TWI628371B - Method for manufacturing modified brake disc - Google Patents

Abstract

本發明為一種改質煞車碟盤之製造方法，其係於一煞車碟盤進行一表 面處理作業，利用一熱噴塗之方式將具高熱傳導熱性之料材(如鋁、銅)熔射於煞車碟盤表面，以形成一導熱層；爾後接續對煞車碟盤和導熱層進行一熱處理作業，使兩者經擴散反應後形成一複合材質層。其中，煞車碟盤之材質為鈦合金，複合材質層為硬質之介金屬材質(如CuTi、TiAl或TiAl₃)。於此，本發明經改質之煞車碟盤即具有輕量化、散熱性佳以及高耐磨之結構強度等機械性能。

Description

改質煞車碟盤之製造方法

本發明係有關於一種改質煞車碟盤之製造方法，其尤指一種對煞車碟盤進行改質處理，以改善傳統鈦合金/鋁合金/金屬材質之煞車碟盤具有的缺失之製造方法。

時至今日，人們往來於世界各地之便捷性，不再如往昔般困難與耗時，各式各樣之交通運輸工具因應人類需求衍生而出。當中作為空、海、陸之承載機具，係涵蓋了飛機、船舶、火車、汽車、機車和自行車等，該些承載機具即為目前人們所熟悉之交通運輸工具。

對於交通運輸工具最為重要之兩大環節，其一為動力來源，動力來源係為交通運輸工具之心臟，交通運輸工具仰賴動力來源方可行駛，其中如石油、自然能源(太陽能)等，皆已做為交通運輸工具行駛運用之習知能源。另一重要環節即為煞車系統，煞車系統一般分為機械式煞車與電子式煞車。若然該些交通運輸工具無法於行駛中，根據操作者之需求而停止運行，則因為該些交通運輸工具所造成之財產與生命損失係無法估量，並且不具煞車系統之交通運輸工具亦無法為人們所用。

另外，因應科技之躍進，連帶各領域之機具亦具有更多選擇性可供提升相關性能，述求越發優異之表現。現今機具設備皆朝著輕量化且具備高結構強度之方向發展，鈦合金之運用即為時下習知具備兩者優勢之料材。雖然鈦合金材質之機具設備具有輕量化、高結構強度以及抗腐蝕性等 特性，然而因其熱傳導性相較於其他金屬/合金材質來的低，因此在某些領域添加鈦合金之機具，如鈦合金材質之煞車碟盤，尚有需克服提高導熱/散熱效能之處。

從陸上交通運輸工具來切入探討，如汽車、機車、自行車等，其煞車機制係透過煞車裝置卡掣煞車碟盤之側面，從而使車體之輪圈減速或停止轉動以達到煞車效果。其中，因煞車裝置卡掣煞車碟盤過程中會因摩擦產生熱能，過高之溫度容易使得煞車碟盤與煞車裝置之間的摩擦力降低，致使煞車裝置與煞車碟盤使用壽命減短、煞車效能逐漸降低，以及煞車失靈等情事發生。

目前習知之煞車碟盤皆具有設置複數散熱孔洞於煞車碟盤上，或者是設置於和煞車碟盤相連接之附件上以提升散熱效能。如台灣專利第M464850號，係揭示一種煞車碟盤，其係於煞車碟盤1之一環體10的二側面11之至少其中一者設置複數第一散熱孔20，並於環體10之內周面12及外周面13之間穿設複數第二散熱孔30；其中，該些第一散熱孔20為分佈於二側面11之軸向孔，其構造可為穿透環體10之穿孔或為未穿過環體10之凹孔，該些第二散熱孔30可不與任一第一散熱孔20相通連，或者是與部分第一散熱孔20a相連通，且第二散熱孔30係位於部分第一散熱孔20a之間。當裝備煞車碟盤1之一車輛前進時，環體10之外周面13為迎風狀態，空氣可經由穿設於外周面13之該些第二散熱孔30流入環體10內，或者是流入環體10內以及部份第一散熱孔20a中。

於此，台灣專利第M464850號係利用習知煞車碟盤1之二側面11設置的複數第一散熱孔20，搭配複數第二散熱孔30之設計，於車輛行進間增加空氣於煞車碟盤1之間的對流，降低煞車碟盤1在進行煞車動作時之溫度，進而提高煞車碟盤1之散熱效能；然，台灣專利第M464850號的散熱孔 洞之設置，雖然可於煞車過程中增加空氣對流，降低煞車裝置與煞車碟盤摩擦產生之溫度。惟，該些散熱孔洞之設置亦會帶來煞車碟盤本身之結構強度降低，以及煞車裝置在對煞車碟盤卡掣進行煞車動作時，減少了卡掣元件與煞車碟盤可夾持之接觸面積等缺失，進而影響煞車之穩定性，更甚者亦有可能造成煞車裝置與煞車碟盤變形或斷裂等不可逆之問題產生。故，習知之煞車碟盤設計之散熱功能尚有未臻理想之處，有待該領域之業界人士探討改進。

本發明之一目的係提供一種改質煞車碟盤之製造方法，其係將鈦合金材質之煞車碟盤進行表面處理(熱噴塗銅或鋁等高熱傳導性料材)，使其提高熱傳導性，具有較佳之散熱效能。

本發明之一目的係提供一種改質煞車碟盤之製造方法，其中將表面處理完成之鈦合金煞車碟盤進行熱處理，經擴散反應後形成一複合材質層。複合材質層為CuTi、TiAl或TiAl₃之硬質介金屬材質，使煞車碟盤具附輕量化、散熱性佳、高結構強度以及高耐磨等機械特性。

本發明之一目的係提供一種改質煞車碟盤之製造方法，其中複合材質層之設計，可減少散熱孔洞之設置，有助於提升鈦合金煞車碟盤之整體結構強度。同時亦增加煞車裝置與鈦合金煞車碟盤進行煞車過程中較多之接觸面積，進而提升煞車之穩定性。

為了達到上述目的、功效所採用之技術手段，本發明係提供一種改質煞車碟盤之製造方法，其係對煞車碟盤進行改質處理，透過熱噴塗和 熱處理擴散反應，搭配相關程序所需之料材進行作用，使煞車碟盤具附輕量化、散熱性能佳以及高耐磨的結構強度之製造方法。

S1‧‧‧步驟

S2‧‧‧步驟

1‧‧‧煞車碟盤

3‧‧‧導熱層

30‧‧‧複合材質層

5‧‧‧散熱孔洞

Al‧‧‧鋁

第一圖：其為本發明之第一實施例之改質煞車碟盤之製造方法的流程方塊圖；第二圖：其為本發明之第一實施例之煞車碟盤表面處理示意圖；以及第三圖：其為本發明之第一實施例之煞車碟盤改質完成之俯視圖。

為使對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：

參閱第一圖，其為本發明之第一實施例之改質煞車碟盤之製造方法的流程方塊圖。如圖所示，本發明為一種改質煞車碟盤之製造方法，其係包含以下步驟：步驟S1：提供一煞車碟盤，對其進行一表面處理，而於該煞車碟盤之表面形成一導熱層，其中該表面處理係以一熱噴塗方式進行，其塗佈一高熱傳性材料於該煞車碟盤之表面形成該導熱層；以及步驟S2：將該煞車碟盤和該導熱層進行一熱處理，經擴散反應後形成一複合材質層。

承接前述製造方法，並一併參閱第二圖，其為本發明之第一實施例之煞車碟盤表面處理示意圖。本發明之煞車碟盤1為鈦合金材質，其中煞車碟盤1之表面處理，係以熱噴塗方式將高熱傳導 性料材熔設於煞車碟盤1之表面，以形成導熱層3(如第二圖所示)；高熱傳導性料材選自鋁(Al)、銅(Cu)，或者是其他有助於熱傳導且與鈦合金材質適性相符之材料。

承接前段，並一併參閱表一和第三圖，其為本發明之物理和機械性質對照表，以及第一實施例之煞車碟盤改質完成之俯視圖。依照鈦於不同溫度之結構特點，並添加其他合金元素，即可得到不同之鈦合金(titanium alloys)，鈦合金一般區分為三種類型：α合金、β合金以及(α+β)合金。如表一所示，鈦合金之物理性質中，其抗拉強度係優異於其他金屬或者是合金材質，具有較佳之剛性。因此鈦合金材質製成之煞車碟盤1具備了所有鈦合金之優點，如輕量化、耐腐蝕性、高結構強度等特性。然而從第三圖之對照表亦得出，鈦合金之熱傳導率相較於其他金屬或者是合金材質，具有較低之熱傳導率。

因此，本發明透過對煞車碟盤1進行表面處理，於煞車碟盤1之表面形成導熱層3，從而提高煞車碟盤1在煞車過程中之散熱效能；其中，導熱層3之設置增加了整體煞車碟盤1與空氣之接觸面 積、且遍佈於煞車碟盤1表面之導熱層3熱傳導較為均勻，以及與煞車碟盤1連接之相關金屬元件，亦可因導熱層3而快速將熱能傳遞出去，整體而言係改善了鈦合金材質不利於散熱之缺失。

另外，於煞車碟盤1上設置之複數散熱孔洞5(如第三圖所示)係可依據需求設計，毋須為了改善鈦合金煞車碟盤1之散熱效能低下問題，而增設過多散熱孔洞5。如此一來，當一煞車裝置之卡掣機構(未圖示)與煞車碟盤1進行煞車作業時，卡掣機構與煞車碟盤1不會因為增設之散熱孔洞5，使得可夾持之接觸面積受到縮減，進而提升煞車之穩定性，同時散熱孔洞5之酌量設置亦可提升煞車碟盤1整體之結構強度。

當本發明之煞車碟盤1表面之導熱層3熔設完成後，接續對煞車碟盤1和導熱層3進行熱處理之作業，兩者經擴散反應後，即形成複合材質層30(如第三圖所示)；其中，複合材質層30為CuTi、TiAl或TiAl₃之硬質介金屬材質所構成，具有較佳之抗磨損功效，於使用上之壽命較為持久。改善了車輛行駛過程中，煞車碟盤1沾附之雜質(例如泥沙)所造成的磨損，以及煞車機制啟動所造成的損耗。於此，複合材質層30兼具了鈦合金材質、導熱層3以及本身經熱處理所獲取之介金屬材質之特性，具備了輕量化、散熱性能佳、高結構強度以及高耐磨損等效用。本發明之煞車碟盤適用於汽車、機車、自行車，以及其他與煞車系統相關聯之煞車碟盤裝置，並不以本發明所揭示之實施例為限。

綜合上述，本發明之改質煞車碟盤之製造方法，透過將煞車碟盤進行熱噴塗之表面處理，以及熱處理擴散反應，使得煞車碟盤形成複合材質層。藉此，煞車碟盤具有輕量化、散熱性佳、高結 構強度(耐磨損)以及高耐腐蝕性等優異特點，改善了傳統鈦合金/鋁合金/金屬材質所具附之缺失。

本發明確實已經達於突破性之結構，而具有改良之發明內容，同時又能夠達到產業上利用性與進步性，當符合專利法之規定，爰依法提出發明專利申請，懇請 鈞局審查委員授予合法專利權，至為感禱。

Claims (4)

1. 一種改質煞車碟盤之製造方法，其包含步驟: 提供一煞車碟盤，對其進行一表面處理，而於該煞車碟盤之表面形成一導熱層；以及 將該煞車碟盤和該導熱層進行一熱處理，經擴散反應後形成一複合材質層； 其中，該表面處理係以一熱噴塗方式進行，其塗佈一高熱傳導性材料於該煞車碟盤之表面形成該導熱層。
2. 如申請專利範圍第1項所述之改質煞車碟盤之製造方法，其中該煞車碟盤為鈦合金。
3. 如申請專利範圍第1項所述之改質煞車碟盤之製造方法，其中該高熱傳導性材料為鋁或銅。
4. 如申請專利範圍第1項所述之改質煞車碟盤之製造方法，其中該複合材質層為CuTi、TiAl或TiAl₃之介金屬材質。