[發明專利]一種具有耐磨羥基磷灰石涂層的制動盤及制造方法

有效

• 申請號: 201611145621.4
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106838076B
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 楊肖;許曉嬌;楊華根;倪敬
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: F16D69/00
• 分類號: F16D69/00;F16D69/02;F16D65/092;C23C4/04;C23C4/129;C23C4/134
• 代理公司: 33240 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 杜軍

本發明公開了一種具有耐磨羥基磷灰石涂層的制動盤及制造方法。目前，高速列車主要采用的基本制動方式是盤形制動，制動盤作為盤式制動器核心部件需要具有優異的耐磨性、抗疲勞性和抗龜裂性。本發明通過超音速氧焰噴涂或等離子噴涂等方法，在制動盤本體上噴涂羥基磷灰石，構建具有形態、結構、材料等多因素耦合特點的非光滑羥基磷灰石涂層，在整個制動盤表面呈現有益于制動盤功能實現的多種形態，包括圓環狀、同心圓狀、輻射狀、網狀、扇葉狀和螺旋狀。本發明能夠顯著提高制動盤的耐磨性、抗疲勞性、抑制裂紋的生長，大幅延長使用壽命。本發明還具有加工簡單、成本低、性能優越可靠、性價比高等特點。

技術領域

本發明屬于制動裝置領域，涉及一種用于制動器上的制動盤及其制造方法，具體涉及一種具有耐磨羥基磷灰石涂層的制動盤及制造方法。

背景技術

隨著國民經濟的發展，“高速”似乎成為了現代生活的代名詞。在中國實現現代化過程中，正在大力發展120km/h的城市快軌列車，160km/h和200km/h以上的動車組列車及高鐵列車。實踐證明，傳統的制動方式已經無法滿足我國高速列車的發展。因此現在采用的基本制動方式是盤形制動，這就給作為盤式制動器核心部件的制動盤耐磨性、抗疲勞性、抗龜裂等方面提出了更高的要求。

國內外的科技工作者在設計制動盤時充分考慮到制動盤的抗疲勞性、耐磨性。一方面，為了提升制動盤的抗疲勞性，他們在鑄鐵中加入一些合金元素如：Ni、Cu、Mo、Cr等，從而提高鑄鐵的強度和耐熱性，避免使用過程中的“熱裂”。另一方面，在提高耐磨性能方面，他們發現在制動盤表面加工非光滑單元體的改進方案。這些對制動盤性能的改善，大多集中于改善制動盤摩擦材料方面。因此，國內外一些科技工作者相繼研究開發了特殊合金鑄鋼、低合金鑄鋼、鑄鐵—鑄鋼組合等材料以滿足制動盤材料必須同時具有穩定的摩擦性能來提高制動盤的耐磨性和抗疲勞性能。但與此同時帶來的高額成本，繁雜的制作工序使得這些方式目前尚未得到廣泛普及。

在自然界中，生物體外表面材料在與外界環境接觸的過程中，必然發生磨損。生物體在億萬年的演化和進化中，其體表不斷進化并優化出了許多能夠有效降低摩擦的功能與結構，如河貍的牙齒，穿山甲的鱗片，貝殼以及生活在沙漠地區的沙漠蜥蜴等。博士論文《河貍牙齒的三維建模與力學性能分析》中描述到河貍牙齒由于長期頻繁的咀嚼動作，使其牙齒表面覆蓋著一層似牙釉質，化學成分為羥基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2)，其牙齒表面具有優異的抗摩擦磨損能力。經相關研究表明，發生在制動盤表面的主要磨損形式為摩擦磨損和固體粒子沖蝕磨損。摩擦磨損又是常見磨損形式之一，每年給工農業生產造成巨大的損失，尤其是高速的摩擦磨損，摩擦力大，溫度高且直接作用于受磨損表面，磨損現象十分嚴重。因此，通過對河貍牙齒的研究，從而找到一種提高制動盤表面耐摩擦磨損性能的方法，對高速列車的發展有著重大意義。

發明內容

本發明基于傳統制動盤在使用過程中由于高速磨損與長時間使用而易造成摩擦磨損失效的問題，以博士論文《河貍牙齒的三維建模與力學性能分析》所研究的河貍牙齒能夠獲得最小的切削阻力及較長的使用壽命且具有優異的抗摩擦磨損能力為依據，提供了一種具有耐磨羥基磷灰石涂層的耦合仿生制動盤及制造方法，通過超音速氧焰噴涂或等離子噴涂等方法，在制動盤本體上噴涂羥基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2)，構建具有形態、結構、材料等多因素耦合特點的非光滑羥基磷灰石涂層，在整個制動盤表面呈現有益于制動盤功能實現的多種形態，從而使制動盤獲得穩定的摩擦系數，提高制動盤的抗磨損和抗疲勞性能，延長使用壽命。

本發明采用的技術方案為：

本發明一種具有耐磨羥基磷灰石涂層的制動盤，在摩擦表面設有涂層，涂層采用如下六種形狀中的一種：

第一種形狀

所述涂層的形狀為圓環狀，內徑和外徑分別等于制動盤的內、外徑。

第二種形狀