本发明涉及一种制造制动盘的方法和用于盘式制动器的制动盘。
背景技术：
车辆的盘式制动系统的制动盘包括环形结构或制动带，以及称为钟形件的中央固定元件，所述盘通过该中央固定元件被固定至车辆悬架的旋转部分，例如轮毂。制动带设置有适于与摩擦元件(制动衬块)配合的相反的制动表面，该摩擦元件被容纳在至少一个骑跨于制动带设置的并且与车辆悬架的非旋转部件成一体的制动钳体内。两个相对的制动衬块和制动带的两个相反的制动表面之间的受控相互作用确定了通过摩擦的制动作用，该制动作用允许车辆减速或停止。
通常，制动盘由灰铸铁或钢制成。实际上，这种材料允许以相对较低的成本获得良好的制动性能(尤其是在磨损抑制方面)。由碳或碳陶瓷材料制成的盘具有更高的性能，但成本更高。
传统的由铸铁或钢制成的盘的极限与过度磨损有关。对于灰铸铁制成的盘，另一个非常不利的方面是与过度的表面氧化有关，从而导致生锈。这方面影响制动盘的性能及其外观，因为制动盘上的锈在美学上对于使用者是不可接受的。已经尝试通过为灰铸铁或钢制成的盘提供保护涂层来解决这些问题。一方面，保护涂层减少了盘的磨损，另一方面，保护了灰铸铁基底免受表面氧化的影响，从而防止了锈层的形成。目前可使用并施加在所述盘上的保护涂层虽然具有耐磨性，但会发生剥离，导致保护涂层从所述盘本身脱离。
已经提出了由铝制成的盘代替灰铸铁或钢制成的盘以减轻盘的重量的建议。铝制盘设置有保护涂层。一方面，保护涂层减少了盘的磨损，从而保证了与铸铁的盘相当的性能，另一方面，保护了铝制基底免受制动过程中产生的温度的影响，该温度远高于铝的软化点(200-400℃)。
然而，目前可用的并施加在铝盘以及灰铸铁盘或钢盘上的保护涂层虽然具有耐磨性，但是会剥离，从而导致保护涂层与盘本身脱离。
例如在专利us4715486中关于低磨损的盘式制动器描述了这种类型的保护涂层。特别是由铸铁制成的盘具有通过高动能冲击技术将颗粒材料沉积在盘上而制成的涂层。根据第一实施方案，涂层包含20％至30％的碳化钨、5％的镍以及作为其余部分的碳化铬和钨的混合物。根据第二实施方案，该涂层包含80％至90％的碳化钨、至多10％的钴、至多5％的铬和至多5％的碳。
在利用火焰喷涂技术施加涂层的情况下，常规保护涂层与由铝或铝合金制成的盘的分离的原因是在保护涂层中存在游离碳。这种现象还会影响灰铸铁或钢制成的盘。实际上，碳易于燃烧，并与形成的保护涂层中所掺入的氧结合在一起。这导致在涂层内部形成微气泡，这可以阻止涂层在盘上的充分粘附，从而有利于将涂层去除。
从以上可以明显看出，由铝或铝合金或灰铸铁或钢制成的具有保护涂层的盘目前不能用于制动系统领域。
然而，考虑到由保护涂层保证的在耐磨性方面的优点，在本领域中强烈感到需要解决以上参考现有技术提及的缺点。特别地，铝盘或灰铸铁盘或钢盘需要配备有保护涂层，所述保护涂层可以增加盘的耐磨性并且同时随着时间的推移是坚固的。
本申请人在针对灰铸铁或钢制成的盘的国际申请wo2014/097187和针对铝盘的国际申请wo2014/097186中提出了解决上述问题的方案。
在盘由灰铸铁或钢制成的情况下，所述盘由通过在盘式制动器的制动表面上沉积由重量百分比为70％至95％的碳化钨、重量百分比为从5％到15％的钴和重量百分比为从1％到10％的铬组成的颗粒形式的材料来制成保护涂层而制成。颗粒形式的材料的沉积是通过hvof(高速氧气燃料)或hvaf(高速空气燃料)或km(动力学金属化)技术而获得的。
更详细地，根据wo2014/097187中提供的解决方案，hvof、hvaf或km沉积技术的结合以及用于形成涂层的化学组分的组合允许获得具有高结合强度的保护涂层，这确保了在灰铸铁或钢上的高度锚固。所使用的颗粒材料甚至不含痕量形式的游离碳(c)。这可以显着减少保护涂层的剥离现象。
在由铝或铝合金制成的盘的情况下，用于制造保护涂层的颗粒形式的材料由重量百分比为80％至90％的碳化钨、重量百分比为从8％到12％的钴和重量百分比为从2％到6％的铬组成。同样在这种情况下，颗粒形式的材料的沉积是借助于hvof(高速氧气燃料)技术或hvaf(高速空气燃料)技术或km(动力学金属化)技术来获得的。
为了获得类似于灰铸铁盘或钢盘的效果，即，获得的保护涂层具有高的结合强度并减少与游离碳的存在有关的剥离。
采用在wo2014/097187中提供的对于由灰铸铁或钢制成的盘的解决方案或在wo2014/097186中提供的对于由铝或铝合金制成的盘的解决方案，可以显着减少已知现有技术中发现的保护涂层的剥离现象，但不能完全消除这些剥离现象。实际上，即使在设置有根据wo2014/097186或wo2014/097187制成的保护涂层的由铝或铝合金、铸铁或钢制成的所述盘中，保护涂层的剥离和沉陷仍会继续发生，尽管其频率低于已知的现有技术。
本申请人已经在国际申请wo2017046681a1中提供了保护涂层的剥离和沉陷问题的解决方案。特别地，这种解决方案包括在保护涂层与制动表面之间制造由65％至95％的碳化铬(cr3c2)以及其余的部分由镍-铬(nicr)组成的基底保护涂层。在基底保护涂层上形成的表面保护涂层由重量百分比为80％至90％的碳化钨(wc)和其余的部分为钴(co)组成。对于两种保护涂层，颗粒形式的材料的沉积是通过hvof(高速氧气燃料)技术或hvaf(高速空气燃料)技术或km(动力学金属化)技术来获得的。该解决方案可以应用于由铝、灰铸铁或钢制成的盘。
由wo2017046681a1提供的技术方案虽然有效，但是具有在表面保护涂层中含有钴(co)的缺点。由于钴对人体健康的危害，该解决方案不再被接受。实际上，由于磨损，存在表面涂层可能随着时间的流逝将钴尘分散到环境中的风险。
因此，在参考领域中对于盘(由铝、灰铸铁或钢制成的盘)仍然需要设置有如下保护涂层：该保护涂层不经受剥离或经受比已知解决方案小得多的程度的剥离，以确保随时间推移的耐磨性，同时不含有钴。
技术实现要素：
盘需要设置有保护涂层，该保护涂层不经受剥离或经受比已知解决方案小得多的程度的剥离，以保证随时间推移的耐磨性，并且同时不含钴，上述需求通过根据权利要求1所述的用于制造制动盘的方法和根据权利要求14所述的用于盘式制动器的制动盘来满足。
特别地，该需求通过一种用于制造具有保护涂层的、由铝制成的制动盘的方法来满足，该方法包括以下操作步骤：
a)布置制动盘，所述制动盘包括设置有两个相反的制动表面的制动带，两个相反的制动表面中的每个制动表面至少部分地限定所述盘的两个主侧面中的一个主侧面，所述制动带由铝或铝合金制成、或者由灰铸铁或钢制成；
b)通过hvof(高速氧气燃料)技术或通过hvaf(高速空气燃料)技术或通过km(动力学金属化)技术将颗粒形式的碳化铬(cr3c2)和镍-铬(nicr)的层沉积在所述盘上，从而形成覆盖所述制动带的所述两个制动表面中的至少一个制动表面并与所述制动表面直接接触的基底保护涂层；和
c)通过hvof(高速氧气燃料)技术或通过hvaf(高速空气燃料)技术或通过km(动力学金属化)技术将由碳化钨(wc)、铁(fe)、铬(cr)和铝(al)组成的颗粒形式的材料沉积在所述基底保护涂层上，从而形成由碳化钨(wc)和铁(fe)、铬(cr)和铝(al)组成的并覆盖所述制动带的所述两个制动表面中的至少一个制动表面的表面保护涂层。
优选地，用于制造所述基底保护涂层30的沉积步骤b)中沉积的颗粒形式的材料的65％至95％由碳化铬(cr3c2)组成并且其余的部分由镍-铬(nicr)组成。
特别地，在用于制造基底保护涂层30的沉积步骤b)中沉积的颗粒形式的材料可以具有以下组分：
-重量百分比为93％的碳化铬(cr3c2)和7％的镍-铬(nicr)；
-重量百分比为90％的碳化铬(cr3c2)和10％的镍-铬(nicr)；
-重量百分比为75％的碳化铬(cr3c2)和25％的镍-铬(nicr)；或者
-重量百分比为65％的碳化铬(cr3c2)和35％的镍-铬(nicr)。
优选地，在用于制造基底保护涂层30的沉积步骤b)中沉积的颗粒形式的材料由重量百分比为75％的碳化铬(cr3c2)和25％的镍-铬(nicr)组成。
优选地，镍-铬(nicr)由80％的镍和20％的铬组成。
优选地，在用于制造表面保护涂层3的沉积步骤c)中沉积的颗粒形式的材料由重量百分比为75％至87％的碳化钨(wc)和其余的部分为铁(fe)、铬(cr)和铝(al)组成。
优选地，在用于制造表面保护涂层3的沉积步骤c)中沉积的颗粒形式的材料由重量百分比为10％至17％的铁(fe)、重量百分比为2.5％至5.8％的铬(cr)、重量百分比为0.6％至2.2％的铝(al)以及其余的部分为碳化钨(wc)组成。
甚至更优选地，在用于制造表面保护涂层3的沉积步骤c)中沉积的颗粒形式的材料由重量百分比为85％的碳化钨(wc)和重量百分比为15％的铁(fe)、铬(cr)和铝(al)组成。
根据本发明的特别优选的实施方案，在用于制造所述基底保护涂层的沉积步骤b)中沉积的颗粒形式的材料和在用于制造所述表面保护涂层的沉积步骤c)中沉积的颗粒形式的材料两者均通过hvof(高速氧气燃料)技术来沉积。
优选地，基底保护涂层3的厚度介于20μm(微米)与60μm之间，并且优选地等于40μm。
优选地，表面保护涂层3的厚度介于30μm与70μm之间，并且优选地等于50μm。
有利地，在用于形成所述基底保护涂层的步骤b)中沉积的颗粒形式的材料的粒径介于5μm与40μm之间。
有利地，在用于形成所述表面保护涂层的步骤c)中沉积的颗粒形式的材料的粒径介于5μm与45μm之间。
根据本发明的特别优选的实施方式，所述沉积步骤b)包括将碳化铬(cr3c2)和镍-铬(nicr)沉积在同一表面上以形成所述基底保护涂层的两个或更多个分开的沉积步骤。
特别地，所述沉积步骤b)包括将颗粒形式的碳化铬(cr3c2)和镍-铬(nicr)进行沉积以直接在所述盘上形成基底保护涂层的第一层的第一沉积步骤，以及将颗粒形式的碳化铬(cr3c2)和镍-铬(nicr)沉积在所述第一层上以形成第二层的第二沉积步骤，在所述第一沉积步骤中沉积的碳化铬(cr3c2)和镍-铬(nicr)的粒径大于在所述第二沉积步骤中沉积的碳化铬(cr3c2)和镍-铬(nicr)的粒径。
更特别地，在所述第一沉积步骤中沉积的碳化铬(cr3c2)和镍-铬(nicr)的粒径介于30μm与40μm之间，而在所述第二沉积步骤中沉积的碳化铬(cr3c2)和镍-铬(nicr)的粒径介于5μm与20μm之间。
优选地，在步骤b)中，至少在涂层厚度方面，在盘的表面上以有差别的方式执行颗粒形式的碳化铬(cr3c2)和镍-铬(nicr)的沉积。
特别地，所述盘的每个主表面由至少一个第一环形部分和第二环形部分限定，所述第一环形部分对应于所述制动带的制动表面，所述第二环形部分与所述第一环形部分相比位于更内部、并且限定所述盘在车辆上的安装区域。在沉积步骤b)期间制成覆盖至少两个部分的基底保护涂层。形成在第一环形部分上的基底保护涂层的厚度大于形成在第二部分上的基底保护涂层的厚度。
有利地，对碳化钨(wc)、铁(fe)、铬(cr)和铝(al)进行沉积的步骤c)包括将颗粒材料沉积到同一表面以形成表面保护涂层的两个或多个不同的步骤。
特别地，沉积步骤c)包括将颗粒形式的材料直接沉积在所述基底保护涂层上以形成第一表面保护涂层的第一沉积步骤，以及将颗粒形式的材料沉积在所述第一层上以形成第二层的第二沉积步骤。在所述第一沉积步骤中沉积的颗粒材料的粒径大于在所述第二沉积步骤中沉积的颗粒材料的粒径。
更特别地，在第一沉积步骤中沉积的颗粒材料(碳化钨、铁、铬和铝)的粒径介于30μm与45μm之间，而在第二沉积步骤中沉积的颗粒材料的粒径介于5μm与20μm之间。
优选地，在沉积步骤c)中，至少在涂层厚度方面，以有差别的方式将颗粒材料(碳化钨、铁、铬和铝)沉积在所述盘的表面上。特别地，在第一环形部分上形成的表面保护涂层的厚度大于在第二部分上形成的表面保护涂层的厚度。
特别地，通过用于盘式制动器的制动盘满足了对配备有如下保护涂层的盘的需求：该保护涂层不经受剥离或经受比已知解决方案的程度小得多的剥离、并且同时不含钴；所述制动盘包括设置有两个相反的制动表面的制动带，所述两个相反的制动表面中的每个制动表面至少部分地限定所述盘的两个主面中的一个主面。
制动带可以由铝或铝合金制成，或者可以由铸铁或钢制成。
根据本发明的特别优选的实施方式，盘的制动带由灰铸铁制成。特别地，整个盘由灰铸铁制成。
所述盘设置有覆盖制动带的两个制动表面中的至少一个制动表面的基底保护涂层。基底保护涂层由碳化铬(cr3c2)和镍-铬(nicr)组成，并且所述基底保护涂层是通过hvof(高速氧气燃料)技术或通过hvaf(高速空气燃料)技术或通过km(动力学金属化)技术将颗粒形式的碳化铬(cr3c2)和镍-铬(nicr)直接沉积在所述盘上而获得的。
所述盘进一步设置有表面保护涂层，该表面保护涂层覆盖制动带的两个制动表面中的至少一个制动表面。
根据本发明，表面保护涂层由碳化钨(wc)、铁(fe)、铬(cr)和铝(al)组成，并且所述表面保护涂层是通过hvof技术或通过hvaf(高速空气燃料)技术或通过km(动力学金属化)技术将颗粒形式的碳化钨(wc)、铁(fe)、铬(cr)和铝(al)沉积在所述基底保护涂层上而获得的。
优选地，所述基底保护涂层的65％至95％由碳化铬(cr3c2)组成并且其余的部分由镍-铬(nicr)组成。
特别地，基底保护涂层可以具有以下组分：
-重量百分比为93％的碳化铬(cr3c2)和7％的镍-铬(nicr)；
-重量百分比为90％的碳化铬(cr3c2)和10％的镍-铬(nicr)；
-重量百分比为75％的碳化铬(cr3c2)和25％的镍-铬(nicr)；或者
-重量百分比为65％的碳化铬(cr3c2)和35％的镍-铬(nicr)。
优选地，基底保护涂层由重量百分比为75％的碳化铬(cr3c2)和25％的镍-铬(nicr)组成。
优选地，镍-铬(nicr)由80％的镍和20％的铬组成。
优选地，表面保护涂层由重量百分比为75％至87％的碳化钨(wc)和其余的部分为铁(fe)、铬(cr)和铝(al)组成。
甚至更优选地，表面保护涂层由重量百分比为85％的碳化钨(wc)和按重量百分比为15％的铁(fe)、铬(cr)和铝(al)组成。
有利地，基底保护涂层的厚度介于20μm与60μm之间，并且优选地等于40μm。
有利地，表面保护涂层的厚度介于30μm与70μm之间，优选等于50μm。
附图说明
根据以下经由非限制性示例给出的优选实施方式的描述，本发明的其他特征和优点将变得更加可理解，在附图中：
-图1示出了根据本发明的实施方式的盘式制动器的俯视图；以及
-图2示出了沿图1中所示的剖面线ii-ii截取的盘的剖面图。
将使用相同的附图标记指示与以下描述的实施方式相同的元件或部件。
具体实施方式
参考所附附图，附图标记1表示根据本发明的作为整体的制动盘。
根据本发明的总体实施方式，如附图所示，盘式制动器1包括制动带2，所述制动带2设有两个相反的制动表面2a和2b，所述制动表面2a和2b中的每个制动表面至少部分地限定了所述盘的两个主面之一。
制动带2可以由铝或铝合金制成，或者可以由铸铁或钢制成。
优选地，制动带由灰铸铁制成。特别地，整个盘由灰铸铁制成。因此，在下面的描述中，将参考由灰铸铁制成的盘，但是不排除所述盘由铝或铝合金或钢制成的可能性。
所述盘1设置有：
-基底保护涂层30，所述基底保护涂层30覆盖制动带的两个制动表面中的至少一个制动表面、并且与该表面直接接触；以及
-表面保护涂层3，所述表面保护涂层3覆盖制动带的两个制动表面中的至少一个制动表面，并且被制成覆盖前述基底保护涂层30。
基底保护涂层30由碳化铬(cr3c2)和镍-铬(nicr)组成，并且基底保护涂层30是通过hvof技术或hvaf技术或通过km(动力学金属化)技术将颗粒形式的碳化铬和镍-铬直接沉积在所述盘1上而获得的。
优选地，基底保护涂层30由65％至95％的碳化铬(cr3c2)以及作为其余部分的镍-铬(nicr)来组成。
特别地，基底保护涂层30可以具有以下组分：
-重量百分比为93％的碳化铬(cr3c2)和7％的镍-铬(nicr)；
-重量百分比为90％的碳化铬(cr3c2)和10％的镍-铬(nicr)；
-重量百分比为75％的碳化铬(cr3c2)和25％的镍-铬(nicr)；或者
-重量百分比为65％的碳化铬(cr3c2)和35％的镍-铬(nicr)。
优选地，基底保护涂层30由重量百分比为75％的碳化铬(cr3c2)和25％的镍-铬(nicr)组成。
优选地，镍-铬(nicr)由80％的镍和20％的铬组成。
根据本发明，表面保护涂层3由碳化钨(wc)以及铁(fe)、铬(cr)和铝(al)组成，并且表面保护涂层3是通过以hvof技术或hvaf(高速空气燃料)技术或km(动力学金属化)技术将颗粒形式的碳化钨(wc)、铁(fe)、铬(cr)和铝(al)沉积在基底保护涂层30上而获得的。
优选地，表面保护涂层3由重量百分比为75％至87％的碳化钨(wc)以及剩余部分为铁(fe)、铬(cr)和铝(al)组成。甚至更优选地，表面保护涂层3由重量百分比为85％的碳化钨(wc)和重量百分比为15％的铁(fe)、铬(cr)和铝(al)组成。
有利地，基底保护涂层30的厚度介于20μm与60μm之间，优选地等于40μm，而表面保护涂层3的厚度介于30μm与70μm之间，并且优选地等于50μm。
令人惊讶地，已经发现，由碳化钨(wc)、铁(fe)、铬(cr)和铝(al)组成的表面保护涂层3在常规环境条件下在耐磨性和摩擦行为(摩擦、褪色、磨合)方面具有与由碳化钨和钴组成的表面保护层相当的性能。
还确定，在存在环境应力(热冲击和盐损)的情况下，相对于由碳化钨和钴组成的表面保护层，在强度方面，由碳化钨(wc)、铁(fe)、铬(cr)和铝(al)组成的表面保护涂层3具有最佳性能。
换句话说，根据本发明的表面保护涂层(wc、fe、cr和al)被证明是由碳化钨和钴制成的涂层的完美替代品，且优点是完全不含钴、且在给定的操作情况下甚至可以显示出性能改进(请参见存在环境压力时的强度)。
还已经通过实验验证，类似于wo2017046681a1中所述的碳化钨和钴的保护层，由wc、fe、cr制成的且根据本发明的表面保护涂层还很好地结合至由碳化铬(cr3c2)和镍-铬(nicr)制成的基底保护层3，从而允许基底保护层3执行其抗腐蚀功能，并且因此防止了剥离现象的发生。
实际上，即使在配备有根据本发明的(即由wc、fe、cr和al制成的)表面保护涂层的盘式制动器中，也已经证实，在表面保护涂层3下面存在由碳化铬(cr3c2)和镍-铬(nicr)制成的基底保护涂层30基本消除了困扰传统制动盘的剥离现象。
更详细地，已经发现，在具有保护涂层的传统盘中，剥离是由盘与涂层之间的界面区域的氧化引起的。这种氧化通常是由所述盘与涂层之间的水分渗透引起的。形成基底保护涂层30的碳化铬(cr3c2)和镍-铬(nicr)的层的存在有效地抑制这种氧化现象，从而解决了具有抗磨损功能的表面保护涂层3的剥离问题。换句话说，基底保护涂层30具有抗腐蚀功能，这与(由碳化钨以及铁、铬和铝制成的)表面保护涂层3的抗磨损功能有关。抗腐蚀作用有益于表面保护涂层3与所述盘的一体化和粘附性。
基底保护涂层30还对表面保护涂层执行机械“阻尼”功能(抗磨损)。实际上，与由碳化钨、铁、铬和铝形成的表面保护涂层3相比，由碳化铬和镍-铬形成的基底保护涂层30具有更高程度的延展性。这使基底层30具有弹性行为，这有助于减轻——至少部分地减轻——在使用时施加到盘上的应力。因此，基底保护涂层30充当盘与表面保护涂层3之间的一种阻尼器或缓冲垫。这防止了在两个部分之间的直接的应力传递，从而降低了在表面保护涂层3中引发裂纹的风险。
关于抗磨损功能，表面保护涂层3不会由于存在由碳化铬和镍-铬制成的基底保护涂层30而被偏压。
*＊*
为了简单起见，现在将结合根据本发明的方法来描述制动盘1。制动盘1优选但非必须地通过以下所述的根据本发明的方法制成。
根据本发明方法的一般实现方式，该方法包括以下操作步骤：
a)布置制动盘，该制动盘包括设置有两个相反的制动表面的制动带，两个相反的制动表面中的每个制动表面至少部分地限定了该盘的两个主侧面之一，该制动带由铝或铝合金制成、或者由灰铸铁或钢制成；
b)通过hvof(高速氧气燃料)技术或hvaf(高速空气燃料)技术或km(动力学金属化)技术在所述盘上沉积呈颗粒形式的碳化铬(cr3c2)和镍-铬(nicr)的层，由此形成覆盖制动带的两个制动表面中的至少一个制动表面并且与所述制动表面直接接触的基底保护涂层；以及
c)通过hvof(高速氧气燃料)技术或通过hvaf(高速空气燃料)技术或km(动力学金属化)技术在所述基底保护涂层上沉积由碳化钨(wc)、铁(fe)、铬(cr)和铝(al)组成的颗粒形式的材料，从而形成由碳化钨(wc)以及铁(fe)、铬(cr)和铝(al)组成的表面保护涂层，并覆盖制动带的两个制动表面中的至少一个制动表面。
优选地，在用于制造基底保护涂层30的沉积步骤b)中沉积的颗粒形式的材料由65％至95％的碳化铬(cr3c2)和作为其余部分的镍-铬(nicr)来组成。
特别地，在用于制造基底保护涂层30的沉积步骤b)中沉积的颗粒形式的材料可以具有以下组分：
-重量百分比为93％的碳化铬(cr3c2)和7％的镍-铬(nicr)；
-重量百分比为90％的碳化铬(cr3c2)和10％的镍-铬(nicr)；
-重量百分比为75％的碳化铬(cr3c2)和25％的镍-铬(nicr)；或者
-重量百分比为65％的碳化铬(cr3c2)和35％的镍-铬(nicr)。
优选地，在用于制造基底保护涂层30的沉积步骤b)中沉积的颗粒形式的材料由重量百分比为75％的碳化铬(cr3c2)和25％的镍-铬(nicr)组成。
优选地，镍-铬(nicr)由80％的镍和20％的铬组成。
优选地，在用于制造表面保护涂层3的沉积步骤c)中沉积的颗粒形式的材料由重量百分比为75％至87％的碳化钨(wc)和作为其余部分的铁(fe)、铬(cr)和铝(al)组成。
优选地，在用于制造表面保护涂层3的沉积步骤c)中沉积的颗粒形式的材料由重量百分比为10％至17％的铁(fe)、重量百分比为2.5％至5.8％的铬(cr)、重量百分比为0.6％至2.2％的铝(al)、作为其余部分的碳化钨(wc)来组成。
甚至更优选地，所获得的表面保护涂层3由重量百分比为85％的碳化钨(wc)和重量百分比为15％的铁(fe)、铬(cr)和铝(al)组成。
有利地，制动盘设置有适于将所述盘固定到车辆的部分，该部分由环形部分4构成，该环形部分4相对于盘1居中设置并且与制动带2同心。固定部分4将连接元件5支撑到轮毂(即支撑到钟形件)。钟形件可以与环形固定部分一体形成(如附图所示)，或者可以单独形成、并且然后通过适当的连接元件固定到所述固定部分。
环形固定部分4可以由与制动带相同的材料制成，即由灰铸铁制成，或者由其他合适的材料制成。钟形件5也可以由灰铸铁或其他合适的材料制成。特别地，整个盘(即，制动带、固定部分和钟形件)可以由灰铸铁制成。
优选地，制动带2通过铸造制成。类似地，当固定部分和/或钟形件由灰铸铁制成时，固定部分和/或钟形件可以通过铸造来制造。
环形固定部分可以与制动带一体地制成(如附图所示)，或者可以被制成为机械地连接至制动带的单独的本体。
优选地，在沉积碳化铬和镍-铬的层的步骤b)之前是准备要在其上制成基底保护涂层30的表面的步骤d)。特别地，表面准备步骤d)包括用适于去除油或污垢的溶剂来清洁所述表面。优选地，准备步骤d)可以包括例如通过打磨或抛光在盘的表面上的磨蚀作用。
有利地，在用于形成基底保护涂层30的步骤b)中沉积的颗粒形式的材料(铬和镍-铬)的粒径(颗粒尺寸)介于5μm与40μm之间。选择该范围的值可以赋予高性能的沉积表面密度和对涂层的粘附能力。
优选地，基底保护涂层3的厚度介于20μm与60μm之间，并且优选地等于40μm。选择该范围的值允许在抗氧化保护作用的有效性与对涂层本身的热膨胀的限制之间实现最佳平衡。换句话说：如果基底保护涂层30的厚度小于20μm，则将没有足够的抗氧化保护作用。另一方面，如果基底保护涂层30的厚度大于60μm，则可能会由于在盘式制动器的寿命周期中发生的热膨胀而适时导致粘合不良。
在基底保护涂层30的前述厚度范围内，可以执行前述的“阻尼器”效果，这有助于保持表面保护涂层3的完整性。
有利地，在用于形成表面保护涂层的步骤c)中沉积的颗粒形式的材料(碳化钨、铁、铬和铝)的粒径介于5μm与45μm之间。选择该范围的值允许赋予涂层高的密度、硬度和有限的孔隙率的特性。
优选地，表面保护涂层3的厚度介于30μm与70μm之间，并且优选地等于50μm。选择该范围的值允许在保护层的消耗与涂层自身上的热膨胀的限制之间实现最佳平衡。换句话说，如果保护涂层的厚度小于20μm，则在磨损的情况下，将在过短的时间内将其完全去除。另一方面，大于80μm的厚度可能会由于在盘式制动器的寿命周期中发生的热膨胀而适时导致粘合不良。
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如上所述，形成基底保护涂层30的碳化铬和镍-铬两者、以及形成表面保护涂层3的碳化钨、铁、铬和铝均通过hvof技术或通过hvaf技术或通过km技术以颗粒形式分别沉积在所述盘上和基底保护涂层30上。
这三种沉积技术是本领域技术人员众所周知的，因此将不进行详细描述。
hvof(高速氧气燃料)是使用设置有混合和燃烧室以及喷嘴的喷雾装置的粉末喷射沉积技术。氧气和燃料被送入所述室。在接近1mpa的压力下形成的热燃烧气体穿过会聚-发散喷嘴，将以粉末形式的材料输送到高超声速(即高于mach5)。将要沉积的粉末形式的材料注入到热气流中，在热气流中，所述粉末形式的材料快速熔化并被加速至大约1000m/s的速度。一旦它撞击到沉积表面上，熔融的材料就会迅速冷却，并由于高动能的冲击而形成非常致密和紧凑的结构。
hvaf(高速空气燃料)沉积技术类似于hvof技术。区别在于，在hvaf技术中，将空气而不是氧气被供应到燃烧室中。因此，进行中的温度低于hvof技术的温度。这样可以允许更好地控制涂层的热变化。
km(动力学金属化)沉积技术是固态沉积工艺，其中通过声波沉积喷嘴以两个步骤来喷涂金属粉末，所述两个步骤使金属颗粒在惰性气流中加速并摩擦带电。在载流中提供热能。在此过程中，压缩的惰性气流的势能和热能被转换为粉末的动能。一旦以高速加速并带电，颗粒就直接定向成抵靠沉积表面。金属颗粒与这样的表面的高速碰撞导致颗粒的大变形(在垂直于冲击的方向上变形约80％)。这种变形导致颗粒表面积的极大增加。作为冲击的结果，在颗粒与沉积表面之间形成紧密接触，这导致金属键的形成和具有非常致密且紧凑的结构的涂层的形成。
有利地，作为上面列出的享有高动能冲击沉积技术的事实的三种沉积技术的替代，还有其他利用不同沉积方法的技术，但是它们也可以产生具有非常致密且紧凑的结构的涂层。
hvof、hvaf或km沉积技术的结合以及用于形成两个保护涂层(基底保护涂层30和表面保护涂层3)的化学组分的结合，可以在沉积较低粘结强度的材料上获得具有高粘结强度的保护涂层。
特别地，上述组合允许将碳化铬和镍-铬两者(基底涂层30)高度地锚固在灰铸铁或钢上、以及允许将碳化钨、铁、铬和铝(表面涂层3)高度地锚固在碳化铬和镍-铬的层上。
在构成两个涂层的最终材料中不存在游离碳(c)，优选甚至以痕量形式也不存在游离碳(c)，这有助于降低分离的风险。实际上，已经发现，在用火焰喷涂技术施加涂层的情况下，常规保护涂层从由铝或铝合金或灰铸铁或钢制成的盘上分离的原因是在保护涂层中存在游离碳。实际上，碳易于燃烧，并与形成的保护涂层中所掺入的氧结合在一起。这导致在涂层内部形成微气泡，这可以阻止涂层在盘上的充分粘附，从而有利于将该涂层去除。
根据本发明的特别优选的实施方式，在用于制造基底保护涂层3的沉积步骤b)中沉积的颗粒形式的材料和在用于制造表面保护涂层30的沉积步骤c)中沉积的颗粒形式的材料两者借助于hvof(高速氧气燃料)技术来沉积。实际上，已经发现，该技术——特别是与制动带或由灰铸铁制成的整个盘结合使用时——可以实现经组合的保护涂层(基底保护涂层 表面保护涂层)，从而在耐磨性和摩擦学性能方面提供最佳的折衷方案。
更详细地，根据关于(优选的)hvof(高速氧气燃料)技术进行的实验测试，hvaf(高速空气燃料)技术允许获得规则厚度接近标称值的紧凑且均匀的涂层。用hvof制成的涂层不那么紧凑，具有“海绵状”外观和可变厚度。
对具有由hvof和hvaf制成的涂层的样品进行的热冲击测试表明，在所有样品上发现损坏仅影响wc fe、cr、al表面保护涂层，并且所述损坏由涂层的微裂纹组成。然而，这种微裂纹在带有通过hvaf技术制成的涂层的样品中似乎更为明显，这可能是由于应用的刚性更高。这使得hvof技术更加可取。
在所有情况下，由cr3c2 ni制成的基底保护涂层均不会受到热冲击试验的后续影响，始终致密且完美地粘附在铸铁上且无裂纹。
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如上所述，基底保护涂层30和表面保护涂层3覆盖制动带的两个制动表面中的至少一个制动表面。
整个基底保护涂层30和表面保护涂层3在下文中将整体称为“经组合的保护涂层”3、30。
优选地，如图2所示，盘1设置有覆盖制动带2的两个制动表面2a和2b的“经组合的保护涂层”3、30。
特别地，经组合的保护涂层3、30可以仅在单个制动表面上或在两个制动表面上覆盖制动带。
根据附图中未示出的实施方式的解决方案，经组合的保护涂层3、30也可以延伸到盘1的其他部分，如延伸到环形固定部分4和钟形件5，以覆盖所述盘1的整个表面。特别地，经组合的保护涂层3、30除了覆盖制动带以外，还可以仅覆盖固定部分、或仅覆盖钟形件。该选择基本上是由外观原因决定的，以便在整个盘上或盘的某些部分之间具有均匀的着色和/或修整效果。
有利地，可以至少在涂层厚度方面以有区别的方式在盘的表面上执行用以形成经组合的保护涂层3、30的颗粒材料的沉积。
在制动带处，经组合的保护涂层3、30可以在两个相反的制动表面中制成具有相同的厚度。可以提供替代方案，在所述替代方案中，通过对制动带的两个制动表面之间的不同厚度进行差别来制成经组合的保护涂层3、30。
根据该方法的特别优选的实施方式，用以形成基底保护涂层30的沉积碳化铬和镍-铬的层的步骤b)包括两个或更多个不同的将颗粒的碳化铬沉积在表面本身上以形成保护涂层的步骤。
更详细地，所述沉积步骤b)包括：
-沉积颗粒形式的碳化铬和镍-铬以直接在盘上形成基底保护涂层30的第一层的第一步骤；和
-沉积颗粒形式的碳化铬和镍-铬以在第一层上形成第二层的第二步骤。
如以下将要阐明的，第二修整层允许调节基底保护涂层3的表面修整或表面光洁度。
将沉积碳化铬和镍-铬的步骤b)分为两个步骤允许，特别地，至少可以使在各个步骤中使用的碳化铬和镍-铬的粒径有差别。这使得沉积步骤b)更加灵活。
有利地，在第一沉积步骤中沉积的颗粒的碳化铬和镍-铬的粒径大于在第二沉积步骤中沉积的颗粒的碳化铬和镍-铬的粒径。特别地，在第一沉积步骤中沉积的碳化铬和镍-铬的粒径介于30μm与40μm之间，而在第二沉积步骤中沉积的碳化铬和镍-铬的粒径介于5μm与20μm之间。
在两个不同的沉积步骤中，使用用于形成第一层的较粗粒径和用于形成第二层的较细粒径(具有修整功能)，允许基底保护涂层30获得在沉积结束时已经具有所需的取决于随后的表面保护涂层的沉积的表面修整特性的涂层。无需研磨和/或对涂层执行其他表面修整操作就可获得这种所需的表面修整特性。在第二步骤中沉积的颗粒填充了基底层表面上的粗糙的粗糙度。有利地，可以通过调节在第二步骤中沉积的颗粒的粒径来调节涂层的表面修整度。
优选地，基底保护涂层30的第一层的厚度为涂层总厚度的2/4至3/4，而基底保护涂层4的第二层的厚度为涂层总厚度的1/4至2/4。
根据该方法的特别优选的实施方式，形成表面保护涂层3的对颗粒材料(wc fe cr al)进行沉积的步骤c)包括两个或更多个不同的将颗粒材料沉积到同一表面上以形成保护涂层的步骤。
更详细地，所述沉积步骤c)包括：
-沉积颗粒形式的材料以直接在基底保护涂层30上产生涂层的第一层的第一步骤；以及
-沉积颗粒形式的材料以在表面保护涂层3的第一层上形成第二层的第二步骤。
与沉积基底涂层的步骤b)中提供的步骤类似，将沉积形成表面保护涂层3的颗粒材料的步骤c)划分为两个或更多个步骤，特别地，还允许使至少在各个步骤中使用的颗粒材料的粒径有差别。这使得沉积步骤c)更加灵活。
有利地，在第一沉积步骤中沉积的颗粒材料的粒径大于在第二沉积步骤中沉积的颗粒材料的粒径。特别地，在第一沉积步骤中沉积的颗粒材料的粒径介于30μm与40μm之间，而在第二沉积步骤中沉积的颗粒材料的粒径介于5μm与20μm之间。
具有两个不同沉积步骤的保护涂层或表面3的实施方式，其使用用于形成基底层的较粗的粒径和用于形成修整层的较细的粒径，可以得到如下表面保护涂层3：该表面保护涂层3已经在沉积结束时具有所需的表面修整特性，而无需对涂层进行研磨和/或执行其他表面修整操作。在第二步骤中沉积的颗粒填充了基底层的表面上的粗糙的粗糙度。有利地，可以通过调节在第二步骤中沉积的颗粒的粒径来调节表面保护层3的表面修整度。
特别地，通过在第一步骤中使用粒径为30μm至40μm的颗粒、在第二步中使用粒径为5μm至20μm的颗粒，表面保护涂层3在修整层上具有介于2.0μm与3.0μm之间的范围内的表面粗糙度ra。
优选地，表面保护涂层30的第一层的厚度介于该涂层的总厚度的2/4与3/4之间，而表面保护涂层4的第二层的厚度介于该涂层总厚度的1/4与2/4之间。
总体而言，颗粒材料的hvof、hvaf或km沉积技术、所使用的化学组分以及以多步骤沉积方法的组合，使得可以获得特别适于制动盘1的使用目的的具有有限水平的表面粗糙度的涂层。
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在以下盘之间进行了比较测试：
a)由灰铸铁制成的盘式制动器具有通过hvof技术制成的具有40μm厚的基底保护涂层(cr3c2 nicr)和50μm厚的表面保护涂层(wc fe cr al)的根据本发明的“经组合的”保护涂层；以及
b)由灰铸铁制成的盘式制动器具有通过hvof技术制成的具有根据国际申请wo2017/046681中的教导制备的具有40μm厚的基底保护涂层(cr3c2 nicr)和50μm厚的表面保护涂层(wc co)的根据所述发明的“经组合的”保护涂层。
两种盘经受常规的动态工作台测试(磨合、akmaster和磨损)。
这样的测试表明，在相同的测试条件下，根据本发明的盘a的耐用性在磨损方面与盘b的耐用性相当。
再从摩擦学行为(摩擦、褪色、磨合)的角度来看，在测试条件相同的情况下，根据本发明的盘a的性能与传统盘b的性能基本相当。
在存在组合的和环境热机械应力的情况下，还对两种盘进行了一系列抗性测试。
如上所述，这些测试表明，在存在环境应力(热机械冲击和腐蚀剂)的情况下，在强度方面，根据本发明的盘a的性能优于盘b。
更详细地，对两种盘进行以下测试程序，该测程序提供重复的组合的动态工作台测试(盘经受不同的制动循环，每个循环进行多次连续的制动操作)并在腐蚀性环境下进行测试(盐雾和冷凝水测试：将盘和制动衬块保持在盐雾中，并且保持在具有高湿度和高温漂移的环境中)。
在所设定重复的结尾，b显示出保护涂层的普遍去除，而盘a仅具有最小程度的保护涂层的局部分离。
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从以上描述中可以理解，根据本发明的盘式制动器和制造这种盘式制动器的方法允许克服现有技术的缺点。
实际上，提供有根据本发明制成的制动盘的保护涂层不会经受剥离或者经受的剥离程度比已知解决方案小得多(以便在时间上确保耐磨性)并且同时不含有钴。
实际上，已经发现，根据本发明的无钴的表面保护涂层可以有效地代替wo2017046681a1中提供的碳化钨和钴的涂层。实际上，根据本发明的表面涂层在常规环境条件下显示出相似的耐磨性和相似的摩擦学行为。
还确定了，根据本发明的(由碳化钨、铁、铬和铝制成的)表面保护涂层在存在环境应力(热冲击和盐损)的情况下在强度方面具有最佳性能。
此外，已经发现，根据本发明的无钴的表面保护涂层可以有效地与由碳化铬和镍-铬制成的基底保护涂层结合，从而允许基底保护涂层施加其抗腐蚀作用，从而避免表面保护涂层的剥离。
换句话说，根据本发明的无钴的表面保护涂层不影响由碳化铬和镍-铬组成的基底保护涂层的作用。因此，这种基底保护涂层继续抑制(由铝、铝合金、灰铸铁或钢制成的)盘的氧化现象。
特别地，由碳化铬和镍-铬制成的基底保护涂层还继续限定了一种位于盘与抗磨损表面保护涂层之间的阻尼器或弹性垫，从而降低了由于与所述盘使用寿命有关的压力而使抗磨损表面保护涂层产生裂纹的风险。
最后，根据本发明的盘1设置有表面保护涂层(该表面保护涂层至少覆盖制动带)，该表面保护涂层具有：
-高粘结强度，高粘结强度确保了对由碳化铬和镍-铬制成的基底保护涂层的高度锚固；
-高耐磨性；
-有限水平的表面粗糙度；
-高密度；
-高硬度；以及
-有限的孔隙率。
制动盘1的制造通常也是成本效益好的。
为了满足偶然的特定需求，本领域技术人员可以对上述的盘和制动盘进行多种改变和变型，所有这些改变和变型都被包含在由所附权利要求书限定的本发明的范围内。
1.一种用于制造制动盘的方法，所述方法包括以下操作步骤：
a)布置制动盘，所述制动盘包括设置有两个相反的制动表面(2a、2b)的制动带(2)，所述两个相反的制动表面中的每个制动表面至少部分地限定所述盘的两个主侧面中的一个主侧面，所述制动带由铝或铝合金制成、或者由灰铸铁或钢制成；
b)通过hvof(高速氧气燃料)技术或通过hvaf(高速空气燃料)技术或通过km(动力学金属化)技术在所述盘上沉积颗粒形式的碳化铬(cr3c2)和镍-铬(nicr)的层，形成覆盖所述制动带的所述两个制动表面中的至少一个制动表面并与所述制动表面直接接触的基底保护涂层(30)；以及
c)通过hvof(高速氧气燃料)技术或通过hvaf(高速空气燃料)技术或通过km(动力学金属化)技术将由碳化钨(wc)、铁(fe)、铬(cr)和铝(al)组成的颗粒形式的材料沉积在所述基底保护涂层(30)上，形成由碳化钨(wc)和铁(fe)、铬(cr)以及铝(al)组成的并覆盖所述制动带的所述两个制动表面中的至少一个制动表面的表面保护涂层(3)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在用于制造所述基底保护涂层(30)的沉积步骤b)中沉积的颗粒形式的材料优选地由65％至95％的碳化铬(cr3c2)和作为其余部分的镍-铬(nicr)组成。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在用于制造所述表面保护涂层(3)的沉积步骤c)中沉积的颗粒形式的材料由重量百分比为75％至87％的碳化钨(wc)和作为其余部分的铁(fe)、铬(cr)和铝(al)组成；优选地，在用于制造所述表面保护涂层(3)的沉积步骤c)中沉积的颗粒形式的材料由重量百分比为10％至17％的铁(fe)、重量百分比为2.5％至5.8％的铬(cr)、重量百分比为0.6％至2.2％的铝(al)和作为其余部分的碳化钨(wc)组成。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在用于制造所述表面保护涂层(3)的沉积步骤c)中沉积的颗粒形式的材料由重量百分比为85％的碳化钨(wc)和重量百分比为15％的铁(fe)、铬(cr)和铝(al)组成。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其中，在用于制造所述基底保护涂层(30)的沉积步骤b)中沉积的颗粒形式的材料和在用于制造所述表面保护涂层(3)的沉积步骤c)中沉积的颗粒形式的材料两者均是通过hvof(高速氧气燃料)技术来沉积的。
6.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，所述基底保护涂层(30)的厚度介于20μm与60μm之间，并且优选地等于40μm。
7.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，所述表面保护涂层(3)的厚度介于30μm与70μm之间，并且优选地等于50μm。
8.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，在用于形成所述基底保护涂层(30)的步骤b)中沉积的颗粒形式的材料的粒径介于5μm与40μm之间。
9.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，在用于形成所述表面保护涂层(3)的步骤c)中沉积的颗粒形式的材料的粒径介于5μm与45μm之间。
10.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，所述沉积步骤b)包括将碳化铬(cr3c2)和镍-铬(nicr)沉积在同一表面上以形成所述基底保护涂层(30)的两个或更多个分开的沉积步骤。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述沉积步骤b)包括：对颗粒形式的碳化铬(cr3c2)和镍-铬(nicr)进行沉积以直接在所述盘上形成基底保护涂层(30)的第一层的第一沉积步骤，以及对颗粒形式的碳化铬(cr3c2)和镍-铬(nicr)进行沉积以形成位于所述第一层上的第二层的第二沉积步骤；在所述第一沉积步骤中沉积的碳化铬(cr3c2)和镍-铬(nicr)的粒径大于在所述第二沉积步骤中沉积的碳化铬(cr3c2)和镍-铬(nicr)的粒径。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述第一沉积步骤中沉积的碳化铬(cr3c2)和镍-铬(nicr)的粒径介于30μm与40μm之间，而在所述第二沉积步骤中沉积的碳化铬(cr3c2)和镍-铬(nicr)的粒径介于5μm与20μm之间。
13.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，所述制动带由灰铸铁制成，优选地，整个盘由灰铸铁制成。
14.一种用于盘式制动器的制动盘，所述制动盘包括设置有两个相反的制动表面(2a、2b)的制动带(2)，所述两个相反的制动表面中的每个制动表面至少部分地限定所述盘(1)的两个主侧面中的一个主侧面，所述制动带(2)由铝或铝合金制成、或者由灰铸铁或钢制成；
所述盘设置有：
-覆盖所述制动带的所述两个制动表面中的至少一个制动表面的基底保护涂层(30)，所述基底保护涂层(30)由碳化铬(cr3c2)和镍-铬(nicr)组成，并且所述基底保护涂层(30)是通过hvof(高速氧气燃料)技术或通过hvaf(高速空气燃料)技术或通过km(动力学金属化)技术将颗粒形式的碳化铬(cr3c2)和镍-铬(nicr)直接沉积在所述盘上而获得的；
-覆盖所述制动带的所述两个制动表面中的至少一个制动表面的表面保护涂层(3)，所述表面保护涂层(3)由碳化钨(wc)、铁(fe)、铬(cr)和铝(al)组成，并且所述表面保护涂层(3)是通过hvof技术或通过hvaf(高速空气燃料)技术或通过km(动力学金属化)技术将颗粒形式的碳化钨(wc)、铁(fe)、铬(cr)和铝(al)沉积在所述基底保护涂层(30)上而获得的。
15.根据权利要求14所述的盘，其中，所述基底保护涂层(30)由65％至95％的碳化铬(cr3c2)和作为其余部分的镍-铬(nicr)组成。
16.根据权利要求14或15所述的盘，其中，所述表面保护涂层(3)由重量百分比为75％至87％的碳化钨(wc)和作为其余部分的铁(fe)、铬(cr)和铝(al)组成，优选地，所述表面保护涂层(3)由重量百分比为85％的碳化钨(wc)和重量百分比为15％的铁(fe)、铬(cr)和铝(al)组成。
17.根据权利要求14、15或16所述的盘，其中，所述基底保护涂层(30)的厚度介于20μm与60μm之间，并且优选地等于40μm。
18.根据权利要求14至17中的一项或多项所述的盘，其中，所述表面保护涂层(3)的厚度介于30μm与70μm之间，并且优选地等于50μm。
19.根据权利要求14至18中的一项或多项所述的盘，其中，所述制动带是由灰铸铁制成的，优选地，整个盘是由灰铸铁制成的。
技术总结