用于生產(chǎn)制動盤的方法及制動盤的制作方法
【專利說明】用于生產(chǎn)制動盤的方法及制動盤
[0001 ] 說明書
[0002]本申請涉及一種用于制造車輛的制動盤的方法，并且還涉及一種根據(jù)權(quán)利要求6的前序部分的用于車輛的制動盤。
[0003]在車輛，尤其是機動車輛中，制動盤是最廣泛使用的制動系統(tǒng)類型。盤式制動器主要由制動盤及圍繞制動盤邊緣的制動鉗組成。在此，制動盤通過可旋轉(zhuǎn)地安裝在轉(zhuǎn)向節(jié)中的輪轂連接到待制動的車輛車輪。相反，制動鉗固定至轉(zhuǎn)向節(jié)。通過制動襯塊獲得實際的減速，該制動襯塊可以應(yīng)用于制動盤并且設(shè)置在制動盤的兩側(cè)，處在制動盤與制動鉗之間。
[0004]根據(jù)本申請，制動盤可以由鐵以及由碳陶瓷或鋁構(gòu)成。同時，制動盤應(yīng)該具有盡可能少地磨損并且僅釋放少量細粉塵的表面。為了實現(xiàn)這一點，目的是具有盡可能硬的表面。因此，例如在鋁制動盤情況下，相應(yīng)地添加像例如碳化硅(SiC)這樣的硬質(zhì)材料顆粒，來提供抗磨損表面。然而，由不含鐵的材料制造制動盤有時是困難的并且通常是高成本的。
[0005]形成這樣的保護層的另一方式可以通過熱噴涂實現(xiàn)。這涉及到將要應(yīng)用到制動盤的基體表面上的材料通過熱效應(yīng)被預(yù)先軟化并借助氣流以單個顆粒的形式被加速。當(dāng)顆粒碰撞時，產(chǎn)生純機械接觸，基體本體表面不會熔融。該材料可以是金屬或氧化物陶瓷或碳化物材料。除了高成本以外，這里的劣勢尤其是這一保護層的耐久性。通常通過剛玉噴砂的表面僅中度粗糙化是可行的，這不會產(chǎn)生持久耐用的機械結(jié)合。尤其當(dāng)硬質(zhì)鑄鐵用于基體時，例如執(zhí)行本身優(yōu)越的楔形粗糙化是不可行的。
[0006]EP I 432 849 Alor WO 03/029529 Al公開了一種在輕金屬部件上制造保護層的方法。在該情況下，該金屬部件主要由鋁或鎂或由這些材料的組合形成。為此提出使用陽極氧化溶液，在該陽極氧化溶液中放置該金屬部件。為了形成保護層，使電流或脈沖直流電通過該部件(陽極)和陰極之間的溶液流動。在這種情況下，平均電壓最大為125V?？商鎿Q地，可使交流電通過陽極和陰極之間的溶液流動。該溶液本身包含水和以下群組中的元素的水溶性復(fù)合氟化物或氟氧化物，該群組由以下元素組成:鈦(Ti)、鋯(Zr)、硅(Si)以及它們的組合。另外，水溶性復(fù)合氟化物或氟氧化物還可以包含鉿(Hf)、錫(Sn)、鍺(Ge)、硼(B)以及所有前述元素的組合。另外，溶液還可以包含無機酸或鹽以及氟，然而溶液的水中則不包含任何元素鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、硅(Si)、鍺(Ge)、硼(B)。在這種情況下，陽極氧化溶液具有大約3到大約11的pH值。
[0007]EP I 921 177 A2涉及通過激光處理在形成屏障層的金屬上制造磨損保護層的方法。具體地，所述金屬是鋁、鎂或鈦以及它們的合金和混合物。使用激光是為了在氧存在條件下在金屬表面上形成氧化層。在這種情況下目的是將位于要形成的氧化層下面的金屬層再熔融，而不會因此與氧反應(yīng)。
[0008]根據(jù)DE20 2008 010 896 Ul，其目的是提供一種材料，具體地一種部件，其將在機械工程領(lǐng)域，尤其是機動車輛制造中使用，優(yōu)選地作為內(nèi)燃發(fā)動機部件，具體地，氣缸、氣缸筒、活塞、凸輪軸、活塞挺柱、閥門、連桿上的支承點等。用于該部件的材料是基于形成屏障層的金屬或其合金或混合物。還提供一種磨損保護層，該磨損保護層在屏障層的氧化基礎(chǔ)上形成。為獲得該氧化，例如提出該部件材料表面的陽極氧化。該氧化之后也可以進行熔融處理，具體地包含材料表面的熔融或再熔融的處理。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法設(shè)想在各自部件的表面形成本身優(yōu)越的氧化層。這有助于增加抗磨損性并且提供對抗進一步腐蝕破壞的陰極保護。為了該目的，部件本身的材料經(jīng)過適合的過程，通過該過程可以在各自材料的基礎(chǔ)上形成所需的氧化層。
[0010]由于制動盤是大量生產(chǎn)的耗損部件，它們主要由鐵，尤其由鑄鐵制成。同時，然而又趨于不希望氧化鐵的形成。因此，在鐵基礎(chǔ)上的氧化物形成是腐蝕過程，該過程隨時間破壞制動盤。除了甚至由于閃銹而劣化的外觀外，這并不罕見地導(dǎo)致表現(xiàn)為令人不快的振鳴聲的聲音劣化。
[0011]鑒于存在的現(xiàn)有技術(shù)，仍然保留作為大量生產(chǎn)的部件的制動盤的簡單且持久生產(chǎn)的改進空間。
[0012]針對該背景，本申請基于如下目的:提供一種制造用于車輛的制動盤的方法，該方法使低成本而耐用的大量制造成為可能。還旨在提供一種用于車輛的制動盤，除了低成本生產(chǎn)，該制動盤尤其具有改善的抗腐蝕破壞性，并且同時具有高的抗磨損性。
[0013]目的中與方法相關(guān)的部分通過權(quán)利要求1的途徑實現(xiàn)。該目的的部件相關(guān)的部分通過具有權(quán)利要求6的特征的制動盤實現(xiàn)。另外，由各自的從屬權(quán)利要求公開本發(fā)明的特別有利的改進。
[0014]應(yīng)該指出的是，下面的說明書中單獨呈現(xiàn)的特征和方法可以以任何技術(shù)上有意義的方式結(jié)合并且給出本發(fā)明的進一步改進。另外說明書尤其結(jié)合附圖表征并說明了本發(fā)明。
[0015]下面呈現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)用于車輛的制動盤的方法，其中保護層被設(shè)置在制動盤的基體上。在這種情況下，該保護層具有氧化層。根據(jù)本發(fā)明，該方法包含以下步驟:
[0016]-提供基體，優(yōu)選為鐵基體；
[0017]-至少在某些區(qū)域向基體的表面施加金屬涂層；
[0018]-在金屬涂層和基體表面之間產(chǎn)生金屬連接；
[0019]-在金屬涂層上形成氧化層，該金屬涂層金屬地連接至基體的表面。
[0020]具體的優(yōu)點首先是用于將要制造的制動盤的基體的低成本鐵的使用。即使可以例如在車床上通過加工來制造基體，其優(yōu)選是鑄件。鑄鐵的使用使得基體的非常簡單的成形成為可能。特別優(yōu)選的是在此使用灰口鑄鐵，其中碳是石墨形式的。
[0021 ]另外，因此實現(xiàn)將金屬涂層施加到基體上。在這種情況下，金屬涂層應(yīng)該至少設(shè)置在基體表面的某些區(qū)域中。金屬涂層將被具體地施加到基體的一個或多個區(qū)域，在該區(qū)域計劃為隨后具有優(yōu)越的氧化層。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的方法的主要優(yōu)點之一是基體表面和金屬涂層之間的金屬連接的形成。與熱噴涂相反，金屬連接不是純機械聯(lián)鎖，而是金屬間連接。因此實現(xiàn)金屬涂層和基體之間的高強度連接，這是給予隨后將要形成的氧化層高的抗磨損性的一種連接。為了產(chǎn)生金屬連接，設(shè)置有金屬涂層的基體例如可以被加熱至在其表面和金屬涂層之間形成金屬間連接的程度。
[0023]最后在與基體表面金屬地連接的金屬涂層上形成氧化層。氧化層的特別優(yōu)點首先是因此產(chǎn)生的制動盤的增加的抗磨損性。然后是在基體上形成陰極保護，其防止腐蝕破壞。在這種情況下，氧化層的顯微粗糙化表面有助于穩(wěn)定的、永久的轉(zhuǎn)移膜的形成。因此，這樣的制動盤的磨損極限增加，否則該磨損極限位于60000km至10000km之間。除此之外，由于沒有閃銹的形成，其具有永久改進的外觀，并伴有無任何振鳴聲的改善的聲音效果。
[0024]本發(fā)明的基本構(gòu)思的有利改進規(guī)定金屬涂層包含鋁(Al)。與基體的鐵金屬間連接的鋁(Al)然后形成將要形成的氧化層的基礎(chǔ)，該氧化層然后由氧化鋁形成。作為其替換方案，金屬涂層還可以包含鈦(Ti)。在這種情況下，之后與基體的鐵金屬間地連接的鈦(Ti)形成將要形成的氧化層的基礎(chǔ)，在此該氧化層由氧化鈦形成。使用鋁(Al)和/或鈦(Ti)的氧化物的優(yōu)點是氧化層形成能夠很好地獲得高的磨損和腐蝕保護價值。
[0025 ]本發(fā)明的保護范圍內(nèi)規(guī)定，可以通過將基體浸漬在相應(yīng)的熔融材料中施加金屬涂層。為此，首先提供熔融的鋁(Al)和/或鈦(Ti)。然后基體至少部分浸漬在該熔融材料中，優(yōu)選地在保護氣體下，由此，其表面至少在某些區(qū)域由熔融材料潤濕。特別優(yōu)選地，基體被留在熔融材料中直到由于熔融材料的向內(nèi)擴散形成基體和金屬涂層之間的金屬連接。
[0026]可替換地，基體當(dāng)然還可以首先由熔融鋁(Al)和/或鈦(Ti)潤濕。這然后接下來例如在加熱爐中加熱基體直到形成基體和金屬涂層之間的金屬間連接。
[0027]可以在簡化的生產(chǎn)過程中看出形成金屬間連接的浸漬的優(yōu)點。金屬涂層的應(yīng)用可以與金屬間連接的形成在單一地點同時發(fā)生。
[0028]優(yōu)選地，設(shè)置有金屬涂層的基體還可以在氧化層形成之前進行精加工。毫無疑問，通?？梢栽诮饘偻繉拥膽?yīng)用之前在基體上執(zhí)行任何機械加工或材料移除操作。該精加工主要包括機械表面加工。因此，設(shè)置在基體上并且與其金屬地連接的金屬涂層以如下方式被加工，即，尤其在旨在與制動襯塊接觸的制動盤區(qū)域中獲得平坦表面。通過在與基體金屬地連接的金屬涂層的應(yīng)用之后的表面加工，確保該涂層在厚度上不會有任何不期望的改變。否則制動盤的厚度的改變可能帶來顫動，在該顫動中制動盤的一些區(qū)域具有與接近的制動襯塊增加的接觸。
[0029]如果金屬涂層是鋁(Al)，鋁(Al)的氧化層可以有利地借助微弧氧化(MAO)形成。除了其耐高溫性及其大的表面積以及其有利的酸堿性，可以以這種方式產(chǎn)生的氧化鋁(A1203)以其與其他金屬的良好相互作用著稱。微弧氧化(MAO)具有將基體表面的性能提升至如下程度的作用:除其他方面外，其硬度及抗磨損性增加。該過程具有如下影響:鋁(Al)氧化層被轉(zhuǎn)換為由原子鍵附接的致密陶瓷層。
[0030]在可替換地將氧化鈦涂層用于金屬涂層情況下，規(guī)定將要在其上形成的氧化層優(yōu)選地通過等離子體電解氧化(PEO)形成?？梢酝ㄟ^這種方式形成的氧化鈦(T12)同樣地導(dǎo)致制動盤的基體的硬度及抗磨損性的增加。在等離子體電解氧化(PEO)情況下，相應(yīng)地在等離子體放電中涂覆金屬鋁的表面。這里，鈦(Ti)氧化層也優(yōu)先制成由原子鍵附接的致密陶瓷層。
[0031]本發(fā)明提供一種相比于現(xiàn)有技術(shù)改進的用于生產(chǎn)抗磨損及防腐蝕的制動盤的方法。因此可行的是，在鑄鐵形式的基體中保留硬質(zhì)、低成本的鐵的使用，這本身已經(jīng)是優(yōu)越的。隨后基體在熔融鋁(Al)和/或鈦(Ti)中的簡單浸漬允許生產(chǎn)的高循環(huán)率。因此，本方法理想地適合于低成本、抗磨損且抗腐蝕的制動盤的大量制造。具體地，基體和最初將要形成的金屬涂層的金屬間結(jié)合為隨后的基于涂層材料的氧化層的形成提供非常堅實的基礎(chǔ)。微弧氧化(MAO)和等離子體電解氧化(PEO) 二者是用于