JP2024502781A - ニッケルフリー鋼製二重層ブレーキディスク及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

ディスクブレーキ用ブレーキディスク（1）は、灰色鋳鉄または鋼製のブレーキバンド（2）からなり、2つの対向するブレーキ面（2a、2b）を備え、各ブレーキ面は、ディスク（1）の2つの主面の少なくとも一部を画定する。ブレーキディスクは、完全にニッケルを含まないベース層（30）と、ニッケルを含まない鋼に含まれる1つまたは複数の炭化物とを備えており、このベース層（30）は、ブレーキバンドの2つのブレーキ面（2a、2b）の少なくとも一方を覆っている。ベース層(30)とブレーキバンド(2)の2つのブレーキ面(2a,2b)の少なくとも一方との間には、ニッケルフリー鋼からなる中間層(300)が介在している。【選択図】図１

Description

本発明は、ブレーキディスクの製造方法およびディスクブレーキ用ブレーキディスクに関する。

車両用ディスクブレーキシステムのブレーキディスクは、環状構造体、すなわちブレーキバンドと、ベルとして知られる中央固定要素とからなり、この固定要素によってディスクが車両サスペンションの回転部分、たとえばハブに取り付けられる。ブレーキバンドは、摩擦要素（ブレーキパッド）と協働するのに適した対向するブレーキ面を備えており、このブレーキバンドの両側に配置され、車両サスペンションの非回転部品と一体化された少なくとも1つのグリッパ本体に収容されている。対向するブレーキパッドとブレーキバンドの対向するブレーキ面との間の制御された相互作用は、摩擦によって制動作用を決定し、車両の減速または停止を可能にする。

一般に、ブレーキディスクはねずみ鋳鉄または鋼鉄製で作られる。実際、この材料は、比較的低いコストで良好なブレーキ性能（特に、限られた摩耗量）を得ることを可能にする。カーボンまたはカーボンセラミック材料で作られたディスクは、はるかに高い性能を提供するが、はるかに高いコストがかかる。

鋳鉄または鋼鉄製の従来のディスクの限界は、過度の摩耗に関連している。ねずみ鋳鉄ディスクに関する限り、もう一つの非常に否定的な側面は、過度の表面酸化と、それに伴う錆の形成に関連している。この側面はブレーキディスクの性能と外観の両方に影響し、ブレーキディスクの錆はユーザにとって美観上受け入れがたいものだからである。このような問題に対処するため、保護コーティングを施したねずみ鋳鉄または鋼鉄製のディスクの製造が試みられた。保護コーティングは、ディスクの摩耗を減らす一方で、ねずみ鋳鉄のベースを表面酸化から保護し、錆の層の形成を防ぐ役割を果たす。現在入手可能でディスクに塗布される保護コーティングは、耐摩耗性を提供するものの、ディスク自体からの剥離を引き起こす剥がれの原因となる。

この種の保護コーティングは、例えば、低摩耗ディスクブレーキに関する特許US4715486に記載されている。特に鋳鉄製のディスクは、高い運動エネルギを有する衝撃技術によってディスク上に堆積された粒子材料で作られたコーティングを有する。第1の実施形態によれば、コーティングは、20％から30％のタングステンカーバイド、5％のニッケル、および残部のクロムとタングステンカーバイドの混合物を含む。

フレームスプレ技術によるコーティングの塗布の場合、従来の保護コーティングがアルミニウムまたはアルミニウム合金のディスクから剥離する原因は、保護コーティング中に遊離炭素が存在することである。この現象はねずみ鋳鉄または鋼のディスクにも影響する。

前述の問題に対する解決策が、同じ出願人によって、ねずみ鋳鉄または鋼製のディスクに関して、国際出願WO2014／097187において提案されている。それは、70～95重量％の炭化タングステン、5～15重量％のコバルトおよび1～10重量％のクロムからなる粒子状の材料を堆積させることによって得られるブレーキディスクのブレーキ面に保護コーティングを形成することにある。粒子状の材料の堆積は、HVOF（High Velocity Oxygen Fuel）技術、またはHVAF（High Velocity Air Fuel）技術、またはKM（Kinetic Metallization）技術によって得られる。

より詳細には、WO2014／097187で提供されている解決策によれば、HVOF、HVAFまたはKM成膜技術と、コーティングの形成に使用される化学成分との組み合わせにより、高い結合強度を有する保護コーティングを得ることができ、これによりねずみ鋳鉄または鋼に対する高度な固定が保証される。上記の解決策により、先行技術で記録された保護コーティングの剥離現象を大幅に低減することができるが、完全に除去することはできない。実際、WO2014／097186に従って製造された保護コーティングを備えたディスクにおいてさえ、保護コーティングの剥離およびたるみは、先行技術よりも頻度は低いものの、引き続き発生する。

前述の剥がれやたるみは、特に、集団における感作現象に大きく寄与する金属であるニッケル粒子の摩擦による放出に寄与する可能性がある。

しかしながら、ブレーキディスク用の鋼の製造という特定の分野では、今日まで、ニッケルの存在は、鋼の強度と靭性を高めるため、不可欠であると考えられている。さらに、ニッケルは鋼材の耐酸化性と耐腐食性を向上させるが、何よりも、ニッケルは鋼材の耐摩耗性と耐熱性を向上させる。したがって、今日まで、ニッケルの存在は、鋳鉄製または鋼製のブレーキディスクの製造に不可欠な要素であると考えられている。

保護コーティングによって保証される耐摩耗性の面での利点と、ブレーキディスクの組成におけるニッケルの存在を維持する必要性とを同時に考慮すると、先行技術に関して言及した欠点を解決する必要性が、この分野において非常に強く感じられる。

特に、ニッケル粒子の放出を低減することができ、同時に、ディスクの高い耐摩耗性および経時的な信頼性を含む、先行技術のブレーキディスクに典型的な適切なまたは同等の熱的および機械的性能を保証することができるねずみ鋳鉄または鋼鉄ディスクの必要性が感じられる。

さらなる態様によれば、コーティングの適切な硬度を維持し、同時にニッケル粒子の放出を減少させ（あるいは全くさせず）ながら、製造に必要な資源の消費量（したがってコスト）をより少なくしたスチールディスクを製造する必要性も感じられる。

ニッケル粒子の放出を低減することができ、同時に適切なまたは同等の熱的および機械的性能を保証することができるブレーキディスクの必要性は、添付の独立請求項に係るブレーキディスクおよびブレーキディスクの製造方法によって満たされる。

本発明のさらなる特徴および利点は、その好ましい非限定的な実施形態の以下の説明からより明らかになるであろう：
図1は、本発明の一実施形態によるディスクブレーキの平面図である。 図2は、本発明の実施形態による、そこに示されたII-II線による図1のディスクの断面図である。 図3は、本発明のさらなる実施形態による、そこに示されたII-II線による図1のディスクの断面図である。 図4は、本発明の実施形態によるブレーキバンドの半分の部分の断面図である。 図5は、本発明の第2の実施形態によるブレーキバンドの半分の部分の断面図である。 図6は、本発明の第3の実施形態によるブレーキバンドの半分の部分の断面図である。 図7は、本発明の第4の実施形態によるブレーキバンドの半分の部分の断面図である。 図8は、本発明の第5の実施形態によるブレーキバンドの半分の部分の断面図である。 図9は、本発明の第6の実施形態によるブレーキバンドの半分の部分の断面図である。 図10は、本発明の第7の実施形態によるブレーキバンドの半分の部分の断面図である。

以下に説明する実施形態に共通する要素または要素の一部には、同じ参照数字を付して示す。

上記の図を参照して、参照数字1は、本発明によるブレーキディスクを全体的に示す。

本明細書において、数値的なパーセンテージの間隔が示されている場合、特に指定のない限り、これらの間隔の極値が常に含まれると理解される。

添付の図に示される本発明の一般的な実施形態によれば、ブレーキディスク1は、2つの対向するブレーキ面2aおよび2bを備えるブレーキバンド2からなり、各ブレーキ面2aおよび2bは、少なくとも部分的にディスクの2つの主面のうちの1つを画定する。

ブレーキバンド2はねずみ鋳鉄または鋼鉄製で作られている。

好ましくは、ブレーキバンド2はねずみ鋳鉄製で作られている。特に、ディスク全体がねずみ鋳鉄製で作られている。したがって、本明細書では、ディスクが鋼製である可能性を排除することなく、ねずみ鋳鉄製ディスクについて言及する。

ディスク1は、ブレーキバンドの2つのブレーキ面2a、2bの少なくとも一方を覆い、好ましくは前記ブレーキ面2a、2bと直接接触するベース層30を備える。

本発明の一態様によれば、このようなベース層30は、ニッケル含有量が15％より低いかせいぜい15％に等しい鋼で構成されている。

本発明のさらなる態様によれば、このようなベース層30は、7.5％より低いかまたは多くとも等しい、さらに好ましくは5％より低いかまたは多くとも等しいニッケル含有量を有する鋼で構成される。

本発明のさらなる態様によれば、かかるベース層30は完全にニッケルを含まない。これにより、ブレーキディスク1の寿命の間、ニッケル粒子の分散を、回避しないまでも、制限することができる。

一般に、本議論において、「ニッケルフリー」又は「ニッケルなし」等の表現に言及する場合、それは、ニッケルが全く存在しないことを意味するだけでなく、製造工程に起因する痕跡又は残留不純物のために存在する可能性のある少量のニッケルよりも少ない量のニッケルが存在しないことも意味するが、いずれにしても、ニッケルの量は、いずれの層についても、1％よりも低く、場合によっては、厳密には5％よりも低い。

当業者にとって、鋼または鋳鉄合金のニッケルまたは他の成分の含有率に言及する場合に何を意味するかは明らかである。例えば、一般に合金の全含有量に対する質量％での含有量に言及される。従って、本明細書では、前述の定義から逸脱する場合にのみ、特定のパーセンテージの計算を指定する。

本発明の一実施形態によれば、基層30の鋼は、10％～15％のクロムCr、多くとも1％のケイ素Si、多くとも4％のマンガンMn、0.16％～0.5％の炭素C、および残部の鉄Fe、すなわち鉄の残りの重量割合で構成される。これにより、ニッケルを含有しないマルテンサイト鋼を得ることができる。

好ましくは、ベース層の鋼の炭素Cの含有量は0.16～0.25％である。

有利なことに、前述の組成は、鋼に含まれる炭化物の割合を低減することを可能にし、コーティングの硬度を低下させることなく使用することができる（詳しくは、本文で後述する）。

好ましい実施形態の変形例によれば、ベース層30の鋼中のクロム（Cr）含有量は、極端なものを含めて11％～14％で構成される。

例えば図5に示す本発明の実施形態変形例によれば、ベース層30はまた、ニッケルフリー鋼に含まれる1つ以上の炭化物で構成される。このような含有物は、鋼中への炭化物の含有に関する当業者に公知の技術によって得られ、例えば炭化物は合金中に溶解される。

好ましくは、含有される1種以上の炭化物は、炭化タングステン（WC）、炭化クロム（好ましくは、これに限定されないが、Cr3C2）、炭化ニオブ（NbC）、炭化チタン（TiC）からなる群から選択される少なくとも1種の炭化物からなる。前述した群から選択される1種以上の炭化物、または本発明群に存在する全ての炭化物が存在してもよいことは明らかである。

含まれる1種以上の炭化物は、炭化タングステン（WC）、炭化クロム（例えば、Cr3C2）、炭化ニオブ（NbC）、炭化チタン（TiC）からなる群から選択される少なくとも1種の炭化物を有する。

例えば図6に示す有利な実施形態によれば、ブレーキディスク1は、少なくともブレーキバンドの2つのブレーキ面2a，2bのうちの一方の側でベース層30を覆う保護表面コーティング3から構成されている。このような表面保護コーティング3は、ブレーキ面2a，2bに面していないベース層30の一方の側に配置されている。さらに、表面保護コーティング3は、溶射技術［例えばHVOF（高速酸素燃料）技術、HVAF（高速空気燃料）技術、APS（大気パルズマスプレー）技術］、コールドスプレー蒸着技術［例えばKM（キネティックメタライゼーション）技術］、レーザビーム蒸着技術［例えばLMD（レーザ金属蒸着）技術、HSLC-高速レーザクラッディング技術、EHLA-極限高速レーザ適用技術、TSC-トップスピードクラッディング技術］によって堆積させることができる粒子状の少なくとも1つの炭化物または複数の炭化物で構成される。

したがって、表面保護コーティング3は、HVOF技術、またはHVAF（High Velocity Air Fuel）技術、またはKM（Kinetic Metallization）技術によって、粒子状の1つまたは複数の炭化物、好ましくは炭化タングステン（WC）または炭化クロム（例えば、Cr3C2）または炭化ニオブ（NbC）または炭化チタン（TiC）、をディスク1上に直接堆積させることによって得られる。

さらなる実施形態の変形例によれば、表面保護コーティング3は、ニッケル含有量が15%以下、または多くとも7.5%以下、または多くとも5%以下、またはさらに好ましくはニッケルを全く含まない鋼、および鋼に含まれる1つまたは複数の炭化物で構成される。この変形例では、換言すれば、ニッケルを含まない鋼のベース層30と、前述の鋼および鋼に含まれる1種以上の炭化物からなる保護表面コーティング3の上とが、示された順序で鋳鉄帯の上に接合されている。

実質的にまたは全くニッケルを含まない鋼の表面に堆積された炭化物または鋼に含まれる炭化物の存在により、機械的強度と耐摩耗性が付与され、鋼内部のニッケルの希少性または完全な欠乏を補うことができる。

変形例によれば、表面保護コーティング3は、溶射技術［例えばHVOF（高速酸素燃料）技術、HVAF（高速空気燃料）技術、APS（大気パルズマスプレー）技術］、コールドスプレー蒸着技術［例えばKM（キネティックメタライゼーション）技術］、レーザビーム蒸着技術［例えばLMD（レーザ金属蒸着）技術、HSLC-高速レーザクラッディング技術、EHLA-極限高速レーザ適用技術、TSC-トップスピードクラッディング技術］によって、炭化タングステン（WC）、炭化ニオブ（NbC）、炭化クロム（例えば、Cr3C2）、炭化チタン（TiC）のうちの1つまたは複数で構成される炭化物を、ベース層30上に堆積させることによって得られる。従って、前述の群から選択される1種以上の炭化物、または本発明の群に存在する全ての炭化物が存在してもよいことは明らかである。

有利な実施形態によれば、表面保護コーティング3は、炭化クロム（例えば、Cr3C2）および炭化チタン（TiC）から構成される。

変形例によれば、表面保護コーティング3は、少なくとも1つの金属酸化物または金属酸化物の混合物、または金属とセラミック材料との混合物、好ましくはアルミニウム酸化物Al2O3の混合物、またはAl2O3と金属間マトリックスFe-Cr、例えばFe28Crとの混合物で構成される。

有利な実施形態の変形例によれば、表面保護コーティング3は、以下の炭化物のうちの1つまたは複数で構成される。炭化タングステン（WC）、炭化ニオブ（NbC）、炭化クロム（例えばCr3C2）、チタン（TiC）、金属酸化物の混合物との混合物、または金属とセラミック材料との混合物との混合物、好ましくはアルミニウム酸化物Al2O3の混合物、またはAl2O3と金属間マトリックスFe-Cr、例えばFe28Crとの混合物との混合物。

上記の酸化物もしくは酸化物の混合物、または金属もしくは金属とセラミック材料との混合物、または炭化物と金属酸化物との混合物は、好ましくは、上記および本論で説明した粒子状の炭化物の同じ堆積技術によって堆積されることは明らかである。

好ましくは、表面保護コーティング3は、30μmと150μmとの間、好ましくは50μmと90μmとの間で構成される厚さを有する。

本発明の一実施形態によれば、ベース層30の鋼は、10％以上20％以下のクロム（Cr）を含む。

本発明の実施形態によれば、ベース層30の鋼は、少なくとも15％のクロム（Cr）、さらに好ましくは16％以上18％以下のクロムを含む。

一実施形態によれば、基層30の鋼は、ニッケルの存在によって一般に付与される鋼合金の特性の不足を少なくとも部分的に補い、機械的強度を増加させるように、多くとも5％のマンガン（Mn）を含み、さらに好ましくは、マンガン含有量は、極端なものも含めて0.5％以上5％以下である。

特に、実施形態によれば、ニッケルの不足量または完全な不在を補い、ブレーキディスクとして適切な性能を得るために、ベース層30の鋼は、10重量％～20重量％のクロム（Cr）、好ましくは16重量％～18重量％のクロム（Cr）、多くとも1. 重量％のケイ素（Si）、多くとも2重量％のマンガン（Mn）、多くとも0.03重量％の炭素（C）、および残部の鉄（Fe）、すなわち残りの重量％の鉄を含む。

好ましくは、ベース層30は、20μmと300μmとの間、好ましくは90μmに等しい厚さを有する。

本発明の変形例によれば、ニッケルの低量または完全な非存在を補い、ブレーキディスクとして十分な性能を得るために、ベース層30の鋼は、極端なものも含めて、0.5％～10％、さらに好ましくは0.5％～4.5％のモリブデン含有量と、0.5％～5％のマンガン含有量とを有する。モリブデンとマンガンが上記の割合で存在することにより、十分な耐食性が得られ、同時に十分な機械的耐性が得られる。

実施形態によれば、ベース層30とブレーキバンド2の2つのブレーキ面2a，2bの少なくとも一方との間に、好ましくは、ベース層30がニッケルを全く含まない場合に5％より高いニッケル含有量を有する、またはさらに好ましくは少なくとも5％のニッケル含有量を有する、さらにさらに好ましくは少なくとも5％以上15％未満のニッケル含有量を有する、ニッケルからなる鋼の中間層300が介在される。

実施形態によれば、中間層300は、ニッケル含有量が多くとも15％または15％に等しい鋼からなる。

一実施形態によれば、中間層300は、ニッケル含有量が多くとも7.5％または7.5％に等しい鋼からなる。

さらなる実施形態によれば、ニッケルを含まない鋼の中間層300が、ベース層30とブレーキバンドの2つのブレーキ面2a，2bの少なくとも一方との間に介在される。

一実施形態によれば、中間層300は、10％～15％のクロム（Cr）、多くとも1％のケイ素（Si）、多くとも4％のマンガン（Mn）、0.16％～0.5％の炭素（C）および残部の鉄（Fe）からなるニッケルフリー鋼からなる。好ましくは、炭素(C)含有量は0.16%から0.25%である。

中間層300の存在により、適切な機械的特性を有するディスクを得ることができるが、同時に、ベース層30の存在により、環境への影響を低減することができる。

一実施形態によれば、中間層300は、10％～15％のクロム（Cr）、多くとも1％のケイ素（Si）、多くとも4％のマンガン（Mn）、0.16％～0.5％の炭素（C）、および残部の鉄（Fe）からなる鋼からなる。好ましくは、中間層300の鋼の炭素(C)含有量は、0.16％～0.25％である。

実施形態によれば、表面保護コーティング3は、10％～15％のクロム（Cr）、多くとも1％のケイ素（Si）、多くとも4％のマンガン（Mn）、0.16％～0.5％の炭素（C）、および残部の鉄（Fe）からなる鋼からなり、好ましくはニッケルを含まない。

好ましくは、表面保護コーティングの鋼の炭素(C)含有量は0.16％～0.25％であり、極端なものも含まれる。

実施形態によれば、ブレーキバンドの2つのブレーキ面2a、2bの一方と基層30との間、又はブレーキバンドの2つのブレーキ面2a、2bの一方と中間層300との間、又は基層30と表面保護コーティング3との間、又は中間層300と基層30との間に、フェライト-軟窒化処理の補助層又は補助フェロアルミネート層が介在される。

実施形態によれば、ブレーキバンドの2つのブレーキ面2a，2bの一方と基層30との間、またはブレーキバンドの2つのブレーキ面2a，2bの一方と中間層300との間、または基層30と表面保護コーティング3との間、または中間層300と基層30との間に、フェライト-軟窒化処理の補助層および補助フェロアルミネート層が介在される。

議論を簡単にするために、ブレーキディスク1について、本発明による方法と関連させて説明する。ブレーキディスク1は、好ましくは、これから説明する本発明による方法によって製造されるが、必ずしもそうである必要はない。

本発明の第1の態様によれば、本発明による方法の一般的な実施形態は、以下の操作ステップを有する。
a) ブレーキバンドからなり、2つの対向するブレーキ面2a、2bを備え、各ブレーキ面2a、2bがディスクの2つの主面の少なくとも一部を画定するブレーキディスクを準備するステップであって、ブレーキバンドはねずみ鋳鉄または鋼からなるステップ。
b) 最大15％のニッケルを含む鋼層を、好ましくはレーザ蒸着法、例えばレーザ金属蒸着法、極高速レーザ材料蒸着法、または溶射蒸着法、またはコールドスプレー蒸着法によって蒸着し、ベース層30を形成するステップ。
c) 任意に、溶射技術［例えばHVOF（高速酸素燃料）技術、HVAF（高速空気燃料）技術、APS（大気パルズマスプレー）技術］、コールドスプレー蒸着技術［例えばKM（キネティックメタライゼーション）技術］、レーザビーム蒸着技術［例えばLMD（レーザ金属蒸着）技術、HSLC-高速レーザクラッディング技術、EHLA-極限高速レーザ適用技術、TSC-トップスピードクラッディング技術］によって、炭化タングステン（WC）または炭化ニオブ（NbC）または炭化チタン（TiC）または場合によって、炭化クロムからなる粒子状の材料をベース層30上に堆積させ、ブレーキバンドの2つのブレーキ面の少なくとも1つを覆う、例えばベース層30を覆う、好ましくは少なくともブレーキバンドの2つのブレーキ面2a，2bの一方の表面全体を覆う保護表面コーティング3を形成するステップ。

本発明の第2の態様によれば、本発明による方法のさらに一般的な実施形態では、以下の操作ステップを備える。
a) ブレーキバンドを含み、2つの対向するブレーキ面2a、2bを備えるブレーキディスクを準備するステップであって、各ブレーキ面2a、2bは、ディスクの2つの主面のうちの少なくとも一部を画定し、ブレーキバンドはねずみ鋳鉄または鋼製である、準備するステップ。
b) ニッケルを完全に含まない鋼層を、好ましくはレーザ蒸着技術、例えばレーザ金属蒸着法、極高速レーザ材料蒸着法、熱溶射蒸着法、またはコールドスプレー蒸着法によって蒸着し、ベース層30を形成する；
c) 任意に、炭化タングステン（WC）または炭化ニオブ（NbC）または炭化チタン（TiC）または場合によっては炭化クロムからなる粒子状の材料を、溶射技術［例えばHVOF（高速酸素燃料）技術、HVAF（高速空気燃料）技術、APS（大気パルズマスプレー）技術］、コールドスプレー蒸着技術［例えばKM（キネティックメタライゼーション）技術］、レーザビーム蒸着技術［例えばLMD（レーザ金属蒸着）技術、HSLC-高速レーザクラッディング技術、EHLA-極限高速レーザ適用技術、TSC-トップスピードクラッディング技術］によってベース層30上に堆積させ、ブレーキバンドの2つのブレーキ面の少なくとも1つを覆う、例えばベース層30を覆う、好ましくは少なくともブレーキバンドの2つのブレーキ面2a，2bの一方の表面全体を覆う保護表面コーティング3を形成するステップ。

本発明の第3の態様によれば、本発明による方法のさらに一般的な実施形態では、以下の操作ステップを備える。
a) ブレーキバンドを含み、2つの対向するブレーキ面2a、2bを備えるブレーキディスクを準備するステップであって、各ブレーキ面2a、2bは、ディスクの2つの主面のうちの少なくとも一部を画定し、ブレーキバンドはねずみ鋳鉄または鋼製である、準備するステップ。
a1) ステップa1)の後、2つの対向するブレーキ面2a、2bの少なくとも一方に、ニッケルを含まない鋼から成る中間層300を堆積させるステップ。
b)ステップa1)の後、ニッケルを完全に含まない鋼層を、好ましくはレーザ蒸着法、例えばレーザ金属蒸着法、極高速レーザ材料蒸着法、または熱溶射蒸着法、またはコールドスプレー蒸着法によって蒸着し、ベース層30を形成するステップ。
c) 任意に、炭化タングステン（WC）または炭化ニオブ（NbC）または炭化チタン（TiC）または場合によっては炭化クロムからなる粒子状の材料を、溶射技術［例えばHVOF（高速酸素燃料）技術、HVAF（高速空気燃料）技術、APS（大気パルズマスプレー）技術］、コールドスプレー蒸着技術［例えばKM（キネティックメタライゼーション）技術］、レーザビーム蒸着技術［例えばLMD（レーザ金属蒸着）技術、HSLC-高速レーザクラッディング技術、EHLA-極限高速レーザ適用技術、TSC-トップスピードクラッディング技術］によってベース層30上に堆積させ、ブレーキバンドの2つのブレーキ面の少なくとも1つを覆う、例えばベース層30を覆う、好ましくは少なくともブレーキバンドの2つのブレーキ面2a、2bの一方の表面全体を覆う保護表面コーティング3を形成するステップ。

一実施形態によれば、ステップa1）は、ニッケルを含まない鋼と、10％から15％のクロム（Cr）と、多くとも1％のケイ素（Si）と、多くとも4％のマンガン（Mn）と、0.16％から0.5％の炭素（C）と、好ましくは極端なものも含めて0.16％から0.25％の炭素（C）と、残部の鉄（Fe）とからなる中間層300を堆積することを提供する。

本発明のさらなる態様によれば、本発明による方法のさらなる一般的な実施形態では、以下の操作ステップを備える。
a) ブレーキディスク1を準備するステップであって、2つの対向するブレーキ面2a、2bを備えたブレーキバンド2を含み、各ブレーキバンドがディスクの2つの主面のうちの少なくとも一部を画定し、ブレーキバンドがねずみ鋳鉄または鋼でできているステップ。
b) ニッケルを全く含まず、クロム(Cr)を10％から15％、ケイ素(Si)を多くとも1％、マンガン(Mn)を多くとも4％、炭素(C)を0.16％から0.5％、好ましくは0.16％から0.25％、残部は鉄(Fe)からなる鋼からなるベース層30を堆積させるステップ。

本発明のさらなる態様によれば、本発明による方法の一般的な実施形態は、以下の操作ステップを有する。
a) ブレーキバンドを含み、2つの対向するブレーキ面2a、2bを備えるブレーキディスクを準備するステップであって、各ブレーキ面は、ディスクの2つの主面のうちの少なくとも一部を画定し、ブレーキバンドは、ねずみ鋳鉄または鋼製である、準備するステップ。
a1) ステップa1)の後、2つの対向するブレーキ面2a、2bの少なくとも一方に、好ましくは本論の前の段落に記載された特徴に従って、ニッケルを含む鋼から成る中間層300を堆積させるステップ。
b)ステップa1)の後、ニッケルを完全に含まない鋼層を、好ましくはレーザ蒸着技術、例えばレーザ金属蒸着法もしくは極高速レーザ材料蒸着法、または熱溶射蒸着技術、またはコールドスプレー蒸着技術によって蒸着して、ベース層30を形成するステップ。
c) 任意に、前記ベース層30上に、炭化タングステン（WC）または炭化ニオブ（NbC）または炭化チタン（TiC）または場合によっては炭化クロムからなる粒子状の材料を、溶射技術［例えばHVOF（高速酸素燃料）技術、HVAF（高速空気燃料）技術、APS（大気パルズマスプレー）技術］、コールドスプレー蒸着技術［例えばKM（キネティックメタライゼーション）技術］、レーザビーム蒸着技術［例えばLMD（レーザ金属蒸着）技術、HSLC-高速レーザクラッディング技術、EHLA-極限高速レーザ適用技術、TSC-トップスピードクラッディング技術］によって堆積させ、ブレーキバンドの2つのブレーキ面の少なくとも1つを覆う、例えばベース層30を覆う、好ましくは少なくともブレーキバンドの2つのブレーキ面2a、2bの一方の表面全体を覆う保護表面コーティング3を形成するステップ。

本発明による方法の前述の一般的な実施形態の変形例に加えて、好ましくは、本方法は、以下に説明するさらなるステップを提供する。

好ましくは、ステップc）において、炭化タングステン（WC）または炭化ニオブ（NbC）または炭化チタン（TiC）または場合によっては炭化クロムが金属マトリックス中に分散される。

好ましい実施形態によれば、ステップc）において、粒子状の材料は、炭化クロムと炭化チタンとから構成される。

有利には、ブレーキディスクは、ディスク1の中心に配置され、ブレーキバンド2と同心に配置された環状部分4を有する、ディスクを車両に固定するのに適した部分を備えて配置される。固定部4は、ホイールハブ（すなわちベル）への連結要素5を支持する。ベルは、（添付の図に示されているように）環状の固定部分と一体に作られてもよいし、別個に作られ、したがって適切な接続要素を介して固定部分に固定されてもよい。

環状固定部4は、ブレーキバンドと同じ材料、すなわちねずみ鋳鉄、または他の適当な材料で作ることができる。ベル5もねずみ鋳鉄または他の適当な材料で作ることができる。特に、ディスク全体（すなわち、ブレーキバンド、固定部およびベル）をねずみ鋳鉄製とすることができる。

好ましくは、ブレーキバンド2は鋳造によって作られる。同様に、ねずみ鋳鉄製である場合、固定部分及び／又はベルは鋳物製であってもよい。

環状の固定部分は、（添付の図に示されているように）ブレーキバンドと一体に作られてもよいし、ブレーキバンドに機械的に連結された別体として作られてもよい。

HVOF、HVAFまたはKM、あるいはLMDまたはHSLC技術に関しては、これらは当業者に公知の3つの成膜技術であるので、詳細な説明は省略する。

HVOF（High Velocity Oxygen Fuel）は、混合燃焼室と噴霧ノズルを備えた噴霧装置を使用する粉末噴霧堆積技術である。チャンバには酸素と燃料が供給される。1MPAに近い圧力で形成される高温の燃焼ガスは、極超音速（MACH1より高い）に達する粉末材料に収束・分岐ノズルを通過する。成膜される粉末材料は、高温のガス流に噴射され、そこで急速に溶融し、1000m/sのオーダーの速度まで加速される。成膜面に衝突すると、溶融材料は急速に冷却され、高い運動エネルギで衝突するため、非常に緻密でコンパクトな構造を形成する。

高速空気燃料（HVAF）蒸着技術は、HVOF技術と類似している。違いは、HVAF技術では燃焼室に酸素の代わりに空気が供給されることである。そのため、HVOFよりも温度が低くなる。これにより、コーティングの熱変質をより制御することができる。

KM (Kinetic Metallization)蒸着法は、不活性ガス流の中で金属粒子を加速し、摩擦帯電させる二相超音波蒸着ノズルを通して金属粉末を噴霧する固体蒸着プロセスである。輸送流には熱エネルギが供給される。このプロセスは、圧縮された不活性ガス流の位置エネルギと供給された熱エネルギを粉体の運動エネルギに変換する。高速に加速され帯電すると、粒子は成膜表面に向けられる。この表面への金属粒子の高速衝突により、粒子は大きく変形する（衝突に垂直な方向に約80％）。この変形により、粒子の表面積が大幅に増加する。そのため、衝撃を受けると、粒子と蒸着表面との間に密接な接触が生じ、金属結合が形成され、非常に緻密でコンパクトな構造を有するコーティングが形成される。

有利なことに、高運動エネルギ衝撃蒸着技術であるという事実を共有する上記の3つの蒸着技術の代替として、異なる蒸着方法を利用するが、非常に緻密でコンパクトな構造を有するコーティングを生成することができる他の技術を使用することもできる。

HVOFまたはHVAFまたはKMまたはLMDまたはHSLC堆積技術と、ベース層30および表面保護コーティング3の形成に使用される化学成分との組み合わせは、それらが堆積される下部材料上の高い結合強度と、高い炭化物含有量を有する粉末の堆積との両方を得ることを可能にする。

既に上述したように、ベース層30および表面保護コーティング3は、ブレーキバンドの2つのブレーキ面の少なくとも一方を覆っている。

以下では、用語「コーティング」は、ベース層30と表面保護コーティング3とによって与えられるセットと、表面保護コーティング3を規定しないがベース層3に炭化物を含有させることを規定する変形例ではベース層30単独との両方を指す。

好ましくは、図2および図3に示されるように、ディスク1は、ブレーキバンド2のブレーキ面2a、2bの両方を覆うコーティング3、30を備える。

特に、コーティング3、30は、ブレーキバンドのみを覆ってもよく、単一のブレーキ面を覆ってもよく、両方を覆ってもよい。

添付の図に図示されていない実施形態によれば、コーティング3，30は、環状固定部4やベル5のようなディスク1の他の部分にも及んで、ディスク1の全表面をコーティングすることもできる。特に、コーティング3、30は、ブレーキバンドに加えて、固定部のみ、またはベルのみを覆ってもよい。その選択は、ディスク全体またはその一部の間で均質な着色および／または仕上げを行うために、本質的に美的な理由によって決定される。

有利には、コーティング3、30を形成するための粒子状物質の堆積は、少なくともコーティングの厚さの点で、ディスクの表面上で差別化された方法で実施することができる。

ブレーキバンド域において、コーティング3、30は、対向する2つのブレーキ面において同じ厚さにすることができる。コーティング3，30がブレーキバンドの2つのブレーキ面の間で異なる厚さを区別することによって作られる別の解決策を提供することもできる。

本方法の一実施形態によれば、ベース層30を堆積させるステップb）は、レーザ堆積技術、好ましくはLMD（レーザ金属堆積法）またはEHLA（極限高速レーザ材料堆積法）、または溶射堆積技術、またはコールドスプレー堆積技術によって、多くとも15％、または多くとも7.5％、または多くとも5％のニッケル含有量を有する鋼、または全くニッケルを含まない鋼からなる粒子状の組成物を堆積させることを提供する。

有利な実施形態では、ステップb）において、粒子状の組成物は、全粒子状組成物の50重量％を超えない割合で混合された炭化物をさらに含む。

有利な実施形態では、ステップb）において、粒子状の組成物は、鋼に加えて、金属酸化物または金属とセラミック材料との混合物、好ましくはアルミニウム酸化物Al2O3の混合物、またはAl2O3と金属間マトリックスFe-Cr、例えばFe28Crとの混合物も含む。

実施形態によれば、ステップb）において、粒子の形態の組成物は、鋼に加えて、金属酸化物または金属とセラミック材料の混合物、好ましくはアルミニウム酸化物Al2O3の混合物、またはAl2O3と金属間マトリックスFe-Cr、例えばFe28Crの混合物、さらに炭化タングステン（WC）、炭化ニオブ（NbC）、炭化チタン（TiC）、炭化クロムからなる群から選択される1つまたは複数の炭化物も含む。

したがって、前述した方法の変形例により、ベース層30が前述した鋼と金属酸化物との混合物からなり、別の変形例では、鋼と金属酸化物と前述した炭化物との混合物からなるブレーキバンド2を得ることが可能であることは明らかである。

ブレーキバンドの好ましい実施形態変形例と、ベース層30、中間層300および表面コーティング層3の配置順序も、添付の図を参照すればより理解できる。

好ましくは、中間層300を堆積させるステップa1）は、レーザ堆積技術、好ましくはLMD（レーザ金属堆積法）またはEHLA（極高速レーザ材料堆積法）、または溶射堆積技術、またはコールドスプレー堆積技術によって、5％～15％のニッケル含有量を有する鋼からなる粒子状の組成物を堆積させることを提供する。

本方法の有利な実施形態の変形例によれば、ブレーキバンドの2つのブレーキ面2a，2bの一方と基層30との間、および／またはブレーキバンドの2つのブレーキ面2a，2bの一方と中間層300との間、および／または基層30と保護表面コーティング3との間、および／または中間層300と基層30との間に、フェライト-軟窒化補助層を堆積するステップe1）が設けられている。

有利な実施形態によれば、この方法は、ブレーキバンドの2つのブレーキ面2a，2bのうちの一方とベース層30との間、および／またはブレーキバンドの2つのブレーキ面2a，2bのうちの一方と中間層300との間、および／またはベース層30と保護表面コーティング3との間、および／または中間層300とベース層30との間に、補助フェロアルミネーション層を堆積させるステップe2）を含んでいる。

好ましくは、フェロアルミネーションステップe2）は、以下のステップを含む。
e21）溶融アルミニウムが前記ブレーキバンド2の少なくとも所定の表面領域を覆うように、所定の温度に維持された溶融アルミニウムに前記ブレーキバンド2を少なくとも部分的に浸漬するステップであって、前記浸漬を所定の時間延長して、前記鋳鉄または鋼の表面微細構造へのアルミニウム原子の拡散と、その結果としての前記ブレーキバンド2の表面層におけるフェロアルミニウム金属間化合物の形成を可能にし、その結果、前記ブレーキバンド2の前記所定の表面領域にフェロアルミニウム金属間化合物からなる層を生成するステップ。
e22）前記ブレーキバンド2を溶融アルミニウムから除去するステップ。
e23）前記ブレーキバンド2上に残ったアルミニウムを除去して、前記フェロアルミニウム金属間化合物の層を表面に露出させるステップ。

表面に露出したフェロアルミニウム金属間化合物の層は、鋳鉄または鋼からなるブレーキバンド2に、前記所定の表面領域における優れた耐食性および耐摩耗性を付与する。

好ましくは、フェロアルミニウム金属間化合物の層は、フェロアルミニウム金属間化合物の優勢相としてFeAl3からなる。

有利な実施形態によれば、溶融アルミニウムが維持される所定の温度は750℃より高くなく、好ましくは690℃と710℃の間であり、さらに好ましくは700℃に等しい。

本方法の有利な態様によれば、浸漬時間の予め定められた期間は、前記金属間化合物の層について得られるべき厚さに応じて決定され、溶融アルミニウムの温度が同じである場合、浸漬時間が長くなるにつれて前記厚さは増加し、好ましくは、前記予め定められた浸漬時間は5～60分の間であり、さらに好ましくは30分に等しい。

有利な態様によれば、浸漬ステップe21）の前に、本方法は、前記ブレーキバンド2の前記所定の表面領域を所定の深さまで脱炭するステップf）を含む。

アルミニウム原子の拡散による浸透（アルミ化によって誘導される）を受けるブレーキバンドの表面層における炭素の存在は、金属間化合物と同様に炭化鉄の形成をもたらすことが実験的に検証されている。炭化鉄の存在は、金属間化合物の層に不連続点を生じさせ、この点が腐食現象と亀裂の両方を誘発する可能性がある。有利なことに、表面脱炭処理により、炭化鉄の生成を回避（または少なくとも大幅に減少）することができ、腐食に対してより耐性があり、割れの影響を受けにくい金属間化合物層の形成につながる。

好ましくは、前記ステップf）において、前記少なくとも1つの所定の表面領域の脱炭は、電解プロセスによって実施される。

より詳細には、前記電解プロセスは、前記ブレーキバンドの所定の表面領域を溶融塩の浴中に浸漬し、浴とブレーキバンドとの間に電位差を印加することによって実施される。

電位差を印加する際、ブレーキバンドは正極（カソード）に接続され、一方、前述の溶融塩の浴は負極（アノード）に接続される。炭素、特にグラファイトフレークの形態の炭素は、陽極で放出される電子と原子状酸素の放出によって二酸化炭素に酸化される。炭素は主に酸素と反応し、最終的に二酸化炭素として結合する。

電解プロセスによって誘導されるブレーキバンドの表面の酸化は、そこに存在する炭素に限定されるものではなく、鋳鉄（鉄）の金属マトリックスにも及び、金属酸化物の表面膜の形成を引き起こす。極性を反転させると、金属酸化物の表面膜が減少し、元の金属状態に戻る。

好ましくは、前述の電解プロセスは、したがって、ブレーキバンドの表面が炭素を酸化するために陰極に接続された所定の期間の後に、金属酸化物膜を元の金属状態に戻すように極性が反転されることを提供することができる。

操作上、脱炭深さは、電解工程の時間を調整することによって制御され、異なる極性反転サイクルに分割されることもある。脱炭プロセス（ブレーキバンドの酸化段階；陰極への接続）の時間を長くすることで、他の条件がすべて同じであっても、脱炭深さは増加する。

脱炭は、上述の電解プロセスの代替プロセス、例えばレーザ処理または化学処理によって実施することができる。

しかし、電解処理による脱炭が好ましい。その理由は以下の通りである。
- レーザ処理と比較して、はるかに効率的かつ迅速であり、より短時間でより完全かつ均一な炭素除去が保証される。
- 化学的処理（例えば過マンガン酸カリウムによる処理）と比較して、より効率的であり（より短時間でより完全かつ均一な炭素除去を確実にする）、処理部分に鋳鉄の金属マトリックスの酸化領域を残さない。

より詳細には、鋳鉄の金属マトリックス上の酸化領域では、溶融アルミニウムの濡れ性が非常に低く、このことがアルミ化プロセスと金属間化合物層の特徴に悪影響を及ぼすことが観察されている。このような理由からも、電解脱炭プロセスは、上記の代替プロセスよりも好ましい。

既に指摘したように、金属間化合物層の成長厚さは、主に溶融アルミニウムの温度と溶融アルミニウムへの浸漬時間に影響される。しかし、金属間化合物層の厚さに影響を与える更なる要因は、溶融アルミニウム中のケイ素含有量であることが判明している。溶融アルミニウム中のケイ素の重量含有率が高いほど、同じ条件下での金属間化合物層の厚さは薄くなる。好ましくは、溶融アルミニウムは、1重量％より低いケイ素含有量を有する。

好ましくは、溶融アルミニウムは、1重量％以下の不純物含有量を有する。特に、以下の不純物（重量％）を有する、最大純度99.7重量％のアルミニウムを使用することができる。 Si≦0.30％；Fe≦0.18％；Sr≦0.0010％；Na≦0.0025％；Li≦0.0005％；Ca≦0.0020％；P≦0.0020％；Sn≦0.020％。

場合によっては、ブレーキバンドを脱炭処理し、その結果、金属間化合物の層が形成されるはずの表面層から黒鉛薄片を除去したにもかかわらず、得られた金属間化合物の層には、黒鉛薄片が除去されなかったかのように、依然として黒鉛薄片が含まれている。この現象は、アルミニウム中の鉄の溶解が非常に速いため、脱炭層が急速に消費され、その結果、金属化合物が脱炭層の下の層、すなわち黒鉛片のあるところに形成されるという事実によって説明することができる。

言い換えれば、溶融アルミニウムへの鉄の過剰な溶解性は、制動表面の表面脱炭の有益な効果を全部または部分的に打ち消す可能性がある。

有利には、アルミニウム浴中への鉄の溶解を遅らせるために、鉄が溶解した溶融アルミニウムの浴に浸漬するステップb1）を実施することができる。このように、アルミニウム中への鉄の溶解を抑制することにより、FeAl3の生成を速度論的に促進し、脱炭層に金属間化合物を形成させることができる。

好ましくは、アルミニウム浴中の溶液中の鉄含有量は5重量％以下であり、さらに好ましくは3重量％～5重量％であり、最も好ましくは4重量％に等しく構成され、アルミニウム中の鋳鉄の鉄の溶解プロセスを遅らせる有意な効果を確保する。

例えば、以下の組成（重量％）を有するアルミニウム浴を使用することができる。 Al≦97％；Fe3～5％；以下の不純物を含む： Si≦0.30％；Fe≦0.18％；Sr≦0.0010％；Na≦0.0025％；Li≦0.0005％；Ca≦0.0020％；P≦0.0020％；Sn≦0.020％。

鉄を溶解したアルミニウム浴でアルミナイズを行うことにより、特に鉄の含有量が溶解限界に近い場合、金属間化合物の多孔質層がより多く得られることが実験的に観察されている。これは、鉄を含む溶融アルミニウム浴の粘度が高くなり、その結果、鋳鉄に対する濡れ性が低下することで説明できる。

有利には、金属間化合物の層がコンパクトで均一であり、したがってあまり多孔質でない層を形成し、同時にこの層が脱炭層の下に発達してそこに存在するグラファイトフレークを取り込むことを避けるために、前述の浸漬のステップb1）は2つのサブステップで実施される。
- 鉄を実質的に含まない（または不純物として少なくとも存在する；例えば鉄含有量が0.20重量％より低い）溶融アルミニウムの第一浴に浸漬する第一サブステップb11）。
- 所定の厚さを有するフェロアルミニウム金属間化合物からなる最終層が前記所定の表面領域上に得られるまで、前記初期層を増加させるために、溶液中の鉄を含む溶融アルミニウムの第2の浴に浸漬する第2のサブステップb12）。

前記第1の浴中における前記ブレーキバンドの浸漬時間は、前記第2の浴中における前記ブレーキバンドの浸漬時間よりも短い。

好ましくは、前記第1の浴中への前記ブレーキバンドの浸漬は、可能な限り短時間であるが、前記所定の表面領域上に、10μmを超えない厚さを有するフェロアルミニウム金属間化合物からなる初期層を得るのに十分な時間継続される。特に、前記第一浴への浸漬時間は、第一浴が約700℃の温度である場合、3～5分である。浴の温度が上昇するにつれて、浸漬時間は減少しなければならない。

より詳細には、第2の浴の温度が同じである場合、前記厚さは、浸漬時間が増加するにつれて増加し、同じ浸漬時間である場合、前記厚さは、第2の浴の温度が増加するにつれて増加する。

有利には、アルミニウム溶湯の前記第1の浴および前記第2の浴の両方が、1重量％より高くない不純物含有量を有する。特に、前記2つの溶融アルミニウム浴は、1重量％より低いケイ素含有量を有する。

好ましくは、第2のアルミニウム浴中の溶液中の鉄含有量は5重量％以下であり（700℃でアルミニウム中の鉄の溶解限界は4重量％；鉄で飽和したアルミニウム）、さらに好ましくは3重量％と5重量％の間に構成され、最も好ましくは4重量％に等しい。鉄の含有量は、アルミニウム中の鋳鉄の鉄の溶融プロセスの著しい減速効果を確保するために、3％未満であってはならない。

有利には、前記第1の浴および前記第2の浴の両方は、680℃より低い温度、好ましくは750℃より高くない温度、より好ましくは690℃と710℃との間、さらに好ましくは700℃に等しい温度に維持される。

有利には、本方法は、少なくとも前記予め定義された表面領域において前記浸漬ステップe21）の前に実施されるブレーキバンドの表面前処理のステップを含むことができる。好ましくは、前記表面前処理ステップは、ラッピング、脱脂、サンドブラスト及び／又は表面酸化物の化学的除去からなる。

好ましくは、本方法は、前記浸漬ステップe21）の前に、溶融アルミニウム浴から表面酸化物層を除去するステップを含む。表面酸化物を除去するこのステップは、単一の浴への浸漬が企図されている場合と、第1の浴および第2の浴への2つの連続したステップでの浸漬が企図されている場合の両方で実施される。

本発明の好ましい実施形態によれば、抽出後に前記ブレーキバンドに付着したままのアルミニウムを除去するステップは、2つのサブステップで実施される。

溶融アルミニウムから抽出されたばかりのブレーキバンドに対して、ブレーキバンドに付着したままの溶融アルミニウムを除去する第1の除去サブステップが実施される。

第2の除去サブステップは、前記第1の除去サブステップの後に残った凝固した残留アルミニウムを除去するために、溶融アルミニウムから抽出され冷却されたブレーキバンドに対して実施される。

好ましくは、本方法は、前記第1の除去サブステップと前記第2の除去サブステップとの間に実施される前記ブレーキバンドの急冷ステップを含む。

有利には、前記第1の除去サブステップは、まだ液体であるアルミニウムの機械的なシェービングによって実施することができる。

有利には、前記第2の除去サブステップは、機械的に除去されなかった固化アルミニウムの化学的除去によって実施することができる。

好ましくは、前記化学的除去は、以下の反応を引き起こすようにアルミニウムを塩化第二鉄に少なくとも4分間さらすことによって実施される。
Al+ FeCl3 -> AlCl3 + Fe

塩化第二鉄による化学的除去は、必然的にアルミニウムの凝固後に行われるべきである。塩化第二鉄は315℃で沸騰するため、溶融アルミニウムと接触させてはならない。好ましくは、前記化学的除去は、前記急冷ステップの後に実施される。

フェロアルミネーションと呼ばれる方法の前述のステップにより、耐摩耗性および耐腐食性が向上したブレーキバンド、したがってブレーキディスクを得ることができる。

フェロアルミニウム金属間化合物の層は、鉄とアルミニウムとの間の複数の金属間化合物、特にFe3Al、FeAl、FeAl2、FeAl3、Fe2Al5から構成され得ることに留意すべきである。優勢な金属間化合物相は、熱力学的に安定なFeAl3である。

一実施形態によれば、本方法は、ブレーキバンドの2つのブレーキ面2a，2bのうちの一方と基層30との間、および／またはブレーキバンドの2つのブレーキ面2a，2bのうちの一方と中間層300との間、および／または基層30と保護表面コーティング3との間、および／または中間層300と基層30との間に、補助フェライト-軟窒化層および補助フェロアルミネート層を堆積させることを提供する。

上記の説明から理解されるように、本発明によるブレーキディスクは、従来技術の欠点を克服することを可能にする。

ニッケルの含有量が低減された、あるいは全くニッケルを含まないスチールベース層と鋳鉄バンドとの組み合わせにより、本発明によるブレーキディスク1は、作動中にニッケル粒子が生成および放出されることが実質的にない。

それだけでなく、特に有利な変形例によれば、炭化物を含むか又は炭化物でコーティングされた保護表面コーティング3を付加することにより、耐摩耗特性が改善され、ベース層の鋼中のニッケルの不足も補われ、十分な機械的強度が提供される。

特に有利には、全くニッケルを含まない鋼と、10％～15％のクロム（Cr）と、多くとも1％のケイ素（Si）と、多くとも4％のマンガン（Mn）と、0.16％～0.5％の炭素（C）と、好ましくは0.16％～0.25％の炭素（C）と、残部の鉄（Fe）とからなるベース層30により、高温での使用中に脆さが少なく、同時に十分な防食コーティングを有する、ニッケルを含まないマルテンサイト鋼を製造することができる。これらの有利な側面は、鋼に含まれる炭化物の割合を低減して使用する可能性とも相乗的に組み合わされ、その結果、コーティングの適切な硬度を維持しながら、製造に必要な資源を低減することができる。

有利なことに、好ましくはニッケルを含まないベース層30は、保護表面コーティング3の機械的な「クッション」機能（摩耗防止）も果たす。実際、ベース層30は、使用時にディスクに加わる応力を少なくとも部分的に減衰させる弾性挙動を示す。したがって、ベース層30は、ディスクと保護表面コーティング3との間で、一種のショックアブソーバーまたはクッションとして機能する。このようにして、2つの部品間の応力の直接的な伝達が回避され、その結果、保護表面コーティング3に亀裂が生じる危険性も低減される。

Claims (15)

1. ディスクブレーキ用のブレーキディスク（1）であって、対向する2つのブレーキ面（2a、2b）を備えたブレーキバンド（2）を含み、前記２つのブレーキ面（2a、2b）はそれぞれ、前記ブレーキディスク（1）の2つの主面の少なくとも一部を画定し、前記ブレーキバンド（2）は、ねずみ鋳鉄または鋼鉄製で作られている、ブレーキディスク（1）であって、
   前記ブレーキディスクは、前記ブレーキバンドの前記2つのブレーキ面（2a、2b）の少なくとも一方を覆うベース層（30）を備え、
   前記ベース層（30）は、ニッケルを全く含まない鋼、およびニッケルを含まない鋼に含まれる1つまたは複数の炭化物で構成され、
   ニッケルを含まない鋼からなる中間層（300）が、前記ベース層（30）と前記ブレーキバンド（2）の前記2つのブレーキ面（2a、2b）の少なくとも一方との間に介在している、ディスクブレーキ用ブレーキディスク（1）。
2. 前記ベース層（30）において、含まれる1種以上の炭化物が、炭化タングステン（WC）、炭化クロム、炭化ニオブ（NbC）、炭化チタン（TiC）からなる群から選択される少なくとも1種の炭化物からなる、請求項1に記載のディスクブレーキ用ブレーキディスク（1）。
3. 少なくとも、前記ブレーキバンドの前記2つのブレーキ面（2a、2b）のうちの1つのブレーキ面の側に、前記ベース層（30）を覆う保護表面コーティング（3）を含み、
   前記保護表面コーティング（3）は、前記2つのブレーキ面（2a、2b）のうちの1つのブレーキ面に面していない前記ベース層（30）の側に配置され、
   前記保護表面コーティング（3）は、溶射技術［例えばHVOF（高速酸素燃料）技術、HVAF（高速空気燃料）技術、APS（大気パルズマスプレー）技術］、コールドスプレー蒸着技術［例えばKM（キネティックメタライゼーション）技術］、レーザビーム蒸着技術［例えばLMD（レーザ金属蒸着）技術、HSLC-高速レーザクラッディング技術、EHLA-極限高速レーザ適用技術、TSC-トップスピードクラッディング技術］によって堆積された粒子状の1つまたは複数の炭化物で構成されている、請求項1又は２に記載のディスクブレーキ用ブレーキディスク（1）。
4. 前記粒子状の1つまたは複数の炭化物が、炭化タングステン（WC）または炭化クロムまたは炭化ニオブ（NbC）または炭化チタン（TiC）を含む、請求項3に記載のディスクブレーキ用ブレーキディスク（1）。
5. 前記粒子状の1つまたは複数の炭化物が、炭化クロムおよび炭化チタンからなる、請求項4に記載のディスクブレーキ用ブレーキディスク（1）。
6. 前記ベース層（30）の鋼が、少なくとも15％のクロム（Cr）を含む、請求項１から５のいずれかに記載のディスク。
7. ベース層(30)の鋼が、極値を含めて10％から20％のクロム(Cr)を含む、請求項1から6のいずれかに記載のディスク。
8. 前記ベース層（30）の鋼が、極値を含めて0.5％以上10％以下のモリブデンの含有量と、0.5％以上7％以下のマンガンの含有量とを有する、請求項１から７のいずれかに記載のディスク。
9. 前記ベース層（30）の鋼が、10％から20％のクロム（Cr）、多くとも1.5％のケイ素（Si）、多くとも2％のマンガン（Mn）、多くとも0.03％の炭素（C）、および残部の鉄（Fe）で構成されている、請求項１から８のいずれかに記載のディスク。
10. 前記ベース層（30）が20μmと300μmの間、好ましくは90μmの厚さを有する、請求項１から９のいずれかに記載のディスクディスク。
11. a) ブレーキディスク(1)を準備するステップであって、対向する２つのブレーキ面(2a,2b)を備えたブレーキバンド(2)を含み、前記ブレーキバンドは、前記ブレーキディスクの2つの主面の少なくとも一部を画定し、前記ブレーキバンドはねずみ鋳鉄または鋼鉄製である、レーキディスク(1)を準備するステップ、
    a1）ステップa）の後、前記2つのブレーキ面（2a、2b）の少なくとも一方に、ニッケルを含まない鋼からなる中間層（300）を堆積させるステップ、及び
    b) ステップa1)の後、ニッケルを全く含まない鋼からなるベース層(30)を堆積させるステップ、の操作ステップを含むブレーキディスクの製造方法。
12. 前記ベース層（30）を堆積させるステップb）が、ニッケルを含まない鋼からなる粒子状の組成物を、レーザ堆積技術、好ましくはレーザ金属堆積法もしくは極高速レーザ材料堆積法、または溶射堆積技術、またはコールドスプレー堆積技術によって堆積させることからなる、請求項11に記載のブレーキディスクの製造方法。
13. 前記ベース層（30）を堆積させるステップb）において、粒子状の組成物が、全粒子状組成物の50重量％を超えない割合で混合された炭化物をさらに含む、請求項１２に記載のブレーキディスクの製造方法。
14. 前記ベース層（30）上に、炭化タングステン（WC）または炭化ニオブ（NbC）または炭化チタン（Tic）または炭化クロムからなる粒子形態の材料を、溶射技術［例えばHVOF（高速酸素燃料）技術、HVAF（高速空気燃料）技術、APS（大気パルズマスプレー）技術］、コールドスプレー蒸着技術［例えばKM（キネティックメタライゼーション）技術］、レーザビーム蒸着技術［例えばLMD（レーザ金属蒸着）技術、HSLC-高速レーザクラッディング技術、EHLA-極限高速レーザ適用技術、TSC-トップスピードクラッディング技術］によって堆積させ、前記ベース層（30）を、好ましくは少なくとも前記ブレーキバンドの前記2つのブレーキ面（2a、2b）の一方の表面全体を覆う保護表面コーティング（3）を形成する
    るステップc）をさらに含む、請求項11、12または13のいずれかに記載のブレーキディスクの製造方法。
15. 前記ブレーキバンドの前記2つのブレーキ面（2a、2b）のうちの一方と前記ベース層（30）との間、および／または前記ブレーキバンドの前記2つのブレーキ面（2a、2b）のうちの一方と前記中間層（300）との間、および／または前記ベース層（30）と前記保護表面コーティング（3）との間、および／または前記中間層（300）と前記ベース層（30）との間に、フェライト-窒化浸炭の補助層を堆積させるステップe1）と、
    前記ブレーキバンドの前記2つのブレーキ面（2a、2b）のうちの一方と前記ベース層（30）との間、および／または前記ブレーキバンドの前記2つのブレーキ面（2a、2b）のうちの一方と前記中間層（300）との間、および／または前記ベース層（30）と前記保護表面コーティング（3）との間、および／または前記中間層（300）と前記ベース層（30）との間に、補助フェロアルミネーション層を堆積させるステップe2）を含み、
    前記ステップe2）は、
    e21）前記ブレーキバンド（2）を、溶融アルミニウムが前記ブレーキバンド（2）の少なくとも所定の表面領域を覆うように、所定の温度に維持された溶融アルミニウムに少なくとも部分的に浸漬するステップであって 前記浸漬を所定時間延長して、アルミニウム原子を前記鋳鉄または鋼の表面微細構造中に拡散させ、その結果、前記ブレーキバンド（2）の表面層中にフェロアルミニウム金属間化合物を形成させ、その結果、前記ブレーキバンドの前記所定表面領域中にフェロアルミニウム金属間化合物からなる層を生成させるステップと、
    e22）前記ブレーキバンドを前記溶融アルミニウムから取り出すステップと、
    e23）前記ブレーキバンドの表面にフェロアルミニウム金属間化合物の前記層を露出させるように、抽出後に前記ブレーキバンドに残っているアルミニウムを除去するステップであって、表面に露出した前記フェロアルミニウム金属間化合物層は、前記所定の表面領域において、鋳鉄または鋼製の前記ブレーキバンドに優れた耐食性および耐摩耗性を付与する、ステップとを含む、請求項12から14のいずれかに記載のブレーキディスクの製造方法。

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