[发明专利]一种可重复利用的轻量化制动盘及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车/高铁配件技术领域，具体涉及一种可重复利用的轻量化制动盘及其制备方法。

背景技术

随着当前能源消耗及对大气造成的污染日益严峻，汽车尾气做为主要的污染源之一，减少二氧化碳排放是缓解气候变化非常重要的目标。根据汽车主机厂测试数据：汽车每减重10％，可节省10％的动能，减少4-10％的尾气排放，减少6-8％的燃油消耗量，百公里加速时间减少8％，刹车距离减少5％，使用寿命增加50％，汽车簧下重量减轻1kg，相当于簧上重量减轻9-10kg。对于现在的汽车而言，车身轻量化是一个趋势，车身重量的减轻，也应该伴随着簧下质量的减小，但是降低簧下质量相比减小车身重量要困难得多，在保证合理的几何悬挂设置和强度的要求下，通过使用更轻的材质来减小簧下质量不失为一计良策，刹车系统是簧下质量的重要组成部分，所以对刹车系统中的制动盘进行轻量化设计具有非常大的意义。

此外，中国高铁的运营成本主要包括：建设费用、运营费用、车辆折旧和维护及电力消耗。制动盘的寿命增加可大大降低车辆维护费用，制动摩擦副的轻量化可大大降低电力费用。以一列拥有8节编组的京沪高铁列车为例，其每100公里耗电1600KWh，则跑完京沪全程总耗电20928KWh。相当于要消耗约2.6吨煤，所以，高铁运营所消耗的能源也是非常庞大的。做为簧下重量的高铁制动盘重量减轻对于节能环保具有非常重要的意义。

为此，中国专利CN204852099U公开一种汽车制动盘，包括制动盘本体，所述的制动盘本体为铝合金制动盘本体，所述的铝合金制动盘本体的两个工作面上分别复合有一层耐磨层，其制动盘本体由铝合金制成，铝合金密度低，可大幅减轻制动盘的重量，与同等尺寸型号的传统铸铁制动盘相比，该技术提供的制动盘可减重50％以上，在铝合金制动盘基体上复合有一层耐磨层来提高制动盘的耐磨性。但由于该耐磨层隔热性能有限，频繁制动使得耐磨层温度极剧升高，导致铝合金基体产生热膨胀，而由于耐磨层与基体热膨胀系数不匹配影响两者的结合强度，使得耐磨层易脱落；更严重的是，高温导致铝合金基体发生软化造成刹车失灵，影响行车安全，且制动盘基体发生软化变形后不能重复利用。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中，高温下制动盘铝合金基体易软化、涂层与基体之间结合强度不高、涂层易脱落的缺陷，从而提供一种可重复利用的轻量化制动盘及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种可重复利用的轻量化制动盘，包括基体和表面涂层，并在基体和表面涂层之间设有过渡层，所述过渡层选用膨胀系数介于基体与表面涂层之间的材料。

所述过渡层是为进一步缓解热应力，提高结合强度及涂层寿命设计，过渡层厚度及材质需根据涂层厚度及材质进行设计，优选的，所述过渡层包括Al与Ni、Cr和Y中的一种或几种形成的合金层。

进一步地，所述合金层中Al的用量6-15wt％。

进一步地，所述过渡层还包括表面涂层所用材料与金属的混合物形成的混合层。

进一步地，所述混合层中金属的用量为混合层质量的20-40wt％。

进一步地，所述过渡层包括相同或不同的若干合金层。

进一步地，所述过渡层包括相同或不同的若干混合层。

进一步地，所述表面涂层由氧化锆、氧化铝、碳化铬或者碳化钨与12wt％钴的混合物(即表面涂层中包括88wt％的碳化钨和12wt％的金属钴)制成。表面涂层需起到隔热、耐磨的作用。

所述基体为比铸铁轻的合金材料，优选的，所述基体为铝或铝合金。

一种制备上述可重复利用的轻量化制动盘的方法，包括，通过铸造得到制动盘基体，然后对基体进行清洗、粗化，然后依次制备过渡层和表面涂层。

进一步地，所述过渡层通过超音速喷涂、超音速等离子喷涂或电弧喷涂等工艺制得。所述表面涂层采用等离子喷涂、超音速等离子喷涂、超音速火焰喷涂、爆炸喷涂或微弧氧化等工艺实现。本发明提供的制动盘不仅适用汽车领域，在高铁上也一样适用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1制动盘结构主视图；

图2图1中A部位放大示意图；

图3制动盘俯视图。