一种汽车刹车盘及其表面改性方法技术

本发明专利技术涉及一种汽车刹车盘及其表面改性方法，所述方法如下：(1)去应力退火：对刹车盘去应力处理；(2)一次抽真空：将刹车盘转移至氧化炉中，对炉压抽真空，然后用氮气平衡炉压；(3)前氧化：对刹车盘前氧化；(4)软氮化：将刹车盘转移至氮化炉中，进行氮碳共渗；(5)一次快冷：将刹车盘从氮化炉中取出，快速冷却；(6)二次抽真空：将刹车盘放入氧化炉中，对炉压抽真空，然后用氮气平衡炉压；(7)后氧化：对刹车盘后氧化；(8)二次快冷：将后氧化后的刹车盘快速冷却；(9)三次抽真空：对炉压抽真空，然后用氮气平衡炉压，取出处理后的刹车盘即可。通过本发明专利技术方法可以提高刹车盘的硬度、耐磨性、抗疲劳强度和抗高温咬合性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于汽车刹车盘制造
，具体涉及一种汽车刹车盘及其表面改性方法。
技术介绍
刹车盘是目前用在乘用车和高端卡车的关键制动零部件，刹车盘的作用就是利用摩擦力使高速旋运转的车轮尽快停下来。据不完全统计，我国去年发生交通事故30万起，平均每天有900起，有800人失去生命。导致事故的原因种种，最主要原因是关键时刻刹车失灵，只能等待死亡的降临，所以对刹车系统的研究已迫在眉睫。经过调查统计分析，刹车失灵60％来自刹车盘失效，刹车盘失效主要由以下4点原因产生：1)畸变失效；2)断裂失效；3)磨损失效；4)腐蚀失效，解决以上4点失效原因与零件的热处理工艺密不可分，所以优化原有的热处理生产工艺已迫在眉睫。由现有的刹车盘的加工工艺可见，目前刹车盘表面处理主要有三种：磷化、镀洛和达克罗：(1)磷化：磷化是较为简单的刹车盘表面处理工艺，主要作用就是防锈，因磷化的主要作用是提高零件的耐腐蚀性，对提高零件表面硬度帮助不大，主要用于低端车型。且磷化生产过程存在污染，对环境不利，治理污染成本高。(2)镀洛(镀镍)：目前普遍采用的表面处理技术，其主要特点是：表面装饰性强，外观漂亮；提高刹车盘表面的硬度(硬度可达HRC55-65)，从而提高了耐磨性；提高了刹车盘表面的耐腐蚀性。其缺点是会导致严重的环境问题，镀烙工艺使用的铬酸溶液，会产生含铬酸雾和废水，不经处理或处理不好排放，
会带来严重的环境污染问题，如果严格按照国家环保部门的要求处理，那么生产成本则大幅增加，因此很多地区对电镀企业要么严密监控，要么关停，在多数大中型城市电镀企业基本难觅踪迹；虽然镀洛的硬度可达HRC55-65，但在使用过程中硬度还会随温度升高(达到500度以上)而逐步衰退并降低，这样其耐磨性会逐步降低；镀洛层存在微裂纹，不可避免产生穿透性裂纹，导致腐蚀介质从表面渗透至界面而腐蚀基体，造成镀层表面出现锈斑甚至剥落，影响其使用寿命；电镀工艺沉积速度慢，镀0.2～0.3mm厚的镀层往往需要2～3个班的时间，生产效率低。(3)达克罗：达克罗(Dacrotized)，又称锌铬膜涂层，是一种以锌粉、铝粉、铬酸和去离子水为主要成分的新型的防腐涂料，其使用在刹车盘上优点如下：超强的耐蚀性能，达克罗膜层的厚度仅为4-8μm，但其防锈效果却是传统电镀锌、热镀锌或涂料涂覆法的7-10倍以上。采用达克罗工艺处理的零件经耐盐雾试验1200h以上未出现红锈；无氢脆性，达克罗的处理工艺决定了达克罗没有氢脆现象，所以达克罗非常适合受力件的涂覆；高耐热性，达克罗可以耐高温腐蚀，耐热温度可达300℃以上，而传统的镀锌工艺，温度达到100℃时就已经起皮报废了；结合力及再涂性能好，达克罗涂层与金属基体有良好的结合力，而且与其他附加涂层有强烈的粘着性，处理后的零件易于喷涂着色，与有机涂层的结合力甚至超过了磷化膜；良好的渗透性，由于静电屏蔽效应，工件的深孔、狭缝，管件的内壁等部位难以电镀上锌，因此工件的上述部位无法采用电镀的方法进行保护，达克罗则可以进入工件的这些部位形成达克罗涂层。然而达克罗具有以下缺点：达克罗中含有对环境和人体有害的铬离子，尤其是六价铬离子具有致癌作用；达克罗的烧结温度较高、时间较长、能耗大；达克罗的表面硬度不高、耐磨性不好，而且达克罗涂层的制品不适合与铜、镁、镍和不
锈钢的零部件接触与连接，因为它们会产生接触性腐蚀，影响制品表面质量及防腐性能；达克罗表面涂层深度不好控制，且不均匀，在恶劣环境下会发生脱落，影响制品表面质量及防腐性能。
技术实现思路
本专利技术主要提供了一种汽车刹车盘及其表面改性方法，通过所述方法提高了刹车盘的硬度、耐磨性、抗疲劳强度和抗高温咬合性，优于现有的处理工艺。其技术方案如下：所述方法包括以下步骤：(1)去应力退火：对刹车盘去应力处理以消除刹车盘铸造机加过程中的应力；(2)一次抽真空：将刹车盘转移至氧化炉中，并对炉压抽真空，抽真空后，用氮气平衡炉压；(3)前氧化：对刹车盘进行前氧化处理；(4)软氮化：将刹车盘转移至氮化炉中，进行氮碳共渗；(5)一次快冷：将刹车盘从氮化炉中取出，进行快速冷却处理；(6)二次抽真空：将刹车盘放入氧化炉中，并对炉压抽真空，抽真空后，用氮气平衡炉压；(7)后氧化：对刹车盘进行后氧化处理；(8)二次快冷：将后氧化后的刹车盘进行快速冷却处理；(9)三次抽真空：对炉压抽真空，抽真空后，用氮气平衡炉压，取出处理后的刹车盘即可。优选的，步骤(3)中通入净化后的空气对刹车盘进行前氧化处理，处理温度为380-420℃，时间为45-55min。优选的，步骤(4)中通入NH3、CO2和N2的混合气体进行氮碳共渗，NH3、
CO2和N2的体积比为9-11:1:8-10。优选的，步骤(4)中NH3、CO2和N2的体积比为10:1:9。优选的，步骤(4)中软氮化温度为540-590℃，氮化炉的炉压为15-20kPa。优选的，步骤(5)中一次快冷时间为8min，一次快冷后温度为420-450℃。优选的，步骤(7)中采用水与助氧化剂的混合液对刹车盘进行后氧化。优选的，步骤(8)中二次快冷后刹车盘表面温度为80-120℃。一种由所述的汽车刹车盘的表面改性方法处理制得的汽车刹车盘，其表面按照由表及里方向依次具有氧化层、白亮层和扩散层，氧化层的厚度为1-3μm，白亮层的厚度为12-15μm，氧化层、白亮层和扩散层的总厚度为0.25-0.3mm。采用上述汽车刹车盘及其表面改性方法，本专利技术具有以下优点：经本专利技术软氮化后的刹车盘具有良好的耐磨性，这是由于表面存在氧化层之故，软氮化后的工件的耐磨性比渗碳及热处理后的工件或高频淬火后的工件都高，能显著地提高工件的疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性，在干摩擦条件下还具有抗擦伤和抗咬合等性能。由于软氮化层不存在脆性，故氮化层硬且具有一定的韧性，不容易剥落。本专利技术工艺处理温度低、时间短、工件变形小，工艺不受钢种限制，对于碳钢、低合金钢、工模具钢、不锈钢、铸铁及铁基粉未冶金材料均可进行软氮化处理。软氮化工艺由于加热温度仅需500度左右，所以效率比普通的碳氮共渗时间大为缩短，每批仅需6.5小时，比镀洛工艺效率高。软氮化工艺目前已经做到了使用天然气作为加热能源，生产过程做到了几乎零排放，非常符合国家节能减排、清洁环保的产业政策，值得大力推广。刹车盘软氮化工艺作为一种新型、环保、节能、绿色的表面处理工艺，拥有较为广阔的市场前景，特别适合在轿车领域和高端客车领域进行推广。附图说明图1为本专利技术的汽车刹车盘表层在电子显微镜下的图片。其中：1、氧化层，2、白亮层，3、扩散层。具体实施方式一、具体实施例实施例11.汽车刹车盘的表面改性方法如下：(1)去应力退火：选取牌号为HT250的灰口铸铁制作刹车盘，对刹车盘去应力处理以消除刹车盘铸造机加过程中的应力，去应力的温度在600℃左右；(2)一次抽真空：将刹车盘转移至氧化炉中，并对炉压抽真空，抽真空后，用氮气平衡炉压；(3)前氧化：向氧化炉中通入净化后的空气，对刹车盘进行前氧化处理，处理温度为400℃，时间为50min；(4)软氮化：将刹车盘转移至氮化炉中，通入体积比为10:1:9的NH3、CO2和N2的混合气体进行氮碳共渗，进行软氮化的温度为590℃，氮化炉的炉压为15kP本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车刹车盘的表面改性方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)去应力退火：对刹车盘去应力处理以消除刹车盘铸造机加过程中的应力；(2)一次抽真空：将刹车盘转移至氧化炉中，并对炉压抽真空，抽真空后，用氮气平衡炉压；(3)前氧化：对刹车盘进行前氧化处理；(4)软氮化：将刹车盘转移至氮化炉中，进行氮碳共渗；(5)一次快冷：将刹车盘从氮化炉中取出，进行快速冷却处理；(6)二次抽真空：将刹车盘放入氧化炉中，并对炉压抽真空，抽真空后，用氮气平衡炉压；(7)后氧化：对刹车盘进行后氧化处理；(8)二次快冷：将后氧化后的刹车盘进行快速冷却处理；(9)三次抽真空：对炉压抽真空，抽真空后，用氮气平衡炉压，取出处理后的刹车盘即可。

【技术特征摘要】
1.一种汽车刹车盘的表面改性方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)去应力退火：对刹车盘去应力处理以消除刹车盘铸造机加过程中的应力；(2)一次抽真空：将刹车盘转移至氧化炉中，并对炉压抽真空，抽真空后，用氮气平衡炉压；(3)前氧化：对刹车盘进行前氧化处理；(4)软氮化：将刹车盘转移至氮化炉中，进行氮碳共渗；(5)一次快冷：将刹车盘从氮化炉中取出，进行快速冷却处理；(6)二次抽真空：将刹车盘放入氧化炉中，并对炉压抽真空，抽真空后，用氮气平衡炉压；(7)后氧化：对刹车盘进行后氧化处理；(8)二次快冷：将后氧化后的刹车盘进行快速冷却处理；(9)三次抽真空：对炉压抽真空，抽真空后，用氮气平衡炉压，取出处理后的刹车盘即可。2.根据权利要求1所述的汽车刹车盘的表面改性方法，其特征在于：步骤(3)中通入净化后的空气对刹车盘进行前氧化处理，处理温度为380-420℃，时间为45-55min。3.根据权利要求1所述的汽车刹车盘的表面改性方法，其特征在于：步骤(4)中通入NH3、CO2和N2的混合气体进行氮碳共渗，NH3、CO2和N2的体积比为9-11:1:8-10。4.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈曦，
申请(专利权)人：陈曦，
类型：发明
国别省市：江苏;32