制造制动盘的方法以及制动盘的制作方法

制造制动盘的方法以及制动盘的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种制造用于车辆的制动盘(1)的方法，其中保护层被设置在制动盘(1)的基底部件(2)上。基底部件以铝或铝合金形成。该方法至少包含以下步骤：至少预加工坯件形式的基底部件(2)的摩擦表面(7、8)；至少将搪瓷涂层(10)施加在制动盘(1)的摩擦表面(7,8)上作为抗腐蚀和/或抗磨损层；以及，后处理至少部分涂覆的所述基底部件(2)，其中搪瓷涂层(10)冶金地结合到基底部件(2)的基底材料上。
【专利说明】制造制动盘的方法以及制动盘
[0001 ]本发明涉及一种制造车辆制动盘的方法以及一种用于车辆的制动盘。
[0002] DE-AS 1 625 680号专利文件涉及用于湿式离合器的摩擦部件以及具有支撑部和 应用在支撑部上的至少一个烧结的、多孔的金属摩擦衬片的制动器。摩擦衬片建议由金属 纤维组成，其中孔隙度应当达到至少50%。一旦烧结的金属纤维摩擦衬片已经被固定的应 用，则浆液形式的搪瓷熔块被施加在摩擦表面上。
[0003] US 6,032,769 A号专利文件披露了一种制动盘，其包含具有肋部的基底部件。摩 擦环通过紧固到支撑肋的方式被安装在核心上，核心可以由灰铸铁构成。粘合剂被设置在 肋部和摩擦环之间以进一步加固该连接，其中搪瓷同样述及被用作粘合剂。粘合剂还被当 做降低噪音的成分。
[0004] 出版物"RAL，Deutsches Institut fiir Giitesicherung und Kennzeichnung e · V ·[德国质量保证和认证研究院]，2007"、"PETZOLD，Armin; P0SCHMANN，Helmut， Email und Emailliertechnik[搪瓷以及搪瓷技术]，Deutscher Verlag fiir Grundstoffindustrie[德国基础工业出版社],1992 and Dietzel, Adolf Η·"； "Emaillierung[搪瓷涂覆]，柏林，施普林格1981，页1-2;页38-42以及页276"公开了搪瓷、 搪瓷的成分和产品以及涂覆搪瓷的方法。
[0005] DE 43 21 713 A1号专利文件公开了一种组装的盘式制动器转子及其制造方法。 盘式制动器转子可以由具有20%-30%的重量比(wt.%)的碳化硅的铝基体复合材料铸造。 其环形壁表面被机械地粗糙化，以便涂层可以更好地粘附在环形壁表面上。该涂层被热施 加，其中热喷涂法--诸如举例来说通过电弧等离子体的方式或通过电弧的方式--是被 推荐的。通过燃烧火焰的方式或爆震喷枪的方式的应用也被认为是可行的。涂层可以以两 个步骤进行：其中中间涂层可以在环形壁表面和外部涂层之间施加。用于外部涂层的适当 材料被阐明为仿造的铸铁，其中通过示例的方式将镍与石墨结合或铝/铸铁复合材料被公 开作为中间涂层材料。
[0006] DE 1 285 692 A号专利文件公开了基部搪瓷，其由一或多种具有至少60%的Si〇2 组分的熔融的熔块以及包含硼的研磨添加物组成。该研磨的添加物包含相对于熔融的熔块 的5到50 %的硼砂。
[0007] 从DE 10 2010 049 797 A1号专利文件可知制动盘可以与轮毂一体制造，可以预 料的是制动盘的摆动可以由此被降低。制动盘的摩擦表面可以附加地设置有摩擦涂层，摩 擦涂层可以由硬质金属或陶瓷构成。
[0008] EP 1 987 267 B1号专利文件涉及一种制动盘，其涉及意在实现其结构功能以及 其他制动功能的材料的使用。制动盘包括支撑或结构盘，其侧部装配有第一和第二摩擦盘。 摩擦盘由执行制动功能的适当材料制造。结构盘由复合材料制造。结构盘的复合材料可以 由选自以下群组的树脂构成:环氧树脂、酚醛树脂、氰酸酯、氰环氧树脂(Cyanepoxid)、陶瓷 树脂或搪瓷以及上述各项的组合。摩擦盘可以由选自以下群组的材料构成：钢、铸铁、硬化 铝、氧化铝（陶瓷）、碳化硅、氮化硅、碳化钛以及碳陶瓷。
[0009] 在车辆中，特别是在机动车辆中，制动盘可能是用于制动系统的最普遍的设计。盘 式制动器实质上由制动盘和夹紧制动盘边缘的制动钳组成。制动盘在此处通过轮毂被连接 到被制动的车轮，轮毂可旋转地被安装在转向节上。另一方面，制动钳被固定到转向节上。 实际的减速通过制动片完成，其可以抵靠制动盘被应用并在制动盘和制动钳之间被设置在 制动盘的两侧。
[0010] 根据应用的领域，制动盘可以不仅由铁(举例来说灰铸铁(GG))构成，还可以由碳 陶瓷或铝构成。制动盘在此应该尽量具有耐磨损并几乎不释放细小灰尘的表面。可行的最 坚硬的表面被期望以便于达到这样的目的。举例来说在铝制动盘的情况下，碳化硅(SiC)相 应地被添加，其被沉淀析出以作为表面上的抗磨损保护层。然而，由非铁材料制造制动盘有 时是困难的并通常是高成本的。
[0011] 当今的制动盘因此主要地由灰铸铁材料制成。以轻质材料替换重的灰铸铁材料可 以实现每个制动盘一一举例来说非通风的16 "制动盘一一的重量减轻大约1.9kg，因此优选 地以铝材料进行替换。除了整车重量的减轻，关于行驶动力的进一步的优点通过非簧载质 量上的重量减轻来实现。然而，与铝盘相关的问题为一方面铝材料具有低熔点并且另一方 面不具备充分的耐磨性或作为用于制动盘的在摩擦学上适当功能性表面的适当的摩擦系 数。
[0012] 通过增加微粒加强材料作为合金成分在铝制动盘上实现具有高耐磨性摩擦表面 的努力已经相应地被作出（参见以上内容）。然而，为了这个目的，在机械预加工后，必须通 过在氢氧化钠溶液中蚀刻使表面粗糙到这样的程度一一摩擦表面形成具有摩擦片配合部 的功能摩擦系统以及在技术上有利的时间之后，可以通过形成"转化膜"充分转移摩擦能 量。这样的错合金可以或通过铸造预制合金错材料（Duralcan^)或通过粉末冶金生产（以 20-40%的碳化硅进行PEAK喷涂压实）来制造。然而，这样的方法的缺点存在于这种合金系 统的低延展性以及通过金刚石研磨对部件进行后加工的高成本。
[0013] 热喷涂是形成这样的保护层的另一个方式。在这种情况下，施加在制动盘的基底 部件的表面上的材料在热作用下被预先软化并通过气体流的方式以单个粒子的形式被加 速。在粒子的冲击下，纯粹的机械连接在基底部件的表面没有被熔融的情况下形成。材料可 以为金属和氧化陶瓷或碳化物材料。在这种情况下，除了高成本以外的缺点尤其在于这样 的保护层的耐久度。相应地，通过喷砂的方式使表面仅适度粗糙化是可行的，其不能产生持 久、耐用的机械结合。然而，热喷涂层的问题在于喷涂填充材料的高成本、应用并产生同时 与防腐蚀结合的充足的粘合强度上的低效率。举例来说，DE 10 2005 008 569 A1号专利文 件描述了通过热喷涂施加在制动盘上的自熔性镍基粉末合金，因此以这种方式一定的基本 粘附将在熔融之前已经出现。在将制动盘调节到应有尺寸之后，即在热涂覆之前，被涂覆的 区域将仅仅被喷砂以便增加表面的粗糙度，这意味着似乎可实现喷涂层的良好粘附的良好 条件。DE 10 2009 003 161 A1号专利文件公开了轻质金属制动盘具有通过PTWA(等离子电 弧热喷涂技术)方式施加的热喷涂层。喷涂层一一即隔热摩擦层一一由包含纳米晶体的金 属合金形成。
[0014] 电沉积的镍加上碳化硅强化层从现有文献中是已知的。这些层生产上非常复杂。 在电沉积方法中，整个部件必须以例如铬或镍或镍加上硬材料粒子涂覆。不光这种电沉积 涂层而且还有热喷涂涂层在盐雾试验中都是非常糟糕的：举例来说，在热喷涂层下的蠕变 甚至在附加了密封方法的情况下也无法可靠地防止。
[0015] 制动衬片和制动盘之间的磨损引发了颗粒 即细粉尘 排放。然而，除了细 粉尘的问题，生锈的制动盘结合昂贵的铝轮圈的视觉效果也是明显的。已知接近70%的细 粉尘颗粒来自灰铸铁盘材料。当这些也来自于制动片的磨损粒子与铝轮圈接触时具有高达 700°C的非常高的温度。在这种情况下，它们可以很容易地烧蚀进入到铝表面上的透明涂层 中并且移除灰黑色的沉积物甚至在清洗安装并施加非常大的努力的情况下都是非常困难 的。当制动衬片在长期的静止后被锈蚀时，啸叫或摩擦也被认为是令人困扰的。
[0016] 通过在制动盘的下游的真空清洁器捕获所形成的细粉尘颗粒并将它们收集在过 滤部件一一例如纸过滤器一一中是可行的。同时这可以防止或最小化环境污染或弄脏铝轮 圈，但它并未解决磨损和腐蚀这样的基本问题。
[0017] 电沉积涂层以及热喷涂层都不适于结合了充分的耐磨损性和优化的摩擦系数以 及长期耐腐蚀性的摩擦衬片的制造。由于这些现有方法的缺点，因此存在着对适当涂层的 需求，该适当涂层不仅满足具有最低生产成本的部件的可靠功能的需求而且同时还可以被 整合到制造铝制动盘的制造环节中。
[0018] 按照上述的问题，作为批量生广的广品，对于制动盘 特别是错制动盘 的 简单并可持续的生产中依然存在改进的空间。
[0019] 在这个背景下，本发明解决的问题在于提供了制造用于车辆的制动盘的方法，其 允许低成本及可持续的大量制造。目的更进一步在于陈述一种车辆制动盘，除了生产上是 便宜的，而且其特别地具有改进的抗腐蚀的作用以及延长的使用寿命。
[0020] 对于与方法相关的部分问题的解决方案在权利要求1的对策中被陈述。与产品相 关的部分问题通过具有权利要求11的特征的制动盘被解决。各自的从属权利要求进一步公 开了本发明的特别有利的配置。
[0021] 应当注意的是，在以下说明书中单独列出的特征的对策可以以任意期望的、技术 上有利的方式结合并公开了本发明的进一步的配置。说明书特别地结合附图附加地描述了 本发明的特征并对本发明进行了详细的说明。
[0022] 本发明提出了以下制造用于车辆的制动盘的方法，其中保护层被设置在制动盘的 基底部件上的至少某些部分。基底部件以铝或铝合金形成。按照本发明，该方法至少包含以 下步骤：
[0023] 至少预加工坯件形式的基底部件的摩擦表面；
[0024] 至少在基底部件的摩擦表面上施加作为抗腐蚀和/或抗磨损层的搪瓷涂层，以及
[0025] 后处理至少某些部分具有涂层的基底部件，其中搪瓷涂层冶金地结合到基底部件 的基底材料上。
[0026] 按照本发明的搪瓷涂层优选为熔融的混合物。在涂覆搪瓷的温度上，玻璃成形氧 化物融化在一起以形成玻璃熔体。玻璃成形氧化物在此处可以为Si0 2、B203、Na20、K20&& Al2〇3。基底搪瓷包含硼砂、长石、石英和氟化物，余量为碳酸钠和硝酸钠。Ti、Zr以及Mo的氧 化物可以作为遮光剂。
[0027] 优选的搪瓷涂层包含以重量份比例示出的以下示例组分：
[0028]
[0029]
[0030] 为了获得更高的机械强度，特定比例的碱土金属铝酸盐被添加到搪瓷涂层中。碱 土金属铝酸盐的比例相比以重量计的陶瓷熔块的量处于3%到35%之间。摩尔比的稀土还 可以被添加到碱土金属铝酸盐中以进一步增加强度。碱土金属铝酸盐优选以硅酸盐水泥 (碱土金属硅铝酸盐）的形式被添加。重要的是选择非常细的研磨度以便获得高强度。与水 (H 20)结合的情况下，水化硅酸钙形成细小的针状结晶，其彼此间连锁并因此导致高强度。 [0031]在优选的发展中，所陈述的物质是细粉状且熔融的。该熔融物被淬火，即优选地引 入到水中，其中合成的颗粒状玻璃熔块(陶瓷熔块)在接下来的步骤中被再次细磨。在研磨 过程中，举例来说30%到40%的水与黏土和硅砂粉被一起添加。根据搪瓷的类型，以上提到 的遮光剂和着色的氧化物也被添加。
[0032] 以此方式，搪瓷釉浆形成，其应当优选地静置一段时间，优选地是几天，以在搪瓷 釉浆被进一步使用之前改善其混合情况。举例来说在浸渍涂覆之后，使用适当的浮选剂确 保获得均匀的层厚度，其中进一步的细节在以下与可行的浸渍涂覆相关地被提供。
[0033] 如以上提到的，设置用于制动盘一一即用于基底部件一一的基底材料为铝或铝合 金。
[0034] 举例来说，对于不通风制动盘来说，制动盘--即其中的基底郃件--可以通过 对可锻合金(举例来说A1 6061)的深度冲压/锻造被制造。同样可行的是通过铸造法一一举 例来说低压铸造或砂模铸造或使用HPDC法(高压铸造)--制造制动盘。各种铸造方法因此 也适用于制造用于随后的表面涂覆过程以及所需要的高烘烤温度的制动盘。然而，当使用 HPDC法时，非常好的真空环境应当被使用以便在必要的烘烤操作过程中（进一步参见下文） 防止气泡的形成(起泡问题）。
[0035] 基底部件一一即坯件一一在此包含外围的外部制动环，其被提供用于与制动钳的 制动片接触，其中制动片或制动衬片自然地夹紧制动环的两侧一一即摩擦表面。在基底部 件的中心存在开口，其被设置在基底部件的突出部。环绕该开口存在优选地设置有延伸穿 过该突出部的五个均匀间隔的通孔。所述的通孔用于接收车轮螺母，通过该车轮螺母使制 动盘与车轮的轮毂接合在一起。该突出部一一其还可以被设计为盘凸台一一可以与制动环 一体制造，即同样是铸造，或作为分离的部件被适当地连接到制动环。由其本身可知的，该 基底部件可以被制造为不通风的或通风的制动盘。在通风的制动盘的示例中，摩擦表面被 设置在外部盘上，其中相对的外部盘通过肋部被间隔开。由其本身可知的，每个外部盘当然 地同样仅具有一个摩擦表面。以此方式，同样由其本身可知的，空气间隙在外部盘之间形 成，由此原因，在这方面没有进一步的细节将被陈述。
[0036]接着对坯件的至少几个部分进行预加工，其中按照本发明，至少未来的摩擦表面 被预加工。预加工通过机械方法的方式进行，其中预加工优选地通过车削方法实施，更优选 地通过干式车削方法执行。被涂覆的该区域一一即举例来说摩擦表面一一优选地被加工以 使其具有举例来说5到15μπι的粗糙度。预加工还可以通过喷砂执行，其中进一步适当的预加 工的方法不应当被排除。原则上，预加工因此可以通过粗车削或通过具有附加的刚玉喷砂 的车削进行。
[0037] 一旦至少摩擦表面已经被预加工，则搪瓷涂层可以被施加。因此这可以通过喷涂 的方式进行，然而其中通过刷涂或浸浴的应用也可以是有利的。在这方面，有利的是所施加 的涂层 即搪瓷釉楽· 是湿搪瓷涂层。
[0038] 在喷涂的情况下，有利的是规定搪瓷涂层被施加作为水性悬液(搪瓷釉浆）。有利 的是至少预加工的区域是非常容易进入的，因此喷涂装置可以接着单独地覆盖被涂覆的区 域。涂层可以以基底部件优选地旋转的方式被施加。可行的是使制动盘以60到120rpm的转 速旋转。搪瓷涂层可以通过在举例来说2到4 bar的压力下雾化来喷涂。搪瓷涂层相应地可 以在非常短的时间内（举例来说20秒)被施加至所期望的材料厚度，其中搪瓷釉浆的输送速 度通过对参数的自动监控可被控制在较窄范围内--举例来说通过计算机控制喷涂机器 人的方式一一以便能够制造在每个示例中厚度上的轻微变动的各自的搪瓷涂层。单阶段的 搪瓷涂层的操作可以在按照本发明的方法中被选择。在这方面，可行的是省去基底搪瓷和 顶部涂层搪瓷的分别施加，因此仅单阶段的施加是优选的。同样可行的是最初应用更薄的 釉浆层并使其干燥，其中所述的操作可以重复地执行以便施加到所期望的层厚度。具有固 定的被涂覆的制动盘的旋转喷涂装置也是可行的，但并非优选的。在这方面，仅仅摩擦表面 的区域可以被提供搪瓷涂层。不仅在非通风的制动盘而且在通风的制动盘的情况下都是如 此。在进一步可能的发展中，基底部件可以以浸浴进行涂覆，其中水溶液(搪瓷釉浆）同样被 提供。也是在这种情况下，仅仅制动环一一即仅仅摩擦表面一一可以被涂覆。基底部件在此 没有完全浸入到浸浴中，而是仅仅对于浸没制动环的一些部分来说足够地深。如此，整个的 制动环通过旋转制动盘的方式被涂覆。通风的制动盘特别有利地通过浸浴方式被提供以搪 瓷涂层，因此湿搪瓷涂层还可以完全地进入到两个外部盘之间的空隙，以使摩擦表面相对 侧上的内表面可以被涂覆，其中肋部可以当然地同样被涂覆。对间隙的涂覆导致完全的防 腐蚀保护的有利结果，凭此制动盘的使用寿命被明显延长，其中由于在摩擦表面上设置的 搪瓷涂层，摩擦表面上所附加的防磨损保护当然同样地有助于使用寿命的延长。
[0039] 作为对仅对一些部分一一其中仅制动环（即摩擦表面)被涂覆一一进行涂覆的替 代，基底部件还可以被完全地涂覆。在此情况下，因此完全地保护制动盘免受腐蚀。接着有 利地规定的是基底部件也被完全地预加工。如果可以有利地实施，则可以提供在两个外侧 盘之间的间隙中的预加工。
[0040] 搪瓷涂层可以通过喷涂装置或浸浴方式被再次地提供。假如该制动盘要被完全地 涂覆，则该制动盘被完全地浸入到浸浴中。其旋转并非必须的，但其是所期望的。如果搪瓷 涂层通过喷涂装置的方式被应用，则至少通过关于它们可以被感知的颜色来区分的搪瓷涂 层可以被施加。该突出部一一即盘凸台一一可以举例来说被制造为在低光下明亮反光。这 是有利的，因为突出部本身未像摩擦表面那样暴露给任何摩擦力。如果确定感知的色彩在 通过制动衬片的冲击后一一即在各自摩擦表面受到磨损后一一保持不变，则摩擦表面当然 能够被提供具有特定可感知的颜色。
[0041] 如果制动盘的至少一些部分被涂覆，其在进一步的步骤中被后处理。为了这个目 的有利地规定，搪瓷涂层在施加后首先被干燥，其中烘烤处理接着被提供。搪瓷涂层通过将 制动盘引入到干燥设备中被干燥，其中搪瓷涂层制动盘在大约60到80°C，也可以在大约80 至lj 120 °C，被干燥5到30分钟的持续时间。在本方法的一个可能的发展中，干燥操作在空气循 环烘箱中实施。为了随后的热处理，涂覆了搪瓷的制动盘例如在隧道炉中以大约550Γ被烘 烤一一即熔融。以这种方式，搪瓷涂层可以冶金地与基底部件的基底材料结合在一起。搪瓷 涂层与铝表面之间的结合通过连锁区域的形成产生，该连锁区域举例来说由铝和搪瓷涂层 之间的反应界限上的Al 2〇3的分解引发。Si4+在此扩散进入到铝表面，并在此其还原为Si。此 外，通过在搪瓷釉浆中的碱金属对铝表面的碱性侵蚀也提升了粘附性。这种烘烤操作导致 了致密的、连续的氧化物层的形成，其对于雨水尤其对于盐水的侵蚀具有高抗性。在这方 面，搪瓷涂层作为抗腐蚀涂层的首要功能被实现。
[0042] 按照本发明的搪瓷涂层由于不会经受蠕变而不同于电沉积或喷涂涂层。如果蠕变 在保护层下发生，则铝的氧化物相在涂层下形成，其接着导致了与顶部涂层的剥落相关联 的体积的大量增加。同样有利的是，如果由于局部的破坏(石块的冲击、机械劣化），搪瓷涂 层被移除直至基底材料，按照本发明的搪瓷涂层接着不会经受进一步的破坏。腐蚀的破坏 将接着仅在没有搪瓷涂层的区域中出现，但不会进一步延伸。按照本发明的搪瓷涂层的进 一步的优势可以被认为是所述涂层由于氧化铝、硅酸盐等的化学组分以及搪瓷典型的气孔 和气泡结构而在重量上非常轻。
[0043]除了具有良好的抗腐蚀性，按照本发明的搪瓷涂层由于具有600到800 HV0.1的高 的层硬度而以良好的抗磨损性为特征，因此其硬度四倍于铝基底材料。在这方面，搪瓷涂层 具有抗磨损层这样的第二功能，其中搪瓷涂层实质上形成了用于制动片的制动盘的摩擦配 合物，即用于其中的摩擦衬片。抗磨损性和/或抗热裂化性可以通过使用"部分结晶搪瓷"来 进一步增强，其中在玻璃基体中的结晶沉淀与常规搪瓷相比增加了抗磨损性。同样有利的 是搪瓷的耐磨损性能可以通过包含纳米级的硬质材料被显著地改善。这些碳化物硬质材料 具有与非晶态的搪瓷基体相比明显更高的抗磨损性。抗磨损性可以通过改变碳化物粒子的 尺寸进一步被优化。
[0044] 如上所述，铝或铝合金可以用作基底材料。此前或之后铝被提到，其中铝还应当被 认为包括铝合金。
[0045] 在烘烤步骤之后，搪瓷涂层表面可以经受最终的处理一一即所提供的精加工处 理。优选提供的是转动摩擦表面以及将由于烘烤处理而产生的氧化物层去除。
[0046] 制动盘当然还可以在没有对摩擦表面区域进行任何加工的情况下使用。可能的跳 动以及粗糙度可以通过使用较薄的搪瓷层被最小化以随着旋转运动烧结该层。同样可行的 是通过后研磨对盘进行后加工，其中金刚石或硬质材料杯形砂轮可以被使用。同样可以想 到的是通过车削执行后机械加工，尽管由于由于高硬度带来的脆度，但其是可行的，其中 PCD(多晶金刚石）可翻转切削头是优选的。在精加工之后，至少在摩擦衬片一一即制动衬 片--的触及区域中，搪瓷涂层可以具有Ra: 0.02到0.05μπι以及Rz :0.09到0.26μπι的粗糙度 值，其中该值当然应被认为仅通过示例的方式被陈述。
[0047]有利的是施加50μπι到ΙΟΟΟμπι的层厚度的搪瓷涂层。以这样的方式，根据搪瓷涂层 的层厚度，制造能够具有超过240，000km的使用寿命的制动盘是可能的。
[0048]为了确保足够的高耐磨损性，被证明有利的是以这样的方式调节搪瓷涂层的组 分，该方式为在烧结后一一即在烘烤操作后一一得到举例来说650 HV0.1的硬度值。此外， 这个组分不会产生完全熔融的具有搪瓷的典型光滑表面的玻璃状搪瓷涂层，而代之为由高 结晶相含量导致的较为粗糙的表面。晶体含量可以理想地为20%，或甚至为30-50%。
[0049] 由于摩擦层的优良的抗腐蚀性和抗磨损性，按照本发明的搪瓷涂覆法典型地适用 于铝制动盘的制造。按照本发明的方法进一步提供了通过常规的摩擦衬片可以使用的方式 增加特定的氧化物以在宽的限定范围中调节摩擦系数的可能性，其中抗腐蚀性和抗磨损性 与常规的灰铸铁制动盘相比是明显改进的。
[0050] 搪瓷涂层可以附加地被着色，由此以上已经提到的各种颜色可以被单独地选择， 其中一旦磨损出现则搪瓷涂层同样会显示颜色。这有利地产生了安全特征，其将在以下进 行阐述。
[0051]根据本发明，搪瓷涂层可以被应用到整个制动盘上作为抗腐蚀保护，其中搪瓷涂 层还可以仅施加在摩擦表面的区域中作为具有适当的摩擦系数(避免研磨噪音）的磨损衬 片，以使搪瓷涂层作为摩擦配合物用于制动衬片。搪瓷涂层还可以被施加在远离摩擦衬片 接触表面的区域中作为荧光的、装饰性的、容易清洁的衬片，其中搪瓷涂层可以被应用到接 触区域中（盘凸台、杯型台）以为了便于制动盘的移除（防止卡在轮毂上）。原则上，由于致密 的、连续的搪瓷涂层可以更容易地被清洁，也因为来自制动衬片的任何热粉尘颗粒不会容 易地烧蚀进搪瓷涂层，所以搪瓷涂层在这个区域比其他层或涂层系统更具优势。按照本发 明的方法可以包含以下步骤:预加工、通过浸浴/喷涂施加釉浆、干燥并烧结以及精加工以 获得期望的粗糙度。该搪瓷涂层可以附加地具有隔热功能，以便所产生的热不会很快地散 失。
[0052]虽然单级涂覆方法是优选的，但可行的是将制动盘完全地浸入到低成本的搪瓷釉 浆中，其在两个外部盘之间具有许多连接件的通风盘中是特别有利地，其中高质量的、着色 的搪瓷层接着在随后的喷涂应用中被施加在摩擦衬片表面和杯型台接触表面(盘凸台）之 间的区域中一一即制动衬片触及区域。在这方面，可行的是在未经受磨损的制动盘的区域 中施加搪瓷涂层，其是低成本的并且不具有很好的抗磨损性，但应当被调整以使其具有与 被施加在磨损区域的搪瓷涂层相同的烧结温度范围。由于制动衬片进行烘烤而可能在常规 的灰铸铁制动盘上产生的研磨噪音的问题基本上可以通过搪瓷涂层避免。如果搪瓷涂层被 着色，则其可以附加地被用于指示一一举例来说将要进行的对制动盘必要的替换。一旦制 动表面上着色的搪瓷层在一段时间后被磨损，即举例来说当具有其典型外观的基底材料可 以看到时，这将被用作指示器以指示制动盘必须很快地进行替换。举例来说，如果铝的银色 光泽穿过着色的搪瓷涂层显现出来，甚至不熟练的用户同样可以容易地辨别制动盘应当被 替换。在这个方面，另一安全特征被有利地建立。
[0053]以搪瓷涂层涂覆的基底部件的边缘优选地具有半径R，其比在边缘半径的区域中 的搪瓷涂层的层厚度大至少三倍。以这样的方式，均匀的层厚度在边缘区域中被确保。过于 尖锐的过度或边缘可能导致该处所形成的搪瓷层过薄。
[0054] 本发明因此提供了将搪瓷涂层至少施加在制动盘的摩擦表面上并至少使用这个 搪瓷涂层作为制动衬片的摩擦配合物。如果轻金属制动盘举例来说是通过仿造铸铁的方式 涂覆，尤其相应可行的是避免将以其他方式出现并烧蚀进入到轻金属轮缘中的热细粉尘。 对于本发明的目的有利的是，使用搪瓷涂层作为抗腐蚀层和抗磨损层制造的合成的制动盘 具有与常规的制动盘或具有举例来说通过热喷涂法的方式一一举例来说以自熔粉末合 金一一施加涂层的制动盘相比实质较长的使用寿命。
[0055] 搪瓷涂层还可以被制造以使涂层通过热量输入被照亮，其中可以想到搪瓷涂层在 没有预先暴露到光线的情况下发射光线。整个制动盘在原则上可以具有荧光的搪瓷涂层， 这导致用于夜间驾驶的进一步的安全特征。这也使使用本发明的方法与现有方法相比制造 更薄的铝制动盘是可行的，其中所述盘可以例如变薄1.75mm，因为硬质搪瓷涂层实质上在 摩擦表面上没有显现出磨损(如果选择特别高质量的搪瓷涂层）。制动盘进一步有利地被提 供一种搪瓷涂层，即重量优化的，由于该搪瓷涂层含有比重为1.2到2. Og/cm3的轻质氧化 物，因此搪瓷涂层与可比较的铝层相比为重量为其几乎一半，其中搪瓷涂层具有非常高的 抗磨损性。
[0056] 本发明进一步有利的细节及效果在下文中以附图中所示的各种示例性实施例为 基础被更详细地阐述。
[0057]图1为按照本发明的制动盘的平面的概要图；
[0058]图2示出了图1中的制动盘的剖视图；
[0059] 图3为图2的细节图；以及
[0060] 图4示出了通风制动盘的剖视图。
[0061] 在各个附图中相同的部件通常具有相同的附图标记，以使其通常仅进行一次描 述。
[0062] 图1为按照本发明的制动盘1的概要图。所述的制动盘具有例如铝（即举例来说A1 6061)的环形基底部件2。基底部件2典型地具有外围的外部制动环3,其目的在于与制动衬 片(未详细示出）接触。在基底部件2的中心存在开口 4，其被设置在基底部件2的突出部5中。 突出部5还可以指盘凸台5。在所示的示例中围绕开口 4设置有穿过突出部5的五个均匀间隔 的通孔6。所述的通孔6起到承接车轮螺母的作用(在此未详细示出），通过该车轮螺母使制 动盘1可以与车轮(未不出）的轮毂(同样未不出）接合在一起。
[0063] 图2示出了穿过图1所示的制动盘1的平面a-a的截面。如图示，突出部5相对于基底 部件2的制动环3向外突出。制动环3包含两个相互平行定向的制动表面一一即摩擦表面7、 8,也就是第一摩擦表面7和第二摩擦表面8。点划线环形B在图2上被画出，其中环形B中的制 动环3的区域为图3中的部分。
[0064]图3示出了图2的环形B中的制动环3的细节。从制动环3的第一摩擦表面7的区域中 的制动环3的放大部分可以明显看到搪瓷涂层10被应用在基底部件2的表面9上的该区域 中。搪瓷涂层10在此还覆盖外部周向表面。在这方面，整个制动盘1可以具有搪瓷涂层10。然 而，还可以想到的是仅摩擦表面7和8具有搪瓷涂层10。搪瓷涂层10具有双重功能。搪瓷涂层 10首先提供了制动盘1的抗腐蚀保护。其次，搪瓷涂层10同时起到了作为制动盘1的摩擦层 的功能。
[0065] 边缘14以半径R制造，以使均匀的搪瓷层被应用在这个区域中。半径R在此大致是 搪瓷涂层10层厚度的3倍。较大的半径是没有问题的，而对于较小半径，层厚度会不均匀地 分布在边缘14的区域中。
[0066] 搪瓷涂层10还可以被施加在制动盘的至少一些部分中，其中仅摩擦表面7和8被提 供搪瓷涂层10。然而，如上所述，同样可行的是向制动盘1提供完全的搪瓷涂层。该搪瓷涂层 可以通过喷涂装置或浸浴的方式实施。
[0067] 图4示出了制动盘1，其具有外部盘11和12,二者之间设置有肋部13,以形成通风制 动盘1。通风制动盘还可以仅在其摩擦表面7和8上具有搪瓷涂层10。然而，对于通风制动盘1 有利的是以搪瓷完全涂覆。为了这个目的，通风的制动盘1可以以浸浴设置，以同样地使彼 此相对的外部盘11和12的内表面以及肋部13以搪瓷涂覆。
[0068] 对于制动盘1同样可行的是具有不同的搪瓷涂层。相应优选的是选择用于摩擦表 面7和8的涂层，该涂层具有上述的具有必要的摩擦系数的双重功能，以使制动盘1的功能可 以被维持。在远离这些需要用于减速车辆的表面处，制动盘可以具有一种搪瓷涂层，该搪瓷 涂层具有进一步的功能一一举例来说以信号传递效应的方式一一使所述涂层在黑暗中也 是明亮发光的。完全处于本发明的目的中的还有以这样的信号传递搪瓷涂层提供摩擦表 面。
[0069] 无论怎样，制动盘应当在搪瓷涂层10应用之前至少部分地预加工。有利的是对还 要被涂覆的制动盘1的区域进行机械加工。
[0070] 一旦搪瓷涂层10已经被施加，则干燥及烘烤处理被提供。机械后加工可以选择性 地同样被实施。
[0071] 附图标记清单
[0072] 1制动盘
[0073] 2基底部件
[0074] 3 制动环
[0075] 4 开口
[0076] 5突出部/盘凸台
[0077] 6 通孔
[0078] 7第一制动表面/摩擦表面
[0079] 8第二制动表面/摩擦表面
[0080] 9 表面
[00811 10搪瓷涂层
[0082] 11外部盘
[0083] 12外部盘
[0084] 13 肋部
[0085] 14 边缘
[0086] R 半径
【主权项】
1. 一种制造用于车辆的制动盘（1)的方法，其中保护层被设置在所述制动盘（1)的基底 部件(2)上，所述基底部件(2)具有摩擦表面(7、8)，其中所述基底部件(2)由铝或铝合金构 成并且搪瓷涂层(IO)至少被设置在所述摩擦表面(7、8)上， 所述方法至少包含以下步骤： -至少预加工坯件形式的所述基底部件(2)的所述摩擦表面(7、8); -至少在所述制动盘（1)的所述摩擦表面(7、8)上施加作为抗腐蚀和/或抗磨损层的所 述搪瓷涂层（10)，以及 -后处理至少部分被涂覆的所述基底部件(2)，其中所述搪瓷涂层（10)冶金地结合到所 述基底部件(2)的基底材料上。2. 如权利要求1所述的方法，其中 所述搪瓷涂层（10)为熔融混合物，该熔融混合物包含玻璃成形氧化物连同硼砂、长石、 石英、氟化物、苏打、硝酸钠以及遮光剂。3. 如权利要求1或2所述的方法，其中 所述搪瓷涂层(10)包含钴、锰和/或镍的氧化物。4. 如前述任一权利要求所述的方法，其中 作为抗腐蚀和抗磨损层的所述搪瓷涂层（10)具有硬度，所述硬度为铝或铝合金制的所 述基底部件(2)的数倍。5. 如前述任一权利要求所述的方法，其中 对至少部分所述制动盘（1)的预加工通过车削法的方式实施，优选地通过干式车削法 实施。6. 如前述任一权利要求所述的方法，其中 预加工区域具有Rz 5到15μπι的粗糙度。7. 如前述任一权利要求所述的方法，其中 所述搪瓷涂层(10)通过喷涂被施加。8. 如前述任一权利要求所述的方法，其中 所述搪瓷涂层(10)以浸浴的方式施加。9. 如前述任一权利要求所述的方法，其中 施加的所述搪瓷涂层(10)被干燥，其中所述制动盘(1)随后接受烘烤处理。10. 如前述任一权利要求所述的方法，其中 施加的所述搪瓷涂层(10)接受机械后加工。11. 一种用于车辆的制动盘，其通过前述任一权利要求所述的方法制造，包含铝或铝合 金的基底部件(2)以及摩擦表面(7、8)，所述摩擦表面(7、8)具有至少部分地设置的保护层， 其特征在于， 搪瓷涂层（10)，所述搪瓷涂层（10)被设置作为至少所述摩擦表面(7、8)上的防腐蚀和/ 或防磨损层。12. 如权利要求11所述的制动盘，其中 所述搪瓷涂层(10)被完全地设置在所述基底部件(2)上。13. 如权利要求11或12所述的制动盘。 其中所述搪瓷涂层(10)具有50到1000 ym之间的厚度。14. 如权利要求11到13中任一项所述的制动盘， 其中设置有所述搪瓷涂层（10)的所述基底部件（2)的边缘具有半径R，所述半径R比在 所述边缘半径的区域中的所述搪瓷涂层(10)的所述层厚度大至少3倍。15. 如权利要求11到14中任一项所述的制动盘，其中 至少处于所述摩擦表面上的所述搪瓷涂层包含以重量比计的以下组分： SiO2 5-50%； BaO 2-20%； B2O3 0.5-10%； Li2O 0.5-15% ； K2O 5-30% ； Na2O 5-44% ； Sb2O3 0.5-25%;以及 TiO2 2-40%。16. -种将搪瓷涂层（10)作为至少制动盘（1)的摩擦表面(7、8)上的防腐蚀和/或防磨 损层的用法，所述制动盘(1)通过前述权利要求1到10中任一项所述的方法制造。
【文档编号】F16D65/12GK105960544SQ201580007291
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2015年1月29日
【发明人】迈克·布罗达, 克莱门斯·玛丽亚·瓦普特, 伊万·布鲁根, 托马什·帕维尔·格拉比克, 安妮特·布雷特施奈德, 沃尔夫冈·库恩
【申请人】福特全球技术公司