制造制动盘的方法以及用于盘式制动器的制动盘的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制造制动盘的方法以及用于盘式制动器的制动盘。
【背景技术】
[0002]车辆的盘式制动系统的制动盘包括环形结构或制动带以及称为钟状物(bell)的中央附接元件，通过该中央附接元件，盘紧固至车辆悬架(例如，轮毂)的旋转部件。制动带具有适合于与摩擦元件(刹车片(brake pad))配合的相反的制动表面，这些摩擦元件容纳在至少一个钳体内，所述钳体横跨所述制动带并且与车辆悬架的非旋转部件形成整体。在相对的刹车片与制动带的对应的制动表面之间的受控的相互作用确定了由摩擦而导致的制动作用，这使得车辆减速或停止。
[0003]通常，制动盘由灰口铸铁或钢制成。这些材料实际上允许通过相对限制的成本实现良好的制动性能。由碳或碳陶瓷材料制成的盘提供明显优越的性能，但是具有高得多的成本。
[0004]由铸铁或钢制成的传统盘的局限性与其过度磨损相关。关于由灰口铸铁制成的盘，另一个非常不利的方面与过度的表面氧化以及随之产生的生锈相关。这个方面影响了制动盘的性能及其外观，这是因为用户在审美上不可接受在制动盘上的锈。通过使由灰口铸铁或钢制成的盘具有保护涂层，解决了这种问题。一方面，保护涂层减少了对盘的磨损，另一方面，保护灰口铸铁基体免于表面氧化，从而防止形成锈层。尽管提供了耐磨性，然而，迄今可用的并且应用于盘的保护涂层容易剥落，引起与所述盘分离。
[0005]在专利US 4，715，486中描述了一个这种类型的保护涂层，该专利涉及一种低磨损盘式制动器。由铸铁制成的盘具有通过粒子形式的材料制成的涂层，使用高动能冲击技术在盘上沉积该涂层。根据第一实施方式，涂层包含20 %到30 %的碳化钨以及5 %的镍，剩余部分由铬和碳化钨的混合物构成。根据第二实施方式，涂层包含80%到90%的碳化钨、高达10%的钴、高达5%的铬以及高达5%的碳。
[0006]已经知道，在使用等离子喷涂技术施加涂层的情况下，传统的保护涂层和盘分离的一个主要原因在于，在保护涂层中具有游离碳。实际上，碳易于燃烧，与包含在形成的保护涂层内的氧气相结合。这造成在涂层内部形成微小的气泡，这会阻碍涂层足够紧密地粘附至盘，造成了与盘相分离。
[0007]从上面显而易见的是，涂覆的盘目前不可用于制动系统领域中。
[0008]然而，考虑表面层应用到制动盘中获得的优点，深深地感受到在该领域中需要解决现有技术提及的缺点。具体地，感觉需要利用具有保护涂层的盘，保护涂层能够增大盘的耐磨性，并且在盘由灰口铸铁制成、需防止形成锈层的情况下，同时具有长时间抵御生锈的抗性。
【发明内容】
[0009]根据权利要求1所述的制造制动盘的方法和根据权利要求14所述的用于盘式制动器的制动盘满足了这种需要。
[0010]具体地，制造具有保护涂层的制动盘的方法满足了这种需要，该方法包括以下操作步骤:
[0011]a)提供制动盘，所述制动盘包括制动带，所述制动带由灰口铸铁或钢制成并且具有两个相反的制动表面，每个制动表面至少部分限定所述盘的两个主侧中的一个；
[0012]b)使用称为HVOF (高速氧气燃料喷涂)技术或HVAF (高速空气燃料喷涂)技术或KM技术(动力金属喷涂)的等离子喷涂技术，在盘上沉积粒子形式的材料，以形成保护涂层，所述涂层覆盖制动带的两个制动表面中的至少一个。
[0013]与标准的非涂覆的盘相比，根据本发明的制动盘受到更少的磨损，因此，具有更长的寿命。考虑到其具有更小的磨损，根据本发明的制动盘可以设计有比标准的厚度更小的厚度，也被设计为抵抗高级别的磨损。结果，所述盘的总体重量减小。这个方面对于汽车制造商尤其重要，这是因为能够减少在汽车的前后轴上的重量。通常，重量的减少引起发动机推进消耗更少的碳氢化合物，结果更少地排放气体(例如，一氧化碳和二氧化碳)到大气中，从而与具有标准的制动盘的车辆相比，减少了对环境影响。
[0014]粒子形式的材料由重量百分比为70到95%的碳化钨、重量百分比为5%到15%的钴以及重量百分比为1%到10%的铬组成。
[0015]优选地，粒子形式的材料的粒子的粒度在5到40 μ m之间。
[0016]根据该方法的一个可能的实现方式，所述保护涂层具有20 μπι到80 μm的厚度。
[0017]根据该方法的一个优选的实现方式，所述沉积步骤b)包括在相同的表面上的粒子形式的材料的两个或多个单独的沉积过程，以用于形成保护涂层。
[0018]具体地，所述沉积步骤b)包括:粒子形式的材料的第一沉积过程，用于直接在盘上产生涂层的基底层；以及粒子形式的材料的第二沉积过程，用于在基底层上产生终饰层(finishing layer)。在第一沉积过程中沉积的粒子形式的材料比在第二沉积过程中沉积的材料具有更大的粒度。
[0019]根据该方法的一个特定的实现方式，在第一沉积过程中沉积的粒子形式的材料具有30到40 μm的粒度。在第二沉积过程中沉积的粒子形式的材料具有5到20 μm的粒度。
[0020]具体地，所述保护涂层在终饰层处具有2.0到3.0 μ m的表面粗糙度Ra。
[0021]具体地，涂层的基底层具有的厚度为涂层的总厚度的2/4到3/4。终饰层具有的厚度为涂层的总厚度的1/4到2/4。
[0022]根据该方法的一个可能的实现方式，整个盘由灰口铸铁制成。
[0023]可替换地，整个盘由钢制成，优选地，不锈钢AISI 316L或AISI 304L。
[0024]根据该方法的一个可能的实现方式，保护涂层覆盖盘的整个表面。
[0025]根据该方法的一个特定的实现方式，在所述沉积步骤b)中，粒子形式的材料至少在涂层的厚度的范畴上以差异化的方式沉积在盘的表面上。
[0026]具体地，所述盘的每个主侧至少由与制动带的制动表面对应的第一环形部分限定，并且由第二环形部分限定，所述第二环形部分比第一环形部分更朝内并且限定盘与车辆的附接区域。在所述沉积步骤b)中，制造至少覆盖这两个部分的保护涂层。在所述第一环形部分上制造的涂层具有的厚度比在所述第二部分上制造的涂层所具有的厚度更大。
[0027]具体地，上述需要通过一种用于盘式制动器的制动盘I来满足，所述制动盘包括制动带2，所述制动带由灰口铸铁或钢制成并且具有两个相反的制动表面2a和2b，每个制动表面至少部分限定所述盘的两个主侧中的一个。所述盘I具有保护涂层3，所述保护涂层覆盖制动带的两个制动表面中的至少一个。所述涂层由重量百分比为70到95%的碳化钨、重量百分比为5%到15%的钴以及重量百分比为1%到10%的铬组成。通过使用HVOF技术或HVAF技术(高速空气燃料喷涂)或KM技术(动力金属喷涂)，在盘上沉积涂层的粒子形式的组分，从而获得所述涂层。
[0028]优选地，通过在盘上沉积粒度在5到40 μπι的粒子形式的所述组分，获得所述涂层O
[0029]根据制动盘的一个特定的实现方式，所述保护涂层具有20 μ m到80 μ m的厚度。
[0030]根据制动盘的一个特定的实现方式，所述保护涂层由基底层和上部终饰层组成，所述基底层与盘直接相关联并且通过粒子形式的材料的第一沉积而制成，所述上部终饰层放置在所述基底层上并且通过粒子形式的材料的第二沉积过程制成。在第一沉积过程中沉积的粒子形式的材料具有的粒度比在第二沉积过程中沉积的材料更大。
[0031]具体地，在第一沉积过程中沉积的粒子形式的材料具有30到40 μπι的粒度，而在第二沉积过程中沉积的所述粒子形式的材料具有5到20 μm的粒度。
[0032]具体地，所述保护涂层在终饰层上具有2.0到3.0 μ m的表面粗糙度Ra。
[0033]根据制动盘的一个可能的实现方式，涂层的基底层具有的厚度为涂层的总厚度的2/4到3/4，而终饰层具有的厚度为涂层的总厚度的1/4到2/4。
[0034]根据该方法的一个可能的实现方式，整个盘由灰口铸铁制成。
[0035]可替换地，整个盘由钢制成，优选地，由不锈钢AISI 316L或AISI 304L制成。
[0036]根据制动盘的一个可能