WO2025219487A1 - Reibbremskörper und verfahren zur herstellung - Google Patents

Reibbremskörper und verfahren zur herstellung

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WO2025219487A1
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material particles
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friction brake
wear protection
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Kangjian WU
Kilian SCHREINER
Thomas Pfeiffer
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Robert Bosch GmbH
Breyden GmbH
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Robert Bosch GmbH
Breyden GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a friction brake body for a wheel brake of a motor vehicle, comprising a base body made of grey cast iron, wherein the base body has at least one friction contact surface with a wear protection layer, and wherein the wear protection layer has a stainless steel matrix with hard material particles.
  • the invention relates to a method for producing such a friction brake body.
  • Friction brake bodies of the type mentioned above are already known from the prior art.
  • Classic motor vehicle braking systems utilize wheel brakes, which have a brake disc that is non-rotatably connected to the wheel and can be clamped between two brake shoes of a body-mounted brake caliper to generate a braking torque.
  • the brake shoes each interact with a friction contact surface of the brake disc. During clamping, friction occurs between the brake shoes and the brake disc, leading to wear and heat.
  • EP 4 146 428 A1 also discloses a friction brake body with a wear-protection layer applied by laser deposition welding, comprising a stainless steel matrix and embedded hard material particles.
  • the resulting metal-ceramic composite material is given a particularly high degree of hardness and wear resistance by the hard material particles.
  • published patent application DE 10 2019 208 411 A1 discloses a wear-protection layer for a friction brake body with an intermediate layer made of austenitic or partially austenitic chromium-nickel steel, wherein the wear-protection layer is reinforced with up to 70 vol% carbide particles.
  • the friction brake body according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that an advantageous bond is ensured between the stainless steel matrix material and the hard material particles. This ensures that during braking, i.e. when the wear protection layer is subjected to stress, hard material particles cannot be dissolved from the matrix phase and enter between the brake disc and the brake pad as an abrasive. Furthermore, the design according to the invention significantly increases the crack resistance of the wear protection layer. According to the invention, this is achieved in that the wear protection layer has a plurality of agglomerates of hard material particles, and that the agglomerates are infiltrated by the stainless steel matrix. Instead of individual hard material particles introduced into the stainless steel matrix, the invention therefore provides for agglomerates of hard material particles, i.e.
  • the average particle size of the hard material particles is less than 10 pm, in particular less than 5 pm.
  • the average particle size of the hard material particles is between 1 pm and 3 pm.
  • the agglomerates themselves i.e., without taking into account any infiltrated metal matrix, have an average porosity of at least 20%, in particular of at least 40%. This ensures that the agglomerates are advantageously infiltrated into the stainless steel matrix during production.
  • the agglomerates of hard material particles have an average size of 20 to 100 pm, particularly preferably of 30 to 60 pm.
  • the wear protection layer has an average porosity of less than 2%. This makes the wear protection layer itself relatively dense, resulting in a reduced risk of corrosion.
  • the agglomerated hard material particles contain at least one of the materials titanium carbide, titanium nitride, titanium carbonitride, Molybdenum carbide, niobium carbide, and/or tungsten carbide. This results in advantageous hardness and resilience of the wear protection layer.
  • the agglomerated hard material particles consist of titanium carbide or a mixture of titanium carbonitride and molybdenum carbide.
  • the molybdenum carbide particularly preferably has a weight fraction of a maximum of 10% of the mixture of titanium carbonitride and molybdenum carbide.
  • a metallic intermediate layer is formed between the wear-resistant layer and the base body.
  • This intermediate layer serves, in particular, as a bonding layer, ensuring a secure bond between the wear-resistant layer and the gray cast iron of the base body.
  • the wear-resistant layer is a wear-resistant layer applied by laser deposition welding.
  • Laser deposition welding heats and melts the stainless steel matrix, so that when applied to the base body, it advantageously penetrates or infiltrates the additionally added agglomerated hard material particles, thereby achieving the aforementioned advantages.
  • the method according to the invention with the features of claim 12 is characterized in that the hard material particles are introduced into the wear-resistant layer as agglomerates of hard material particles, particularly during laser deposition welding of the wear-resistant layer.
  • the wear protection layer is applied to the base body by laser deposition welding, wherein the agglomerated hard material particles are added to the stainless steel matrix, particularly during the laser deposition welding.
  • the agglomerates are produced in advance in a separate process in which the hard material particles are agglomerated and sintered.
  • the agglomerates are produced in such a way that the agglomerates have an average porosity of higher than 20%, particularly preferably higher than 40%, after sintering and before introduction into the metal matrix.
  • the agglomerates are produced in such a way that after sintering, the agglomerates do not contain any additional iron-based materials that can act as binding agents in the agglomerates.
  • the agglomerates of the hard material particles are made from at least one of the following ceramic materials: titanium carbide, titanium nitride, titanium carbonitride, molybdenum carbide, niobium carbide, and/or tungsten carbide.
  • the agglomerates are made from titanium carbide or from a mixture of titanium carbonitride and molybdenum carbide, with molybdenum carbide then being added to the mixture in a weight proportion of up to 10%.
  • the pores of the agglomerates are infiltrated by the molten metal of the stainless steel matrix material in such a way that the wear protection layer has an average porosity of less than 2% after coating.
  • a metallic intermediate layer is applied to the grey cast iron base body before the wear protection layer.
  • Figure 1 shows a friction brake body in a perspective view
  • Figure 2 shows a wheel brake with the friction brake body in a simplified
  • Figure 3 shows an agglomerate of hard material particles.
  • Figure 1 shows a simplified perspective view of an advantageous friction brake body 1 for a motor vehicle (not shown in detail here).
  • the friction brake body 1 is designed as a brake disc and has a friction contact surface 2 or 3 on each of its end faces, each of which serves to interact with a brake pad of a wheel brake.
  • the brake disc 1 has a carrier cup 4 for fastening the brake disc to a wheel bearing or a wheel of the motor vehicle.
  • the carrier cup 4 can be made of a different material than that in the friction brake body 1 and can be made of aluminum, for example.
  • the carrier cup 4 advantageously has a plurality of holes for screw connections for fastening to, for example, the wheel bearing.
  • the friction contact surfaces 2, 3 are subject to wear during operation, which means that the brake disc must be replaced regularly.
  • the friction brake body 1 comprises a base body 5 made of gray cast iron, on whose end faces the friction contact surfaces 2, 3 are arranged. To enable increased braking performance and ensure greater wear resistance, the friction brake body 1 or the base body 5 has a wear protection layer 6 or 7 on each of the friction contact surfaces 2, 3.
  • air guide channels can be formed, so that ultimately the Friction contact surfaces 2, 3 are located on two friction rings, which are held apart from each other by radially extending webs.
  • the centrifugal force generated during driving even leads to an air flow between the friction rings from the inside to the outside, so that the friction brake body 1 is actively cooled.
  • ventilation holes can also be provided axially through the friction brake body 1 to improve air flow and cooling.
  • the respective wear protection layer 6, 7 is or will be applied to the gray cast iron body 5 by laser deposition welding and has a stainless steel matrix with agglomerated hard material particles, wherein the average particle size of the hard material particles is less than 10 pm. Preferably, the average particle size is less than 5 pm, particularly preferably it is between 1 and 3 pm.
  • the hard material particle agglomerates in the wear protection layer are infiltrated by the molten stainless steel matrix material during laser deposition welding, so that the wear protection layer 6, 7 has an average porosity of less than 2% after coating by laser deposition welding. Due to the infiltration of the agglomerates by the matrix melt into the agglomerates, a strong bond is formed between the agglomerates and the matrix material.
  • the agglomerates after coating no longer consist only of brittle hard material particles, but of a metal-ceramic composite material with significantly increased fracture toughness, whereby the wear protection layer offers improved crack resistance compared to conventional solutions.
  • Such an agglomerate is shown as an example in Figure 3.
  • Individual hard material particles 12 are combined to form several larger agglomerates 13, which in this case are at least substantially spherical.
  • the agglomerates preferably have an average size of 20 to 100 ⁇ m, particularly preferably 30 to 60 ⁇ m.
  • the agglomerated hard material particles preferably comprise at least one of the following ceramic materials: titanium carbide, titanium nitride, titanium carbonitride, molybdenum carbide, niobium carbide, and/or tungsten carbide.
  • the hard material particles are particularly preferably made of titanium carbide or a mixture of titanium carbonitride and molybdenum carbide, with the molybdenum carbide accounting for a maximum of 10 percent by weight in the mixture.
  • a metallic intermediate layer 14 is arranged between the base body 5 and the respective wear-resistant layer 6, 7 in order to further increase the layer adhesion and crack resistance of the layer system comprising the wear-resistant layer 6, 7, the intermediate layer 14, and the base body 5.
  • the agglomerates 13 are used as filler material for production in the laser cladding process.
  • the agglomerates 13 used in the coating process have an average porosity of more than 20%, particularly preferably more than 40%.
  • the agglomerates 13 used as filler material do not contain any additional iron-based materials that can act as binders in the agglomerates.
  • the pores of the agglomerates are infiltrated by the molten metal of the stainless steel matrix material in the laser cladding process as a result of capillary action, so that the wear-resistant layer 6, 7 then has the above-mentioned average porosity of less than 2% after coating.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Reibbremskörper (1) für eine Radbremse (8) eines Kraftfahrzeugs, mit einem Basiskörper (5), der aus Grauguss gefertigt ist, wobei der Basiskörper (5) mindestens eine Reibkontaktfläche (2,3) mit einer Verschleißschutzschicht (6,7) aufweist, und wobei die Verschleißschutzschicht (6,7) eine Edelstahlmatrix mit Hartstoffpartikeln aufweist. Es ist vorgesehen, dass die Verschleißschutzschicht (6,7) eine Vielzahl von Agglomeraten (13) von Hartstoffpartikeln (12) aufweist, und dass die Agglomerate (13) von der Edelstahlmatrix infiltriert sind.

Description

Beschreibung
Titel
Die Erfindung betrifft einen Reibbremskörper für eine Radbremse eines Kraftfahrzeugs, mit einem Basiskörper, der aus Grauguss gefertigt ist, wobei der Basiskörper mindestens eine Reibkontaktfläche mit einer Verschleißschutzschicht aufweist, und wobei die Verschleißschutzschicht eine Edelstahlmatrix mit Hartstoffpartikeln aufweist.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Reibbremskörpers.
Stand der Technik
Reibbremskörper der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Klassische Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen nutzen Radbremsen, die eine mit dem Rad drehfest verbundene Bremsscheibe aufweisen, die zwischen zwei Bremsbacken eines karosseriefesten Bremssattels verspannbar sind, um ein Bremsmoment zu erzeugen. Dabei wirken die Bremsbacken mit jeweils einer Reibkontaktfläche der Bremsscheibe zusammen. Bei dem Verspannen tritt zwischen den Bremsbacken und der Bremsscheibe Reibung auf, die zu Verschleiß und Wärme führt. Um eine hohe Temperaturbeständigkeit zu gewährleisten, ist es bekannt, den Basiskörper einer derartigen Bremsscheibe aus Grauguss zu fertigen.
Um das Verschleißverhalten des aus Grauguss gefertigten Basiskörpers zu verbessern, ist es außerdem bekannt, die jeweilige Reibkontaktfläche mit einer insbesondere durch Laserauftragsschweißen aufgebrachte Verschleißschutzschicht zu versehen, die eine hohe Laufleistung des Reibbremskörpers gewährleistet. Dabei ist es bekannt, als Verschleißschutzschicht eine Metall matrix mit darin enthaltenen Hartstoffpartikeln vorzusehen, um eine Kontaktfläche zu bilden, die eine hohe Materialfestigkeit, Oberflächenhärte und gleichzeitig eine hohe Belastbarkeit aufweist.
Entsprechende Reibbremskörper sind beispielsweise aus den Offenlegungsschriften EP3 034 902 A1 , DE10 2019 207 291 A1 oder DE 10 2021 104 237 A1 bereits bekannt.
Auch aus der EP 4 146 428 A1 ist ein Reibbremskörper mit einer durch Laserauftragsschweißen aufgebrachten Verschleißschutzschicht bekannt, die eine Edelstahlmatrix und darin eingebettete Hartstoffpartikel aufweist. Der so gebildete Metall-Keramik-Verbundwerkstoff erhält durch die Hartstoffpartikel eine besondere Härte und Verschleißbeständigkeit. Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2019 208 411 A1 ist weiterhin eine Verschleißschutzschicht für einen Reibbremskörper bekannt, mit einer Zwischenschicht aus austenitischen oder teil-austenitischen Chrom-Nickel-Stahl, wobei die Verschleißschutzschicht mit bis zu 70 Vol% Carbidpartikeln verstärkt ist.
Offenbarung der Erfindung
Der erfindungsgemäße Reibbremskörper mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine vorteilhafte Verbindung zwischen dem Edelstahl- Matrixwerkstoff und den Hartstoffpartikeln gewährleistet wird. Hierdurch wird erreicht, dass bei einem Bremsvorgang, also bei Belastung der Verschleißschutzschicht, Hartstoffpartikel nicht aus der Matrixphase herausgelöst und zwischen Bremsscheibe und Bremsbelag als Schleifmittel gelangen können. Darüber hinaus wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung die Rissbeständigkeit der Verschleißschutzschicht deutlich erhöht. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Verschleißschutzschicht eine Vielzahl von Agglomeraten von Hartstoffpartikeln aufweist, und dass die Agglomerate von der Edelstahlmatrix infiltriert sind. Anstelle von einzelnen, in die Edelstahlmatrix eingebrachten Hartstoffpartikeln sieht die Erfindung also vor, dass Agglomerate von Hartstoffpartikeln, also Anhäufungen von fest miteinander verbundenen Hartstoffpartikeln, in die Verschleißschutzschicht integriert werden, wobei diese Anhäufungen von dem Material der Edelstahlmatrix infiltriert sind. Durch das Agglomerieren mehrerer Hartstoffpartikel entstehen zwischen den benachbarten Hartstoffpartikeln Freiräume und eine gewisse Porosität der Agglomerate. Beim Aufbringen der Verschleißschutzschicht beziehungsweise beim Herstellen dieser auf dem Reibbremskörper, insbesondere mittels Laserauftragsschweißen, gelangt das geschmolzene Material der Edelstahlmatrix auch in diese Freiräume und in einen gegebenenfalls innerhalb des Agglomerats befindlichen Hohlraum, wodurch eine besonders feste Verbindung zwischen Edelstahlmatrix und Agglomeraten gewährleistet wird. Die als Agglomerate in die Verschleißschutzschicht eingebrachten Hartstoffpartikel sorgen somit für eine besonders hohe Belastbarkeit und eine besonders niedrige Rissbildungsgefahr.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die mittlere Partikelgröße der Hartstoffpartikel kleiner als 10 pm, insbesondere kleiner als 5 pm.
Besonders bevorzugt liegt die mittlere Partikelgröße der Hartstoffpartikel zwischen 1 pm und 3 pm.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen die Agglomerate selbst, also ohne Berücksichtigung von gegebenenfalls hineininfiltrierter Metallmatrix, eine mittlere Porosität von mindestens 20 %, insbesondere von mindestens 40 %, auf. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Agglomerate vorteilhaft der Edelstahlmatrix bei der Herstellung infiltriert werden.
Vorzugsweise weisen die Agglomerate von Hartstoffpartikeln eine mittlere Größe von 20 bis 100 pm, besonders bevorzugt von 30 bis 60 pm auf.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Verschleißschutzschicht eine mittlere Porosität von weniger als 2 % aufweist. Dadurch ist die Verschleißschutzschicht selbst verhältnismäßig dicht ausgebildet, wodurch sich ein reduziertes Korrosionsrisiko ergibt.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die agglomerierten Hartstoffpartikel zumindest einen der Werkstoffe Titancarbid, Titannitrid, Titancarbonitrid, Molybdäncarbid, Niobcarbid und/oder Wolframcarbid aufweisen. Hierdurch ergibt sich eine vorteilhafte Härte und Belastbarkeit der Verschleißschutzschicht.
Als besonders bevorzugte Ausführungsform ist vorgesehen, dass die agglomerierten Hartstoffpartikel aus Titancarbid oder aus einer Mischung von Titancarbonitrid und Molybdäncarbid bestehen.
Besonders bevorzugt weist das Molybdäncarbid in diesem Fall einen Gewichtsanteil von maximal 10 % der Mischung von Titancarbonitrid und Molybdäncarbid auf.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist zwischen der Verschleißschutzschicht und dem Basiskörper eine metallische Zwischenschicht ausgebildet. Diese Zwischenschicht dient insbesondere als Bindeschicht, die eine sichere Verbindung der Verschleißschutzschicht mit dem Grauguss des Basiskörpers gewährleistet.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Verschleißschutzschicht eine durch Laserauftragsschweißen aufgebrachte Verschleißschutzschicht ist. Durch das Laserauftragsschweißen wird die Edelstahlmatrix erhitzt und geschmolzen, sodass sie beim Aufbringen auf den Basiskörper vorteilhaft in die zusätzlich hinzugefügten agglomerierten Hartstoffpartikel eindringt beziehungsweise diese infiltriert, wodurch die oben genannten Vorteile erreicht werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 zeichnet sich dadurch aus, dass die Hartstoffpartikel als Agglomerate von Hartstoffpartikeln in die Verschleißschutzschicht, insbesondere bei einem Laserauftragsschweißen der Verschleißschutzschicht, eingebracht werden. Es ergeben sich hierdurch die oben bereits genannten Vorteile.
Vorzugsweise wird die Verschleißschutzschicht durch ein Laserauftragsschweißen auf den Basiskörper aufgebracht, wobei insbesondere während des Laserauftragsschweißens die agglomerierten Hartstoffpartikel in die Edelstahlmatrix hinzugegeben werden. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden die Agglomerate vorab in einem gesonderten Prozess hergestellt, in welchem die Hartstoffpartikel agglomeriert und gesintert werden.
Vorzugsweise werden die Agglomerate so hergestellt, dass die Agglomerate nach dem Sintern und vor dem Einbringen in die Metall matrix eine mittlere Porosität von höher als 20 %, besonders bevorzugt höher als 40 % aufweisen.
Bevorzugt werden die Agglomerate so hergestellt, dass nach Sintern die Agglomerate keine zusätzlichen Eisenbasis-Werkstoffe aufweisen, die als Bindemittel in den Agglomeraten wirken können.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Agglomerate der Hartstoffpartikel aus zumindest einem der folgenden keramischen Werkstoffe von Titancarbid, Titannitrid, Titancarbonitrid, Molybdäncarbid, Niobcarbid und/oder Wolframcarbid hergestellt werden. Besonders bevorzugt werden die Agglomerate aus Titancarbid oder aus einer Mischung von Titancarbonitrid und Molybdäncarbid hergestellt, wobei Molybdäncarbid dann mit einem Gewichtsanteil von bis zu 10 Gew% in die Mischung gegeben wird.
Bevorzugt werden die Poren der Agglomerate durch die Metallschmelze des Edelstahl-Matrixwerkstoffes so infiltriert, dass die Verschleißschutzschicht eine mittlere Porosität von niedriger als 2 % nach der Beschichtung aufweist.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass vor der Verschleißschutzschicht eine metallische Zwischenschicht auf den Grauguss-Basiskörper aufgebracht wird.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Dazu zeigen
Figur 1 einen Reibbremskörper in einer perspektivischen Darstellung,
Figur 2 eine Radbremse mit dem Reibbremskörper in einer vereinfachten
Schnittdarstellung, und Figur 3 ein Agglomerat von Hartstoffpartikeln.
Figur 1 zeigt in einer vereinfachten perspektivischen Darstellung einen vorteilhaften Reibbremskörper 1 für ein hier nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug. Der Reibbremskörper 1 ist als Bremsscheibe ausgebildet und weist an seinen Stirnseiten jeweils eine Reibkontaktfläche 2 beziehungsweise 3 auf, die jeweils dazu dient, mit einem Bremsbelag einer Radbremse zusammenzuwirken. Mittig weist die Bremsscheibe 1 einen Trägertopf 4 zur Befestigung der Bremsscheibe an einem Radlager oder einem Rad des Kraftfahrzeugs auf. Der Trägertopf 4 kann sich materialtechnisch von dem im Reibbremskörper 1 unterscheiden und ist beispielsweise aus Aluminium gefertigt sein. In dem Trägertopf 4 sind vorteilsweise mehrere Löcher für Schraubverbindungen zur Befestigung an beispielsweise dem Radlager ausgebildet.
Die Reibkontaktflächen 2, 3 unterliegen im Betrieb einem Verschleiß, der dazu führt, dass die Bremsscheibe regelmäßig ausgetauscht werden muss.
Der Reibbremskörper 1 weist einen Basiskörper 5 auf, der aus Grauguss gefertigt ist, und auf dessen Stirnseiten die Reibkontaktflächen 2,3 angeordnet sind. Um eine erhöhte Bremsleistung zu ermöglichen und höhere Verschleißbeständigkeit zu gewährleisten, weist der Reibbremskörper 1 beziehungsweise der Basiskörper 5 auf jeder der Reibkontaktflächen 2,3 eine Verschleißschutzschicht 6 beziehungsweise 7 auf.
Figur 2 zeigt dazu eine beispielhafte Radbremse 8 des Kraftfahrzeugs, in einer vereinfachten Schnittdarstellung. Die Radbremse 8 weist einen Bremssattel 9 auf, an dem zwei beweglich gelagerte Bremsbacken 10, 11 angeordnet sind, und zwischen denen die Bremsscheibe mit den Reibkontaktflächen 2, 3 angeordnet ist. Werden die Bremsbacken 10,11 aufeinander zu bewegt, wird die Bremsscheibe zwischen diesen verspannt und durch die dabei entstehende Reibung ein Bremsmoment erzeugt.
Zwischen den beiden Reibkontaktflächen 2, 3 können, wie in den Figuren gezeigt, Luftleitkanäle ausgebildet sein, sodass letztendlich sich die Reibkontaktflächen 2, 3 auf zwei Reibringen befinden, die durch insbesondere radial verlaufende Stege voneinander beabstandet gehalten sind. Die beim Fahren entstehende Zentrifugalkraft sogar dabei zu einer Luftströmung zwischen Reibringen von innen nach außen, sodass der Reibbremskörper 1 aktiv gekühlt wird. Optional können auch Lüftungslöcher axial durch den Reibbremskörper 1 geführt sein, um die Luftführung und -kühlung zu verbessern.
Vorteilhafterweise ist oder wird die jeweilige Verschleißschutzschicht 6, 7 mittels Laserauftragsschweißen auf den Graugusskörper 5 aufgebracht und weist eine Edelstahlmatrix mit agglomerierten Hartstoffpartikeln auf, wobei die mittlere Partikelgröße der Hartstoffpartikel kleiner 10 pm ist. Bevorzugt ist die mittlere Partikelgröße kleiner 5 pm, besonders bevorzugt liegt sie zwischen 1 und 3 pm. Die Hartstoffpartikel-Agglomerate in der Verschleißschutzschicht werden beim Laserauftragsschweißen durch den geschmolzenen Edelstahl-Matrixwerkstoff infiltriert, sodass die Verschleißschutzschicht 6,7 eine mittlere Porosität von weniger als 2 % nach der Beschichtung mittels Laserauftragsschweißen aufweist. Durch die Infiltration der Agglomerate durch die Matrixschmelze in die Agglomerate hinein bildet sich eine feste Verbindung zwischen den Agglomeraten und dem Matrixwerkstoff. Darüber hinaus bestehen die Agglomerate nach der Beschichtung danke der Infiltration von Matrixschmelze nicht mehr nur aus spröden Hartstoffpartikeln, sondern aus einem Metall- Keramik-Verbundwerkstoff mit deutlich erhöhter Bruchzähigkeit, wodurch die Verschleißschutzschicht eine verbesserte Rissbeständigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen bietet.
Ein derartiges Agglomerat ist beispielhaft in Figur 3 gezeigt. Einzelne Hartstoffpartikel 12 sind zu mehreren größeren Agglomeraten 13, die vorliegend zumindest im Wesentlichen kugelförmig ausgebildet ist, zusammengefügt. Vorzugsweise weisen die Agglomerate eine mittlere Größe von 20 bis 100 pm, besonders bevorzugt von 30 bis 60 pm auf.
Dank der erhöhten Rissbeständigkeit werden Risse im Bremsvorgang mit hoher
Belastung erst später an den Bremsflächen auftreten, im Vergleich zu herkömmlichen Reibbremskörpern. Darüber hinaus breiten sich Risse an der Reibkontaktoberfläche 2, 3 deutlich langsamer in Richtung des Grauguss- Basiskörpers 5 aus.
Vorzugsweise weisen die agglomerierten Hartstoffpartikel zumindest einen der folgenden keramischen Werkstoffe auf: Titancarbid, Titannitrid, Titancarbonitrid, Molybdäncarbid, Niobcarbid und und/oder Wolframcarbid. Besonders bevorzugt sind die Hartstoffpartikel aus Titancarbid oder aus einer Mischung von Titancarbonitrid und Molybdäncarbid gefertigt, wobei das Molybdäncarbid dabei einen Gewichtsanteil von maximal 10 Gewichtsprozent in der Mischung aufweist.
Optional ist eine metallische Zwischenschicht 14 zwischen dem Basiskörper 5 und der jeweiligen Verschleißschutzschicht 6, 7 angeordnet, um die Schichthaftung sowie Rissbeständigkeit des Schichtsystems aus Verschleißschutzschicht 6,7, Zwischenschicht 14 und Basiskörpers 5 weiter zu erhöhen. Die Agglomerate 13 werden im Laserauftragsschweißprozess als Zusatzwerkstoff für die Fertigung verwendet. Die im Beschichtungsprozess verwendeten Agglomerate 13 weisen eine mittlere Porosität von mehr als 20 %, besonders bevorzugt von mehr als 40 % auf. Vorzugsweise weisen die als Zusatzwerkstoff verwendeten Agglomerate 13 keine zusätzlichen Eisenbasis- Werkstoffe auf, die als Bindemittel in den Agglomeraten wirken können. Die Poren der Agglomerate werden im Laserauftragsschweißprozess infolge der Kapillarwirkung durch die Metallschmelze des Edelstahl-Matrixwerkstoffs infiltriert, sodass die Verschleißschutzschicht 6,7 dann die oben bereits genannte mittlere Porosität von weniger als 2 % nach der Beschichtung aufweist.

Claims

Ansprüche
1. Reibbremskörper (1) für eine Radbremse (8) eines Kraftfahrzeugs, mit einem Basiskörper (5), der aus Grauguss gefertigt ist, wobei der Basiskörper (5) mindestens eine Reibkontaktfläche (2,3) mit einer Verschleißschutzschicht (6,7) aufweist, und wobei die Verschleißschutzschicht (6,7) eine Edelstahlmatrix mit Hartstoffpartikeln aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschutzschicht (6,7) eine Vielzahl von Agglomeraten (13) von Hartstoffpartikeln (12) aufweist, und dass die Agglomerate (13) von der Edelstahlmatrix infiltriert sind.
2. Reibbremskörper nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Partikelgröße der Hartstoffpartikel (12) kleiner als 10 pm, insbesondere kleiner als 5 pm ist.
3. Reibbremskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Partikelgröße der Hartstoffpartikel (12) zwischen 1 und 3 pm liegt.
4. Reibbremskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Agglomerate (13) selbst eine mittlere Porosität von mindestens 20%, insbesondere von mindestens 40% aufweisen.
5. Reibbremskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Agglomerate (13) eine mittlere Größe von 20 bis 100 pm, insbesondere von 30 bis 60 pm aufweisen.
6. Reibbremskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Verschleißschutzschicht (6,7) eine mittlere Porosität von weniger als 2 % aufweist.
7. Reibbremskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die agglomerierten Hartstoffpartikel (12) zumindest einen der Werkstoffe Titancarbid, Titannitrid, Titancarbonitrid, Molybdäncarbid, Niobcarbid und/oder Wolframcarbid aufweisen.
8. Reibbremskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die agglomerierten Hartstoffpartikel (12) aus Titancarbid oder aus einer Mischung von Titancarbonitrid und Molybdäncarbid bestehen.
9. Reibbremskörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Molybdäncarbid in der Mischung einen Gewichtsanteil von maximal 10 % aufweist.
10. Reibbremskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der jeweiligen Verschleißschutzschicht (6,7) und dem Basiskörper (5) eine metallische Zwischenschicht (14) ausgebildet ist.
11. Reibbremskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Verschleißschutzschicht (6,7) eine durch Laserauftragsschweißen aufgebrachte Verschleißschutzschicht (6,7) ist.
12. Verfahren zum Herstellen eines Reibbremskörpers (1) für eine Radbremse (8) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Reibbremskörpers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einem Basiskörper (5), der aus Grauguss gefertigt ist, wobei der Basiskörper (5) mindestens eine Reibkontaktfläche (2,3) aufweist, auf welche eine Verschleißschutzschicht (6,7) aufgebracht wird, die eine Edelstahlmatrix mit Hartstoffpartikeln (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoffpartikel (12) als Agglomerate (13) von Hartstoffpartikeln (12) in die Verschleißschutzschicht (6,7) eingebracht werden.
13. Verfahren nach Anspruch 11 , dass die Verschleißschutzschicht (6,7) durch
Laserauftragsschweißen auf den Basiskörper (5) aufgebracht wird, wobei insbesondere während des Laserauftragsschweißens die agglomerierten Hartstoffpartikel (12) in die Edelstahlmatrix hinzugegeben werden.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Agglomerate (13) vorab in einem gesonderten Prozess hergestellt werden, in welchem die Hartstoffpartikel agglomeriert und gesintert werden, insbesondere derart, dass die Agglomerate (13) nach dem Sintern eine mittlere Porosität von höher als 20 %, insbesondere höher als 40 %, aufweisen.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Verschleißschutzschicht (6,7) eine metallische Zwischenschicht (14) auf den Grauguss-Basiskörper (5) aufgebracht wird.
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