[发明专利]制动盘表面激光熔覆陶瓷复合涂层的制备方法有效

专利信息
申请号: 202110718965.4 申请日: 2021-06-28
公开(公告)号: CN113529068B 公开(公告)日: 2022-06-17
发明(设计)人: 时晓宇;王守仁;王高琦;温道胜;杨学锋;薛成龙;张建鹏;刘文龙;孙秀怀;潘超 申请(专利权)人: 济南大学
主分类号: C23C24/10 分类号: C23C24/10
代理公司: 济南帮友知识产权代理事务所(普通合伙) 37269 代理人: 张华
地址: 250024 山东*** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 制动 表面 激光 陶瓷 复合 涂层 制备 方法
【说明书】:

本发明公开了一种制动盘表面激光熔覆陶瓷复合涂层的制备方法,在铁基制动盘两侧表层铣削形成涂层空间,将所述熔覆粉末熔覆在所述制动盘表面,形成熔覆层,利用激光冲击强化技术对熔覆层进行打孔,然后,将填充粉末均匀的铺设在熔覆层表面,在铺设的过程中利用电磁振动技术辅助填充粉末注入到激光打孔孔内;最后,填充粉末填充完毕后,将制动盘整体放入热压烧结炉烧结,烧结后取出完成。本发明中陶瓷颗粒增强相在涂层中呈现弥散分布强化制动盘性能。本发明不仅适用于制动盘增材制造,还适用于磨损严重的制动盘的增材再制造修复。

技术领域

该发明涉及铸铁制动盘表层耐磨增强制造技术领域,具体来说是在制动盘表层进行铁基-陶瓷颗粒涂层制备的方法。

背景技术

制动盘是汽车中最重要的安全部件之一。旋转的制动盘与制动片相互摩擦产生制动力,从而起到减速或者停车的作用。通常,制动盘的使用寿命为五到十万公里,如若制动盘磨损严重会造成预期制动距离与实际制动距离差距过大,更甚者引起交通事故的发生。更换制动盘的标准则为制动盘双面磨损1-2mm。在汽车的使用过程中不可或缺的会造成制动盘的磨损,而磨损必然会影响其制动性能甚至危害驾驶安全。所以,提高制动盘正常制动性能与使用寿命,降低维修成本是我们目前需要关注的一个问题。

一般来讲,乘用车制动盘多为整体铸造成型,其铸造材料以灰铁为主。但灰铁的力学性能表现平平,在一些特殊工况或者更换制动盘较为复杂的条件下,一种耐用且性能较高的制动盘就显得尤为重要。目前,陶瓷作为一种耐磨、耐高温等各方面性能优异的材料开始在工业各个领域中应用,且其性能尤其适用于制动盘的工作条件。但是由于陶瓷烧制工艺繁琐,成型效率较低等问题,故而在制动盘的应用较少。各国学者逐渐开始转向制动盘表面改性方面,利用激光熔覆、冷喷涂等技术在制动盘表面进行陶瓷颗粒的改性工作,但由于陶瓷颗粒的电负性与润湿性等方面较差,在熔池中十分容易发生团聚、开裂等现象影响表面质量。所以,其目前进展甚微。

关于激光熔覆在制动盘中的应用技术,可参考如下专利文献:

中国发明公开号为CN110205520A的文献中,公开了一种高速重载列车制动盘用陶瓷增强钛合金材料。所述陶瓷增强钛合金材料由以下质量百分比的合金成分组成:Al:1~8%,V:1~6%,陶瓷颗粒:1~8%,Ti余量,上述所有合金成分之和为100%。将上述陶瓷增强钛合金材料应用于高速重载列车制动盘的制动面层,可以有效提高制动盘的耐磨性和耐高温性能,减轻列车重量、实现轻量化和低成本,制备出的铝基钛面制动盘综合性能高。

该技术中没有提及如何解决陶瓷颗粒的团聚现象的技术方案。

再如,中国发明公开CN112413012A中公开的技术中,公开了一种复合材料制动盘,本技术中,在基体层和复合层彼此结合的界面处生成过渡层,过渡层中形成有连接基体层和复合层的强化结构。本发明的复合材料制动盘在基体层与复合层之间以冶金结合方式生成过渡层,提高了基体层与复合层之间的结合力,减少了复合层与基体层之间在冷热疲劳过程中开裂等失效的风险。

该技术中,提及了通过设置过渡层的方式提高耐磨层与基体的结合强度的技术启示。事实上,在本技术领域中,通常也是采用控制激光熔覆参数的方式进行优化耐磨层的设置的。现有技术中并没有给出在基体-陶瓷颗粒粉末填充在激光打孔孔内,后利用热压烧结技术进行最后的烧结,以增强耐磨涂层强度的技术启示。

发明内容

本发明针对一种在特殊工作环境中,要求具有较高的耐磨性能与可靠性,且使用寿命较长,制造成本适中的铁基制动盘的制备方法进行了详细的描述,旨在将陶瓷颗粒均匀的分布在制动盘表面制动区域,以解决陶瓷颗粒的团聚现象。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为:

制动盘表面激光熔覆陶瓷复合涂层的制备方法,在铁基制动盘两侧表层铣削形成涂层空间,并对表面打磨处理后待用;

配置熔覆粉末,待用;

配置填充粉末,待用;

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