CN114836707A - 用于制动盘的涂层、用于减少磨损的方法和相关联的制动盘 - Google Patents

Abstract

涉及用于制动盘的涂层、用于减少磨损的方法和相关联的制动盘。使用LS(低钢)或NAO(无石棉有机物)型摩擦材料配方制备制动衬块，以及旨在与制动衬块配合使用的制动盘的至少一个摩擦表面涂覆有抗磨损和防腐蚀的具有足够可塑性的涂层，以便减小在摩擦机械应力条件下形成微裂纹的倾向，所述涂层选自由以下组成的群组中：分散于由NiCr合金组成的金属基体内的碳化铬(Cr₃C₂)颗粒；若干金属材料的组合的颗粒以便产生由FeNiCrMoSiC(铁‑镍‑铬‑钼‑硅‑碳)合金构成的金属化合物。

Description

用于制动盘的涂层、用于减少磨损的方法和相关联的制动盘

技术领域

本公开大体上涉及用于覆盖制动盘的涂层，以及一种用于减少制动盘和相关联的制动衬块的磨损的方法，和使用此类涂层的方法。本公开另外大体上涉及一种相关联的制动盘，其中所述相关联的制动盘的摩擦表面具有根据本公开的涂层。

背景技术

已知经过涂布的制动盘。

发明内容

描述一种用于制动盘的抗磨损和防腐蚀涂层，其适用于所述制动盘的至少一个摩擦表面，所述摩擦表面被配置成与例如制动衬块等制动元件配合使用，所述抗磨损和防腐蚀涂层适于借助于热喷涂进行涂覆；其中所述抗磨损和防腐蚀涂层包括由以下组成的群组中选择的材料制成的单层：分散于由NiCr合金组成的金属基体内的碳化铬(Cr3C2)颗粒；由铬镍奥氏体钢构成且优选地由例如

的FeNiCrMoSiC(铁-镍-铬-钼-硅-碳)合金构成的金属基体；呈可变比例的其混合物；所述抗磨损涂层具有可塑性，以便减小在摩擦机械应力条件下形成微裂纹的倾向。

还描述如上文所提及的抗磨损和防腐蚀涂层，其中所述碳化铬颗粒，或优选乃至呈单种合金组分的金属颗粒形式的组合物FeNiCrMoSiC的奥氏体钢合金，借助于HVOF技术通过热喷涂进行涂覆。

还描述如上文所提及的抗磨损和防腐蚀涂层，其具有在20与400微米之间的厚度。

还描述如上文所提及的抗磨损和防腐蚀涂层，其在热喷涂和研磨之后具有在0.05与2微米之间且优选地包括在0.15与0.3微米之间的表面粗糙度。

还描述一种车辆制动盘，包含预期与例如制动衬块等制动元件配合使用的至少一个摩擦表面，其中至少所述摩擦表面覆盖有上文所公开的抗磨损和防腐蚀涂层。

还描述一种用于同时减少制动盘和相关联的制动衬块的磨损的方法，包括以下步骤：

-使用低钢(LS)或无石棉有机物(NAO)型摩擦材料配方制备制动衬块；

-用抗磨损和防腐蚀涂层覆盖预期与制动衬块配合使用的制动盘的至少一个摩擦表面，所述涂层具有可塑性以便减小在摩擦机械应力条件下形成微裂纹的倾向，所述涂层包括分散于由NiCr合金组成的金属基体内的碳化铬(Cr3C2)颗粒，或者包括铬镍奥氏体钢，且优选地包括例如

的FeNiCrMoSiC(铁-镍-铬-钼-硅-碳)合金；

-将先前制备的所述制动衬块和所述制动盘联接在一起。

在上述方法中，所述抗磨损涂层借助于高速氧燃料(HVOF)热喷涂技术进行涂覆。

在上述方法中，由属于无铜族、尤其是低钢(LS)或无石棉有机物(NAO)型的摩擦材料制成的制动衬块与涂布在所述制动盘的至少一个摩擦表面上的抗磨损涂层联接在一起，所述抗磨损涂层由分散于由NiCr合金制成的金属基体内的碳化铬(Cr3C2)颗粒组成或者由铬镍奥氏体钢组成，且优选地从若干金属材料的组合获得以便产生由例如

的FeNiCrMoSiC(铁-镍-铬-钼-硅-碳)合金构成的复合物。

还描述将属于低钢(LS)型或无石棉有机物(NAO)型的无铜族的摩擦材料用于制动衬块的制造，以及使用具有可塑性以便减小在摩擦机械应力条件下在与所述制动衬块操作相关联的制动盘的至少一个摩擦表面上形成微裂纹的倾向的抗磨损和防腐蚀涂层，以便同时减少所述制动衬块和所述制动盘的磨损，所述抗磨损和防腐蚀涂层由分散于由NiCr合金制成的金属基体内的碳化铬(Cr3C2)颗粒的选定组合构成或者由铬镍奥氏体钢构成，且优选地从若干金属材料的组合获得以便产生由例如

的FeNiCrMoSiC(铁-镍-铬-钼-硅-碳)合金构成的复合物，并且借助于高速氧燃料(HVOF)热喷涂技术进行涂覆。

还描述一种制动系统，包括由铸铁或钢制成的制动盘或制动鼓组成的待制动元件，以及由制动蹄或制动衬块构成的、适于与所述待制动元件通过摩擦进行配合的至少一个制动元件，其特征在于，结合以下方面：

-所述待制动元件具有被配置成与所述制动元件配合的至少一个摩擦表面，所述摩擦表面覆盖有如上文所描述的抗磨损和防腐蚀涂层；

-所述制动元件包括被配置成与所述待制动元件配合的至少一个摩擦材料块，所述摩擦材料为低钢(LS)或无石棉有机物(NAO)型。

附图说明

根据仅作为实例并参考附图的图式给出的示例性非限制性实施例的以下描述，其它特征和优点将变得清楚，在附图中：

·图1示出可在使用以低钢(LS)型复合物制成的制动衬块对由标记为“铸铁”的铸铁制成的商用制动盘进行的标准衰退测试之后获得的图形(衰退、油耗、摩擦系数进展)。

·图2示出与图1相同的图形，所述图形可在使用以低钢(LS)型复合物制成的制动衬块对图1的由铸铁制成的相同商用制动盘进行的标准衰退测试之后获得，但所述商用制动盘覆盖有目前市售并用于比较目的的沉积于镍层上的WC涂层(碳化钨)，标记为“盘A0”；

·图3示出与图1相同的图形，所述图形可在使用以低钢(LS)型复合物制成的制动衬块对图1的由铸铁制成的相同商用制动盘进行的标准衰退测试之后获得，但所述商用制动盘覆盖有根据本公开制造的具有可塑性以便减小形成微裂纹的倾向的、由分散于可为NiCr合金的金属基体内的碳化铬(Cr₃C₂)颗粒构成的抗磨损、防腐蚀涂层，标记为“盘A”；

·图4示出图形(衰退、油耗、摩擦系数进展)的摘录，所述图形可在使用以无石棉有机物(NAO)型复合物制成的制动衬块对由铸铁制成的商用制动盘进行的如图1的标准衰退测试之后获得，但所述商用制动盘覆盖有目前市售并用于比较目的的沉积于镍层上的WC涂层，标记为“盘A0”；

·图5示出与图1相同的图形，所述图形可在使用以无石棉有机物(NAO)型复合物制成的制动衬块对图1的由铸铁制成的相同商用制动盘进行的标准衰退测试之后获得，但所述商用制动盘覆盖有根据本公开的具有可塑性以便减小形成微裂纹的倾向的、由分散于NiCr合金的金属基体内的碳化铬(Cr₃C₂)颗粒构成的抗磨损、防腐蚀涂层，称为盘A；

·图6对制动盘的热导率进行比较；

·图7示出可在使用以低钢(LS)型复合物制成的制动衬块对由铸铁制成的商用制动盘进行的标准AK-Master测试之后获得的图形的摘录。

·图8示出与图1相同的图形，所述图形可在使用以低钢(LS)型复合物制成的制动衬块对图7的由铸铁制成的相同商用制动盘进行的标准AK-Master测试之后获得，但所述商用制动盘在一种情况下(盘A0)覆盖有出于比较目的而示出的目前市售的基于WC的涂层，而在下图中(盘A)涂布有分散于NiCr合金的金属基体内的碳化铬(Cr₃C₂)颗粒；

·图9示出与图7相同的图形，所述图形在使用以无石棉有机物(NAO)型复合物制成的制动衬块对图1和7的相同商用铸铁制动盘进行的标准AK-Master测试之后获得，但所述商用制动盘涂布有根据本公开制造的涂层，所述涂层(上图-盘A)由分散于NiCr合金的金属基体内的碳化铬(Cr₃C₂)颗粒构成，以及(下图-盘B)由若干金属材料构成以便产生由铬镍奥氏体钢构成且可由例如已知商品名为

的FeNiCrMoSiC(铁-镍-铬-钼-硅-碳)合金构成的金属基体；

·图10比较使用以低钢(LS)型复合物制成的制动衬块对如图1中的铸铁制成的相同商业制动盘进行的标准磨损测试的结果，所述商用制动盘分别为：裸露的(未涂布)、涂布有目前市售的由沉积于镍层上的WC构成的涂层，以用于比较目的，以及涂布有本公开的具有可塑性以便减小形成微裂纹的倾向并由分散于NiCr合金的金属基体内的碳化铬(Cr₃C2)颗粒构成的抗磨损、防腐蚀涂层；

·图11示出以下涂层的显微图：基于沉积于镍层上的WC的涂层(涂布的盘A0，目前为市售并用于比较目的)、基于根据本公开分散于镍铬基体内并根据本公开中所描述的程序沉积的Cr₃C₂的涂层(盘A)，以及基于若干金属材料以便产生由铬镍奥氏体钢构成且可由例如已知商品名为

的FeNiCrMoSiC(铁-镍-铬-钼-硅-碳)合金构成的金属基体的涂层(盘B)；

·图12、13和14指示借助于使用纳米压痕仪的微硬度测量技术实施的涂层特性表示，并突出显示目前市售并用于比较目的的WC涂层与本公开的单层涂层之间的硬度差，本公开的单层涂层包含分散于NiCr合金的金属基体内的碳化铬(Cr₃C₂)颗粒(图13的盘A)，或者包含若干金属材料以便形成由铬镍奥氏体钢构成且可由已知商品名为

的FeNiCrMoSiC(铁-镍-铬-钼-硅-碳)合金构成的金属基体(盘B-图14)；

·图15示出目前市售并用于比较目的的基于沉积于镍层上的WC的涂层盘A0测试之后表面的状态与本公开的涂层(盘A和B)测试之后表面的状态的比较；

·图16示出在耐腐蚀性测试之后盘的制动表面的表面方面的比较，所述盘分别由裸露铸铁(铸铁)构成、覆盖有用于比较的基于沉积于Ni层上的WC的商用涂层(盘A0)、覆盖有分散于NiCr合金的金属基体内的碳化铬(Cr₃C₂)颗粒(盘A)，以及最后涂布有若干金属材料以便产生由铬镍奥氏体钢构成且可由例如已知商品名为

的FeNiCrMoSiC(铁-镍-铬-钼-硅-碳)合金构成的金属基体(盘B)；相应的照片示出特此公开的涂层的耐腐蚀性优于简单裸露铸铁具有的耐腐蚀性并与基于WC的商用涂层的耐腐蚀性相当；并且

·图17示出制备具有如本文所论述的涂层的实施例的制动衬块和制动盘系统的方法的实施例、制备制动衬块的实施例以及制备制动盘的实施例。然后，盘至少部分地涂布有本公开的涂层中的一个或多个。一旦被涂布，就可将制动衬块和涂布的制动盘联接在一起。

具体实施方式

在本公开的一些实施例中，描述没有已知领域的缺点的用于制动盘的抗磨损涂层。具体地说，在本公开的一些实施例中，公开用于同时减少制动盘和与其相关联的制动衬块两者的磨损的方法。此外，在本公开的一些实施例中，公开具有抗磨损涂层的盘制动器，其与未涂布的制动盘相比使得制动衬块的磨损减少。

因此，以下公开内容涉及用于制动盘的抗磨损涂层的实施例，涉及用于减少制动盘和与其相关联的制动衬块两者的磨损，且涉及涂布的制动盘自身。

在磨合期间，摩擦系数可能显著变化，从而在制动时给车辆驾驶员带来不安全感。本公开的实施例可用于减少或消除此磨合期。

此外，制动盘的磨损减少通常可伴随着制动衬块的磨损不合需要地增加。本公开的实施例还可减轻制动衬块上的磨损。

本公开还涉及用于制动盘的抗磨损和防腐蚀涂层系统的实施例，所述实施例可使得对相同盘上任何种类的腐蚀现象的抗性增加。

本公开进一步涉及具有以下情况的涂层系统的实施例：使得在因高能量负载所致的摩擦机械应力条件下形成微裂纹的倾向减小，从而使累积机械应力现象以及表层裂纹在制动表面上的产生和传播即使没有全部消失也会有所减少。

此外，本公开涉及此类抗磨损和防腐蚀涂层的使用，所述抗磨损和防腐蚀涂层具有可塑性以使得在摩擦机械应力条件下形成微裂纹的倾向减小，且涉及制动系统，所述制动系统可包括例如可包含铸铁或钢制成的盘或制动鼓的待制动元件，不过所述特定材料不具限制性，且所述待制动元件至少部分涂布有根据本公开的具有足够可塑性的抗磨损和防腐蚀涂层。在一些实施例中，系统可进一步包含可包含制动衬块或制动蹄的至少一个制动元件，其适于与待制动元件借助于摩擦进行配合，其中所述制动元件具有预期与待制动元件配合的摩擦层或摩擦块。制动元件可用任何不含石棉和铜或其合金的摩擦材料制成，所述摩擦材料统称为“无铜”，特别是所谓的低钢(LS)型或无石棉有机物(NAO)型。

NAO材料是通常被认为是内部无铁基金属的材料的无石棉有机物。同样，LS被认为是内部无石棉但具有铁基金属的材料，如金属铁或铁粉或钢。

在一些实施例中，制动元件可为无铜的。在一些实施例中，制动元件可为无石棉的。在一些实施例中，制动元件可为无铜且无石棉的。

待与根据本公开的抗磨损涂层联接的摩擦材料的组合物或原始混合物的组分可以是那些摩擦材料中使用的组分。例如，组合物的实施例可包含例如包含无机和/或有机和/或金属纤维的纤维材料、粘合剂、填充剂或填料(“填充剂”)、一种或多种润滑剂或摩擦改进剂以及一种或多种磨料。在一些实施例中，可按需要去除成分中的一种或多种。

具体地说，纤维可包含除石棉之外的任何有机纤维或无机纤维，或摩擦材料中常用的其它任何金属纤维。说明性而非穷尽性的实例包含例如玻璃纤维、岩棉、硅灰石、海泡石和绿坡缕石等无机纤维，以及例如碳纤维、芳纶纤维、聚酰亚胺纤维、聚酰胺纤维、酚醛纤维、纤维素和丙烯酸纤维或聚丙烯腈(PAN)等有机纤维。还可使用金属纤维，例如，钢纤维、不锈钢、铝纤维、锌、如铁锡等金属合金。

纤维可以短纤维或长纤维的形式使用，且具体长度不是限制性的。

为了确保足够的机械强度，与摩擦材料的总体积相比，纤维的量按体积计可在1％与50％之间。在一些实施例中，其按体积计可在8％与30％之间。

根据本公开，在一些实施例中，有机或无机的填料或填充剂也可用作原始组分。

许多材料可用作有机或无机填料。说明性非限制性实例包含碳酸钙沉淀物、硫酸钡、氧化镁、氢氧化钙、氟化钙、熟石灰、滑石、云母和蛭石。

这些可单独使用，也可以两种或更多种的组合使用。基于摩擦材料的总组成，此类填料的量按体积计可在1％与60％之间。

在一些实施例中，可使用有机粘合剂。有机粘合剂可以是已知的且在摩擦材料中常用的任何粘合剂，并且一般来说，这是热固性树脂或热固性树脂的混合物。

合适粘合剂的说明性非限制性实例包含酚醛树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂；各种改性酚醛树脂，如环氧改性酚醛树脂、油改性酚醛树脂、烷基苯改性酚醛树脂。

可使用这些复合物中的一种或多种的任何一种或组合。为了确保足够的机械抗性和耐磨性，基于原始复合物或获得的最终摩擦材料的总组成，其中按体积计可包含2％与50％之间的量的粘合剂。

在一些实施例中，可使用摩擦改进剂。摩擦改进剂(可包含填充剂或填料的全部或一部分)可为：如腰果粉末、橡胶粉末(粉碎的胎面橡胶粉末)、各种未硫化橡胶颗粒、各种硫化橡胶颗粒等有机填料；如硫酸钡、碳酸钙、氢氧化钙、蛭石和/或云母等无机填料；如碳化硅、氧化铝、硅酸锆等磨料；如二硫化钼、硫化锡、硫化锌、铁和非铁硫化物等润滑剂；不同于铜和铜合金的金属颗粒；和/或上述所有物质的组合。

本公开中使用的磨料可如下分类(以下列表仅仅是指示性的，未必是穷尽性的，并且是非限制性的)：

·柔和磨料(Mohs 1-3)：滑石、氢氧化钙、钛酸钾、云母、蛭石、高岭土；

·中等磨料(Mohs 4-6)：硫酸钡、氧化镁、氟化钙、碳酸钙、硅灰石、硅酸钙、氧化铁、二氧化硅、亚铬酸盐、氧化锆、氧化锌；

·强磨料(Mohs 7-9)：碳化硅、锆砂、氧化锆、硅酸锆、锆、刚玉、氧化铝、莫来石。

根据所要摩擦特性，与整个材料的体积相比，摩擦改进剂的含量按体积计可在10％到80％之间。

一般来说，根据本公开使用的摩擦材料组分如下：

1.粘合剂

2.填充剂

3.润滑剂/摩擦改进剂

4.磨料(其可形成填充剂的一部分)

5.纤维(无机/有机/金属)

6.任何金属粉末

然而，应理解，可按需要去除任何上述成分中的一种或多种。

用前述摩擦材料制成的制动衬块可与抗磨损和防腐蚀涂层联接/操作性地相关联，所述涂层涂覆到被配置成与制动衬块配合使用的制动盘的至少一个摩擦表面且包括使用以下选定组合制成的单层：

·分散于由NiCr合金组成的金属基体内的碳化铬(Cr₃C₂)颗粒；和/或

·若干金属材料颗粒，以便产生由铬镍奥氏体钢构成且可包含例如已知商品名为

的FeNiCrMoSiC(铁-镍-铬-钼-硅-碳)合金的金属基体。

奥氏体钢的金属基体可具有在以下限值内变化的化学组成：

35＜Fe＜88；10＜Cr＜35；2＜Ni＜18(比例以重量％计)

在一些实施例中，可在Ni上使用Cr。在一些实施例中，按重量计可包含1.5％到18％的钼，以及更低百分比的其它合金元素，例如以小于Fe、Cr和Ni的含量总和的总量添加的Si、Mn、B、W、V、C、Cu、Co、Nb等。

在一些实施例中，呈奥氏体钢形式的金属基体可具有以下化学组成：

产品	Fe％w	Cr％w	Mo％w	Ni％w	Si％w	B％w	Cu％w	C％w
									1008	其余部分	18	12	4	3.5	3	2.5	0.6
1009	其余部分	33		8		4.8		0.6
									1010	其余部分	28	4.5	16	1.5			1.75

在一些实施例中，包含分散于NiCr合金的金属基体内的碳化铬(Cr₃C₂)金属颗粒的涂层具有高达75％w的碳化铬的组合物，其余部分为20或25％w的Cr的NiCr合金。

根据本公开的单层，当其基于分散于镍基体内的碳化铬时，具有在500与1200之间范围内的维氏(Hv)硬度。在一些实施例中，单层可具有在600与800Hv之间的维氏硬度。在一些实施例中，单层可具有在160与180之间的减小的弹性模数。

根据本公开的单层，当其基于例如FeNiCrMoSiC的Cr-Ni奥氏体钢时，可具有在300与800之间的维氏(Hv)硬度。在一些实施例中，单层可具有在400与700之间的维氏硬度，并且具有在145与160之间的减小的弹性模数。

具有足够可塑性以便减小在前述摩擦机械应力条件下形成微裂纹的倾向的抗磨损和防腐蚀涂层可优选借助于HVOF技术通过热喷涂进行涂覆，且分散于NiCr金属基体内的碳化铬颗粒或Diamalloy合金的那些组分作为球形粉末使用。然而，也可使用具有等效结果的涂覆涂层的其它方法，例如等离子喷涂(Plasma Spray)、激光熔覆(Laser Cladding)、冷激光沉积(Cold Laser Deposition)、激光喷涂沉积(Laser Spray Deposition)。

根据本公开的具有足够可塑性以便减小在摩擦机械应力条件下形成微裂纹的倾向的抗磨损和防腐蚀涂层具有在约20与约400微米之间的总厚度，且在热喷涂和研磨之后，具有在0.05与2微米之间的表面粗糙度。

使用此类选定材料用于制动衬块且用于具有足够可塑性以便减小在制动盘的摩擦机械应力条件下形成微裂纹的倾向的抗磨损和防腐蚀涂层使得有可能实施一种方法来同时减少制动盘和相关联的制动衬块的磨损，所述方法包含以下步骤：

-使用无铜族的摩擦材料配方制备制动衬块，所述摩擦材料配方可以是低钢(LS)或无石棉有机物(NAO)；

-通过本公开的具有足够可塑性的抗磨损和防腐蚀涂层的实施例覆盖预期与制动衬块配合使用的制动盘的至少一个摩擦表面。这可包含分散于NiCr合金的金属基体内的碳化铬(Cr₃C₂)颗粒的选定组合，和/或包含若干金属材料颗粒以便产生由铬镍奥氏体钢构成的金属基体，且可包含商品名为

的FeNiCrMoSiC(铁-镍-铬-钼-硅-碳)合金；

-将先前制备的所述制动衬块和所述制动盘联接在一起。

所述抗磨损和防腐蚀涂层借助于高速氧燃料(HVOF)热喷涂技术进行涂覆。

在一些实施例中，由属于无铜族、尤其是低钢(LS)或无石棉有机物(NAO)型的摩擦材料制成的制动衬块与涂覆在制动盘的至少一个摩擦表面上的抗磨损涂层联接在一起，所述抗磨损涂层由分散于由NiCr合金的金属基体内的碳化铬(Cr₃O₂)颗粒构成，或者由若干金属材料颗粒构成以便产生由铬镍奥氏体钢构成的金属基体，且可由已知商品名为

的FeNiCrMoSiC(铁-镍-铬-钼-硅-碳)合金构成。

以此方式，还实施一种制动系统，包含由铸铁或钢制成的盘或制动鼓构成的待制动元件，以及包含制动蹄或制动衬块的、适于与所述待制动元件通过摩擦进行配合的至少一个制动元件。在一些实施例中，待制动元件具有被配置成与制动元件配合的至少一个摩擦表面，所述摩擦表面覆盖有根据先前所描述的抗磨损和防腐蚀涂层，而制动元件包括被配置成与待制动元件配合的至少一个摩擦材料块，所述摩擦材料是无铜族，尤其是低钢(LS)或无石棉有机物(NAO)型。

此处以说明方式报告实例和比较实例，而非旨在限制本公开。

实例1

制备两种不同类型的各种摩擦材料组合物，如表1中所示。对于(两者都是已知的)称为LS和NAO的两个摩擦材料组合物族系中的每一个，根据当前在用的已知组合物制备摩擦材料。

表1

在表1中，对于柔和磨料、中等磨料和强磨料，如下所示选择一种或多种材料：

柔和磨料(Mohs 1-3)：滑石、氢氧化钙、钛酸钾、云母、高岭土；

中等磨料(Mohs 4-6)：硫酸钡、氧化镁、氟化钙、碳酸钙、硅灰石、硅酸钙、氧化铁、二氧化硅、亚铬酸盐、氧化锆、氧化锌；

强磨料(Mohs 7-9)：碳化硅、锆砂、氧化锆、硅酸锆、锆、刚玉、氧化铝、莫来石。

实例2

将根据表1的摩擦材料组合物模制到相同的金属基底上并以常规方式固化，以便形成相同的制动衬块，但摩擦材料的化学组成不同。

具体地说，在60与200℃之间的温度下，在150到1800kg/cm²的压力下，持续进行制动衬块挤压2到10分钟，或者通过在模具内预先形成混合，然后在130到180℃的温度下，在150到500kg/cm²(14.7-49MPa)的压力下持续挤压2到10分钟。

所得的挤压制品通常借助于在150到400℃的热处理来进行后固化，持续时间在5分钟到15小时之间，然后喷涂涂敷或粉末涂敷、窑烘烤或在必要时进行机械加工以便产生最终产品。每单个衬块的有效制动面积为52.6cm²。

实例3

购买一系列商用18英寸层状铸铁制动盘，所有这些盘都相同，具有以下特性：直径356mm；厚度(沿着旋转轴线的宽度)28mm；一个盘保留裸露表面；另一个制动盘上由预期与制动衬块配合使用的摩擦表面限定的两个相对面涂布有具有足够可塑性以便减小形成微裂纹的倾向的抗磨损和防腐蚀涂层，标记为盘A和盘B，具有表2中所示的组成和特性。

表2

含有碳化铬的涂层含有按重量计高达75％的碳化铬量，且其余部分为20％或25％的铬的Ni-Cr合金。在本实例中，使用75％碳化铬和25％NiCr合金涂层。奥氏体钢涂层具有以下组成(重量百分比)：28％Cr-16％Ni-4.5％Mo-1.5％Si-1.75％C-其余部分Fe。

表2的涂层借助于HVOF技术(高速氧燃料喷涂)通过热喷涂进行涂覆：将气态或液态燃料与氧气的混合物馈送到燃烧室中，使其在燃烧室中持续燃烧；所得热气在接近1MPa的压力下通过缩扩喷嘴射出并行进穿过笔直区段；所述燃料可以是气体(氢气、甲烷、丙烷、丙烯、乙炔、天然气等)或液体(煤油等)；管道出口处的射流的速度(＞1000m/s)超过声速。粉末材料依次被注入到气流中，这将粉末加速到高达800m/s，且热气和粉末流被导向待涂布表面；粉末在气流内部分熔融并通过提供具有低孔隙度和高粘合强度的涂层而沉积到基底上。

在通过热喷涂涂布并随后研磨后，具有足够可塑性以便减小形成微裂纹的倾向的抗磨损和防腐蚀涂层具有某一表面粗糙度，其可因点而异但无论如何在0.05与2微米之间。涂层的平均厚度可在20与400微米之间，并且在本实例中，约为90微米。

实例4

使用盘/衬块的不同组合，使用实例3的制动盘和实例2的制动衬块进行若干衰退和AK_Master测试。所获得的结果在图1到5和7到9中示出，其中所使用的组合如下所示：

·裸露铸铁：未涂布制动盘，其联接到用LS或NAO摩擦材料制成的制动衬块；

·盘A0：涂布有目前市售并用于比较目的的沉积于镍层上的WC材料的制动盘，其联接到用LS或NAO摩擦材料制成的制动衬块；

·盘A：涂布有根据本发明的具有足够可塑性以便减小形成微裂纹倾向的、由分散于NiCr合金的金属基体内的碳化铬(Cr₃C₂)颗粒构成的抗磨损、防腐蚀材料的制动盘，其联接到用LS或NAO摩擦材料制成的制动衬块；

·盘B：涂布有呈FeNiCrMoSiC(铁-镍-铬-钼-硅-碳)合金形式的铬镍奥氏体钢构成的、从个别金属组分材料的粉末获得以便产生由称为

的FeNiCrMoSiC(铁-镍-铬-钼-硅-碳)合金构成的复合物的抗磨损、防腐蚀材料的制动盘，其联接到用LS或NAO摩擦材料制成的制动衬块。

在测试结束时还评估了在每次衰退和AKM测试中使用的制动盘和制动衬块两者的磨损。所获得的结果在表3和4中给出。

表3-衰退

表4-AKM

***

结果讨论

如从目前为止已描述的内容显而易见，用于涂层的材料在用于制动盘的抗磨损涂层的领域中是新颖的。实际上，所述材料基于分散于镍铬合金的金属基体内的碳化铬，或者基于铬镍奥氏体钢，且优选地内含于从若干金属材料的组合获得的合金，以便产生由所示实例中已知商品名为

的FeNiCrMoSiC(铁-镍-铬-钼-硅-碳)合金构成的复合物。

从可借助于衰退测试得出的图形的比较来看，明显存在更好的制动性能，这反映在更大的摩擦稳定性，而与裸露铸铁相比，涂布有本公开所包含的第一材料的制动盘确保更大的摩擦稳定性，第一材料由碳化铬颗粒构成并按照本公开中描述的方法涂覆(盘A)，其中两种已知的摩擦材料都经过测试，属于最常用的两个摩擦材料族系。

随着AKM图形的进一步比较，与裸露铸铁和目前市售的涂层材料(盘A0)两者相比，明显看出采用本公开中所包含的由

合金构成的第二涂层的摩擦材料(盘B)具有相同或更好的性能。

此外，对于本公开的涂层，在制动期间能很好地维持摩擦系数。因此，显而易见的是，消除或至少极大减少了涂布有传统抗磨损层的制动衬块/制动盘联接件的“磨合”期存在的不合需要的延长的缺点。

然后观察表3中报告的磨损数据，可以看出，与联接到涂布有目前市售并用于比较目的的沉积于镍层上的WC的盘的、用NAO型摩擦复合物制成的制动衬块的(与新材料相比，在Porsche衰退测试之后以毫米的衬块损失测量的)磨损值相比，当联接在一起时，磨损值为5.14mm，而本公开的材料指示NAO材料的磨损值与使用裸露铸铁盘(未涂布)获得的磨损值非常相似。

图6突出显示基于使用本公开中描述的方法沉积的碳化铬颗粒的本公开的涂层确保的热导率，与目前市售并用于比较目的的含有沉积于镍层上的WC的涂层相比，根据本公开的涂层的导率接近于从裸露铸铁盘获得的值。

图11的显微图使得有可能表征根据本公开的抗磨损涂层。显而易见，借助于HVOF喷涂技术，包含在金属基体内的碳化铬颗粒(盘A)或FeNiCrMoSiC颗粒(盘B)确保良好的均质性并使得涂层无孔隙。

图15的显微图突出显示经受衰退测试的分别覆盖有内含WC的涂层(A0)、内含Cr₃C₂的涂层(A)和内含类似于

的奥氏体合金的涂层(B)的制动表面的状态。与用于比较目的的内含WC的涂层相比，另两个涂层显示出产生表面裂纹的倾向减小。图12-13-14对产生裂纹的倾向降低进行了解释，其中内含WC的涂层的弹性模数(EIT)值高于内含Cr₃C₂的涂层的弹性模数值和

型的弹性模数值。

腐蚀

为了评估与裸露铸铁相比的改进，进行了耐腐蚀性测试。所选择的不同盘如下：

i)裸露灰铸铁

ii)盘A0：内含WC的涂层，用于比较

iii)盘A：内含Cr₃C₂的涂层

iv)盘B：内含Diamalloy的涂层

首先对盘进行如先前所描述的衰退测试。在测试台测试之后，使盘进入盐水室中，其中循环包括：20％的时间进行5％NaCl的盐喷涂，10％的时间进行干燥，其余70％的时间暴露于至少90％的湿度。将盘保留1周，随后进行目检。裸露灰铸铁盘在制动表面上呈现巨量铁锈，相反，具有不同类型的涂层的其它三个盘显露洁净表面。这因此表明良好的耐腐蚀性，如图16中充分描述。

结论

在相同制动盘上测试的基于根据本公开的抗磨损材料的两种类型的涂层都使得不仅有可能基本上减少制动盘的磨损(某种意义上的预期性能)，还尤其使得有可能一方面对于受测试的两个摩擦材料族系(考虑到受测试的摩擦材料的总体组成，因此，可以认为，对于目前正在使用的任何摩擦材料组合物族系)还出人意料地减少制动衬块的磨损，另一方面使得有可能同时并相当出人意料地在摩擦系数上获得良好的一致性。

最后，还出乎意料的是，一些抗磨损材料，并且尤其是一些特定抗磨损/摩擦材料联接件对能提供显著优越的性能。

根据前文描述，应了解，公开用于制动盘的创造性涂层和用于减少磨损的方法。尽管已经以某一程度的特殊性描述了若干组件、技术和方面，但显而易见的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对上文描述的特定设计、构造和方法做出许多变化。

在本公开中在单独实施方案的上下文中描述的某些特征还可以在单个实施方案中组合地实施。相反地，在单个实施方案的上下文中描述的各种特征还可以单独地在多个实施方案中实施或以任何合适的子组合形式实施。此外，尽管特征可以在上文描述为以某些组合起作用，但在一些状况下，来自所要求的组合的一个或多个特征可从所述组合切离，且所述组合可称为任何子组合或任何子组合的变化。

此外，尽管方法可以特定次序在图中描绘或在说明书中描述，但此类方法不必以所示出的特定次序或以顺序次序执行，且不必执行所有方法，以实现所要结果。未描绘或描述的其它方法可以并入在示例方法和过程中。例如，可在所描述的方法中的任一个之前、之后、同时或之间执行一个或多个另外的方法。另外，所述方法可在其它实施方案中重新布置或重新排序。此外，上文所描述的实施方案中的各种系统组件的分离不应被理解为在所有实施方案中都要求此类分离，并且应理解，所描述的组件和系统总体上可以一起集成于单个产品中或包装到多个产品中。另外，其它实施方案在本公开的范围内。

除非确切地陈述是其它情况，或在所使用的上下文内另外理解，否则条件语言，例如“可以(can)”、“可以(could)”、“可能(might)”或“可能(may)”，大体上意图表示某些实施例包含或不包含某些特征、元件及/或步骤。因此，此类条件语言并非大体上意图暗示一个或多个实施例以任何方式需要这些特征、元件和/或步骤。

除非确切地陈述是其它情况，否则例如短语“X、Y以及Z中的至少一个”等连接性语言在所使用的上下文中一般另外理解为表示某一条目、项等可以是X、Y或Z中的任一个。因此，此类连接性语言并非大体上意图暗示某些实施例需要X中的至少一个、Y中的至少一个和Z中的至少一个的存在。

本文中所使用的程度语言，例如本文中所使用的术语“大致”、“约”、“大体上”和“基本上”表示接近所陈述的值、量或特性且仍能发挥所要功能或实现所要结果的值、量或特性。例如，术语“大致”、“约”、“大体上”、以及“基本上”可以指代在小于或等于所陈述量的10％内、在小于或等于所陈述量的5％内、在小于或等于所陈述量的1％内、在小于或等于所陈述量的0.1％内以及在小于或等于所陈述量的0.01％内的量。如果所陈述的量是0(例如无、没有)，则以上所列举的范围可以是特定范围，并且不在所述值的特定百分比以内。举例来说，在小于或等于所陈述的量的10质量/体积％以内、在小于或等于所陈述的量的5重量/体积％以内、在小于或等于所陈述的量的1重量/体积％以内、在小于或等于所陈述的量的0.1重量/体积％以内，以及在小于或等于所陈述的量的0.01重量/体积％以内。

除非明确排除，否则所示的所有范围包含区间的上限和下限。

已经结合附图描述了一些实施例。各图按比例绘制，但此类比例不应具有限制性，因为所示之外的尺寸和比例也被涵盖且在所公开的发明的范围内。距离、角度等仅是说明性的，且未必具有与所示出的装置的实际尺寸和布局的精确关系。可添加、去除和/或重新布置各部件。此外，本文中结合各种实施例的任何特定特征、方面、方法、性质、特性、质量、属性、元件或类似者的公开内容可用于本文中阐述的所有其它实施例。另外，应认识到，本文中所描述的任何方法可使用适合于执行所叙述的步骤的任何装置实践。

尽管已经详细地描述多个实施例及其变化，但所属领域的技术人员将清楚其它修改和使用所述修改的方法。因此，应理解，在不脱离本文中的唯一和创造性公开内容或权利要求的范围的情况下，可对等效物作出各种应用、修改、材料以及替代。

Claims (10)

1.一种用于制动盘的抗磨损和防腐蚀涂层，其适用于所述制动盘的至少一个摩擦表面，所述摩擦表面被配置成与例如制动衬块等制动元件配合使用，所述抗磨损和防腐蚀涂层适于借助于热喷涂进行涂覆；其特征在于，所述抗磨损和防腐蚀涂层包括由以下组成的群组中选择的材料制成的单层：分散于由NiCr合金组成的金属基体内的碳化铬(Cr₃C₂)颗粒；由铬镍奥氏体钢构成且优选地由例如

的FeNiCrMoSiC(铁-镍-铬-钼-硅-碳)合金构成的金属基体；呈可变比例的其混合物；所述抗磨损涂层具有可塑性，以便减小在摩擦机械应力条件下形成微裂纹的倾向。

2.根据权利要求1所述的抗磨损和防腐蚀涂层，其特征在于，所述碳化铬颗粒，或优选乃至呈单种合金组分的金属颗粒形式的组合物FeNiCrMoSiC的奥氏体钢合金，借助于HVOF技术通过热喷涂进行涂覆。

3.根据权利要求1或2所述的抗磨损和防腐蚀涂层，其特征在于，其具有在20与400微米之间的厚度。

4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的抗磨损和防腐蚀涂层，其特征在于，其在热喷涂和研磨之后具有在0.05与2微米之间且优选地包括在0.15与0.3微米之间的表面粗糙度。

5.一种车辆制动盘，包含预期与例如制动衬块等制动元件配合使用的至少一个摩擦表面，其特征在于，至少所述摩擦表面覆盖有根据权利要求1至4中任一权利要求所述的抗磨损和防腐蚀涂层。

6.一种用于同时减少制动盘和相关联的制动衬块的磨损的方法，包括以下步骤：

-使用低钢(LS)或无石棉有机物(NAO)型摩擦材料配方制备制动衬块；

-用抗磨损和防腐蚀涂层覆盖预期与制动衬块配合使用的制动盘的至少一个摩擦表面，所述涂层具有可塑性以便减小在摩擦机械应力条件下形成微裂纹的倾向，所述涂层包括分散于由NiCr合金组成的金属基体内的碳化铬(Cr₃C₂)颗粒，或者包括铬镍奥氏体钢，且优选地包括例如

的FeNiCrMoSiC(铁-镍-铬-钼-硅-碳)合金；

-将先前制备的所述制动衬块和所述制动盘联接在一起。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述抗磨损涂层借助于高速氧燃料(HVOF)热喷涂技术进行涂覆。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，由属于无铜族、尤其是所述低钢(LS)或无石棉有机物(NAO)型的摩擦材料制成的制动衬块与涂布在所述制动盘的至少一个摩擦表面上的抗磨损涂层联接在一起，所述抗磨损涂层由分散于由NiCr合金制成的金属基体内的碳化铬(Cr₃C₂)颗粒组成或者由铬镍奥氏体钢组成，且优选地从若干金属材料的组合获得以便产生由例如

的FeNiCrMoSiC(铁-镍-铬-钼-硅-碳)合金构成的复合物。

9.一种属于低钢(LS)型或无石棉有机物(NAO)型的无铜族的摩擦材料的用途，用于制动衬块的制造，其结合使用具有可塑性以便减小在摩擦机械应力条件下在与所述制动衬块操作相关联的制动盘的至少一个摩擦表面上形成微裂纹的倾向的抗磨损和防腐蚀涂层，以便同时减少所述制动衬块和所述制动盘的磨损，所述抗磨损和防腐蚀涂层由分散于由NiCr合金制成的金属基体内的碳化铬(Cr₃C₂)颗粒的选定组合构成或者由铬镍奥氏体钢构成，且优选地从若干金属材料的组合获得以便产生由例如

的FeNiCrMoSiC(铁-镍-铬-钼-硅-碳)合金构成的复合物，并且借助于高速氧燃料(HVOF)热喷涂技术进行涂覆。

10.一种制动系统，包括由铸铁或钢制成的制动盘或制动鼓组成的待制动元件，以及由制动蹄或制动衬块构成的、适于与所述待制动元件通过摩擦进行配合的至少一个制动元件，其特征在于，结合以下方面：

-所述待制动元件具有被配置成与所述制动元件配合的至少一个摩擦表面，所述摩擦表面覆盖有根据权利要求1至4中任一权利要求所述的抗磨损和防腐蚀涂层；

-所述制动元件包括被配置成与所述待制动元件配合的至少一个摩擦材料块，所述摩擦材料为低钢(LS)或无石棉有机物(NAO)型。

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