[发明专利]基于碳化钨的喷涂粉以及具有基于碳化钨的热喷涂层的基底

说明书

本发明涉及基于碳化钨的喷涂粉和用于热涂覆基底，特别是用于热涂覆机动车的制动盘的这种喷涂粉的制造方法，以及具有基于碳化钨的热喷涂层的基底，特别是制动盘，和根据各类别的独立权利要求的前序部分的热喷涂层的制造方法。

通过热喷涂施加的涂层长期以来已知用于多种用途。因此，例如，自一段时间以来已经通过等离子体喷涂来涂覆汽车发动机中用油润滑的汽缸工作面，其中该层明显降低尤其是在活塞环与缸壁之间起作用的摩擦系数，因此明显降低活塞环与气缸的磨损，这导致发动机的行驶功率提高、保养间隔期（例如换油）延长并且尤其导致发动机功率显著提高。

通过热喷涂法施加的表面的其它典型用途是用防磨损层和隔热层涂覆涡轮部件、涂覆油组分或干润滑的轴承，例如曲轴轴承或经受尤其是物理、化学或热负荷的其它工件的涂层。根据该层必须实现何种用途，使用非常特定的材料，通常以喷涂粉或喷涂丝的形式，该材料具有所需的特定性质和组成，以产生所需的待喷涂表面层的性质。

另一应用例是在基底上提供摩擦面，其正好起到反作用并应提高基底与基底接触的摩擦参与物之间的摩擦，由此可以同时防止基底本身磨损和/或损伤。

因此，例如已从DE 43 21 713 A1中已知具有热喷涂层的机动车制动盘，以一方面提高机动车刹车时的制动效果，和同时保护基底即该制动盘本身免受直接磨损并由此尤其提高制动盘的寿命。

在这方面，近年来对制动系统的要求不断提高，特别是在汽车制造中以及例如在航空领域中。制动系统还必须能够有控制地和可靠地制动相对重的、此外高速的和在不利条件，如漂滑下的机动车或飞机。这例如对制动盘上的摩擦涂层的粘附拉伸强度和对物理特征值，如显微硬度和宏观硬度、摩擦层的性能的热稳定性等提出了高的要求。在这方面，仅确实出于经济原因，所述摩擦层应可以相对简单地并尽可能用已确立的方法来制造，且用于该涂层的材料应以其化学组成易于构成并能以相对小的耗费制造。此外，该摩擦层应同时具有长的使用寿命，即在运行中尽可能少机械磨损，和除此之外，还足够耐受刹车时极高的放热以及耐受化学侵蚀，例如尽可能耐腐蚀，以能实现长的保养间隔期和/或更换间隔期。

在这方面，从现有技术中获知的解决方案通常仅优化一个特定的或最多很少几个前述方面，其中必须对其它性质作出妥协。

为了能够至少部分抵消这些缺点，已就制动盘提出具有复杂的层系统的相当复杂而高成本的涂覆方法。因此，在DE 10 2009 008 114 A1中，我们提出具有碳化钨基涂层的制动盘，其中借助热喷涂法施加的碳化钨涂层必须借助碳化、氧化、气体碳氮共渗或其它基于气体或等离子体的方法后处理。

在这方面，所述后处理是绝对必要的，以通过由来自等离子体和/或气相的原子扩散形成耐磨损和耐腐蚀的硬化表面层实现摩擦面接近表面的硬度。

这种方法必然非常费力和高成本，因为在热涂覆制动盘后，必须强制性地附加连接气体处理法，这使制造不必要地复杂化并使其昂贵。

因此，本发明的目的是提供用于热涂覆基底的热喷涂粉，用所述热喷涂粉可以使用本身已知的热喷涂法制造热喷涂层，可特别有利地提供该热喷涂层作为例如所有种类的陆地-或航空交通工具的制动盘上的摩擦层，并且其中在这方面同时优化所有重要的该层的要求特征。在此，与现有技术相比应明显简化该制造并应将制造过程中所需的方法步骤数减至最低。

此外，本发明的一个目的是提供相应喷涂粉的制造方法以及用于制造相应的热喷涂层的热喷涂法。

达成这一目的的本发明的主题的特点是各类别的独立权利要求的特征。

各从属权利要求涉及本发明的特别有利的实施方案。

因此，本发明涉及用于热涂覆基底的基于碳化钨的喷涂粉，所述喷涂粉除杂质外还包含60重量%至75重量%范围的WC、14重量%至22重量%范围的Cr₃C₂和11重量%至23重量%范围的Ni。

本发明一个重要的发现是，通过在喷涂粉中使用提高的镍含量，大约11重量%至23重量%的，例如可以制造制动盘上的摩擦表面，其尤其不经后处理也具有充足的耐腐蚀性和硬度。这与例如从DE 10 2009 008 114 A1中获知的喷涂粉相比是决定性的优点，在使用后者时，在喷涂摩擦层后，后处理是绝对必须的。

在此，在一个优选实施方案中，喷涂粉中WC的比例在63重量%至70重量%的范围，优选在67重量%。