专利名称：车辆制动盘及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的车辆制动盘。此外，本发明还涉及一种根据权利要求4前序部分的用于制造制动盘的方法。
背景技术：
从现有技术——如在DE 10 2004 016 098A1中所描述地——已知了一种车辆制动盘以及一种用于制造制动盘的方法。制动盘至少具有一基体，该基体在其外表面的区域中至少局部地带有耐磨层，该层被用作摩擦层，其中在该基体与至少一个外部耐磨层之间施加有作为附着力增强层和/或作为防腐蚀层的至少一个中间层，且所述至少一个中间层以电镀的方式被施加。DE 10 2005 008 569A1中描述了一种摩擦元件及其制造方法，在该方法中，提供
一摩擦元件基体并施加一覆层。该覆层具有易熔合金并且被焊上。从DE 102 03 507A1已知了一种车辆制动盘及其制造方法。该制动盘包括由金属材料、尤其是灰铸铁制成的基体，该基体具有至少一个摩擦面，所述摩擦面具有由大摩擦系数值的硬质材料组成的覆层。该基体沿着轴向平行于制动盘轴线的方向被车削去该覆层的层厚。该覆层例如由氧化铝、金刚石或陶瓷材料组成。DE 103 42 743A1中描述了一种车辆制动盘及其制造方法。制动盘包括基体，该基体至少在外表面的区域中带有耐磨层，该耐磨层被用作摩擦层并具有一由用于在基体与至少一个耐磨外层之间增强附着力的材料组成的区域，其中由增强附着力的材料组成的该区域和耐磨外层被构造成至少一个梯度层/渐变型的层，所述梯度层的组分沿层厚方向变化。从DE 103 45 000B3已知了一种用于制造制动部件的装置和方法，在所述用于制造制动部件的方法中，为该制动部件的环形制动面设置耐磨保护层，该耐磨保护层通过在表面侧熔化载体材料以及使覆层材料与该熔体混合而形成并且结合入所述载体材料中，其中，用于在表面侧熔化载体材料的能量输入通过光波、电弧、等离子体和/或电子束而实现，并尤其优选通过激光作为呈光波形式的辐射能作用到待熔化的表面上。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种改进了的车辆制动盘以及一种制造该制动盘的方法。根据本发明，这个目的通过具有权利要求1特征的用于车辆的制动盘来实现，在方法这方面，该目的通过权利要求4中给出的特征来实现。本发明的优选的实施形式和改进方案在从属权利要求中给出。根据本发明的用于车辆的制动盘包括由金属材料、尤其是灰铸铁、钢或铝合金制成的基体，该基体具有摩擦面，该摩擦面具有由硬的耐磨的材料组成的覆层。该覆层具有呈碳化物或氧化物陶瓷形式的硬质材料。
包含碳化物或氧化物陶瓷的硬质材料对于耐磨性的改善以及良好、恒定的磨擦系数值具有显著贡献。在此，碳化物或氧化物陶瓷以通过结合相/粘结相或基质来结合的形式存在，碳化物或氧化物陶瓷尤其通过基于Cr、Ni和/或Fe的合金来形成。其中特别是包括Cr钢和/或Cr/Ni钢。通过根据本发明的解决方案能制造出成本低廉的制动盘，这是因为制动盘的大部分由成本低廉的灰铸铁制成。然而借助覆层，制动盘具有比其中摩擦面也由灰铸铁制成的制动盘小得多的磨损。另外，通过这种覆层能减轻制动盘的重量以及减少制动盘的腐蚀。本发明的解决方案使得制动盘可具有均勻的摩擦系数值并能减小在制动中产生的温度，由此能避免所谓的制动性能衰减、即由于过热而造成的制动失效。另外，通过在制动时减小振动和噪声，能提高舒适性。通过根据本发明的解决方案，在制造期间取消了用于制动盘表面硬化的成本高的再处理。
借助附图更详细阐明本发明的实施例。在此示出图1是根据本发明的制动盘的纵剖视图。
具体实施例方式图1示出根据本发明的制动盘BS的纵剖视图。制动盘BS包括基体G，所述基体由金属材料、例如灰铸铁制成。作为其它材料也可采用钢或轻金属合金例如铝。制动盘BS 的摩擦面R具有由起耐磨保护材料作用的硬质材料组成的覆层B。该覆层B包含碳化物和 /或氧化物陶瓷作为硬质材料。这种覆层也可归属于金属陶瓷类的材料或金属合金类的材料。在覆层的第一设计方案中，在由镍、钴和/或铬组成的金属基质中结合入钨和/或铬的碳化物。这里，WC的含量优选在60-85%的范围内(在没有其它说明的情况下，百分号 (% )始终被理解为重量百分比)。金属基质的主要任务是结合所包含的碳化物。金属基质的含量优选在10-50%的范围内、特别优选在15-25%的范围内。在此，尤其是高钴含量的合金组分对于金属基质具有重要意义，因此对于覆层尤其给出了这样的组分含量8-15%的Co，2-6%的Cr和0. 001-3%的Ni以及可能的微量的其它金属。典型的优选覆层组分是70-85% 的 WC，7-12% 的 Co 10，3-5% 的 Cr，0. 5-2% 的 Ni，以及杂质;或75-85% 的 WC，7-12% 的 Co 10，3-5% 的 Cr，0. 001-1 % 的 Ni，以及杂质。包含碳化物的覆层B的另一实施形式为WCCoCrNi，其由占约80%重量百分比的 WC、优选占约10%重量百分比的钴、优选占约4%重量百分比的铬、以及优选占约重量百分比的镍构成。在这种覆层组分中Cr至少部分地也以作为碳化物被结合的形式存在。
另一种很适用的金属基质具有高的镍含量。作为硬质材料的WC和Cr3C2是这种覆层的主要成分，它们的含量总共占覆层的70-95%。典型的优选覆层组分是65-85% 的 WC，15-30% 的 Cr3C2，5-12% 的 Ni，及杂质；或 70-75 % 的 WC，18-22 % 的 Cr3C2，5-8 % 的 Ni，及杂质。包含碳化物的覆层B例如是WCCr3C2Ni,其由优选占约73%重量百分比的WC、优选占约20%重量百分比的碳化铬和优选占约7%重量百分比的镍构成。另一包含碳化物的覆层由铬钢组成。在此，铬碳化物主要作为硬质材料。优选的钢具有占12-22%重量百分比的铬含量，15-20%的Cr是优选的。又一覆层B由氧化物陶瓷、例如由氧化钛(TiO2)和氧化铝(Al2O3)形成。氧化铝的含量优选在60-97%重量百分比之间，而氧化钛(TiO2)的含量优选在3-40%重量百分比之间。特别优选的组分为50-60%的Al2O3和40-50%的Ti02。又一覆层是由金属基质中的氧化物陶瓷组成的复合材料、通常也称为金属陶瓷。 优质钢尤其适合用作金属基质。特别合适的优质钢是Cr/Ni钢、尤其是316L或1. 4404。 陶瓷的含量有利地占50-80%重量百分比、优选占65-75%重量百分比，金属间化合物基质的含量有利地占20-50%重量百分比、优选占25-35%重量百分比。陶瓷优选包括氧化钛 (TiO2)和氧化铝(Al2O3)。在陶瓷中氧化铝的含量优选在60-97%重量百分比之间，而氧化钛(TiO2)的含量有利地在3-40%重量百分比之间。特别优选的组分为50-60%的Al2O3和 40-50% 的 Ti02。在施加覆层B之前，通过对制动盘BS的基体G的预处理、例如通过磨削摩擦面R， 可以获得优化的覆层B和所述覆层B在基体G上的优化的附着。有利地，可使用高速火焰喷涂、等离子喷涂、冷气体喷涂或电弧线喷涂作为涂覆方法。高速火焰喷涂特别适用于产生由碳化物组成的覆层B。等离子喷涂适用于产生由陶瓷、 金属陶瓷或金属组成的覆层B。冷气体喷涂和电弧线喷涂适用于产生由金属组成的覆层B。在高速火焰喷涂中，在使用氧气和燃料的情况下在喷枪内产生化学反应。通过由此形成的压力将覆层材料的喷涂颗粒以非常高的速度施加到待涂覆的摩擦面R上。覆层材料能以线材或粉末的形式输送给喷枪。在等离子喷涂中，通过电弧和流过该电弧的等离子气体产生等离子体。在由此形成的等离子气体流中引入粉末形式的覆层材料，该覆层材料被等离子体熔化并通过等离子气体流喷射到待涂覆的摩擦面R上。在冷气体喷涂中，粉末形式的覆层材料以非常高的速度喷射到待涂覆的摩擦面R 上。为此，被加热至较低温度的工艺气体通过在拉瓦尔喷管/收敛扩散喷管中的膨胀被加速到超音速，由此形成一气体射流。在该气体射流中注入覆层材料。此时，粉末状的覆层材料被加速至如此高的速度，使得与其它的热喷涂方法相比，所述覆层材料即使在没有预先熔化的情况下在撞击到待涂覆的摩擦面R上时也形成致密的和牢固附着的层。在电弧线喷涂中，线状的覆层材料借助电弧而熔化。由此形成的喷涂颗粒借助雾化气体喷射到待涂覆的摩擦面R上。另外，覆层B例如还能借助激光束、电子束或感应来涂覆，其中覆层材料例如以粉末的形式施加到待涂覆的摩擦面R上并且借助激光束、电子束或(电磁)感应而熔化。能通过改变所述涂覆方法的方法参数来优化覆层B，使得能得到最优地附着在基体G上的、具有优化的特性的覆层B，亦即具有优化的噪声性能、振动性能和温度性能的、耐磨耐腐蚀的覆层B。附图标记列表BS制动盘B 覆层G 基体R摩擦面
权利要求
1.一种用于车辆的制动盘(BS)，所述制动盘包括由金属材料、尤其是灰铸铁制成的基体(G)，所述基体具有摩擦面(R)，所述摩擦面具有由硬质材料组成的覆层(B)，其中所述覆层(B)具有包含碳化物的硬质材料，其特征在于，所述覆层包含-70-85% 的 WC，7-12% 的 Co, 3-5% ^ Cr,0. 5-2% 的 Ni,以及杂质；-或 75-85% 的 WC，7-12% 的 Co, 3-5% ^ Cr,0. 001-1% 的 Ni，及杂质；-或 65-85% 的 WC，15-30% 的 Cr3C2，5-12% 的 Ni，及杂质；-或 70-75 % 的 WC，18-22 % 的 Cr3C2，5-8 % 的 Ni，及杂质。
2.一种用于车辆的制动盘(BS)，所述制动盘包括由金属材料制成的基体(G)，所述基体具有摩擦面(R)，所述摩擦面具有由硬质材料组成的覆层(B)，所述覆层具有氧化物陶瓷，其特征在于，所述覆层包含氧化钛(TiO2)和氧化铝(Al2O3)，其中Al2O3的含量为60-97%而TiO2的含量为3-40%。
3.一种用于车辆的制动盘(BS)，所述制动盘包括由金属材料制成的基体(G)，所述基体具有摩擦面(R)，所述摩擦面具有由硬质材料制成的覆层(B)，所述覆层包含氧化物陶瓷，其特征在于，所述覆层是由氧化物陶瓷和金属基质组成的复合材料，所述氧化物陶瓷和所述金属基质的比率为50-80%比20-50%,所述陶瓷由比率为60-97%比3-40%的Al2O3和TiO2形成，所述金属基质由Cr/Ni钢形成。
4.一种用于制造根据权利要求1至3中任一项所述的制动盘(BS)的制造方法，其特征在于，借助高速火焰喷涂、等离子喷涂、冷气体喷涂或电弧线喷涂将覆层(B)施加到由金属材料制成的基体(G)的摩擦面(R)上。
全文摘要
本发明涉及一种车辆制动盘(BS)，所述制动盘包括基体(G)，所述基体由金属材料、尤其是灰铸铁制成，所述基体的摩擦面(R)具有由硬质材料组成的覆层(B)。根据本发明，所述覆层(B)由碳化物、陶瓷、金属陶瓷或金属形成。
文档编号F16D69/02GK102308115SQ201080006868
公开日2012年1月4日 申请日期2010年1月27日 优先权日2009年2月9日
发明者O·伦巴赫, R·迈尔 申请人:戴姆勒股份公司