WO2023104251A1

WO2023104251A1 - Grundkörper mit einer beschichtung

Info

Publication number: WO2023104251A1
Application number: PCT/DE2022/100944
Authority: WO
Inventors: Dominik DOBRZANSKI; Tobias Phillip Utsch
Original assignee: HPL Technologies GmbH
Priority date: 2021-12-10
Filing date: 2022-12-12
Publication date: 2023-06-15
Also published as: MX2024007029A; KR20240122789A; EP4444925A1

Abstract

Beschichtung zum Beschichten eines Grundkörpers, umfassend Eisen; und von 10 Gew.-% bis 25 Gew.-% Chrom; und von 0,3 Gew.-% bis 5 Gew.-% Kohlenstoff; und von 0,5 Gew.-% bis 15 Gew.-% Vanadium.

Description

Grundkörper mit einer Beschichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Grundkörper mit einer Beschichtung, einen Pulverwerkstoff für eine Beschichtung und ein Verfahren zum Beschichten eines Grundkörpers.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

In der Industrie, beispielsweise der Automobilindustrie, ist die Abwägung von Qualitätskriterien von Bauteilen unter einem hohen Kostenbewusstsein eine immerwährende Herausforderung. Zunehmend gewinnen auch Fragen der Nachhaltigkeit in dieser Gleichung an Relevanz. Auf dem Gebiet der Bremsscheiben, oder anderer beschichteter Teile, welche hohen Beanspruchungen ausgesetzt sind, wird dieses Problem besonders deutlich.

Bremsscheiben sind im Stand der Technik beispielsweise als kostengünstige Bauteile aus Grauguss gefertigt bekannt. Ein Problem von Gussbremsscheiben ist jedoch, dass sie zu Korrosion neigen und eine nicht ausreichende Abriebfestigkeit zeigen, was zu einem Beitrag erhöhter Feinstaubbelastung führt. Durch den Bremsvorgang von unbeschichteten Gussbremsscheiben werden beispielsweise etwa 15 % der gesamten Feinstaubemission eines Fahrzeugs verursacht. Diese negativen Eigenschaften können durch eine Beschichtung der Bremsscheibengrundkörper vermindert werden. Dabei haben sich Laserbeschichtungsverfahren im Allgemeinen gegenüber Lackbeschichtungen durchgesetzt, weil hierdurch beispielsweise eine Funktionsschicht erzeugbar ist, welche eine höhere Abriebfestigkeit, einen verbesserten Korrosionsschutz und eine Verringerung der Feinstaubemission erreicht.

Ein im Stand der Technik bekanntes Verfahren zum Beschichten von Grundkörpern, beispielsweise Bremsscheiben, ist das Flammspritzen. Hierbei wird ein Schweißzusatzwerkstoff aus Draht oder Pulver in eine Düse eingeführt. Das verwendete Pulvermaterial wird aus dem Pulverbehälter gleichmäßig gefördert und von einem Fördergasstrom durch die Brennerdüse zur Brennerflamme geführt. Hierdurch wird erreicht, dass geschmolzene oder angeschmolzene Partikel auf der zu beschichtenden Oberfläche anhaften. Das Flammspritzen ist ein vergleichsweise einfaches und kostengünstiges Verfahren, wobei die resultierenden Beschichtungen jedoch eine relativ hohe Porosität aufweisen können, eine schmelzmetallurgische Verbindung mit dem Grundkörper fehlt und der Gasverbrauch hoch ist. Eine Alternative stellt das Laserauftragschweißen [LA] dar, bei welchem beispielsweise eine geringere Porosität bei vermindertem Gasverbrauch erreichbar ist. Das LA ist ein Schweißverfahren, welches mittels Laserstrahlung den verwendeten Schweißzusatzwerkstoff, zugeführt in Pulverform oder Drahtform, aufschmelzt.

Dieser Pulverwerkstoff wird mittels Trägergas unter Schutzgasatmosphäre zu einem Bearbeitungspunkt geführt. Der Bearbeitungspunkt ist dabei auf die Grundkörperoberfläche ausgerichtet. Ein Laserstrahl wird auf den Bearbeitungspunkt fokussiert und schmelzt das Substrat sowie den Bearbeitungspunkt passierende Pulverwerkstoff auf. Nicht aufgeschmolzene Pulverpartikel des Pulverwerkstoffs werden im Schmelzbad komplett aufgeschmolzen. Die Pulverdüse wird mittels verfahrbarer Achsen über die Oberfläche bewegt und erzeugt dabei Schweißraupen. Es entsteht eine Beschichtung, welche im Wesentlichen (also unter technischer Toleranz vollständig abgesehen von einem Übergangsbereich, der sogenannten Aufmischungszone) aus dem Pulverwerkstoff besteht. Hierdurch kann beispielsweise auch bei Materialuntersuchungen an der fertigen Beschichtung unmittelbar auf die Zusammensetzung des Pulverwerkstoffs geschlossen werden. Unter der Beschichtung befindet sich die Aufmischungszone die aus Zusatzmaterial und Substratmaterial besteht. Der aufgeschmolzene Pulverwerkstoff sammelt sich über der Aufmischungszone und bildet die Beschichtung.

Ein Fachmann wird dabei unmittelbar anerkennen, dass sich unabhängig von der Schicht und/oder Lagenanzahl ein schmelzmetallurgischer Verbund ausbildet, wobei hierdurch eine technische Verbesserung zu beispielsweise thermisch gespritzten Schichten entsteht. Der schmelzmetallurgische Verbund führt dabei zu einer Aufmischung zwischen Beschichtung und Substrat. Weil die Aufmischungszone jedoch beim LA, im Vergleich zu anderen Schweißverfahren, minimal ist, kann entsprechend an der Beschichtung auf den Beschichtungswerkstoff geschlossen werden.

Aus dem LA ist das Extremhochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen [EHLA] hervorgegangen. Um höhere Vorschubgeschwindigkeiten als beim LA zu erreichen, wird beim EHLA der Schweißzusatzwerkstoff, bereitgestellt als Pulver, bereits vor Eintreffen auf dem Substrat, also über der Substratoberfläche, mittels der Laserenergie aufgeschmolzen. Dies wird erreicht, indem die zu schmelzenden Pulverströme in einem sogenannten Pulverfokus ein oder mehrere Millimeter oberhalb der Substratoberfläche gekreuzt werden. Es sei darauf hingewiesen, dass das EHLA bevorzugt mit der Schweißeinrichtung im Erdschwerefeld oberhalb des Substrats ausgeführt wird. Dies kann aber in einigen Anwendungen abweichen. Oberhalb bedeutet also zumindest lediglich mit Abstand zu der Substratoberfläche. Das EHLA-Verfahren ist beispielsweise beschrieben in Schopphoven et. al („Experimentelle und modelltheoretische Untersuchungen zum Extremen Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen“, Dissertation am Fraunhofer Institut für Lasertechnik ILT, 2019, online publiziert auf den Internetseiten der Universitätsbibliothek), sowie DE 10 2011 100 456 A1.

Der Pulverfokus wird mit einem Laserstrahl überlagert, sodass Pulverpartikel den Laserstrahl passieren und dabei abschatten. Hierdurch erreicht nicht die gesamte Energie des Lasers die Oberfläche des Substrates. Das Verhältnis der gesamten Laserleistung [LI] zu derjenigen das Substrat erreichenden Laserleistung wird vom Fachmann üblicherweise als Transmissionsgrad berechnet. Durch Einstellen verschiedener Verfahrensparameter und des resultierenden Transmissionsgrades ist mittels EHLA eine Beschichtung als schmelzmetallurgischer Verbund erreichbar.

Die Dokumente WO 2021/007 209 A1 und WO 2021/126 518 A1 offenbaren Beschichtungen. Bei diesen werden die teuren Karbidbildner Titan und Niob und teilweise auch Chrom in großen Mengen verwendet.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Grundkörper mit einer Beschichtung mit verbesserten Eigenschaften bereitzustellen. Insbesondere ist es eine der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe, eine kostengünstigere Beschichtung für einen Grundkörper bereitzustellen, wobei die Beschichtung für ihre Verwendung vorteilhafte Eigenschaften aufweist, und bevorzugt nicht übermäßig zur Rissbildung und/oder Porenbildung neigt, eine im Allgemeinen hohe Korrosionsbeständigkeit und Anbindung der Schweißlagen zeigt, sowie eine für ihre Verwendung vorteilhafte Härte aufweist.

Diese und weitere Aufgaben werden durch den Gegenstand der vorliegenden unabhängigen Ansprüche gelöst.

DETAILBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorgenannten Aufgaben werden insbesondere gelöst durch einen erfindungsgemäßen Grundkörper mit einer Beschichtung nach der vorliegenden Erfindung, einen Pulverwerkstoff oder Pulverwerkstoffgemisch nach der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren nach der vorliegenden Erfindung und eine Vorrichtung zum Beschichten eines Grundkörpers nach der vorliegenden Erfindung.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele können den abhängigen Ansprüchen, und darüber hinaus der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnungen entnommen werden. Dabei wird der Fachmann erkennen, dass eine jede im Folgenden beschriebene Ausführungsform vom Gegenstand der beigefügten Ansprüche umfasst ist. Die Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt als Beschichtung auf einem Grundkörpers umfasst Eisen; und von 10 Gew.-% bis 25 Gew.-% Chrom; und von 0,3 Gew.-% bis 5 Gew.-% Kohlenstoff; und von 0,5 Gew.-% bis 15 Gew.-% Vanadium.

Es soll zunächst verstanden werden, dass alle Mengenangaben mit Hinblick auf den verwendeten Pulverwerkstoff bzw. das Pulverwerkstoffgemisch, sowie der Beschichtung nach der vorliegenden Erfindung in den genannten Mengen in Gewichtsprozent [Gew.-%] bezogen auf ein Gesamtgewicht des entsprechenden Pulverwerkstoffs, beziehungsweise der Beschichtung verstanden werden sollen. Es soll auch verstanden werden, dass in der Beschichtung Eisen als Grundmaterial des Pulverwerkstoffes dient, und bevorzugt jeweils in ausbalancierter Form umfasst ist.

In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.

In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Prozentangaben sind als Gewichtsprozent der angegebenen Legierung zu verstehen, sofern nicht explizit eine andere Definition angegeben ist.

Die mittels der hier aufgezeigten Legierung des Schweißmaterials bildbare Legierung der Beschichtung weist hervorragende Verschleißfestigkeit und/oder Abrasionsfestigkeit auf. Hierzu sind in der Beschichtung ausgebildete Karbide, teilweise aber Boride, maßgeblich verantwortlich. Zugleich ist es mit diesem Schweißmaterial möglich, die Beschichtung zu bilden, indem das Schweißmaterial beim Auftragschweißen unmittelbar auf den Grundkörper aufzutragen. Der bekannte Standard ist bisher, dass eine vermittelnde Grundierung vorgesehen werden muss. Mit einem einzigen Schweißmaterial beziehungsweise einer einzigen Schicht auf dem Grundkörper können geringere Prozesszeiten, geringere Fehleranfälligkeiten, dünnere Schichtstärken und gegebenenfalls eine geringere Anzahl von Lagen, also wiederholtes Aufträgen, zum Erzeugen der (einzigen) Schicht der Beschichtung erzielt werden.

Erzielt wird also eine Beschichtung in Form einer korrosionsbeständigen Hartlegierung, wobei also die Eigenschaften Korrosionsschutz und Verschleißschutz miteinander kombiniert sind. Mittels des Einsatzes unterschiedlicher Karbidbildner mit unterschiedlicher Ausscheidungskinetik und damit auch unterschiedlicher Verteilungen führt zu einer guten Beständigkeit gegenüber Verschleißpartikeln (beispielsweise Schmutz zwischen Bremsscheibe und Bremsklotz) unterschiedlichster Größe.

In einer Ausführungsform werden der Beschichtung weiterhin als Bestandteil des Pulverwerkstoffs Hartstoffpartikel beigegeben, wobei diese Hartstoffpartikel an dem Schweißprozess im Wesentlichen nicht teilnehmen. Beispielsweise werden solche Hartstoffpartikel einer gewünschten Korngröße im Prozess des Auftragschweißens einzig oberflächlich angeschmolzen oder einzig erwärmt.

In einer ergänzenden Ausführungsform werden Hartstoffpartikel abhängig von der Lage von einer Mehrzahl von (die Beschichtung bildenden) Lagen zusätzlich beigegeben. In diesem Fall ist zwar die Legierung der Beschichtung durchgehend gleich, jedoch in unterschiedlichen Lagen eine unterschiedliche Menge an beziehungsweise in zumindest einer Lage, bevorzugt der untersten (also Grundkörper-nächsten) Lage oder einer Mehrzahl von (benachbarten) untersten Lagen inklusive der aller untersten Lage keine, Hartstoffpartikeln eingebettet, sowie bevorzugt der obersten (also außenseitigsten) Lage oder einer Mehrzahl von (benachbarten) obersten Lagen inklusive der aller obersten Lage keine, Hartstoffpartikeln eingebettet.

Es sei darauf hingewiesen, dass die hier beschriebene Beschichtung als Legierung des Schweißmaterials beispielsweise als Draht oder Pulver bereitstellbar ist, wobei der Pulverwerkstoff nicht zwangsläufig in jedem Pulverpartikel die beschriebene Zusammensetzung aufweisen muss, gegebenenfalls sogar stark abweichend, sofern verschiedene Grundmaterialien zu einer Pulvermischung zusammengesetzt sind, beziehungsweise in-situ zusammengesetzt werden. In einer Ausführungsform werden auch gegebenenfalls erwünschte Hartstoffpartikel beigemengt, welche aber als nicht teilnehmende Partikel nicht zu dem Schweißmaterial hinzugerechnet werden.

Der Begriff „Pulverwerkstoff“ oder „Pulverwerkstoffgemisch“ wie hierin verwendet, bezeichnet bevorzugt das Schweißmaterial, mit welchem die Beschichtung des Grundkörpers erzeugt wird. Dabei soll verstanden werden, dass das Schweißmaterial bevorzugt für ein Auftragschweißen als Pulverwerkstoff für ein Pulver-Auftragschweißen vorgehalten ist.

Der Begriff „ausbalanciert“, wie hierin verwendet, bezeichnet bevorzugt, dass die Menge an Eisen entsprechend (die 100 % auffüllend) angepasst ist, um die angegebenen Gew.-% Angaben weiterer Bestandteile zu erreichen, so dass der Hauptbestandteil einer hierin vorgeschlagenen Beschichtung eine Eisenbasislegierung darstellt.

Diese Beschichtung stellt eine gegenüber dem Stand der Technik bekannten Beschichtung eine kostengünstige Beschichtung für einen Grundkörper dar. Dies wird insbesondere durch die Verwendung von Vanadium, und bevorzugt das Vermeiden von verhältnismäßig teuren Bestandteilen, insbesondere Niob und/oder Titan erreicht.

Die vorliegenden Erfinder haben überraschenderweise gefunden, dass die hier vorgeschlagene Beschichtung dabei zusätzlich für ihre Verwendung vorteilhafte Eigenschaften aufweist und nicht übermäßig zur Rissbildung und/oder Porenbildung neigt, eine im Allgemeinen hohe Korrosionsbeständigkeit und gute Anbindung der Schweißlagen zeigt, sowie eine für ihre Verwendung vorteilhafte Härte aufweist.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung

Eisen; und bevorzugt von 0,5 bis 15,0 Gew.-% Vanadium; und bevorzugt höchstens 4,0 Gew.-% Niob; und bevorzugt weiter höchstens 0,35 Gew.-% Titan; und bevorzugt weiter höchstens 0,3 Gew.-% Nickel; und weiter bevorzugt von 0,3 bis 3,0 Gew.-% Kohlenstoff; und weiter bevorzugt von 10 Gew.-% bis 18 Gew.-% Chrom; und weiter bevorzugt von 1,0 bis 10 Gew.-% Mangan; und weiter bevorzugt von 0,05 bis 1,0 Gew.-% Molybdän; und weiter bevorzugt von 0,25 bis 1,25 Gew.-% Silizium; und weiter bevorzugt höchstens 0,75 Gew.-% Wolfram; und weiter bevorzugt höchstens 0,15 Gew.-% Phosphor; und weiter bevorzugt höchstens 0,25 Gew.-% Schwefel; und weiter bevorzugt von 0,01 bis 0,5 Gew.-% Stickstoff; und weiter bevorzugt 0,01 bis 0,09 Gew.-% Sauerstoff.

Die vorliegenden Erfinder haben überraschenderweise gefunden, dass die hierin vorgeschlagene Beschichtung mit Vanadium darstellbar ist. Dabei stellt Vanadium im Vergleich zu Niob und/oder Titan einen relativ kostengünstigen Bestandteil dar.

Vanadium dient in der Beschichtung insbesondere als Karbidbildner. Mit dem Einsatz von Vanadium sind teurere Komponenten wie beispielsweise Niob und Titan in deutlich geringerer Menge einsetzbar. Bevorzugt umfasst das Schweißmaterial kein Niob und kein Titan, zumindest nicht über übliche Verunreinigungen hinaus.

Es wurde überraschend festgestellt, dass sich das Eigenschaftsprofil entsprechender Legierungen durch die abgestimmte Zugabe von Monokarbidbildnern wie Vanadium zielgenau anpassen lässt. Durch eine feine Verteilung (feindisperse Ausscheidung von primären Vanadiumkarbid), in Verbindung mit Kornfeinungseffekten, ist die Risslänge der oftmals stark rissbehafteten Schweißschichten verkürzbar. Eine schlagende Verschleißbeanspruchung führt damit nicht mehr zu sofortigen Ausbrüchen. Somit ergeben sich Vorteile bei abrasiv und schlagenden Verschleißbeanspruchungen. Ein weiterer Vorteil liegt in der enorm hohen Härte und dem hohen Schmelzpunkt von Vanadiumkarbid, welche im Bereich von Titankarbid und oberhalb von Wolframkarbid rangiert. Vanadiumkarbid weist eine Härte von 2950 HVo.oi [zweitausend neunhundertfünfzig Härte-Vickers, mit 0,102 kp [einhundertzwei tausendstel Kilo-Pounds] Prüfkraft und einer normgemäßen Belastungszeit von 10 s [zehn Sekunden] bis 15 s und einen Schmelzpunkt bei 2830 °C [zweitausend achthundertdreißig Grad Celsius] auf.

Die entstehenden Mischkarbide vom Typ (Cr, Fe) 7C3 weisen eine Härte von 1700 HV 10 [eintausendsiebenhundert Härte-Vickers] bis 2100 HV 10 auf. Bor führt ab einem Gehalt von etwa 0,6 % zu einer Härtung der (Cr, Fe) 7C3-Karbide. Die wichtigsten Hartstoffe neben Cr7C3 sind die Chromkarbide Cr3C2 und Cr23C6. Unter Abrasionsverschleiß haben sich vor allem die Cr7C3-Karbide und Cr23C6-Karbide bewährt, welche eine nadelförmige bis plattenförmige Gefügeausbildung aufweisen.

Darüber hinaus führt das Hinzulegieren von Mangan und Silizium neben einer typischerweise deutlichen Verbesserung der Schweißeigenschaften infolge der hohen Sauerstoffaffinität und damit zu einer Desoxidation zu einer Erhöhung der Verschleißbeständigkeit der aufgetragenen Beschichtung.

Durch einen höheren Anteil an Vanadium ist insbesondere eine gesteigerte Härte der Beschichtung erzielbar. Ein zu hoher Anteil an Vanadium kann jedoch dazu führen, dass das Gitter zu stark verspannt.

Es sei darauf hingewiesen, dass die hierin aufgeführten Vergleiche zu einer Zusammensetzung mit einem Weniger beziehungsweise einem Mehr von dem jeweiligen Element in der Beschichtung gezogen ist. Dabei ist zumindest richtig, dass ein Weniger oder Mehr von diesem Element durch ein entsprechendes Mehr oder Weniger von dem Eisen als Basis vorhanden ist. Alternativ oder zusätzlich ist ein Mehr oder ein Weniger von einem anderen der genannten Elemente in einer im Rahmen der genannten Größenordnungen beachtlichen Menge vorhanden. Darauf ist bei einigen Beispielen explizit hingewiesen, sofern das jeweilige Element als Ersatzstoff einsetzbar ist. Es liegt aber auch im fachmännischen Können, zumindest auf Basis der hierin aufgeführten Erläuterungen, eine geeignete Legierung im Rahmen der hier vorgeschlagenen Erfindung zu verwenden, bei welchen die Elemente in einer Kombination vorhanden sind, die hier nicht als explizites Beispiel aufgeführt sind.

Je mehr Vanadium eingesetzt wird, auf desto mehr zusätzliche Karbidbildner kann verzichtet werden, wie beispielsweise Niob und Titan, aber auch Molybdän. Es sei darauf hingewiesen, dass hier nicht ein Ersatz der anderen Karbide in gleicher Menge erforderlich ist, weil Vanadiumkarbid sehr fein verteilt auftritt und aufgrund seiner hohen Härte und seines hohen Schmelzpunktes zu den sehr hochwertigen Karbiden zählt.

Bevorzugt umfasst eine solche Beschichtung mindestens 0,75 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 1 ,0 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 1,6 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 2,5 Gew.-%, und weiter bevorzugt mindestens 5,0 Gew.-% Vanadium.

Gleichsam ist ein verhältnismäßig niedriger Anteil an Vanadium vorteilhaft, weil dadurch die Rissneigung reduzierbar ist. Ein zu geringer Anteil an Vanadium kann jedoch nachteilhaft sein, weil eine ausreichend hohe Härte gegebenenfalls nicht erreicht wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung höchstens 15 Gew.-%, bevorzugt höchstens 12,5 Gew.-% und weiter bevorzugt höchstens 12 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 10 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 8 Gew.-% Vanadium.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung: bevorzugt von 0,5 bis 15,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,75 bis 15,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,0 bis 15,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1,6 bis 15,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 2,5 bis 15,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 5,0 bis 15,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,5 bis 12,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,75 bis 12,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,0 bis 12,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1,6 bis 12,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 2,5 bis 12,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 5,0 bis 12,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,5 bis 12,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,75 bis 12,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,0 bis 12,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1,6 bis 12,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 2,5 bis 12,0 Gew.-% und weiter bevorzugt von 5,0 bis 12,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,5 bis 10,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,75 bis 10,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,0 bis 10,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1,6 bis 10,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 2,5 bis 10,0 Gew.-% und weiter bevorzugt von 5,0 bis 10,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,5 bis 8,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,75 bis 8,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,0 bis 8,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,6 bis 8,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 2,5 bis 8,0 Gew.-% und weiter bevorzugt von 5,0 bis 8,0 Gew.-%Vanadium.

Die Beschichtung umfasst in einer vorteilhaften Ausführungsform einen Anteil an Niob.

Ein Anteil an Niob ist in der Beschichtung als Karbidbildner vorhanden.

Gleichsam ist ein verhältnismäßig niedriger Anteil an Niob vorteilhaft, um die Kosten der Beschichtung gering zu halten.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung weiter höchstens 4,0 Gew.-% Niob.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung: bevorzugt höchstens 3,5 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 3,0 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 2,0 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 1,0 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,75 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,5 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,25 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,1 Gew.-% und weiter bevorzugt höchstens 0,01 Gew.-% Niob.

Die Beschichtung umfasst in einer vorteilhaften Ausführungsform einen Anteil an Titan.

Ein Anteil an Titan ist in der Beschichtung als Karbidbildner und/oder Korrosionsschutzelement vorhanden.

Gleichsam ist ein verhältnismäßig niedriger Anteil an Titan vorteilhaft, um die Kosten der Beschichtung gering zu halten.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung weiter höchstens 0,4 Gew.-% Titan.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung: bevorzugt weiter höchstens 0,35 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,25 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,1 Gew.-% und weiter bevorzugt höchstens 0,01 Gew.-% Titan umfasst.

Die Beschichtung umfasst in einer vorteilhaften Ausführungsform einen Anteil an Nickel. Dabei dient Nickel in der Beschichtung insbesondere einem erhöhten Korrosionsschutz.

Durch einen höheren Anteil an Nickel ist auch die Schweißbarkeit verbessert. Gleichsam ist ein verhältnismäßig niedriger Anteil an Nickel vorteilhaft, um den Anteil gesundheitsbedenklicher Stoffe auf ein Minimum reduzieren zu können, beziehungsweise auch, um moderneren Standards, wie beispielsweise der sogenannten Reach- Verordnung, zu entsprechen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung weiter höchstens 0,5 Gew.-% Nickel, bevorzugt weiter höchstens 0,3 Gew.-%, weiter höchstens 0,2 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,1 Gew.-% und weiter bevorzugt höchstens 0,01 Gew.-% Nickel.

Die Beschichtung umfasst in einer vorteilhaften Ausführungsform einen Anteil an Kohlenstoff.

Dabei dient Kohlenstoff in der Beschichtung insbesondere als Karbidbildner.

Ein höherer Anteil an Kohlenstoff kann insbesondere nachteilig für die Schweißbarkeit sein. Gleichzeitig kann durch einen höheren Anteil an Kohlenstoff die Härte vorteilhaft angehoben werden.

Gleichsam ist ein verhältnismäßig niedriger Anteil an Kohlenstoff vorteilhaft, um die Schweißbarkeit zu verbessern. Ebenfalls senkt ein verhältnismäßig niedriger Anteil an Kohlenstoff vorteilhaft die Rissbildung.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung bevorzugt weiter mindestens 0,3 Gew.-% Kohlenstoff.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung bevorzugt weiter mindestens 0,5 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 0,75 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 1 ,0 Gew.-% und weiter bevorzugt mindestens 1 ,5 Gew.-% Kohlenstoff.

Ein derart hoher Anteil von Kohlenstoff ist vorteilhaft für die Austenitbildung. Es sei darauf hingewiesen, dass ein hoher Anteil von dem Kohlenstoff im Pulverwerkstoff beim Auftragschweißen reagiert und nicht in der Legierung der Beschichtung ankommt, beispielsweise mit eingedrungenem Luftsauerstoff. Beispielsweise wird in der Legierung der Beschichtung mit der vorgenannten Menge in dem Schweißmaterial ein Anteil von Kohlenstoff in Gewichtsprozent von 0,5 % bis 1,5 % erzielt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung weiter bevorzugt höchstens 4,5 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 3,0 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 2,5 Gew.-% und weiter bevorzugt höchstens 2,0 Gew.-% Kohlenstoff.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung: weiter bevorzugt von 0,3 bis 5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,5 bis 5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,75 bis 5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,0 bis 5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,5 bis 5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,3 bis 4,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,5 bis 4,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,75 bis 4,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,0 bis 4,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,5 bis 4,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,3 bis 3,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,5 bis 3,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,75 bis 3,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1,0 bis 3,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,5 bis 3,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,3 bis 2,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,5 bis 2,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,75 bis 2,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,0 bis 2,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,5 bis 2,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,3 bis 2,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,5 bis 2,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,75 bis 2,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1,0 bis 2,0 Gew.-% und weiter bevorzugt von 1 ,5 bis 2,0 Gew.-% Kohlenstoff.

Die Beschichtung umfasst in einer vorteilhaften Ausführungsform einen Anteil an Chrom.

Chrom ist ein wichtiger Bestandteil für die Korrosionsbeständigkeit gegenüber vor allem wasserhaltigen Lösungen, beispielsweise (salzversetztem) Regenwasser. In Verbindung mit Molybdän ist es besonders effektiv gegen Lochfraß korrosion. Je niedriger der Anteil, desto kostengünstiger ist das Schweißmaterial. Ein zu geringer Anteil von Chrom kann die Korrosionsbeständigkeit jedoch immens verschlechtern.

Dabei verhindert Chrom in der Beschichtung insbesondere bei einer (geringen) Sauerstoffexposition effektiv eine Eisenoxid-Bildung - zumal bei der Verarbeitung unter einer Schutzgasatmosphäre. Ein Anteil an Chrom dient in der Beschichtung vorteilhaft einem erhöhten Korrosionsschutz und als Karbidbildner. Daneben aber stellt Chrom in dem vorgeschlagenen Schweißmaterial eine Komponente zur Hartphasenbildung dar.

Durch einen höheren Anteil an Chrom wird insbesondere die Korrosionsbeständigkeit der Beschichtung erhöht.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, liegt das Chrom frei in der Matrix vor. Dies ist besonders vorteilhaft, um den Korrosionsschutz gewährleisten zu können. Gebundenes Chrom in Form von Chromkarbiden trägt unter Umständen nicht zum Korrosionsschutz bei. Der Fachmann wird dabei erkennen, dass Vanadium in der hier vorgeschlagenen Beschichtung somit gleichzeitig als Opfer (ausreichend hoch) eingesetzt ist, sodass vorteilhaft Kohlenstoff an Vanadium und nicht an Chrom gebunden wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung weiter bevorzugt mindestens 10 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 12,5 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 13 Gew.-% und weiter bevorzugt mindestens 15,0 Gew.-% Chrom.

Besonders bevorzugt ist ein Anteil an mindestens 12,0 Gew.-% Chrom in der Beschichtung.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung weiter bevorzugt höchstens 25 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 20 Gew.-% und weiter bevorzugt höchstens 18 Gew.-% Chrom.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung weiter bevorzugt von 10 Gew.-% bis 25 Gew.-%, weiter bevorzugt von 12,5 Gew.-% bis 25 Gew.-%, weiter bevorzugt von 13 Gew.-% bis 25 Gew.-%, weiter bevorzugt von 15,0 Gew.-% bis 25 Gew.-%, weiter bevorzugt von 10 Gew.-% bis 20 Gew.-%, weiter bevorzugt von 12,5 Gew.-% bis 20 Gew.-%, weiter bevorzugt von 13 Gew.-% bis 20 Gew.-%, weiter bevorzugt von 15,0 Gew.-% bis 20 Gew.-%, weiter bevorzugt von 10 Gew.-% bis 18 Gew.-%, weiter bevorzugt von 12,5 Gew.-% bis 18 Gew.-%, weiter bevorzugt von 13 Gew.-% bis 18 Gew.-% und weiter bevorzugt von 15,0 Gew.-% bis 18 Gew.-% Chrom.

Die Beschichtung umfasst in einer vorteilhaften Ausführungsform einen Anteil an Mangan.

Dabei dient Mangan in der Beschichtung insbesondere der Verbesserung der Schweißbarkeit, der Festigkeit und Verschleißbeständigkeit, sowie zur Optimierung der Härtbarkeit.

Vorteilhaft ist ein ausgeprägtes Gleichgewicht and Mangan, um höhere Anteile von spröden Phasen zu vermeiden.

Der Kohlenstoff zusammen mit dem Mangan unterstützt die Ausbildung von Austenit (kubisch-flächenzentrierte Gitterstruktur einer Eisen-Legierung) und damit eine gewünschte Zähigkeit der Beschichtung. Der Anteil von Mangan ist zudem ein effektiver Kaltverfestiger.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung weiter bevorzugt mindestens 1 ,0 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 1 ,25 Gew.-% und weiter bevorzugt mindestens 1 ,4 Gew.-%, Mangan.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung weiter bevorzugt höchstens 10 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 7,5 Gew.-% und weiter bevorzugt höchstens 6,5 Gew.-% Mangan.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung weiter bevorzugt von 1,0 bis 10 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1,25 bis 10 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,4 bis 10 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1,0 bis 7,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,25 bis 6,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1,4 bis 6,5 Gew.-% und weiter bevorzugt von 1,4 bis 6,5 Gew.-%, Mangan.

Die Beschichtung umfasst in einer vorteilhaften Ausführungsform einen Anteil an Molybdän.

Dabei dient Molybdän in der Beschichtung insbesondere vorteilhaft der Verbesserung der Schweißbarkeit und Feinkornbildung.

Über die vorhergehend beschriebenen Eigenschaften hinaus hat Molybdän die Eigenschaft, dass eine Korrosionsbeständigkeit gegenüber nicht oxidierenden Lösungen, wie beispielsweise Salzsäure geschaffen ist, welche auch in der Umwelt in nicht zu vernachlässigenden Mengen vorkommen. Molybdän ist zudem ein weiterer Karbidbildner.

Durch einen höheren Anteil an Molybdän ist demnach insbesondere die Korrosionsbeständigkeit erhöht.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung weiter bevorzugt mindestens 0,05 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 0,1 Gew.-% und weiter bevorzugt mindestens 0,25 Gew.-%Molybdän.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung weiter bevorzugt höchstens 1 ,0 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,75 Gew.-% und weiter bevorzugt höchstens 0,6 Gew.-% Molybdän.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung weiter bevorzugt von 0,05 bis 1 ,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,1 bis 1 ,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,25 bis 1,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,05 bis 0,75 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,1 bis 0,75 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,25 bis 0,75 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,05 bis 0,6 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,1 bis 0,6 Gew.-% und weiter bevorzugt von 0,25 bis 0,6 Gew.-% Molybdän.

Die Beschichtung umfasst in einer vorteilhaften Ausführungsform einen Anteil an Silizium.

Durch einen höheren Anteil an Silizium wird insbesondere die Verschleißfestigkeit und die Festigkeit der Beschichtung vorteilhaft erhöht.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung weiter bevorzugt mindestens 0,1 Gew.-% Silizium.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung weiter bevorzugt mindestens 0,25 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 0,3 Gew.-%, und weiter bevorzugt mindestens 0,5 Gew.-% Silizium.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung weiter bevorzugt höchstens 1 ,25 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 1 ,0 Gew.-% und weiter bevorzugt höchstens 0,7 Gew.-% Silizium.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung weiter bevorzugt von 0,25 bis 1 ,25 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,3 bis 1 ,25 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,5 bis 1 ,25 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,25 bis 1 ,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,3 bis 1 ,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,5 bis 1 ,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,25 bis 0,7 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,3 bis 0,7 Gew.-%, und weiter bevorzugt von 0,5 bis 0,7 Gew.-% Silizium.

Die Beschichtung umfasst in einer vorteilhaften Ausführungsform einen Anteil an Wolfram.

Wolfram ist bereits in sehr geringen Mengen vorteilhaft als Karbidbildner (beispielsweise für eine hoch-reibfeste und/oder hoch-warmfeste Oberfläche). Besonders aber ist es in bereits geringen Mengen als Misch kristall-Verfestiger und für die Hochtemperatur- Beständigkeit der Beschichtung vorteilhaft.

Wolfram karbide haben sich hier im Stand der Technik, insbesondere bei sogenannten Dual-Layer Systemen, als effektiver Hartstoffzusatz erwiesen. Sie erhöhen die Härte einer aufgeschweißten Schicht signifikant. Nachteil ist, dass sie den Schweißprozess erschweren, weil für eine gleichmäßige Verteilung der Karbide in der Schmelze gesorgt werden muss. Zusätzlich sollte ein Aufschmelzen der Karbide verhindert werden, um den technologischen Vorteil der Karbide zu nutzen und die Gefahr einer Versprödung der Matrix zu reduzieren. Außerdem ist ihr hoher Preis ein Problem für die Wirtschaftlichkeit.

Durch einen höheren Anteil an Wolfram wird insbesondere die Warmfestigkeit der Beschichtung vorteilhaft erhöht. Wolfram dient zudem vorteilhaft als Karbidbildner. Ein hoher Anteil an Wolfram kann jedoch aufgrund hoher Materialkosten unwirtschaftlich sein.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung weiter bevorzugt höchstens 0,75 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,6 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,5 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,25 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,05 Gew.-%, und weiter bevorzugt höchstens 0,01 Gew.-% Wolfram.

Die Beschichtung umfasst in einer vorteilhaften Ausführungsform einen Anteil an Phosphor.

Dabei ist ein verhältnismäßig niedriger Anteil an Phosphor vorteilhaft, weil Phosphor als Stahlschädling nachteilig ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung weiter bevorzugt höchstens 0,15 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,1 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,05 Gew.-%, und weiter bevorzugt höchstens 0,25 Gew.-% Phosphor.

Die Beschichtung umfasst in einer Ausführungsform einen Anteil an Schwefel.

Dabei ist ein verhältnismäßig niedriger Anteil an Schwefel vorteilhaft. Der Fachmann wird dabei erkennen, dass Schwefel durch Mangan gebunden wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung weiter bevorzugt höchstens 0,25 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,1 Gew.-% und weiter bevorzugt höchstens 0,01 Gew.-%, Schwefel.

Die Beschichtung umfasst in einer Ausführungsform einen Anteil an Stickstoff.

Im Stand der Technik kommen vermehrt stickstofflegierte Stähle zum Einsatz. Der Fachmann wird im Allgemeinen Stickstoff jedoch als Stahlschädling betrachten und den Anteil an Stickstoff möglichst gering halten. Stickstoff kann als Legierungsbestandteil verwendet werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung weiter bevorzugt höchstens 0,5 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,25 Gew.-%, und weiter bevorzugt höchstens 0,1 Gew.-% Stickstoff.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung weiter bevorzugt mindestens 0,01 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 0,02 Gew.-% und weiter bevorzugt mindestens 0,05 Gew.-% Stickstoff.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung weiter bevorzugt von 0,01 bis 0,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,02 bis 0,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,05 bis 0,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,01 bis 0,25 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,02 bis 0,25 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,05 bis 0,25 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,01 bis 0,1 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,02 bis 0,1 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,05 bis 0,1 Gew.-% Stickstoff.

Die Beschichtung umfasst in einer Ausführungsform einen Anteil an Sauerstoff.

Dabei ist ein verhältnismäßig niedriger Anteil an Sauerstoff vorteilhaft, weil dieser zu einer Versprödung und weiteren negativen Eigenschaften führen kann. Erwähnenswerter Weise können einige der weiteren beschriebenen Legierungsbestandteile gegebenenfalls auch desoxidierend wirken. Der Fachmann wird insoweit anerkennen, dass Sauerstoff vorteilhaft vermieden werden sollte, und andere Legierungsbestandteile auch darauf ausgelegt sein können, Sauerstoffverunreinigungen entgegenzuwirken.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, umfasst die Beschichtung weiter bevorzugt 0,01 bis 0,09 Gew.-% Sauerstoff.

Es soll verstanden werden, dass sich die Beschichtung nach der vorliegenden Erfindung zum Beschichten eines jeden Grundkörpers eignen kann, welcher einen Verschleißschutz und Korrosionsschutz benötigt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung betrifft der Begriff Grundkörper bevorzugt ein Bauteil, welches einen Verschleißschutz und Korrosionsschutz benötigt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, ist die Beschichtung zum Beschichten eines Grauguss-Grundkörpers, insbesondere einer Grauguss-Bremsscheibe.

Grauguss-Grundkörper sind besonders vorteilhaft als Grundkörper, weil sie sich kostengünstig herstellen lassen. Allerdings weisen Graugusswerkstoffe einen sehr hohen Kohlenstoffanteil auf und gelten von daher als relativ schwer schweißbar Nach Erkenntnis der vorliegenden Erfinder sind Grauguss-Grundkörper im Allgemeinen keine vorteilhaften Werkstoffe zum Beschichten. Grauguss-Grundkörper kommen jedoch bei vielen Anwendungen zum Einsatz, beispielsweise dann, wenn Verschleiß und Temperatur eine Rolle spielen, beispielsweise in der Anwendung als Bremsscheiben.

Durch die schlechte Korrosionsbeständigkeit und die erschwerte Schweißbarkeit, sind Grauguss-Grundkörper besonders vorteilhaft im EHLA-Verfahren einsetzbar und für die Beschichtung mittels EHLA-Verfahren geeignet. Dabei haben die vorliegenden Erfinder erkannt, dass nur bei Einhaltung einer geringen Aufmischung mit dem Grundwerkstoff und einer geringen thermischen Belastung Grauguss-Grundkörper nahezu Rissfrei geschweißt beziehungsweise beschichtet werden können.

Die vorliegenden Erfinder haben weiter überraschend gefunden, dass die hierin vorgeschlagene Beschichtung als einlagige Beschichtung ausgebildet verwendbar, also unmittelbar auf dem Grundkörper auftragbar, ist. Hierdurch wird das Verfahren zur Herstellung von beschichteten Grundkörpern deutlich vereinfacht und damit kostengünstiger.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, ist die Beschichtung als einlagige Beschichtung ausgebildet.

Der Begriff „einlagige Beschichtung“ wie hierin verwendet, bezeichnet dabei bevorzugt, eine Beschichtung, welche als eine Lage auf den Grundkörper aufgebracht ist, wobei auf eine sogenannte Pufferschicht [PS] beziehungsweise Haftschicht [HS] verzichtet wurde. Nicht gemeint ist damit, dass eine solche Lage zwangsläufig in einem einzigen Durchgang aufgeschweißt wird beziehungsweise worden ist.

Es ist dabei dem Fachmann bekannt, dass anhand eines Schnittbildes das Vorliegen einer einlagigen Beschichtung bestimmbar ist. Hierbei kommen im Stand der Technik bekannte metallografische Analysen zum Einsatz. Insbesondere kann nach einer Präparation und Ätzung unter dem Lichtmikroskop durch Inaugenscheinnahme unmittelbar auf eine Lagenanzahl geschlossen werden.

Es soll verstanden werden, dass im Vergleich zu im Stand der Technik beschriebenen Beschichtungssystemen die einlagige Beschichtung aus der eigentlichen Funktionsschicht, welche im Einsatz bei einer Bremsscheibe und ähnlichen Anwendungen üblicherweise als Reibschicht [RS] bezeichnet wird, besteht und diese nicht auf einer sogenannten PS beziehungsweise HS aufgebracht ist. Dabei weiß der Fachmann, dass Werkstoffe sich in ihrer Schweißeignung unterscheiden. Ein Kriterium dabei ist der Kohlenstoffgehalt des Werkstoffs. Allgemein gilt, je höher der Kohlenstoffanteil, desto schwerer ist ein Werkstoff schweißbar. Um eine Schicht aus oder auf einen schwer schweißbaren Werkstoff zu schweißen, wird deshalb im Stand der Technik empfohlen, zuerst eine PS (auch als HS bezeichnet) aufzuschweißen. Dabei wird eine sogenannte PS oder HS aus einem gut schweißbaren Werkstoff zwischen das Substrat und die eigentliche Schweißnaht gesetzt. Das PS-Material wird so ausgewählt, dass es sowohl eine schmelzmetallurgische Anbindung an das Substrat erzielt als auch eine Anbindung an die darüber liegende Schicht erzeugen kann.

Hiernach wird die eigentliche Funktionsschicht aufgebracht. Diese im Stand der Technik aus einer Keramik-Metall-Mischung bestehende Schicht wird im Folgenden als Reibschicht bezeichnet. Durch eine Reibschicht aus widerstandsfähigem Material wird die Abriebfestigkeit von Bremsscheiben erhöht.

Damit stellen die Ausführungsformen der Beschichtung, bei denen die Beschichtung als einlagige Beschichtung ausgebildet ist eine Abkehr vom Stand der Technik dar, weil sie auf das Aufbringen einer solchen PS beziehungsweise HS verzichten.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Grundkörpers mit der Beschichtung, weist die Beschichtung eine Härte von 350 - 700 HV0.01 auf.

Insbesondere weist die erfindungsgemäße Beschichtung bevorzugt eine Härte von mindestens 350 HV0.01, weiter bevorzugt von mindestens 400 HV0.01, weiter bevorzugt mindestens 450 HV0.01 und weiter bevorzugt mindestens 500 HV0.01 auf.

Insbesondere weist die erfindungsgemäße Beschichtung bevorzugt eine Härte höchstens 700 HV0.01 und weiter bevorzugt von höchstens 600 HV0.01 auf.

Dabei erreicht eine höhere Härte vorteilhaft eine verbesserte Verschleißbeständigkeit der Beschichtung. Gleichzeitig kann eine zu hohe Härte eine unerwünschte Rissbildung begünstigen.

Es sei darauf hingewiesen, dass die angegebenen Werte sich in einer Ausführungsform auf das reine Schweißmaterial beziehen.

Die oben beschriebenen Aufgaben werden ebenfalls gelöst durch einen Grundkörper nach der vorliegenden Erfindung, welcher insbesondere ein Graugussgrundkörper, bevorzugt Graugussbremsscheibe, ist, mit einer Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Dabei wird der Fachmann unmittelbar erkennen, dass ein solcher Grundkörper von der Beschichtung profitieren kann, welcher erhöhtem Verschleiß, Reibung oder anderen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt ist. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Beschichtung vorteilhaft für Grundkörper, welche als Bremseinrichtungen, beispielsweise Bremsscheiben dienen. Bremsscheiben sind in besonders hohem Maße Verschleiß und Korrosion ausgesetzt. Die erfindungsgemäße Beschichtung wirkt besonders vorteilhaft Verschleiß und Korrosion entgegen und schützt den Grundkörper. Weiterhin vorteilhaft wird mittels der Beschichtung ein Grundkörper erreicht, welcher auch eine besonders vorteilhafte, wie die beispielsweise in EURO7 geforderte, Feinstaubreduktion erreicht.

Die oben beschriebenen Aufgaben werden ebenfalls gelöst durch einen Pulverwerkstoff für eine Beschichtung nach der vorliegenden Erfindung und/oder eines Grundkörpers nach der vorliegenden Erfindung.

Der erfindungsgemäße Pulverwerkstoff ist vorzugsweise der Ausgangsstoff, welcher zum Erzeugen einer Beschichtung bereitgestellt wird. Insbesondere ist der Pulverwerkstoff in einem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung verwendbar, um eine Beschichtung zu erzeugen. Dabei ist der Pulverwerkstoff als Stoffgemisch verschiedener Komponenten bereitgestellt. Der Fachmann versteht unmittelbar, dass die Bestandteile des Pulverwerkstoffs in sich mit Hinblick auf die Bestandteile der Beschichtung und ihrer jeweils enthaltenen relativen Menge nicht oder bis auf geringfügige Verunreinigungen aus der Umgebung, beispielsweise Luftsauerstoff und/oder Luftstickstoff, nicht verändern. Eine solche Verunreinigung liegt im Bereich von weniger als 0,1 Gew.-%. In anderen Worten, die angegebene elementare Zusammensetzung verändert sich zwischen dem Pulverwerkstoff oder Pulverwerkstoffgemisch als Ausgangsstoff vor dem Schweißverfahren und der verschweißten Beschichtung nicht, sofern der Prozess geeignet geführt worden ist, beispielsweise wie hierin beschrieben. Vor allem das enthaltene Eisen wird (technisch) nicht mit Sauerstoff reagieren. Der Fachmann wird dabei erkennen, dass der zugeführte Pulverwerkstoff gegebenenfalls nicht vollständig an der Schweißreaktion teilnimmt, beziehungsweise nicht vollständig verbraucht wird. So ist es beispielsweise üblich, dass etwa 90 Gew.-% des zugeführten Pulverwerkstoffes verschweißt werden. Je nach Verfahrensaufbau wird der Großteil des überschüssig zugeführten (also entsprechend beispielsweise 10 Gew.-%) Pulverausgangswerkstoffes rückgeführt.

Die oben beschriebenen Aufgaben werden ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zum Beschichten eines Grundkörpers mit einer Beschichtung nach der vorliegenden Erfindung und/oder einem Pulverwerkstoff nach der vorliegenden Erfindung, mittels Auftragschweißens, beispielsweise LA und/oder EHLA bei einer Flächenrate von wenigstens 850 cm²/min [achthundertfünfzig Quadrat-Zentimeter pro Minute].

Es soll verstanden werden, dass eine Flächenrate von wenigstens 850 cm²/min den Beschichtungsprozess besonders wirtschaftlich gestaltet. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist eine „Flächenrate“ dabei bevorzugt auf eine Schichthöhe von 100 pm [einhundert Mikrometern] normiert.

Die vorliegende Beschichtung ist beispielsweise mittels eines wie im Stand der Technik bekannten EHLA-Verfahren auf den Grundkörper aufbringbar. Hierbei wird bevorzugt eine Flächenrate von wenigstens 850 cm²/min bei einer Schichthöhe von 100 pm [einhundert Mikrometer] erreicht, was mit Hinblick auf Verfahren zum Beschichten eines Grundkörpers besonders wirtschaftlich ist. Insbesondere in Ausführungsformen, bei denen die erfindungsgemäße Beschichtung als einlagige Beschichtung ausgebildet ist, ist bereits im Vergleich zu Zweischichtsystemen mit ähnlichen Flächenraten (850 cm²/min bei einer Schichthöhe von 100 pm) eine deutliche Steigerung der Wirtschaftlichkeit erzielbar, weil die Herstellung im Stand der Technik bekannter zweilagiger Beschichtungen durch die entsprechend größere Lagenanzahl und/oder ein nötiges Umrüsten der Vorrichtung für einen anderen Pulverwerkstoff länger brauchen. Es soll jedoch verstanden werden, dass die Beschichtung nach der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt ist, als einlagige Beschichtung ausgebildet zu sein.

Die oben beschriebenen Aufgaben werden ebenfalls gelöst durch eine Vorrichtung für ein Verfahren zum Beschichten eines Grundkörpers nach der vorliegenden Erfindung. Eine solche Beschichtungsvorrichtung ist beispielsweise zum Versehen eines Grundkörpers mittels Auftragschweißen mit einer Beschichtung nach der vorliegenden Erfindung eingerichtet. Eine solche Vorrichtung weist bevorzugt zumindest die folgenden Komponenten auf: zumindest eine Schweißeinrichtung zum Erzeugen eines Schweißstrahls; zumindest eine Zuführeinrichtung zum Ausbringen des Schweißmaterials; und eine Zustellaktorik zum Bewegen von dem Schweißstrahl und/oder von dem Schweißmaterial relativ zu einem Grundkörper, wobei zum Versehen einer zu beschichtenden Oberfläche eines Grundkörpers mit der Beschichtung, das von der Zuführeinrichtung zugeführte Schweißmaterial von dem Schweißstrahl angeschmolzen oder aufgeschmolzen wird, sodass das zugeführte Schweißmaterial mittels des Schweißstrahls stoffschlüssig mit der Oberfläche verbindbar ist, wobei die Beschichtung mittels eines Schweißmaterials nach der vorliegenden Erfindung gebildet ist, wobei bevorzugt der Schweißstrahl von einem Laser erzeugt ist, und/oder wobei bevorzugt die Zuführeinrichtung eine Pulver-Düse ist, wobei besonders bevorzugt die Beschichtungsvorrichtung zum Ausführen von EHLA eingerichtet ist.

Alle beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen wenigstens eine, bevorzugt mehrere, mehr bevorzugt alle der folgenden Eigenschaften: eine geringe Neigung der Beschichtung Risse zu bilden, also beispielsweise geringe oder bevorzugt keine Rissbildung bei bevorzugt gleichzeitig gegenüber im Stand der Technik bekannten Beschichtungen erhöhter Härte. Die Prüfung der Rissbildung ist mit dem Fachmann bekannten Methoden, beispielsweise im metallografischen Querschliff leicht vornehmbar, beispielsweise durch Farbeindringprüfung. Gleichzeitig kennt der Fachmann Verfahren zur Prüfung der Härte über genormte Härtemessungsverfahren; eine hohe Korrosionsbeständigkeit, welche mit dem Fachmann bekannten Methoden, beispielsweise einer Analyse über Salzsprühnebelkammer und Klimakammertest nach diversen Normen bestimmbar ist; eine gute Anbindung der Schweißlagen, welche mit dem Fachmann bekannten Methoden, beispielsweise Metallografie und EDX-Verfahren [EDX (engl. Energy Dispersive X-ray spectroscopy)], Haftzugversuche, sowie EDX/REM [RasterElektronenMikroskopJ-Analyse und im metallografischen Querschliff bestimmbar ist; einen Pulverwirkungsgrad von über 90 Gew.-%, welcher mit dem welche mit dem Fachmann bekannten Methoden, beispielsweise gravimetrischer Messung vor und nach dem Beschichten bestimmbar ist;

Poren in nur geringer Zahl, welche mit dem Fachmann bekannten Methoden, beispielsweise einer Analyse über metallografischen Querschliff bestimmbar ist; eine hohe Härte, welche mit dem Fachmann bekannten Methoden, beispielsweise einer Analyse mittels genormtem Härtemessverfahren bestimmbar ist.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben, aus denen sich weitere Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile ableiten lassen. Dabei zeigt:

Fig. 1 : eine schematische Darstellung einer Beschichtungsvorrichtung;

Fig. 2: ein Schliffbild einer mittels des Schweißmaterials 1 gebildeten Beschichtung;

Fig. 3a: ein erstes Schliffbild einer mittels des Schweißmaterials 1 gebildeten Beschichtung;

Fig. 3b: ein zweites Schliffbild einer mittels des Schweißmaterials 1 gebildeten Beschichtung;

Fig. 4a: eine fotographische Abbildung von Bremsscheibe und Bremsbelag gemäß Beispiel 11 , und zwar beidseitig;

Fig. 4b: eine fotographische Abbildung von Bremsscheibe und Bremsbelag gemäß Beispiel 12, und zwar beidseitig;

Fig. 5: eine Energiedispersive Röntgenspektroskopie des Schliffbilds aus Fig. 2;

Fig. 6: eine Härtemessung nach Vickers auf einem Schliffbild mit der Beschichtung nach Fig. 2;

Fig. 7a: das Ergebnis einer Korrosionsprüfung einer Bremsscheibe mit einer Beschichtung;

Fig. 7b: das Ergebnis einer Korrosionsprüfung einer Bremsscheibe mit der Beschichtung nach Fig. 2; und

Fig. 8: ein Schliffbild durch die rechte Bremsscheibe nach Figur 7b.

BEISPIELE

Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung

In Fig. 1 ist eine Beschichtungsvorrichtung 6 mit einem Grundkörper 3, beispielsweise einer Bremsscheibe 10, in einer schematischen Ansicht gezeigt. Die hier gezeigte Beschichtungsvorrichtung 6 umfasst (hier zwei) Vorratsbehälter 12 für das Schweißmaterial 1 , beispielsweise für ein Pulver gemischt aus zwei

Pulverkomponenten 13. Das Pulver ist beispielsweise zu einem Teil metallisch und zu einem anderen Teil ein Zuschlagstoff, beispielsweise Hartstoffpartikel, welche beispielsweise in einer Reibbeschichtung einer Bremsscheibe 10 eingesetzt werden. Eine Zuleitung 14 ist an die Vorratsbehälter 12 angeschlossen und mündet in einer Zuführeinrichtung 8, hier einer Ringspaltdüse. Hier ist optional dargestellt, dass eine Durchfluss-Messung 15 bei einer ByPass-Leitung 16 angeordnet ist und somit mittels der Durchfluss-Messung 15 der Durchfluss in der Zuleitung 14 (extrapoliert aus den Daten der ByPass-Leitung 16) erfassbar ist. Die Zuführeinrichtung 8 (hier Ringspaltdüse) ist derart ausgerichtet, dass das (hier pulverförmige) Schweißmaterial 1 in einen Fokus zuführbar ist und mittels einer Zustellaktorik 9 (hier einzig schematisch für eine einzige Vorschubrichtung in der 25 Bildebene von rechts nach links angedeutet) der Fokus definiert bewegbar ist. Die Beschichtungsvorrichtung 6 umfasst weiterhin eine Schweißeinrichtung 7, hier beispielsweise ein Laser zum LA, bevorzugt zum EHLA. Die Schweißeinrichtung 7 ist derart eingerichtet, dass das Schweißmaterial 1 (hier von dem Laser) in dem Fokus angeschmolzen oder aufgeschmolzen wird, sodass das Schweißmaterial 1 (bevorzugt in einem Schmelzbad) in der Region (darstellungsgemäß) unterhalb des Fokus in der zu beschichtenden Oberfläche 4 des Grundkörpers 3 auftrifft und somit (nach dem Aushärten) eine Beschichtung 2 auf dem Werkstück gebildet wird.

Herstellung von Ausführungsformen

Der Pulverwerkstoff wird mittels einer Vorrichtung, wie bspw. schematisch in Fig.1 gezeigt, in einem EHLA-Verfahren eingesetzt und als Beschichtung auf einen Grauguss- Grundkörper aufgebracht.

Die eingesetzten Hartstoffpartikel, welche den Verschleißschutz verbessern, sollen dabei durch naturharte Materialien ersetzt werden. Die Eisenbasislegierung soll dabei das im Stand der Technik verwendete Wolframcarbid als Hartstoff ersetzen. Für die PS, sofern vorhanden, wird beispielsweise AISI 316 verwendet. Es sei darauf hingewiesen, dass der hier genannte Pulverwerkstoff unmittelbar auf die zu beschichtende Oberfläche des Grauguss-Grundkörpers aufbringbar ist oder auf eine zuvor aufgebrachte PS (auch als HS bezeichnet). Dabei ist unbeachtlich, ob die jeweilige Schicht in einer einzigen oder in mehreren Durchgängen (das heißt mehrlagig) gebildet ist. Bei einer geeigneten Prozessführung sind die Schweißlagen und damit deren Anzahl in einer Schicht mit einem einzigen Pulverwerkstoff nicht mehr erkennbar. Die Anzahl der Lagen in einer Schicht sind bestimmt für eine geforderte Mindestdicke und/oder für eine garantierte Überdeckung aufgrund der Spurbreite der verfahrensbedingt seitlich gerundeten Schweißraupen.

Zur Durchführung verschiedener Vergleichsexperimente wurden (Ausfüh rungs-) Beispiele 1 bis 9 der vorliegenden Beschichtung erstellt und auf ihre chemische Zusammensetzung hin analysiert. Die Ergebnisse der chemischen Analyse zeigt Tabelle 2.

Tabelle 2 - Chemische Analyse von als Beschichtung auf einem Grundkörper aufgebrachtem Schweißmaterial in Gewichtsprozent

In Tabelle 2 sind die Ausführungsbeispiele Nr 1 bis Nr 9 der vorliegenden Erfindung und Nr W und Nr H als Abgrenzungen und nicht der Erfindung zugehörig dargestellt, welche durch chemische Analyse auf ihre Zusammensetzung hin untersucht wurden. Die Tabelle zeigt die Zusammensetzung nach Elementen und in Gewichtsprozent. Eisen (Fe) liegt dabei in ausbalancierter (bal) Menge vor.

Herstellung von Ausführungsformen nach Zweischicht-Modell

In einem Zweischicht-Modell werden auf die PS (auch als HS bezeichnet) Beschichtungen nach der vorliegenden Erfindung als Funktionsschicht (in diesem Fall als Reibschicht ausgeführt) aufgebracht, welche einen hohen Anteil an Titankarbiden umfassen. Die PS ist hier ein AISI 316-Stahl. Die Reibschicht ist die hierin vorgeschlagene Beschichtung, nämlich in diesem Beispiel gemäß obigem Beispiel Nr 2 (vergleiche Tabelle 2). In der nachfolgenden Tabelle 3 sind verschiedene Beispiele (Nr 10 bis Nr 13) aufgezeigt und nachfolgend hinsichtlich Ihrer Eigenschaften im Einsatz mit einer Grauguss-Bremsscheibe miteinander verglichen. In Tabelle 3 sind die Schichten beschrieben, sowie der Karbidanteil und die Korngröße der Karbide des Karbidanteils dargestellt. Der Karbidanteil der Tabelle 3 bezeichnet dabei solche Karbide, welche zusätzlich zu dem Pulverwerkstoff, welcher als Reibschicht aufgetragen wird, beim Schweißprozess (mittels EHLA) zugegeben werden. Es soll verstanden werden, dass dies also nicht auf die Karbide bezogen ist, wie sie gemäß obiger Beschreibung in dem Pulverwerkstoff vorhanden sind oder sich beim Schweißprozess bilden. Es sei darauf hingewiesen, dass diese zusätzlichen Karbide in den Pulverfokus eingegeben werden und somit unmittelbar in das flüssige Material eingegeben werden. Die Karbide selbst, sofern sie die angegebene Korngröße aufweisen, werden dabei nicht angeschmolzen, weil die jeweilige intrinsische Schmelztemperatur deutlich über den Prozesstemperaturen liegen. Die Karbide sind als Pulvermaterial mit der angegebenen Korngröße beziehungsweise dem Korngrößenfenster erhältlich.

Tabelle 3 - Liste der Beispiele von Beschichtungen versetzt mit Karbiden

PS steht in der Tabelle 3 für Pufferschicht, welche aus dem unten angegebenen AISI 316- Stahl gebildet ist. RS steht in der Tabelle 3 für die Funktionsschicht, also hier der Reibschicht, welche mit dem jeweiligen Karbid versetzt ist, also in der jeweiligen Schicht 50 Gew.-% beziehungsweise (in Beispiel Nr 10 und Nr 11) 60 Gew.-% ausmacht. Die Karbide sind TiC [Titankarbid]. Alternativ ist teilweise oder teilweise ersetzend WC [Wolframkarbid] eingesetzt. Die Korngrößenfenster sind annähernd als Gaußverteilung anzusehen, bei welchen eine vernachlässigbare Menge des Pulvers kleiner als der minimale Wert und größer als der maximale Wert des Korngrößenfensters ist. Die Korngrößenfenster sind von den Herstellern in der Regel durch Siebung erzielt. Beispiel-Produkt von Hersteller wie Durum Verschleißschutz GmbH, H.C. Starck Tungsten GmbH, Gesellschaft für Wolfram Industries mbH oder Höganäs Germany GmbH.

Die PS ist aus einem Werkstoff gebildet, welcher gemeinhin als austenitisch rostfreier Stahl bezeichnet wird. Es handelt sich um die Legierung 1.4404 auch als 316L beziehungsweise AISI 316 bekannt, der aufgrund seines hohen Chromgehalts und hohen Molybdängehalts in Verbindung mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit aufweist. Die Festigkeit im geglühten Zustand beträgt bei großen Durchmessern etwa 600 MPa [sechshundert Mega-Pascal], kann aber bei kleinen Abschnitten durch Kaltverformung erhöht werden. Als RS_1 ist die Reibschicht bezeichnet, welche aus einem Edelstahl besteht, hier genauer die Legierung 1.4016 oder auch als 430L. Als RS_2 (in Beispielen Nr 11 und Nr 12) ist die Reibschicht bezeichnet, welche aus dem gleichen Werkstoff wie die PS gebildet ist. Die Werte sind angegeben nach DIN EN 10095:2018, Anhang D. Als RS_3 ist die Reibschicht (in Beispiel Nr 13) bezeichnet, welche aus dem Werkstoff von Beispiel Nr 2 (vergleiche Tabelle 2) gebildet ist.

Versuchsergebnisse

In einem weiteren Versuch wurde, wie in Fig. 2 ersichtlich, ein Schliffbild einer Ausführungsform nach Beispiel Nr 3 gemäß obiger Tabelle 2 der hierin vorgeschlagenen Beschichtung erzeugt, bei welcher die folgenden Parameter erzielt wurden:

Verfahrensparameter:

• Strahlintensität: etwa 1300 W/mm² [eintausend dreihundert Watt pro Quadrat-Millimeter]

• Energiedichte: 1 ,3 J/mm³ [dreizehn Zehntel Joule pro Kubik-Millimeter]

• Pulvermassendichte: 0,2 mg/mm³ mg/mm³ [einhundertzwölf Zehntel Milligramm pro Kubik-Millimeter]

• Qualitativ hochwertige Beschichtung ohne Schichtdefekte (Bindung, Poren, Risse)

• Härte etwa 400 bis 440 HV0.01

• Cr-Gehalt > 12 Gew.-%

Die Figuren 3 zeigen Schliffbilder zweier weiterer Beschichtungen. Fig. 3a zeigt eine Ausführungsform der Beschichtung, welche aus einem Pulverwerkstoff erstellt ist. Fig. 3a zeigt im Ergebnis Beispiel Nr H gemäß Tabelle 2 eine erhöhte Hartphase aufgrund eines erhöhten Chromanteils im Vergleich zu der Beschichtung aus Figur 2, welche zu Spannungen führt, welche zur Rissbildung und / oder Abplatzen führen könnten. Durch die erhöhte Hartphase steigt die Schichthärte auf > 450 HV0.01.

Fig. 3b zeigt eine Ausführungsform der Beschichtung nach Beispiel Nr W gemäß Tabelle 2, welche aus einem Pulverwerkstoff erstellt ist. Fig. 3b zeigt im Ergebnis eine reduzierte Hartphase mit qualitativ hochwertigem Schichtergebnis. Aufgrund der reduzierten Hartphase liegt die Härte bei etwa 350 HV0.01.

In Fig. 5 ist eine Vergrößerung des Schliffbilds aus Fig. 2 mit der gleichen Werkstoffkombination und in Bezug auf eine Anzeige der Länge von 100 pm dargestellt. Die Querschnittsprobe wurde mittels Energiedispersive Röntgenspektroskopie EDX (engl. Energy Dispersive X-ray spectroscopy) [nach DIN ISO 22309 nach dem Stand November 2015] analysiert. Dabei verlief die Messung in axialer Richtung der Bremsscheibe, von oben nach unten bis zum Grundkörper (vergleiche dazu die mittlere Darstellung). Innerhalb der beschichteten Oberfläche wurde dabei eine nahezu defektfreie Beschichtung und ein Schmelzmetallurgischer Verbund festgestellt, zudem wurde mittels EDX-Analyse eine Inhomogenität festgestellt. Die spektroskopische Analyse ist rechts gezeigt und verdeutlicht den Übergang von Grundkörper zu der Beschichtung.

In Fig. 6 ist eine Härtemessung nach Vickers [nach EN ISO 6507-1 :2018] auf einem Querschnitt einer Bremsscheibe mit einer beschichteten Oberfläche nach Figur 2 in Bezug auf eine Anzeige der Länge von 30 pm in einer rasterelektronenmikroskopischen Darstellung gezeigt. Links unten ist ein Ausschnitt des polierten Querschnitts gezeigt. Links unten und rechts sind kreuzförmig auf den Querschnitten die Eindrückungen des Vickers-Prüfkörpers zu erkennen. Die Härteprüfung verlief hier axial durch die Beschichtung hindurch und orthogonal, ungefähr mittig innerhalb der Beschichtung dazu. Die Prüfparameter waren hier 10 Ponds Eindrückkraft mit einem 15-sekündigen Anstieg der Kraft und einer Haltezeit von 20 Sekunden.

Die ermittelte Vickershärte über die horizontale Messreihe ist darstellungsgemäß links oben gezeigt. Hierbei verläuft die Vickers-Härte nahezu konstant mit dem Wert 400 HV0.01 entlang der Horizontalen.

Für Ausführungsbeispiele Nr. 10, Nr. 11., Nr. 12 und Nr. 13 gemäß Tabelle 3 nach Zweischicht-Modell wurde ein Performanz-Test durchgeführt. Der Performanz-Test wurde im Einklang mit dem sogenannten WLTP-Standard durchgeführt. WLTP [engl.: Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure] ist ein internationaler Fahrzyklus-Standard der EU, gültig ab 1. September 2017, in der zum Anmeldetag gültigen aktuellen Fassung durchgeführt werden. Das Ergebnis wird für Ausführungsformen nach der vorliegenden Erfindung positiv sein.

Tabelle 4 - Übersicht der Performanz der in Tabelle 3 aufgezeigten Beispiele

In Tabelle 4 sind die Ergebnisse des Performanz-Tests dargestellt. Dabei steht das Symbol O für eine durchschnittliche, Symbol - für eine schlechte, Symbol -- für eine sehr schlechte und Symbol + für eine gute bis sehr gute Performanz.

Bewertungskriterien für die Performanz der Bremsscheibe sind der Abrieb in Form von einer Profilhöhenvarianz über den Radius der Bremsscheibe, also dem Abstand zwischen dem höchsten und niedrigsten Punkt auf der Oberfläche der Bremsscheibe. Eine Profilhöhenvarianz von weniger als 3 pm [drei Mikrometer] wird als gut bewertet, von 7 pm als schlecht. Ein Durchschnittsreibwert von 0,48 [achtundvierzig Hundertstel] wird hierin als sehr gut bewertet, wobei ein Druck von 20 bar [zwanzig Bar], 30 bar und 40 bar auf einen Kolben mit 57 mm [siebenundfünfzig Millimeter] Durchmesser auf eine Bremsscheibe mit 330 mm [dreihundertdreißig Millimeter] aufgegeben worden ist. Ein durchschnittlicher Reibwert von unter 0,45 wird hierin als schlecht bewertet.

Bewertungskriterien für die Performanz der Bremsbeläge ist, ob sich dort Körner aus der Bremsscheibe eingefressen haben, welche zu einer Riefenbildung in der Oberfläche der Bremsscheibe führen und ob sich auf den Bremsbelägen selbst Riefen gebildet haben. Dies geschieht nach Sichtprüfung. Zum Vergleich ist ein in diesem Zusammenhang als schlecht bewerteter Zustand eines Bremsbelags in Fig. 6a (Beispiel Nr. 12) gezeigt. Ein in diesem Zusammenhang als sehr gut bewerteter Zustand eines Bremsbelags ist in Fig. 6b (Beispiel Nr. 13) gezeigt.

Figuren 4 zeigen Fotographien von Bremsscheibe und Bremsbelag (jeweils auf einem Bremsklotz) in einem Bremssystem. Die beiden Reihen an Abbildungen der Figuren 4 zeigen das Ergebnis innenseitig (untere Reihe) und außenseitig (obere Reihe), wobei das jeweils rechte Bild die Bremsscheibe zeigt und das jeweils linke Bild den zu der rechts gezeigten Seite der Bremsscheibe zugehörigen Bremsbelag.

Die Fotographien zeigen das Bremssystem nach einem Fahrzyklus. Ein solcher Fahrzyklustest kann gemäß dem oben genannten WLTP [engl.: Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure, gültig ab 1. September 2017] durchgeführt werden. Das Ergebnis wird für Ausführungsformen nach der vorliegenden Erfindung positiv sein.

Insbesondere kann ein Fahrzyklus-Test über 7 Tage durchgeführt werden. Bei Verwendung einer Beschichtung nach Beispiel 12 und Beispiel°13 gemäß Tabelle 3 werden sich im Wesentlichen die folgenden Ergebnisse erzielen lassen:

Die beiden Reihen an Abbildungen der Fig. 4b zeigen das Ergebnis innenseitig und außenseitig bei Verwendung einer Beschichtung nach Beispiel Nr 13. Dabei ist die Eignung der Beschichtung nach Beispiel Nr 13 gegenüber der Beschichtung nach Beispiel 12 deutlich verbessert (siehe eingekreist und durch Pfeil hervorgerufene Beschädigungen in Fig. 4a). Die Vergleiche nach visueller Bewertung der in Beispiel 12 und 13 getesteten Beschichtungen zeigt eindeutig, dass die Beschichtung nach

Beispiel 13 in allen getesteten Parametern den im Stand der Technik gezeigten Beispielen überlegen ist.

In den Figuren 7 sind zwei Bremsscheiben jeweils vor und nach einer Korrosionsbeständigkeitsprüfung [nach dem Entwurf der ISO/DIS 9227:2021] von beiden Seiten gezeigt, wobei oben jeweils die Außenseite und unten die Innenseite dargestellt ist. Links in Fig. 7a ist eine Bremsscheibe mit einer Beschichtung, welche nicht auf der Erfindung basiert, gezeigt. Der Topf der Bremsscheibe ist dabei frei einer Beschichtung. Diese Bremsscheibe ist ein am Markt verfügbares Produkt und lediglich als Vergleich auf ihr Korrosionsverhalten geprüft, wobei hier herausgefunden werden sollte, ob die hier vorgeschlagene Beschichtung ein ähnlich gutes Ergebnis erzielen kann.

Es ist hier klar zu erkennen, dass der Topf einer deutlich stärkeren Korrosionsbildung unterliegt als die Kontaktfläche der Bremsscheibe.

Rechts in Fig. 7b ist eine Bremsscheibe mit einer Beschichtung auf Basis der Erfindung, nämlich in einem einschichtigen Aufbau ohne PS [Pufferschicht] und mit RS [Reibschicht] (also unmittelbar auf dem Grundkörper aufgetragen) gemäß Beispiel Nr 3 in Tabelle 2 gezeigt. Analog zu der linken Bremsscheibe ist auch hier der Topf frei einer Beschichtung, sodass auch diese eine ähnliche oder gleiche Korrosion unterliegt wie die linke Bremsscheibe. Beide Kontaktflächen der Bremsscheiben weisen lediglich eine geringe bis keine Korrosion in dieser Ansicht auf.

In Fig. 8 ist ein Schliffbild durch die rechte Bremsscheibe nach Fig. 7b in einer mikroskopischen Nahaufnahme gezeigt. Hier ist gut ersichtlich, dass die Beschichtung an ihrem oberen Ende lediglich Oberflächenrost aufweist (siehe oberen Pfeil), dieser sich jedoch nicht oder nur zu einem sehr geringen Anteil in die Beschichtung ausgebreitet hat.

Am darstellungsgemäß linken Ende, dem Randbereich der Bremsscheibe, ist diese nicht beschichtet und weist dort eine Unterkorrosion auf, sodass der Grundkörper angegriffen wurde (siehe unteren Pfeil). Diese Unterkorrosion ist jedoch in einem akzeptablen Zielbereich, welche unter den Standards zum Zeitpunkt der Korrosionsbeständigkeitsprüfung vorlagen, und innerhalb der vom Markt geforderten Anforderungen liegt. Weitere Ausführungsformen

Ausführungsform 1. Schweißmaterial beziehungsweise Beschichtung (1) für ein Auftragschweißen, wobei das Schweißmaterial beziehungsweise die Beschichtung (1) Eisen und folgende Elemente, in der genannten Menge in Gewichtsprozent aufweist: Kohlenstoff mit 0,3 % bis 5 %; Chrom mit 13 % bis 50 %; Mangan mit 1,4 % bis 6,5 %; Molybdän mit 0,1 % bis 0,6 %;

Silizium mit 0,3 % bis 0,7 %; und Vanadium mit 1,6 % bis 12 %.

Ausführungsform 2. Schweißmaterial beziehungsweise Beschichtung (1) für ein Auftragschweißen nach Ausführungsform 1 , wobei in Gewichtsprozent der Anteil von Kohlenstoff bei 1,5 % bis 2,5 % liegt.

Ausführungsform 3. Schweißmaterial beziehungsweise Beschichtung (1) für ein Auftragschweißen nach Ausführungsform 1 oder Ausführungsform 2, wobei in Gewichtsprozent der Anteil von Vanadium bei 5 % bis 12 % liegt.

Ausführungsform 4. Schweißmaterial beziehungsweise Beschichtung (1) für ein Auftragschweißen nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Schweißmaterial beziehungsweise die Beschichtung (1) weiterhin zumindest eines der folgenden Elemente, in der genannten Menge in Gewichtsprozent aufweist:

Bor mit weniger als 0,01 %, bevorzugt 80 ppm bis 100 ppm;

Wolfram mit weniger als 0,75 %, wobei bevorzugt der Rest von Eisen, sowie unvermeidbaren Verunreinigungen, gebildet ist.

Ausführungsform 5. Schweißmaterial beziehungsweise Beschichtung (1) für ein Auftragschweißen nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Schweißmaterial (1) als Pulver für ein Pulver-Auftragschweißen vorgehalten ist.

Ausführungsform 6. Schweißmaterial beziehungsweise Beschichtung (2) für einen Grundkörper (3), wobei eine zu beschichtende Oberfläche (4) eines Grundkörpers (3) mit der Beschichtung (2) versehbar ist, indem ein zugeführtes Schweißmaterial (1) mittels eines Schweißstrahls (5) stoffschlüssig mit der Oberfläche (4) verbunden wird, wobei die Beschichtung (2) mittels eines Schweißmaterials (1) nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen unter einer Schutzgasatmosphäre gebildet ist. Ausführungsform 7. Verfahren zum Auftragschweißen, wobei eine zu beschichtende Oberfläche (4) eines Grundkörpers (3) mit einer Beschichtung (2) versehen wird, indem ein zugeführtes Schweißmaterial (1) mittels eines Schweißstrahls (5) stoffschlüssig mit der Oberfläche (4) verbunden wird, wobei das Schweißmaterial (1) nach einer der Ausführungsformen 1 oder 2 gebildet ist, wobei bevorzugt beim Auftragschweißen unter einer Schutzgasatmosphäre eine Beschichtung (2) nach Ausführungsform 6 erzeugt wird.

Ausführungsform 8. Beschichtungsvorrichtung (6) zum Versehen eines Grundkörpers (3) mit einer Beschichtung (2) mittels Auftragschweißen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: zumindest eine Schweißeinrichtung (7) zum Erzeugen eines Schweißstrahls (5); zumindest eine Zuführeinrichtung (8) zum Ausbringen des Schweißmaterial beziehungsweise Beschichtung s (1); und eine Zustellaktorik (9) zum Bewegen von dem Schweißstrahl (5) und/oder von dem Schweißmaterial beziehungsweise Beschichtung (1) relativ zu einem Grundkörper (3), wobei zum Versehen einer zu beschichtenden Oberfläche (4) eines Grundkörpers (3) mit der Beschichtung (2), das von der Zuführeinrichtung (8) zugeführte Schweißmaterial (1) von dem Schweißstrahl (5) angeschmolzen oder aufgeschmolzen wird, sodass das zugeführte Schweißmaterial (1) mittels des Schweißstrahls (5) stoffschlüssig mit der Oberfläche (4) verbindbar ist, wobei die Beschichtung (2) mittels eines Schweißmaterial s (1) nach einem von Ausführungsform 1 bis Ausführungsform 5 gebildet ist, wobei bevorzugt der Schweißstrahl (5) von einem Laser erzeugt ist, und/oder wobei bevorzugt die Zuführeinrichtung (8) eine Pulver-Düse ist, wobei besonders bevorzugt die Beschichtungsvorrichtung (6) zum Ausführen von Extremhochgeschwindigkeits- Laserauftragschweißen [EHLA] eingerichtet ist.

Ausführungsform 9. Grundkörper (3) mit einer Beschichtung (2), wobei die Beschichtung (2) mittels eines Verfahrens nach Ausführungsform 7 oder Ausführungsform 3 erzeugt ist, wobei bevorzugt die beschichtete Oberfläche (4) eine Teilfläche des Grundkörpers (3) ist.

Ausführungsform 10. Grundkörper (3) nach Anspruch 9, wobei der Grundkörper (3) eine Bremsscheibe (10) ist, wobei bevorzugt zumindest eine, besonders bevorzugt einzig die, zu beschichtende Oberfläche (4) eine Reibfläche für einen Bremseingriff eines Bremsmittels (11) ist.

Ausführungsform 11. Grundkörper mit einer Beschichtung, die Beschichtung umfassend Eisen; und von 10 Gew.-% bis 50 Gew.-% Chrom; und von 0,3 bis 5 Gew.-% Kohlenstoff; und von 0,5 Gew.-% bis 15 Gew.-% Vanadium. Ausführungsform 12. Grundkörper nach Ausführungsform 11, die Beschichtung umfassend Eisen; und bevorzugt von 0,5 bis 15,0 Gew.-% Vanadium; und bevorzugt höchstens 4,0 Gew.-% Niob; und bevorzugt weiter höchstens 0,35 Gew.-% Titan; und bevorzugt weiter höchstens 0,3 Gew.-% Nickel; und weiter bevorzugt von 0,3 bis 3,0 Gew.-% Kohlenstoff; und weiter bevorzugt von 10 Gew.-% bis 30 Gew.-% Chrom; und weiter bevorzugt von 1 ,0 bis 10 Gew.-% Mangan; und weiter bevorzugt von 0,05 bis 1,0 Gew.-% Molybdän; und weiter bevorzugt von 0,25 bis 1,25 Gew.-% Silizium; und weiter bevorzugt höchstens 0,75 Gew.-% Wolfram; und weiter bevorzugt höchstens 0,15 Gew.-% Phosphor; und weiter bevorzugt höchstens 0,25 Gew.-% Schwefel; und weiter bevorzugt von 0,01 bis 0,5 Gew.-% Stickstoff; und weiter bevorzugt 0,01-0,09 Gew.-% Sauerstoff.

Ausführungsform 3. Grundkörper nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung höchstens 15,0 Gew.-%, bevorzugt höchstens 12,5 Gew.-% und weiter bevorzugt höchstens 12 Gew.-% Vanadium umfasst.

Ausführungsform 14. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung bevorzugt von 0,5 bis 15,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,75 bis 15,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1,0 bis 15,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1,6 bis 15,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 2,5 bis 15,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 5,0 bis 15,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,5 bis 12,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,75 bis 12,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1,0 bis 12,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1,6 bis 12,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 2,5 bis 12,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 5,0 bis 12,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,5 bis 12,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,75 bis 12,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1,0 bis 12,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1,6 bis 12,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 2,5 bis 12,0 Gew.-% und weiter bevorzugt von 5,0 bis 12,0 Gew.-% Vanadium umfasst

Ausführungsform 15. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung weiter höchstens 4,0 Gew.-% Niob umfasst.

Ausführungsform 16. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung bevorzugt höchstens 3,5 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 3,0 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 2,0 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 1 ,0 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,75 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,5 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,25 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,1 Gew.-% und weiter bevorzugt höchstens 0,01 Gew.-% Niob umfasst.

Ausführungsform 17. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung weiter höchstens 0,4 Gew.-% Titan umfasst.

Ausführungsform 18. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung bevorzugt weiter höchstens 0,35 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,25 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,1 Gew.-% und weiter bevorzugt höchstens 0,01 Gew.-% Titan umfasst.

Ausführungsform 19. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung bevorzugt weiter höchstens 0,3 Gew.-%, weiter höchstens 0,2 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,1 Gew.-% und weiter bevorzugt höchstens 0,01 Gew.-% Nickel umfasst.

Ausführungsform 20. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung bevorzugt weiter mindestens 0,3 Gew.-% Kohlenstoff umfasst.

Ausführungsform 21. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung bevorzugt weiter mindestens 0,5 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 0,75 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 1,0 Gew.-% und weiter bevorzugt mindestens 1,5 Gew.-% Kohlenstoff umfasst.

Ausführungsform 22. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung weiter bevorzugt höchstens 4,5 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 3,0 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 2,5 Gew.-% und weiter bevorzugt höchstens 2,0 Gew.-% Kohlenstoff umfasst

Ausführungsform 23. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung weiter bevorzugt von 0,3 bis 5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,5 bis 5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,75 bis 5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,0 bis 5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1,5 bis 5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,3 bis 4,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,5 bis 4,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,75 bis 4,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,0 bis 4,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,5 bis 4,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,3 bis 3,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,5 bis 3,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,75 bis 3,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,0 bis 3,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,5 bis 3,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,3 bis 2,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,5 bis 2,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,75 bis 2,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,0 bis 2,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,5 bis 2,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,3 bis 2,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,5 bis 2,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,75 bis 2,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,0 bis 2,0 Gew.-% und weiter bevorzugt von 1 ,5 bis 2,0 Gew.-% Kohlenstoff umfasst

Ausführungsform 24. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung weiter bevorzugt mindestens 10 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 12,5 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 13 Gew.-% und weiter bevorzugt mindestens 15,0 Gew.-% Chrom umfasst.

Ausführungsform 25. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung weiter bevorzugt höchstens 50 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 40 Gew.-% und weiter bevorzugt höchstens 30 Gew.-% Chrom umfasst.

Ausführungsform 26. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung weiter bevorzugt von 10 Gew.-% bis 50 Gew.-%, weiter bevorzugt von 12,5 Gew.-% bis 50 Gew.-%, weiter bevorzugt von 13 Gew.-% bis 50 Gew.-%, weiter bevorzugt von 15,0 Gew.-% bis 50 Gew.-%, weiter bevorzugt von 10 Gew.-% bis 40 Gew.-%, weiter bevorzugt von 12,5 Gew.-% bis 40 Gew.-%, weiter bevorzugt von 13 Gew.-% bis 40 Gew.-%, weiter bevorzugt von 15,0 Gew.-% bis 40 Gew.-%, weiter bevorzugt von 10 Gew.-% bis 30 Gew.-%, weiter bevorzugt von 12,5 Gew.-% bis 30 Gew.-%, weiter bevorzugt von 13 Gew.-% bis 30 Gew.-% und weiter bevorzugt von 15,0 Gew.-% bis 30 Gew.-% Chrom umfasst.

Ausführungsform 27. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung weiter bevorzugt mindestens 1,0 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 1,25 Gew.-% und weiter bevorzugt mindestens 1,4 Gew.-%, Mangan umfasst.

Ausführungsform 28. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung weiter bevorzugt höchstens 10 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 7,5 Gew.-% und weiter bevorzugt höchstens 6,5 Gew.-% Mangan umfasst.

Ausführungsform 29. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung weiter bevorzugt von 1 ,0 bis 10 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,25 bis 10 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1,4 bis 10 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1,0 bis 7,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,25 bis 6,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,4 bis 6,5 Gew.-% und weiter bevorzugt von 1,4 bis 6,5 Gew.-%, Mangan umfasst.

Ausführungsform 30. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung weiter bevorzugt mindestens 0,05 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 0,1 Gew.-% und weiter bevorzugt mindestens 0,25 Gew.-%Molybdän umfasst.

Ausführungsform 31. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung weiter bevorzugt höchstens 1,0 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,75 Gew.-% und weiter bevorzugt höchstens 0,6 Gew.-% Molybdän umfasst.

Ausführungsform 32. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung weiter bevorzugt von 0,05 bis 1 ,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,1 bis 1 ,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,25 bis 1 ,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,05 bis 0,75 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,1 bis 0,75 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,25 bis 0,75 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,05 bis 0,6 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,1 bis 0,6 Gew.-% und weiter bevorzugt von 0,25 bis 0,6 Gew.-% Molybdän umfasst.

Ausführungsform 33. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung weiter bevorzugt mindestens 0,1 Gew.-% Silizium umfasst

Ausführungsform 34. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung weiter bevorzugt mindestens 0,25 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 0,3 Gew.-%, und weiter bevorzugt mindestens 0,5 Gew.-% Silizium umfasst

Ausführungsform 35. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung weiter bevorzugt höchstens 1,25 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 1 ,0 Gew.-% und weiter bevorzugt höchstens 0,7 Gew.-% Silizium umfasst

Ausführungsform 36. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung weiter bevorzugt von 0,25 bis 1 ,25 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,3 bis 1,25 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,5 bis 1,25 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,25 bis 1 ,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,3 bis 1 ,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,5 bis 1 ,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,25 bis 0,7 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,3 bis 0,7 Gew.-%, und weiter bevorzugt von 0,5 bis 0,7 Gew.-% Silizium umfasst.

Ausführungsform 37. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung weiter bevorzugt höchstens 0,75 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,6 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,5 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,25 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,05 Gew.-%, und weiter bevorzugt höchstens 0,01 Gew.-% Wolfram umfasst.

Ausführungsform 38. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung weiter bevorzugt höchstens 0,15 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,1 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,05 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,25 Gew.-%, und weiter bevorzugt höchstens 0,15 Gew.-% Phosphor umfasst.

Ausführungsform 39. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung weiter bevorzugt höchstens 0,25 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,1 Gew.-% und weiter bevorzugt höchstens 0,01 Gew.-%, Schwefel umfasst.

Ausführungsform 40. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung weiter bevorzugt höchstens 0,5 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,25 Gew.-%, und weiter bevorzugt höchstens 0,1 Gew.-% Stickstoff umfasst.

Ausführungsform 41. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung weiter bevorzugt mindestens 0,01 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 0,02 Gew.-% und weiter bevorzugt mindestens 0,05 Gew.-% Stickstoff umfasst.

Ausführungsform 42. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung weiter bevorzugt von 0,01 bis 0,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,02 bis 0,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,05 bis 0,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,01 bis 0,25 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,02 bis 0,25 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,05 bis 0,25 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,01 bis 0,1 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,02 bis 0,1 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,05 bis 0,1 Gew.-% Stickstoff umfasst.

Ausführungsform 43. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung weiter bevorzugt von 0,01 bis 0,09 Gew.-% Sauerstoff umfasst.

Ausführungsform 44. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung mindestens 35 Gew.-%, bevorzugt mindestens 40 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 50 Gew.-% Karbide umfasst.

Ausführungsform 45. Grundkörper nach Ausführungsform 44, wobei die Karbide ausgewählt sind aus Titankarbiden und Wolframkarbiden. Ausführungsform 46. Grundkörper nach Ausführungsform 45, wobei ein Anteil an Titankarbid mindestens 35 Gew.-%, bevorzugt mindestens 40 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 50 Gew.-% umfasst.

Ausführungsform 47. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen zum Beschichten eines Grauguss-Grundkörpers, beispielsweise einer Grauguss-Bremsscheibe.

Ausführungsform 48. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung als einlagige Beschichtung ausgebildet ist.

Ausführungsform 49. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung eine Härte von 350 - 700 HV0.01 aufweist.

Ausführungsform 50. Grundkörper, beispielsweise Graugussgrundkörper, bevorzugt Graugussbremsscheibe, mit einer Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen.

Ausführungsform 51. Pulverwerkstoff oder Pulverwerkstoffgemisch für eine Beschichtung nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen.

Ausführungsform 52. Verfahren zum Beschichten eines Grundkörpers mit einer Beschichtung einer der vorhergehenden Ausführungsformen und/oder einem Pulverwerkstoff oder Pulverwerkstoffgemisch nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, mittels Auftragschweißen, beispielsweise Laserauftragschweißen [LA] und/oder Extremhochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen [EHLA] bei einer Flächenrate von wenigstens 850 cm²/min.

Ausführungsform 53. Vorrichtung für ein Verfahren zum Beschichten eines Grundkörpers nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Verfahren bevorzugt ein Verfahren nach Ausführungsform 52 ist.

Die in der Beschreibung, den Ansprüchen, den Beispielen und/oder Figuren offenbarten Merkmale und Merkmalskombinationen der vorliegenden Erfindung können sowohl einzeln als auch in jedweder Kombination für die Erfindung wesentlich sein. MATERIALIEN UND METHODEN

Erstellung von Schliffbildern

Durch Schliffbilder kann die Schichtqualität beurteilt werden. Aus den beschichteten Grundkörpern, beispielsweise beschichteten Bremsscheiben, werden mittels einer Handtrennmaschine großflächige Teilstücke ausgetrennt. In einer wassergekühlten Trennmaschine werden aus diesen Stücken etwa fünf Millimeter dicke Stücke ausgetrennt, welche die gesamte beschichtete Oberfläche enthalten. Diese Stücke werden in einer möglichst großen Entfernung zu den ersten Schnittkanten ausgetrennt, um sicherzugehen das keine durch Wärme beeinflusste Probe untersucht wird. Die ausgetrennten Proben werden in einer Warmeinbettpresse in Bakelit eingebettet und anschließend in mehreren Schritten geschliffen sowie poliert. Unter einem Lichtmikroskop werden zum Schluss mit 200-facher Vergrößerung Aufnahmen der Beschichtung erstellt.

Bewertung der Schicht/Schweißqualität

Bewertung der Anbindung zum Grundwerkstoff mit dem Ziel keine Bindefehler zu erzeugen

Die Bewertung der Beschichtung erfolgt grundsätzlich mittels mikroskopischer Analyse eines Schliffbilds eines Querschnitts durch die Schichten. Die Schliffbilder dienen dabei mehreren Analysen als Grundlage. Die wichtigste davon ist die Bewertung der Anbindung. Zur Bewertung der Anbindung werden die in relevanten Bereichen (beispielsweise an den radialen Enden der Beschichtung) mit Referenzproben verglichen, und können, beispielsweise nach einem Notensystem, in Kategorien eingeteilt werden.

Bewertung nach Rissbildung mit dem Ziel der Rissfreiheit

Risse in der Beschichtung sind ein Angriffspunkt für Korrosion. Sie bilden einen Durchgang in der Beschichtung in die darunter liegende Schicht. Aufgrund ihrer über dem rostfähigen Gusseisen liegender Position sind Risse in der HS ein Ausschlusskriterium. In der Reibschicht ist ihr erscheinen weniger kritisch, solange die entstehenden Risse sich nicht durch die HS bewegen.

Die Überprüfung der Risse erfolgt wie die der Anbindung über einen Vergleich von Schliffbildern mit Referenzproben und bedient sich derselben Einteilung wie die Anbindung. Alle als Referenz verwendeten Bilder stammen von Proben, bei denen als Hartstoff sowohl Chromkarbide als auch Wolframkarbide verwendet wurden. Bewertung der Porenbildung mit dem Ziel einer hohen Dichte

Zur Prüfung der Dichte innerhalb der Beschichtung ist auf Basis der VDI-Richtlinie 3405 eine optische Analyse durchgeführt worden. Sind in einem Schliffbild Poren zu erkennen, beispielsweise aufgrund von Gaseinschlüssen oder nicht und/oder teil -aufgeschmolzenen Pulverpartikeln, ist dies negativ für die Dichte (also dem Anteil homogenaufgeschmolzener Pulverpartikel) der Beschichtung und damit für die spätere Festigkeit der Beschichtung. Eine geringe bis keine Porenbildung ist daher zu favorisieren.

Bestimmung von Härte

Die Härtemessung erfolgt mit der Kleinlasthärtemessung nach Vickers (HV0.01) nach der Norm DIN EN ISO 6507-1. Zur Bewertung der Härte werden jeweils mindestens fünf Messungen entlang der Oberfläche durchgeführt. Die Messungen haben jeweils mindestens einen Millimeter Abstand zueinander. Aus diesen wird der Mittelwert gebildet. Des Weiteren wird im Laufe der Detailversuche der Härteverlauf auf einer komplett beschichteten Bremsscheibe untersucht.

Bestimmung von Korrosionsbeständigkeit

Zur Kontrolle der Korrosionsbeständigkeit wird eine entsprechende Prüfung nach dem Entwurf der ISO/DIS 9227:2021 mit einer Dauer von 240 Stunden in einer Klimakammer: gemäß Temperaturzyklusplan: 6 Zyklen ä 24 Stunden ausgeführt und im Anschluss eine zerstörungsfreie (erste) optische Auswertung der Beschichtung ausgeführt. Sind keine klaren Unterschiede zu einer Referenz-Beschichtung ersichtlich, erfolgt eine zerstörende Prüfung und Erstellung eines Schliffbildes.

Bestimmung von Schichthöhe

Die mittlere Schichthöhe wird mithilfe von Mikroskopie-Aufnahmen durch einen Metallografen am Schliffbild ermittelt. Dabei wird die mittlere Schichthöhe über mindestens fünf Einzelmessungen in einem Schliffbild bestimmt. Hierzu werden Messungen im Zentrum der Beschichtung durchgeführt, um den Einfahrbereich und Ausfahrbereich der Beschichtung nach Möglichkeit zu ignorieren. Bezugszeichenliste

1 Schweißmaterial

2 Beschichtung

3 Grundkörper

4 zu beschichtende Oberfläche

5 Schweißstrahl

6 Beschichtungsvorrichtung

7 Schweißeinrichtung

8 Zuführeinrichtung

9 Zustellaktorik

10 Bremsscheibe

11 Bremsmittel

12 Vorratsbehälter

13 Pulverkomponente

14 Zuleitung

15 Durchfluss-Messung

16 ByPass-Leitung

17 Oberflächenrost

Claims

Patentansprüche

1. Grundkörper mit einer Beschichtung, die Beschichtung umfassend Eisen; und von 10 Gew.-% bis 25 Gew.-% Chrom; und von 0,3 Gew.-% bis 5 Gew.-% Kohlenstoff; und 0,5 Gew.-% bis 15 Gew.-% Vanadium.

2. Grundkörper nach Anspruch 1 , wobei die Beschichtung weiter höchstens 0,5 Gew.-%, bevorzugt 0,3 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,2 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,1 Gew.-% und weiter bevorzugt höchstens 0,01 Gew.-% Nickel umfasst.

3. Grundkörper nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Beschichtung weiter mindestens 10 Gew.-%, bevorzugt mindestens 12,5 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 13 Gew.-% und weiter bevorzugt mindestens 15,0 Gew.-% Chrom umfasst.

4. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung weiter mindestens 1 ,0 Gew.-%, bevorzugt mindestens 1 ,25 Gew.-% und weiter bevorzugt mindestens 1,4 Gew.-%, Mangan umfasst.

5. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung weiter mindestens 0,1 Gew.-% Silizium umfasst

6. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung weiter höchstens 0,75 Gew.-%, bevorzugt höchstens 0,6 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,5 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,25 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,05 Gew.-%, und weiter bevorzugt höchstens 0,01 Gew.-% Wolfram umfasst.

7. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung weiter höchstens 0,15 Gew.-%, bevorzugt höchstens 0,1 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,05 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,25 Gew.-%, und weiter bevorzugt höchstens 0,15 Gew.-% Phosphor umfasst.

8. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung mindestens 35 Gew.-%, bevorzugt mindestens 40 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 50 Gew.-% Karbide umfasst.

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9. Grundkörper nach Anspruch 8, wobei die Karbide ausgewählt sind aus Titankarbiden und/oder Wolframkarbiden.

10. Grundkörper nach Anspruch 8 oder 9, wobei ein Anteil an Titankarbid mindestens 35 Gew.-%, bevorzugt mindestens 40 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 50 Gew.-% umfasst.

11. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Beschichten eines Grauguss-Grundkörpers, bevorzugt einer Grauguss-Bremsscheibe.

12. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung als einlagige Beschichtung ausgebildet ist.

13. Grundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung eine Härte von 350 HVo.oi bis 700 HVo.oi aufweist.

14. Grundkörper, bevorzugt Graugussgrundkörper, bevorzugt Graugussbremsscheibe, mit einer Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

15. Pulverwerkstoff oder Pulverwerkstoffgemisch für einen Grundkörper mit einer Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 14.

16. Verfahren zum Beschichten eines Grundkörpers mit einer Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 und/oder einem Pulverwerkstoff oder Pulverwerkstoffgemisch nach Anspruch 15, mittels Auftragschweißen, bevorzugt Laserauftragschweißen und/oder Extremhochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen [EHLA], bevorzugt bei einer Flächenrate von wenigstens 850 cm²/min.

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