盘形转子的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种耐腐蚀性高的含有石墨的铸铁制盘形转子。对于含有石墨的铸铁制盘形转子，通过脱石墨处理除去表面附近的石墨后，通过气体软氮化处理在表面依次层叠了氮化物层(4)和氧氮化物层(3)。
【专利说明】盘形转子
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于例如车辆等的盘式制动器的含有石墨的铸铁制盘形转子。
【背景技术】
[0002] 作为以往的含有石墨的铸铁制部件，例如已知有专利文献1所示的部件。
[0003] 其中，通过利用熔融盐浸渍的化学清洗法从表面除去石墨后，实施盐浴氮化处理， 从而提商含有石墨的铸铁制部件的耐腐蚀性。
[0004] 先行技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1:日本特公昭46 - 38891号公报（参照图1)
【发明内容】
[0007] 然而，将专利文献1中记载的含有石墨的铸铁制部件用于车辆等的盘式制动器的 构成部件盘形转子时，因盐浴氮化处理形成多孔层。因此，水介由多孔层的孔到达盘形转子 的石墨，在石墨的周边容易产生锈，在耐腐蚀性上未必能得到满足。
[0008] 因此，本发明的目的在于提供耐腐蚀性高的含有石墨的铸铁制盘形转子。
[0009] 本发明人等针对含有石墨的铸铁制盘形转子中在盘形转子的滑动面露出的石墨 部分特别容易产生锈的情况，发现实施脱石墨处理和气体软氮化处理对于防止该情况有 效，从而完成了本发明。
[0010] 本发明的盘形转子的第1特征构成是一种含有石墨的铸铁制盘形转子，通过脱石 墨处理除去表面附近的石墨后，通过气体软氮化处理在表面依次层叠氮化物层和氧氮化物 层。
[0011] 〔作用和效果〕
[0012] 根据本构成，通过脱石墨处理除去表面附近的石墨后，通过气体软氮化处理在表 面依次层叠氮化物层和氧氮化物层，所以盘形转子表面的石墨被氮化物层和氧氮化物层充 分覆盖。因此，盘形转子即使暴露于水中时，水也难以到达盘形转子表面的石墨，能够防止 产生锈，耐腐蚀性高。
[0013] 本发明的盘形转子的第2特征构成在于在上述气体软氮化处理后实施表面粗糙 度调整处理。
[0014] 〔作用和效果〕
[0015] 根据本构成，通过表面粗糙度调整处理能够适度地调节盘形转子的表面粗糙度 (摩擦系数），并且能够使表面变得一定程度光滑，所以能够提高盘形转子的外观。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1是实施例的盘形转子的制造工序的流程图。
[0017] 图2是实施例的盘形转子的截面组织照片（倍率400倍）。
[0018] 图3是实施例的盘形转子的截面组织照片（倍率1000倍）。
[0019] 图4是比较例1 (未处理）的盘形转子的截面组织照片（倍率400倍）。
[0020] 图5是比较例1 (未处理）的盘形转子的截面组织照片（倍率1000倍）。
[0021] 图6是比较例2 (仅进行气体软氮化处理）的盘形转子的截面组织照片（倍率400 倍）。
[0022] 图7是比较例2(仅进行气体软氮化处理）的盘形转子的截面组织照片（倍率1000 倍）。
[0023] 图8是比较例3 (盐浴氮化处理）的盘形转子的截面组织照片（倍率400倍）。
[0024] 图9是比较例3 (盐浴氮化处理）的盘形转子的截面组织照片（倍率1000倍）。
[0025] 图10是以往的盘形转子的表面的锈进展机理的说明图。
[0026] 图11是以往的盘形转子的截面的扫描式电子显微镜照片（SEM)。
[0027] 图12是表示对于实车中的盘形转子的摩擦材料粘附扭矩的变化的图。
[0028] 图13是表示对实车中的盘形转子粘附有摩擦材料时的音级的变化的图。
【具体实施方式】
[0029] 以下，说明本发明的实施方式。
[0030] 本发明的盘形转子是构成车辆的盘式制动器的部件之一的圆板状部件，在生成盘 式制动器的制动力时，具备摩擦材料和背板的制动块将按压于侧面。
[0031] 本发明的盘形转子的特征在于，使用含有石墨的铸铁通过铸造来制造盘形转子的 铸造材料，通过机械加工形成规定形状，将其通过脱石墨处理除去表面附近的石墨，再通过 气体软氮化处理在表面依次层叠氮化物层和氧氮化物层而成。
[0032] 作为成为材料的含有石墨的铸铁，可以使用在制造以往的盘形转子时使用的通常 的铸铁。作为这样的铸铁，例如，可举出片状石墨铸铁、球状石墨铸铁等。
[0033] 另外，关于铸造和机械加工可以根据制造以往的盘形转子时实施的公知的方法来 实施。
[0034] 脱石墨处理可以根据利用熔融盐浸渍的化学清洗法实施。但是，此时，优选将温度 条件设为400°C?500°C，将处理时间设为大约1小时?2小时。
[0035] 气体软氮化处理可以根据以往公知的气体软氮化法实施。但是，此时，优选将温度 条件设为550°C?650°C、将处理时间设为大约1小时?3小时。
[0036] 通过该气体软氮化处理，在盘形转子的表面按顺序形成层叠氮化物层和氧氮化物 层。优选此时的氮化物层的厚度为5 μ m?25 μ m，氧氮化物层的厚度为1 μ m?10 μ m。
[0037] 在本发明的盘形转子中，可以在气体软氮化处理后根据需要实施表面粗糙度调整 处理。通过该表面粗糙度调整处理，从气体软氮化处理后的盘形转子的表面除去难以肉眼 看到的泥渣等，并且通过使表面的凹凸一定程度平均化并变光滑，能够调节成所希望的表 面粗糙度（摩擦系数）。
[0038] 表面粗糙度调整处理可以根据以往公知的喷丸（beads shot)法实施。但是，此时， 优选将使用的玻璃珠的平均粒径设为50 μ m?100 μ m，喷射压设为lkg压力?4kg压力，喷 射时间设为3分钟以下。
[0039] 另外，优选经由上述脱石墨处理、气体软氮化处理以及表面粗糙度调整处理3个 工序的盘形转子的表面硬度为Hv690?1150。
[0040] 实施例
[0041] 对本发明的盘形转子的实施例进行说明。
[0042] 将本发明的盘形转子根据图1所示的制造流程进行了制造。
[0043] 使用片状石墨铸铁作为含有石墨的铸铁，通过铸造制造盘形转子的铸造材料，通 过机械加工加工成规定的圆板形状后，进行前清洗。
[0044] 接着，作为脱石墨处理，实施利用熔融盐浸渍的化学清洗法（温度：450±10°C， 时间：60± 10分钟），除去表面附近的石墨（Graphite)，进而通过气体软氮化处理（温度： 580±10°C，时间：120±5分钟，气体种：使用在氮气的基础上混合氨气、二氧化碳而成的气 体）在表面按顺序形成氮化物层和氧氮化物层。
[0045] 进而，进行喷丸法（玻璃珠：平均粒径75 μ m，喷射距离200mm，喷射力2kg压力， 喷射时间：90秒）作为表面粗糙度调整处理来调整表面粗糙度后，进行后清洗，完成盘形转 子。
[0046] 另外，制作了以下所示的各种比较例。
[0047] (1)比较例1 (未处理）：与上述实施例同样地使用片状石墨铸铁作为含有石墨的 铸铁，通过铸造制造盘形转子的铸造材料，通过机械加工加工成规定的圆板形状后进行前 清洗，但不实施其后的脱石墨处理、气体软氮化处理以及表面粗糙度调整处理。
[0048] (2)比较例2 (仅进行气体软氮化处理）：与上述实施例同样地使用片状石墨铸铁 作为含有石墨的铸铁，通过铸造制造盘形转子的铸造材料，通过机械加工加工成规定的圆 板形状进行前清洗后，仅实施气体软氮化处理。
[0049] (3)比较例3 (盐浴氮化处理）：与上述实施例同样地使用片状石墨铸铁作为含有 石墨的铸铁，通过铸造制造盘形转子的铸造材料，通过机械加工加工成规定的圆板形状进 行前清洗后，实施美国专利申请公开第2008/0000550号说明书中记载的盐浴氮化处理。
[0050] 将本发明的实施例和比较例1?3的各自涉及的截面组织图示于图2?图9,并将 各自的性质示于以下的表1中。应予说明，图2?图9中的符号为盘形转子的坯体1、石墨 2、氧氮化物层3、氮化物层4。
[0051] 表 1
[0052] __实施例__比较例1 比较例2__比较例3 表面的石墨覆 充分覆盖 稍露出 覆盖不完全 覆盖不完全 盖的样子_____ 表面的石墨__it__^__t__有 氧氮化物层 有无有 无 (膜厚)__(约 5·0μιη )___(约 2·0μιη )__ 氮化物层 有无有 有 (膜厚） （9.0~20.0μηι (6.0~13.0μιτι (6.0-12.Ομιη __:平均 13·0μιη)___:平均 7·0μηι):平均 7·5μιη ) 表面硬度 Hv922 H vl 50-240 Hv792 Hv662
[0053] 如图2和图3所示，本发明的实施例中，通过实施脱石墨处理和气体软氮化处理， 使石墨几乎不在盘形转子坯体的表面露出。但是，如图6?图9所示，对于不进行脱石墨处 理而仅进行氮化处理的比较例2和3,盘形转子坯体表面的石墨的覆盖不完全，在耐腐蚀性 上有问题。
[0054] 〔性能试验〕
[0055] 在此对盘式制动器的盘形转子和制动块发生粘合的机理进行说明。
[0056] 如图10所示，在盘形转子的表面产生锈时，当在生成盘式制动器的制动力之际将 制动块的摩擦材料按压到盘形转子的侧面，则含锈的磨损粉末进入摩擦材料表面的缝隙。 如果在该状态下盘式制动器暴晒于水中，则水被进入了摩擦材料表面缝隙的磨损粉末所吸 收，以磨损粉末为起点促进锈的产生，所以使盘形转子和制动块发生粘合。
[0057] 此时，如图11所示，被吸收到磨损粉末中的水介由露出在盘形转子表面的石墨而 渗透到内部，所以尤其在石墨周边促进锈的产生。
[0058] 因此，盘形转子的表面的锈的产生被促进时，制动块的摩擦材料变得容易粘附于 盘形转子，所以实车的粘附扭矩上升的同时粘附时的音级也增高。
[0059] 所以，本性能试验中将上述实施例的盘形转子和比较例1的盘形转子分别装于实 车的盘式制动器，在使盘形转子容易生锈的以下的试验环境下，在不到一个月的期间，测定 并比较粘附扭矩和粘附时的音级。
[0060] (试验方法）
[0061] 第一次的评价是按顺序实施以下（1)?（5)，第二次以后的评价是反复实施以下 (6)?（10)而进行的。
[0062] (1)磨合
[0063] (2)洒水
[0064] (3)数次制动
[0065] (4)室外放置
[0066] (5)粘附扭矩和音级的测定
[0067] ⑶磨合
[0068] (7)洒水
[0069] (8)数次制动
[0070] (9)室外放置
[0071] (10)粘附扭矩和音级的测定
[0072] 如图12所示，在比较例1中，从试验开始后过去第9天开始，粘附扭矩超过200Nm， 所以认为容易产生锈。另一方面，在本发明的实施例中，即使试验开始后过去第25天也没 有观察到粘附扭矩的上升，表明难以产生锈。
[0073] 另外，如图13所示，由在比较例1中试验开始之后立即能测到高的音级，而本发明 的实施例中几乎没有音级的上升的结果也能表明比较例1中容易产生锈，本发明的实施例 中很难产生锈。
[0074] 产业上的可利用性
[0075] 本发明的盘形转子可利用于车辆等的盘式制动器。
【权利要求】
1. 一种盘形转子，是含有石墨的铸铁制盘形转子，其通过脱石墨处理除去表面附近的 石墨后，通过气体软氮化处理在表面依次层叠有氮化物层和氧氮化物层。
2. 根据权利要求1所述的盘形转子，其中，在所述气体软氮化处理后实施了表面粗糙 度调整处理。
【文档编号】C23C8/18GK104126080SQ201380010020
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年2月21日 优先权日:2012年2月23日
【发明者】原田崇, 水野雅仁, 阿部健司, 滨崎幸一 申请人:株式会社爱德克斯, 丰田自动车株式会社