[發(fā)明專利]剎車盤及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410657672.X
• 申請日: 2014-11-18
• 公開（公告）號: CN104533992B
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙娜娜;許云華;梁淑華;鐘黎聲;燕映霖;葉芳霞;任冰;鄒軍濤;肖鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號: F16D65/12
• 分類號: F16D65/12;F16D69/02;B22D18/06;B22D19/00;C23C8/64;C21D9/38
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 李娜

本發(fā)明公開了一種剎車盤，其工作部位的表面具有一種碳化物涂層，并且提供一種用于獲得上述剎車盤的制備方法。所述剎車盤，在其上下表面工作部位具有碳化物涂層。所述準(zhǔn)單晶TiC致密陶瓷層、微米TiC陶瓷層及TiC與基體的復(fù)合層由外向內(nèi)依次呈梯度分布，其被施加于碳鋼表面。可被施加于碳鋼表面。本發(fā)明通過鑄造得到的基體與鈦復(fù)合體，外引入外碳源，并加熱、保溫，從而在基體表面形成碳化物涂層，所述涂層與基體之間為冶金結(jié)合，結(jié)合力很強(qiáng)，克服了現(xiàn)有硬質(zhì)顆粒與金屬基體間非冶金結(jié)合，結(jié)合力很弱，顆粒容易脫落的問題，大幅度提高了剎車盤工作表面的耐磨性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有耐磨涂層的剎車盤及其制備方法，尤其涉及一種具有梯度復(fù)合涂層剎車盤及其制備方法，具體涉及一種應(yīng)用于碳鋼表面的梯度復(fù)合涂層剎車盤及其制備方法。

背景技術(shù)

剎車盤是所有車輛制動系統(tǒng)必備的零部件，它固定在車軸上與車輪一起轉(zhuǎn)動，剎車時，制動塊在鉗夾活塞的推動下擠壓到制動盤上，通過制動塊與剎車盤間的摩擦力來降低車輪轉(zhuǎn)速，達(dá)到車輛減速制動的目的。隨著車輛的加速，剎車盤將承受制動塊的壓力和摩擦力增大，在與制動塊的相對運(yùn)動中產(chǎn)生磨損，特別在工作面上有砂石等雜物的時，磨損更為嚴(yán)重，極大地縮短剎車盤的使用壽命。因此制作剎車盤的材料既要有較高的機(jī)械強(qiáng)度，又要有很好的耐磨性。

目前常見的剎車盤有可鍛鑄鐵、灰鑄鐵、球墨鑄鐵等單一材質(zhì)，雖然強(qiáng)度上滿足工況要求，但耐磨性太差，一般十萬公里左右就要更換，有的甚至因為剎車盤長期磨損后厚度不足，導(dǎo)致制定失靈釀成交通事故。最新研制的碳纖維陶瓷復(fù)合剎車盤散熱好，重量超輕，耐磨性卓越，理論上使用壽命可達(dá)幾十萬公里，是鑄鐵剎車盤平均壽命的幾倍，但其制備工藝精細(xì)而復(fù)雜，價格高不可攀，僅可適用于航空及航天工程領(lǐng)域。作為汽車這種非常大眾化的消耗品來說，還需開發(fā)新的廉價高性能剎車盤，既能滿足強(qiáng)度、塑韌性和耐磨性的要求，又成本低廉，制備工藝簡單，適合大規(guī)模定型生產(chǎn)。

碳化物材料的涂層是現(xiàn)階段使用較多一種材料，其具有硬度高、耐磨損性能優(yōu)越的特點，以涂層方式覆蓋在金屬合金基體表面可以提高由基體材料制備的零部件的耐磨性與壽命。其中TiC是一種常見涂層材料，其有如下特點特性：

(1)具備密度低、強(qiáng)度高、彈性模量高、耐磨、耐腐蝕、抗氧化等優(yōu)異的綜合性能；

(2)其顆粒一般呈圓球狀，其晶格結(jié)構(gòu)為面心立方結(jié)構(gòu)，具有很高的熱穩(wěn)定性和硬度；

(3)便于切削加工、焊接、鍛造，并且加工過程熱變形小，且具有普通熔煉鋼的冷熱加工性能。

因此，TiC涂層被廣泛地用作無屑冷熱金屬加工工具、切削刀具、各種模具、耐磨耐熱耐蝕零件表面等。

目前金屬材料表面涂層技術(shù)有：激光熔覆法、高溫自蔓延燒結(jié)技術(shù)、粉末冶金技術(shù)、材料氣相沉積技術(shù)(包括：化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD))等，但這些方法，存在生產(chǎn)設(shè)備要求苛刻、生產(chǎn)效率低、涂層結(jié)合強(qiáng)度低等不足。

因此如何在剎車盤工作表面獲得TiC相的涂層，并且選擇一種生產(chǎn)設(shè)備簡單、工藝流程短的制備方法，獲得與基體結(jié)合力好、不易脫落且力學(xué)性能、耐磨性能優(yōu)異的涂層是亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合剎車盤，其工作部位的表面具有一種耐磨涂層，而盤體仍為碳鋼基體，該耐磨涂層為TiC致密陶瓷層，其化學(xué)穩(wěn)定性和耐磨性好，具有低摩擦系數(shù)、高硬度、低表面能以及低傳熱性；并且進(jìn)一步地，提供一種用于獲得上述復(fù)合剎車盤的制備方法。

進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供一種剎車盤，其制動片表面具有一種梯度復(fù)合涂層，其優(yōu)選被涂覆于剎車盤制動片表面，以提高其表面的耐磨性和斷裂韌性，特別是碳鋼表面，并且提供一種用于獲得上述涂層的制備方法。

所述剎車盤，在其盤體工作部位具有耐磨涂層。該涂層有利保證剎車盤制動片表面具有很高的硬度和很好的耐磨性，而盤體內(nèi)部具有很好的韌性。