumentare della temperatura del bagno deve diminuire il tempo di immersione.
[0076] Operativamente, si ? osservato che lo strato iniziale di composti intermetallici formato durante la prima sotto fase b1) di immersione aumenta la bagnabilit? della fascia di frenatura da parte del secondo bagno contenente ferro in soluzione. Ci? consente di ridurre in modo significativo la porosit? dello strato di composti intermetallici che si accresce nella successiva seconda sottofase b2) a partire dallo strato iniziale.
[0077] Vantaggiosamente, il tempo di immersione di detta fascia di frenatura in detto secondo bagno ? fissato in funzione dello spessore che si vuole ottenere per detto strato finale di composti intermetallici.
[0078] Pi? in dettaglio, a parit? di temperatura del secondo bagno detto spessore aumenta all?aumentare del tempo di immersione e a parit? di tempo di immersione detto spessore aumenta all?aumentare della temperatura del secondo bagno.
[0079] Vantaggiosamente, sia detto primo bagno di alluminio fuso sia detto secondo bagno hanno un contenuto di impurezze non superiore all?1% in peso. In particolare, detti due bagni di alluminio fuso hanno un contenuto di silicio inferiore all?1% in peso.
[0080] Preferibilmente, il contenuto di ferro in soluzione nel secondo bagno di alluminio ? non superiore al 5% in peso (a 700?C il limite di solubilit? del ferro in alluminio ? pari al 4% in peso; alluminio saturo di ferro), e ancora pi? preferibilmente ? compreso tra 3% e 5%, ed in via del tutto preferita pari al 4% in peso.
Il contenuto in ferro non deve essere inferiore a 3%per assicurare un effetto significativo di rallentamento del processo di scioglimento del ferro della ghisa nell?alluminio.
[0081] Vantaggiosamente, sia detto primo bagno, sia detto secondo bagno sono mantenuti ad una temperatura inferiore a 680?C, preferibilmente non superiore a 750?C, pi? preferibilmente compresa tra 690?C e 710?C, ed ancora pi? preferibilmente pari a 700?C.
[0082] Vantaggiosamente, il metodo pu? comprendere una fase di pretrattamento superficiale della fascia di frenatura che viene effettuata prima di detta fase b) di immersione almeno in corrispondenza di detta predefinita regione superficiale. Preferibilmente detta fase di pretrattamento superficiale comprende lappatura, sgrassatura, sabbiatura e/o rimozione chimica degli ossidi superficiali.
[0083] Preferibilmente, il metodo comprende una fase di rimuovere dal bagno di alluminio fuso uno strato superficiale di ossidi prima di detta fase b) di immersione. Tale fase di rimozione degli ossidi superficiali viene condotta sia nel caso in cui sia prevista l?immersione in un unico bagno, sia nel caso in cui sia prevista l?immersione in due fasi successive in un primo ed in un secondo bagno.
[0084] Vantaggiosamente, la suddetta fase c) di estrarre la fascia di frenatura dall?alluminio fuso viene effettuata controllando la velocit? di estrazione in funzione della viscosit? del bagno, al fine di regolare la quantit? di alluminio fuso che rimane adesa alla fascia di frenatura.
[0085] Nel caso in cui sia prevista l?immersione della fascia di frenatura in un primo bagno (senza ferro, o presente al massimo come impurezza) e successivamente in un secondo bagno con ferro in soluzione, non ? rilevante la procedura di estrazione dal primo bagno in soluzione perch? l?alluminio in eccesso si fonde nuovamente quando ? immerso nel secondo bagno.
[0086] In accordo ad una forma realizzativa preferita dell?invenzione, illustrata in particolare nello schema di Figura 4, la fase d) di asportare l?alluminio rimasto adeso su detta fascia di frenatura dopo l?estrazione viene svolta in due sottofasi:
[0087] - una prima sottofase d1) di asportazione ? condotta sulla fascia di frenatura appena estratta dall?alluminio fuso per rimuovere l?alluminio ancora fuso rimasto adeso alla fascia di frenatura; ed
[0088] - una seconda sottofase d2) di asportazione ? condotta sulla fascia di frenatura estratta dall?alluminio fuso e raffreddata per rimuovere l?alluminio residuo solidificato rimasto dopo detta prima sottofase di asportazione d2).
[0089] Preferibilmente, il metodo comprende una fase e) di quenching di detta fascia di frenatura condotta tra detta prima sottofase di asportazione d1) e detta seconda sottofase di asportazione d2).
[0090] Vantaggiosamente, detta prima sottofase d1) di asportazione pu? essere condotta tramite rasatura meccanica dell?alluminio ancora liquido.
[0091] Vantaggiosamente, detta seconda sottofase d2) di asportazione pu? essere condotta tramite rimozione chimica dell?alluminio solidificato non asportato meccanicamente.
[0092] Preferibilmente, la suddetta rimozione chimica ? effettuata esponendo l?alluminio a cloruro ferrico per almeno 4 minuti cos? da provocare la seguente reazione:
Al+ FeCl3 -> AlCl3 Fe
[0093] La rimozione chimica tramite cloruro ferrico Deve avvenire necessariamente dopo la solidificazione dell?alluminio. Il cloruro ferrico bolle a 315?C e quindi non pu? essere messo a contatto con l?alluminio fuso. Preferibilmente detta rimozione chimica ? quindi condotta dopo detta fase e) di quenching.
[0094] Verr? ora descritta una fascia di frenatura di un disco freno in ghisa con incrementata resistenza all?usura e alla corrosione secondo l?invenzione.
[0095] In particolare, tale fascia di frenatura pu? essere realizzata in accordo con il metodo secondo l?invenzione, in particolare come sopra descritto. Per brevit? di esposizione non si descriver? quindi nuovamente il metodo di realizzazione, ma si rimanda a quanto gi? descritto in precedenza.
[0096] In accordo ad una forma realizzativa generale dell?invenzione, la fascia di frenatura di disco freno comprende un corpo di fascia di frenatura realizzato in ghisa (ghisa grigia o ghisa lamellare).
[0097] Tale corpo di fascia di frenatura ha almeno una superficie di frenatura, comprendente in corrispondenza di almeno una porzione di detta superficie di frenatura uno strato superficiale protettivo.
[0098] Secondo l?invenzione, tale strato superficiale protettivo ? uno strato superficiale costituito da uno o pi? composti intermetallici Ferro-Alluminio.
[0099] Si ? verificato sperimentalmente che il suddetto strato di composti intermetallici Ferro-Alluminio esposto in superficie conferisce a detta fascia di frenatura in ghisa una superiore resistenza alla corrosione e all?usura in corrispondenza di detta predefinita regione superficiale rispetto al caso in cui la fascia di frenatura in ghisa non sia dotata di alcun rivestimento e la ghisa sia esposta direttamente in superficie.
[00100] Il suddetto strato di composti intermetallici Ferro-alluminio pu? comprendere una pluralit? di composti intermetallici tra ferro e alluminio, in particolare Fe3Al, FeAl, FeAl2, FeAl3, Fe2Al5. La fase intermetallica prevalente ? FeAl3 in quanto termodinamicamente pi? stabile.
[00101] In accordo ad una forma realizzativa preferita, il suddetto strato superficiale protettivo sostanzialmente non comprende carbonio, in particolare non comprende lamelle di grafite.
[00102] In particolare, il suddetto strato di composti intermetallici Ferro-Alluminio ? uno strato diffusivo, compenetrato con la microstruttura della ghisa.
[00103] Come illustrato nella Figura 7, che rappresenta un?immagine SEM ad alto ingrandimento (2000x), ottenuta con microscopio elettronico su un campione di fascia di frenatura secondo l?invenzione, tale strato diffusivo, compenetrato con la microstruttura della ghisa, ha un profilo di compenetrazione frastagliato, in particolare un profilo di compenetrazione frastagliato avendo forma a denti di squalo. Questo profilo ? tipico di tutti i fenomeni diffusivi nei solidi dove il fronte di diffusione incontra strutture cristalline che bloccano localmente la diffusione, come nel caso della ghisa.
[00104] Nella Figura 7, lo strato di composti intermetallici ? indicato con L, lo strato di alluminio residuo con Al e la ghisa non modificata con G.
[00105] Preferibilmente, il suddetto strato di composti intermetallici Ferro-alluminio ha uno spessore medio compreso tra 30 e 200 ?m. Lo spessore ? scelto in funzione delle caratteristiche di resistenza all?usura che la fascia di frenatura deve garantire in fase di utilizzo.
[00106] Preferibilmente, detta superficie di frenatura ha una durezza compresa tra 400 e 1000HV in corrispondenza di detto strato di composti intermetallici Ferro-alluminio. La durezza ? variabile in funzione della specifica composizione dello strato protettivo. Fe2Al5 ha una durezza di 600-700 HV, mentre FeAl3 ha una durezza di 900-1000 HV.
[00107] Si illustrano di seguito alcuni esempi applicativi del metodo secondo l?invenzione condotto su campioni costituiti da dischi in ghisa grigia. Risultati del tutto simili sono stati ottenuti su campioni di ghisa lamellare.
ESEMPIO 1
[00108] Un campione di ghisa grigia, costituito da un disco di diametro 50 mm e spessore 6 mm, ? stato inizialmente sottoposto ad un processo di decarburazione elettrolitica che ha permesso di rimuovere le lamelle di grafite fino ad una profondit? di almeno 100 micron.
[00109] Il campione ? stato quindi decappato immergendolo in acido cloridrico al 37% vol per 30 secondi e poi lavato con acqua demineralizzata.
[00110] Immediatamente dopo il decappaggio, il campione ? stato immerso in successione in due differenti bagni di alluminio fuso.
[00111] Il primo bagno aveva la seguente composizione: Al 99,7% in peso, contenente le seguenti impurezze (% in peso): Si ? 0,30%; Fe ?0,18%; Sr ?0,0010%; Na ?0,0025%; Li ?0,0005%; Ca ?0,0020%; P ?0,0020; Sn ?0,020 %.
[00112] Il secondo bagno aveva la stessa composizione del primo bagno con l?aggiunta del 4% in peso di polvere di ferro puro al 98.5%.
[00113] Entrambi i bagni sono stati mantenuti alla temperatura di 700?C. Il controllo di questa temperatura ? di ?10?C e quindi non sono apprezzabili differenze tra 690 e 710?C.
[00114] Il tempo di immersione nel primo bagno ? stato di 3 min, mentre il tempo di immersione nel secondo bagno ? stato di 30 minuti.
[00115] La modalit? di estrazione dal primo bagno non ? rilevante dal momento che se anche rimane uno strato relativamente spesso di Al (1-2 mm) adeso al campione, esso si rifonderebbe nel secondo bagno. L?estrazione dal secondo bagno ? stata condotta, invece, rapidamente, con tempi dell?ordine di 1 secondo. Pi? lento ? il processo di estrazione, maggiore ? lo spessore di alluminio che resta adeso in superficie.
[00116] Appena estratto dal secondo bagno, con l?alluminio ancora fuso in superficie, il campione ? stato rasato passando molto rapidamente una lametta di acciaio. Dopo un solo passaggio della lametta l?alluminio si ? subito solidificato. Lo spessore dell?alluminio rimanente era dell?ordine di 0,1 ? 0,3 mm.
[00117] In seguito il campione ? stato immerso in soluzione acquosa di cloruro ferrico al 40% in peso per 40 minuti. Poi ? stato lavato con acqua demineralizzata. In questo modo l?alluminio ? stato rimosso quasi completamente dalla superficie.
[00118] Al termine del processo sopra descritto il campione presentava uno strato di composti intermetallici ferro?alluminio avente uno spessore medio di circa 100 micron, con variazione ? 30 micron.
[00119] Al microscopio elettronico lo strato di composti intermetallici appariva ben compatto ed omogeneo.
[00120] Lo strato intermetallico presentava un valore medio di durezza non inferiore a 400 HV.
[00121] Il campione ? stato testato in cella climatica secondo la norma UNI EN ISO 6270-2 CH (acqua di condensa). L?intera durata della prova ? stata di 120 h. Il campione in superficie non presentava corrosione per circa il 75% della superficie. Il campione presentava corrosione accentuata solo in un settore centrale innescatasi dopo 1 ora. L?analisi al microscopio elettronico ha mostrato che non vi erano segni di penetrazione dell?acqua di condensa fino alla ghisa. Si pu? quindi concludere che lo strato di composti intermetallici ha preservato il ferro della ghisa dall?ossidazione.
ESEMPIO 2
[00122] Un campione di ghisa grigia, costituito da un disco di diametro 50 mm e spessore 6 mm, ? stato sottoposto allo stesso processo descritto nell?esempio 1, ad eccezione del processo di decarburazione iniziale che non ? stato condotto.
[00123] Al termine del processo sopra descritto il campione presentava uno strato di composti intermetallici ferro?alluminio avente uno spessore medio di circa 100 micron, con variazione ? 30 micron.
[00124] Al microscopio elettronico lo strato di composti intermetallici appariva non omogeneo come quello ottenuto nel campione dell?esempio 1. Lo strato intermetallico alternava, infatti, ampie zone molto omogenee e compatte ad alcune zone (meno estese) fratturate e con difetti (porosit?). Si ? ipotizzato che probabilmente, essendo il rivestimento cresciuto su ghisa non decarburata, il primo bagno in alluminio lasci esposte alcune lamelle di grafite in superficie. Le zone del campione che presentano le lamelle in grafite, non riescono ad essere ben bagnate dal secondo bagno e danno origine a porosit? nel coating.
[00125] Lo strato intermetallico presentava un valore medio di durezza non inferiore a 400 HV.
[00126] Anche questo campione ? stato testato in cella climatica secondo la norma UNI EN ISO 6270-2 CH (acqua di condensa). L?intera durata della prova ? stata di 120 h. Dopo il test, le suddette zone porose sono risultate soggette ad una corrosione pi? precoce rispetto al resto dello strato. Ad eccezione di queste zone, il rivestimento appariva ben omogeneo e compatto.
[00127] Nonostante la presenza di zone soggette a corrosione precoce sul rivestimento, l?analisi al microscopio elettronico ha mostrato che non vi erano segni di penetrazione dell?acqua di condensa fino alla ghisa. Si pu? quindi concludere che, nonostante fenomeni localizzati di corrosione pi? precoce nelle zone porose, lo strato di composti intermetallici ha preservato il ferro della ghisa dall?ossidazione.
ESEMPIO 3
[00128] Un campione di ghisa grigia, costituito da un disco di diametro 50 mm e spessore 6 mm, ? stato sottoposto allo stesso processo descritto nell?esempio 2. L?unica differenza sta nel tempo di immersione nel primo bagno: 30 secondi invece di 3 minuti. Al termine del processo il campione ? stato sottoposto agli stessi test a cui sono stati sottoposti i campioni negli esempi precedenti.
[00129] Anche in questo caso il campione presentava uno strato di composti intermetallici ferro?alluminio avente uno spessore medio di circa 100 micron, con variazione ? 30 micron.
[00130] Diversamente dagli esempi precedenti, al microscopio elettronico il rivestimento di composti intermetallici appariva avere una struttura a due strati. Un primo strato (pi? interno) presentava molte porosit? e difetti ed una conformazione ad isole. Sopra questo primo strato era presente un secondo strato pi? omogeneo e compatto, che manteneva per? al suo interno un alto grado di difettosit?, indotte dalla struttura del primo strato intermetallico. Si ? ipotizzato che tale fenomeno, oltre che essere legato alla presenza di lamelle di grafite in superficie (assenza di decarburazione superficiale), sia dovuto alla durata sensibilmente inferiore dell?immersione nel primo bagno.
[00131] Lo strato intermetallico presentava un valore medio di durezza non inferiore a 400 HV.
[00132] Anche questo campione ? stato testato in cella climatica secondo la norma UNI EN ISO 6270-2 CH (acqua di condensa). L?intera durata della prova ? stata di 120 h. Dopo il test, le zone porose sono risultate soggette ad una corrosione pi? precoce rispetto al resto dello strato.
[00133] Nonostante la presenza di zone soggette a corrosione precoce sul rivestimento, l?analisi al microscopio elettronico ha mostrato che non vi erano segni di penetrazione dell?acqua di condensa fino alla ghisa. Si pu? quindi concludere che, nonostante fenomeni localizzati di corrosione pi? precoce nelle zone porose, lo strato di composti intermetallici ha preservato il ferro della ghisa dall?ossidazione.
ESEMPIO 4
[00134] Un campione di ghisa grigia, costituito da un disco di diametro 50 mm e spessore 6 mm, ? stato sottoposto allo stesso processo descritto nell?esempio 1, con le seguenti differenze:
[00135] - il campione non ? stato sottoposto preventivamente a decarburazione; e
[00136] - l?immersione ? stata fatta in un unico bagno di alluminio fuso avente la composizione del primo bagno dell?esempio 1, con tempo di immersione di 30 minuti e temperatura di 700?C.
[00137] Al termine del processo il campione ? stato sottoposto agli stessi test a cui sono stati sottoposti i campioni negli esempi precedenti.
[00138] Anche in questo caso, al termine del processo sopra descritto il campione presentava uno strato di composti intermetallici ferro?alluminio avente uno spessore medio di circa 100 micron, con variazione ? 30 micron.
[00139] Al microscopio elettronico lo strato di composti intermetallici appariva non omogeneo. Lo strato intermetallico alterna infatti zone molto omogenee e compatte a zone fratturare e con difetti (porosit?). Anche in questo si ? ipotizzato che la porosit? superficiale, oltre che essere legata alla presenza di lamelle di grafite in superficie (assenza di decarburazione superficiale), sia dovuta alla mancanza di immersione nel secondo bagno saturato di ferro.
[00140] Lo strato intermetallico presentava un valore medio di durezza non inferiore a 400 HV.
[00141] Anche questo campione ? stato testato in cella climatica secondo la norma UNI EN ISO 6270-2 CH (acqua di condensa). L?intera durata della prova ? stata di 120 h. Dopo il test, le zone porose sono risultate soggette ad una corrosione pi? precoce rispetto al resto dello strato. Ad eccezione di queste zone, il rivestimento appariva ben omogeneo e compatto.
[00142] Nonostante la presenza di zone soggette a corrosione precoce sul rivestimento, l?analisi al microscopio elettronico ha mostrato che non vi erano segni di penetrazione dell?acqua di condensa fino alla ghisa. Si pu? quindi concludere che, nonostante fenomeni localizzati di corrosione pi? precoce nelle zone porose, lo strato di composti intermetallici ha preservato il ferro della ghisa dall?ossidazione.
ESEMPIO 5
[00143] Un campione di ghisa grigia, costituito da un disco di diametro 50 mm e spessore 6 mm, ? stato sottoposto allo stesso processo descritto nell?esempio 1, ad eccezione del fatto che il campione decarburato superficialmente ? stato immerso solo nel primo bagno (sostanzialmente privo di ferro) per un periodo di tempo di 30 minuti.
[00144] Al termine del processo sopra descritto il campione presentava uno strato di composti intermetallici ferro?alluminio avente uno spessore medio di circa 100 micron, con variazione ? 30 micron.
[00145] Al microscopio elettronico lo strato di composti intermetallici appariva non omogeneo come quello ottenuto nel campione dell?esempio 1. Lo strato intermetallico alternava, infatti, ampie zone molto omogenee e compatte ad alcune zone (meno estese) fratturate e con difetti (porosit?). Si ? ipotizzato che probabilmente, pur essendo il rivestimento cresciuto su ghisa decarburata, il bagno in alluminio (non essendo saturo di ferro) abbia disciolto ferro dalla superficie decarburata facendo emergere le lamelle di grafite sottostanti e annullando cos? l?effetto della decarburazione. Le zone del campione che presentano le lamelle in grafite emerse dopo la decarburazione, non riescono ad essere ben bagnate dal secondo bagno e danno origine a porosit? nel rivestimento.
[00146] Lo strato intermetallico presentava un valore medio di durezza non inferiore a 400 HV.
[00147] Anche questo campione ? stato testato in cella climatica secondo la norma UNI EN ISO 6270-2 CH (acqua di condensa). L?intera durata della prova ? stata di 120 h. Dopo il test, le suddette zone porose sono risultate soggette ad una corrosione pi? precoce rispetto al resto dello strato. Ad eccezione di queste zone, il rivestimento appariva ben omogeneo e compatto.
[00148] Nonostante la presenza di zone soggette a corrosione precoce sul rivestimento, l?analisi al microscopio elettronico ha mostrato che non vi erano segni di penetrazione dell?acqua di condensa fino alla ghisa. Si pu? quindi concludere che, nonostante fenomeni localizzati di corrosione pi? precoce nelle zone porose, lo strato di composti intermetallici ha preservato il ferro della ghisa dall?ossidazione.
[00149] L?invenzione permette di ottenere numerosi vantaggi che sono stati esposti nel corso della descrizione.
[00150] In particolare, gli esempi applicativi sopra riportati mettono in luce come il metodo secondo l?invenzione consenta di realizzare una fascia di frenatura di un disco freno in ghisa dotata di un rivestimento che conferisce alla fascia di frenatura una superiore resistenza all?usura e alla corrosione.
[00151] In tutti gli esempi, il rivestimento ottenuto, costituito da uno strato di composti intermetallici ferro/alluminio presenta infatti valori di durezza superiori alla ghisa nuda, non inferiori ai 400 HV.
[00152] Il rivestimento ottenuto, sebbene abbia caratteristiche di omogeneit? e porosit? differenziate da esempio ad esempio, ? risultato sempre in grado di proteggere dalla corrosione la ghisa sottostante. Ci? attesta la capacit? del rivestimento ottenuto con il metodo secondo l?invenzione di aumentare la resistenza alla corrosione della fascia di frenatura di un disco freno.
[00153] Gli esempi sopra riportati mettono in luce come le forme realizzative del metodo secondo l?invenzione che garantiscono gli effetti migliori in termini di resistenza alla corrosione comprendano la decarburazione della superficie da rivestire e l?immersione in due differenti bagni di alluminio di cui il primo sostanzialmente privo di ferro o avente ferro in quantit? classificabile come impurezza.
[00154] Il metodo per realizzare una fascia di frenatura secondo l?invenzione pu? essere eseguito senza richiedere impianti complessi e con tempi di esecuzione molto contenuti. Tutto ci? si traduce in un aumento molto limitato dei costi e dei tempi di produzione di una fascia di frenatura in ghisa.
[00155] Infine, il metodo secondo l?invenzione ? effettuabile con temperature di lavorazione compatibili con l?esigenza di contenere le distorsioni sulla fascia di frenatura.
[00156] L?invenzione cos? concepita raggiunge pertanto gli scopi prefissi.
[00157] Ovviamente, essa potr? assumere, nella sua realizzazione pratica anche forme e configurazioni diverse da quella sopra illustrata senza che, per questo, si esca dal presente ambito di protezione.
[00158] Inoltre tutti i particolari potranno essere sostituiti da elementi tecnicamente equivalenti e le dimensioni, le forme ed i materiali impiegati potranno essere qualsiasi a seconda delle necessit?.
Claims (29)
1. Metodo per realizzare una fascia di frenatura di un disco freno in ghisa con incrementata resistenza all?usura e alla corrosione, comprendente le seguenti fasi:
a) realizzare una fascia di frenatura di un disco freno in ghisa, preferibilmente in ghisa grigia;
b) immergere almeno parzialmente detta fascia di frenatura in alluminio fuso mantenuto ad una predefinita temperatura in modo che l?alluminio fuso copra almeno una predefinita regione superficiale di detta fascia di frenatura, detta immersione essendo protratta per un predefinito periodo di tempo in modo da permettere la diffusione di atomi di alluminio nella microstruttura superficiale della ghisa con la conseguente formazione di composti intermetallici ferro-alluminio in corrispondenza di uno strato superficiale di detta fascia di frenatura, generando cos? in detta predefinita regione superficiale di detta fascia di frenatura uno strato costituito da composti intermetallici Ferro-Alluminio;
c) estrarre detta fascia di frenatura dall?alluminio fuso;
d) asportare l?alluminio rimasto adeso su detta fascia di frenatura dopo l?estrazione, cos? da esporre in superficie detto strato di composti intermetallici Ferro-Alluminio,
detto strato di composti intermetallici Ferro-Alluminio esposto in superficie conferendo a detta fascia di frenatura in ghisa una superiore resistenza alla corrosione e all?usura in corrispondenza di detta predefinita regione superficiale.
2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detto strato di composti intermetallici Ferro-Alluminio si forma in corrispondenza di uno strato superficiale di detta fascia di frenatura in ghisa a contatto con l?alluminio fuso tramite un processo di diffusione di atomi di alluminio all?interno della struttura della ghisa e di formazione di composti intermetallici Ferro-Alluminio.
3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto strato di composti intermetallici Ferro-alluminio comprende FeAl3 come fase prevalente dei composti intermetallici Ferro-Alluminio.
4. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta predefinita temperatura a cui ? mantenuto l?alluminio fuso ? non inferiore a 680?C, preferibilmente non superiore a 750?C, pi? preferibilmente compresa tra 690?C e 710?C, ed ancora pi? preferibilmente pari a 700?C.
5. Metodo secondo un qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto predefinito periodo di tempo di immersione ? fissato in funzione dello spessore che si vuole ottenere per detto strato di composti intermetallici, a parit? di temperatura dell?alluminio fuso detto spessore aumentando all?aumentare del tempo di immersione, a parit? di tempo di immersione detto spessore aumentando all?aumentare della temperatura dell?alluminio fuso, preferibilmente detto predefinito tempo di immersione essendo compreso tra 5 e 60 min, e ancora pi? preferibilmente pari a 30 min.
6. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente una fase f) di decarburare detta almeno una predefinita regione superficiale di detta fascia di frenatura fino ad una predefinita profondit?, detta fase f) essendo condotta prima di detta fase b) di immersione.
7. Metodo secondo la rivendicazione 6, in cui detta predefinita profondit? di decarburazione ? pari o superiore alla profondit? di detto strato di composti intermetallici di Ferro-Alluminio dalla superficie esterna di detta fascia di frenatura, preferibilmente detta predefinita profondit? essendo pari o superiore a 30 ?m.
8. Metodo secondo la rivendicazione 6 o7, in cui in detta fase f) la decarburazione di detta almeno una predefinita regione superficiale di detta fascia di frenatura ? realizzata tramite un processo elettrolitico.
9. Metodo secondo la rivendicazione 8, in cui detto processo elettrolitico ? condotto immergendo detta predefinita regione superficiale di detta fascia di frenatura in un bagno di sali fusi e applicando una differenza di potenziale elettrico tra bagno e fascia di frenatura, in cui detta fascia di frenatura ? collegata ad un polo positivo, mentre detto bagno ? collegato ad un polo negativo, in cui preferibilmente dopo un predefinito periodo di tempo viene invertita la polarit?, ancora pi? preferibilmente l?inversione di polarit? essendo ripetuta pi? volte in sequenza.
10. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto alluminio fuso ha un contenuto di silicio inferiore all?1% in peso.
11. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta fase b) di immersione viene condotta in un bagno di alluminio fuso contenente ferro in soluzione, in cui preferibilmente il contenuto di ferro in soluzione ? non superiore al 5% in peso, e ancora pi? preferibilmente compreso tra 3% e 5%, e in via del tutto preferita ? pari al 4%.
12. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta fase b) di immersione si svolge in due sottofasi:
- una prima sottofase b1) di immersione in un primo bagno di alluminio fuso, sostanzialmente privo di ferro in soluzione, per ottenere su detta predefinita regione superficiale uno strato iniziale costituito da composti intermetallici Ferro-Alluminio;
- una seconda sottofase b2) di immersione in un secondo bagno di alluminio fuso, contenente ferro in soluzione, per accrescere detto strato iniziale fino ad ottenere su detta predefinita regione superficiale uno strato finale costituito da composti intermetallici Ferro-Alluminio avente uno spessore predefinito,
in cui il tempo di immersione di detta fascia di frenatura in detto primo bagno ? inferiore al tempo di immersione di detta fascia di frenatura in detto secondo bagno.
13. Metodo secondo la rivendicazione 12, in cui sia detto primo bagno, sia detto secondo bagno di alluminio fuso hanno un contenuto di impurezze non superiore all?1% in peso, in cui preferibilmente hanno un contenuto di silicio inferiore all?1% in peso.
14. Metodo secondo la rivendicazione 12 o 13, in cui detto secondo bagno di alluminio fuso ha un contenuto di ferro in soluzione non superiore al 5% in peso, e pi? preferibilmente compreso tra 3% e 5%, e ancora pi? preferibilmente ? pari al 4%.
15. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 14, in cui sia detto primo bagno, sia detto secondo bagno sono mantenuti ad una temperatura inferiore a 680?C, preferibilmente non superiore a 750?C, pi? preferibilmente compresa tra 690?C e 710?C, ed ancora pi? preferibilmente pari a 700?C.
16. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 12 a 15, in cui l?immersione di detta fascia di frenatura in detto primo bagno ? protratta per un periodo di tempo il pi? breve possibile, ma sufficiente ad ottenere su detta predefinita regione superficiale uno strato iniziale costituito da composti intermetallici Ferro-Alluminio avente uno spessore non superiore a 10 ?m, in cui preferibilmente detto tempo di immersione in detto primo bagno ? compreso tra 3 e 5 minuti se il primo bagno ? alla temperatura di circa 700?C.
17. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 12 a16, in cui il tempo di immersione di detta fascia di frenatura in detto secondo bagno ? fissato in funzione dello spessore che si vuole ottenere per detto strato finale di composti intermetallici, a parit? di temperatura del secondo bagno detto spessore aumentando all?aumentare del tempo di immersione, a parit? di tempo di immersione detto spessore aumentando all?aumentare della temperatura del secondo bagno.
18. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente una fase di pretrattamento superficiale della fascia di frenatura che viene effettuata prima di detta fase b) di immersione almeno in corrispondenza di detta predefinita regione superficiale, preferibilmente detta fase di pretrattamento superficiale comprendendo lappatura, sgrassatura, sabbiatura e/o rimozione chimica degli ossidi superficiali.
19. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui dal bagno di alluminio fuso? rimosso uno strato superficiale di ossidi prima di detta fase b) di immersione.
20. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta fase d) di asportare l?alluminio rimasto adeso su detta fascia di frenatura dopo l?estrazione viene svolta in due sottofasi, una prima sottofase d1) di asportazione essendo condotta sulla fascia di frenatura appena estratta dall?alluminio fuso per rimuovere l?alluminio ancora fuso rimasto adeso alla fascia di frenatura ed una seconda sottofase d2) di asportazione essendo condotta sulla fascia di frenatura estratta dall?alluminio fuso e raffreddata per rimuovere l?alluminio residuo solidificato rimasto dopo detta prima sottofase di asportazione d2).
21. Metodo secondo la rivendicazione 20, comprendente una fase e) di quenching di detta fascia di frenatura condotta tra detta prima sottofase di asportazione d1) e detta seconda sottofase di asportazione d2).
22. Metodo secondo la rivendicazione 20 o 21, in cui dettaprima sottofase d1) di asportazione viene condotta tramite rasatura meccanica dell?alluminio ancora liquido.
23. Metodo secondo la rivendicazione 20, 21 o 22, in cui detta seconda sottofase d2) di asportazione viene condotta tramite rimozione chimica dell?alluminio solidificato non asportato meccanicamente, preferibilmente detta rimozione chimica essendo effettuata esponendo l?alluminio a cloruro ferrico per almeno 4 minuti cos? da provocare la seguente reazione:
Al+ FeCl3 -> AlCl3 Fe preferibilmente detta rimozione chimica essendo condotta dopo detta fase e) di quenching.
24. Fascia di frenatura di disco freno, comprendente un corpo di fascia di frenatura realizzato in ghisa, preferibilmente in ghisa grigia, avente almeno una superficie di frenatura, comprendente in corrispondenza di almeno una porzione di detta superficie di frenatura uno strato superficiale protettivo, caratterizzata dal fatto che detto strato superficiale protettivo ? uno strato superficiale costituito da uno o pi? composti intermetallici Ferro-Alluminio, detto strato di composti intermetallici Ferro-Alluminio conferendo a detta fascia di frenatura in ghisa una superiore resistenza alla corrosione e all?usura in corrispondenza di detta almeno una porzione di detta superficie di frenatura.
25. Fascia secondo la rivendicazione 24, in cui detto strato di composti intermetallici Ferro-Alluminio comprende FeAl3come fase prevalente tra i composti intermetallici Ferro-Alluminio.
26. Fascia secondo la rivendicazione 24o 25, in cui detto strato superficiale protettivo sostanzialmente non comprende carbonio, in particolare non comprende lamelle di grafite.
27. Fascia secondo la rivendicazione 24, 25o 26, in cui detto strato di composti intermetallici Ferro-Alluminio ? uno strato diffusivo, compenetrato con la microstruttura della ghisa, preferibilmente avente un profilo di compenetrazione frastagliato, pi? preferibilmente detto profilo di compenetrazione frastagliato avendo forma a denti di squalo.
28. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 24a 27, in cui detto strato di composti intermetallici Ferro-alluminio ha uno spessore medio compreso tra 30 e 200 ?m.
29. Metodo secondo Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 24a 28, in cui detta superficie di frenatura ha una durezza compresa tra 400 e 1000 HV in corrispondenza di detto strato di composti intermetallici Ferro-alluminio.
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| CN202180073765.6A CN116547463A (zh) | 2020-10-28 | 2021-10-27 | 用于制作铸铁的制动盘的具有增大的耐磨性和耐腐蚀性的制动带的方法以及由此获得的制动带 |
| EP21811472.6A EP4237699A1 (en) | 2020-10-28 | 2021-10-27 | Method for making a braking band of a cast iron brake disc with increased resistance to wear and corrosion and braking band thus obtained |
| JP2023526020A JP2023550695A (ja) | 2020-10-28 | 2021-10-27 | 耐摩耗性および耐腐食性が向上した鋳鉄製ブレーキディスクの制動バンドの製造方法ならびにそのようにして得られる制動バンド |
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| MX2023005013A MX2023005013A (es) | 2020-10-28 | 2021-10-27 | Método para fabricar una banda de frenado de un disco de freno de hierro fundido con mayor resistencia al desgaste y a la corrosión y banda de frenado así obtenida. |
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB689224A (en) * | 1950-04-03 | 1953-03-25 | Aluminium Lab Ltd | Process for the production of light-metal castings having metallic inserts |
| EP1006218A2 (en) * | 1998-12-03 | 2000-06-07 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Plated metal part and method of manufacturing same |
| DE102015204813A1 (de) * | 2014-03-26 | 2015-10-01 | Ford Global Technologies, Llc | Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe sowie Bremsscheibe |
| US20160215839A1 (en) * | 2013-07-15 | 2016-07-28 | Ford Global Technologies, Llc | Method for producing a brake disk and brake disk |
| CN107699849A (zh) * | 2017-10-18 | 2018-02-16 | 三峡大学 | 一种高频感应热浸渗铝工艺 |
| WO2020128740A1 (en) * | 2018-12-21 | 2020-06-25 | Freni Brembo S.P.A. | Method of making a brake disc and brake disc for a disc brake |
-
2020
- 2020-10-28 IT IT102020000025549A patent/IT202000025549A1/it unknown
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB689224A (en) * | 1950-04-03 | 1953-03-25 | Aluminium Lab Ltd | Process for the production of light-metal castings having metallic inserts |
| EP1006218A2 (en) * | 1998-12-03 | 2000-06-07 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Plated metal part and method of manufacturing same |
| US20160215839A1 (en) * | 2013-07-15 | 2016-07-28 | Ford Global Technologies, Llc | Method for producing a brake disk and brake disk |
| DE102015204813A1 (de) * | 2014-03-26 | 2015-10-01 | Ford Global Technologies, Llc | Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe sowie Bremsscheibe |
| CN107699849A (zh) * | 2017-10-18 | 2018-02-16 | 三峡大学 | 一种高频感应热浸渗铝工艺 |
| WO2020128740A1 (en) * | 2018-12-21 | 2020-06-25 | Freni Brembo S.P.A. | Method of making a brake disc and brake disc for a disc brake |
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