钎焊式铝制制动盘及其制作方法技术

本发明专利技术属于机动车制动器技术领域，尤其涉及一种钎焊式铝制制动盘，包括：(1)转子体，为一由铝或铝合金制成的带帽圆盘，带帽圆盘包括圆盘、位于圆盘中心并带有中心孔的帽；(2)摩擦环，由铝基复合材料制成的圆环，转子体的圆盘两侧表面分别与摩擦环连接；(3)铝钎焊材料层，设置在转子体与摩擦环的连接面之间，通过钎焊工艺将转子体和摩擦环连接；其中，摩擦环的铝基复合材料为硬质颗粒增强铝合金复合材料。本发明专利技术还提供了一种钎焊式铝制制动盘的制作方法。本发明专利技术的有益效果是：实现了制动盘轻量化目的，总体提高了制动盘连接强度；制作工艺简单可靠，降低了铝基复合材料的用量，进而降低了产品成本。

【技术实现步骤摘要】
钎焊式铝制制动盘及其制作方法
本专利技术属于机动车制动器
，尤其涉及一种钎焊式铝制制动盘及其制作方法。
技术介绍
燃油机动车辆为提高燃油经济性、电动和混合动力车辆为增加行程量，一直提倡机动车辆的轻量化，例如铝制发动机、热交换器等组件方面，已部分或全部实现了铝质化。机动车辆的制动装置是车辆的必备装置，制动装置的制动盘最为常用的是廉价的铸铁制动盘，但是铸铁制动盘非常重，由于铝材质轻，导热性良好，人们已经考虑用铝或铝合金材料来替代铸铁材料，但是铝属于软质材料，在高速或重载下不能承受刹车片的刮擦，因此，在制动盘材料上不能简单的以铝材料代替铸铁材料，目前在铝制制动盘方面已经进行了很多研究和努力。专利US5544726提供的“风道制动转子”中，提出SiC-铝基复合材料的制动盘，采用分叉式径向冷却通道，实现了制动期间的平衡的热传导，这类制动盘结构复杂，制作难度很高，材料成本高昂。专利US20030070891提供的“金属基复合材料的模制品和该制品的制作方法”中，使用了注射铸造法，通过注射缸中放入铝基复合材料和铝合金熔体两种熔体，使制作出的制动盘的圆盘部位(与刹车片接触部位)为铝基复合材料，帽部位为铝合金，虽然帽部位以铝合金代替昂贵的铝基复合材料降低了一定成本，但对于要求造型复杂的制动盘(例如风道式制动盘)极大的增加模具成本，并且由于铝合金与铝基复合材料之间存在热膨胀系数差异，因此存在帽与盘的连接界面处出现开裂的隐患。专利US6290032提供的“摩擦-磨损铝零件和相关方法”中，以铝制制动盘的摩擦部位为底层，在底层上喷涂铝和不锈钢的混合摩擦-磨损涂层，例如采用热电弧喷涂工艺，使得铝材料转子具有合理的耐磨性，但是，当转子处于高热载荷反复冲击下，因热膨胀系数失谐，涂层将与铝制底层产生剥离，因此只能在低温和低载荷下使用，使用范围受到限制。专利US9562578提供的“多样材料制造的制动盘和制造方法”中，制动盘的帽部位是铝材料，而转子部位是铸铁材料，未完全实现轻量化的目标。由于当前铝制制动盘存在上述种种缺陷，因此，铝制制动盘的改进仍存在较大的空间。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种钎焊式铝制制动盘及其制作方法，得到的制动盘可应用于有轨车辆、货车、轿车和机械装置的制动装置，制作工艺简单可靠，降低了铝基复合材料的用量，产品成本低。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种钎焊式铝材料制动盘，包括：转子体，由铝或铝合金制成的带帽圆盘，带帽圆盘包括圆盘、位于圆盘中心并带有中心孔的帽；摩擦环，由铝基复合材料制成的圆环，转子体的圆盘两侧表面分别与摩擦环连接；铝钎焊材料层，设置在转子体与摩擦环的连接面之间，通过钎焊工艺将转子体和摩擦环连接；其中，摩擦环的铝基复合材料为硬质颗粒增强铝合金复合材料。优选地，硬质颗粒增强铝合金复合材料中，硬质增强颗粒的含量为铝合金复合材料总重量的5-30wt％，粒度为1-400μm，硬质增强颗粒的莫氏硬度不低于8。优选地，硬质增强颗粒为氧化物、碳化物、硼化物中的至少一种；进一步优选地，氧化物选自Al2O3、SiO2、TiO2，碳化物选自WC、SiC、TiC，硼化物选自TiN、Si3N4、AlN。优选地，硬质增强颗粒为SiC。优选地，铝钎焊材料层中的铝钎焊材料包括氟化物钎剂和硅铝合金焊接材料，其中氟化物钎剂是由AlF3与KF摩尔比为44.5:55.5构成的氟铝酸钾混合盐，硅铝合金焊接材料为含硅2-12wt％的硅铝合金，其初熔点为577℃。优选地，摩擦环使用粉末冶金法、压力铸造法、重力铸造法、搅拌熔铸法、无压渗透法、喷射沉积法等中的任一种方法制得；转子体采用砂型法、压力铸造、注射法等中任一种方法制得。本专利技术还提供了一种钎焊式铝材料制动盘的制作方法，包括如下步骤：步骤1：提供预定尺寸和形状的铝基复合材料的摩擦环；步骤2：将摩擦环钎焊连接面上的铝质材料进行蚀刻，使硬质增强颗粒的出露尺寸达到其平均颗粒粒径的1/3-2/3；步骤3：被侵蚀的摩擦环的连接面表面上涂覆铝钎焊材料；步骤4：提供预定尺寸和形状的铝或铝合金制转子体；步骤5：将带铝钎焊材料摩擦环的连接面与转子体的两个连接面相互接触，组装在一起构成钎焊组件；步骤6：将钎焊组件放置在钎焊炉中的工作台上加热，使铝钎焊材料熔化，将转子体和摩擦环连接在一起；步骤7：从炉中取出钎焊制动盘，冷却后经修磨即获得本专利技术的铝材料制动盘。本专利技术的步骤3中，铝钎焊材料的涂布量为60-80g/m2。本专利技术的步骤6中，钎焊条件优选但不限于氮气气氛、605-610℃、保温5分钟；也可以根据实际情况选择火焰钎焊、盐浴钎焊或真空钎焊，均可实现本专利技术。本专利技术的步骤2中，将带防腐胶层的摩擦环放入到蚀刻液中浸泡，直到钎焊连接面上的铝质材料被侵蚀。蚀刻液可选用碱性蚀刻液或酸性蚀刻液使硬质增强颗粒露出。本专利技术的步骤2中，采用蚀刻液对摩擦环蚀刻，将摩擦环放入到蚀刻液中浸泡，直到钎焊连接面上的铝质材料被侵蚀；优选地，摩擦环在蚀刻液中浸泡之前，在摩擦环除钎焊连接面外的所有表面涂覆防腐胶层，进行步骤3在摩擦环的连接面表面上放置铝钎焊材料之前，用水冲洗摩擦环，除掉防腐胶层。作为本专利技术碱性蚀刻液的优选，其组分包括：氢氧化钠30-40g/L、磷酸钠5-20g/L、葡萄糖酸钠5g/L、二水合柠檬酸钠3g/L、甘油5g/L、三乙醇胺5g/L、硼酸5g/L、尿素2g/L，表面活性剂1g/L。或者，蚀刻液为酸性蚀刻液，包括：三氯化铁100-150g/L、盐酸350-450ml/L。需要说明的是，步骤2的蚀刻可以采用其他配方的蚀刻液，也可以采用其它蚀刻技术，例如电解、电火花、激光等蚀刻工艺。凡是能实现硬质增强颗粒蚀刻露出的方法或蚀刻液均属于本专利技术的保护范围，并不限于上述碱性蚀刻液或酸性蚀刻液，其组成和含量也不被限制。铝基复合材料为硬质颗粒增强铝合金复合材料，其中，硬质增强颗粒为氧化物、碳化物、硼化物中的至少一种，硬质增强颗粒的含量为铝合金复合材料总重量的5-30％，颗粒的粒度为1-400μm。本专利技术的有益效果是：铝或铝合金质的转子体保证了制动盘的高机械强度，铝基复合材料的摩擦环作为摩擦面为制动盘提供了高耐磨性，实现了强度与耐磨性的有效结合；由铝材料整体制成的制动盘实现了轻量化目的；此外，在本专利技术制作方法中，摩擦环连接面通过蚀刻出露的增强颗粒，使摩擦环与钎焊材料之间的焊接连接界面，朝向摩擦环内部迁移，使得钎焊后在摩擦环铝材料与铝钎焊材料之间构成冶金粘接的同时，陶瓷颗粒材料以其平均粒径的1/3-2/3嵌入铝钎焊材料，实现了摩擦环与铝钎焊材料的机械啮合，附加提高了钎焊连接界面抗剪切强度，总体提高了制动盘连接强度；此外，制作工艺简单可靠，且降低了铝基复合材料的用量，进而降低了产品成本。附图说明图1为本专利技术钎焊式铝制制动盘制作流程的步骤1；图2为本专利技术钎焊式铝制制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钎焊式铝材料制动盘，其特征在于包括：转子体，由铝或铝合金制成的带帽圆盘，带帽圆盘包括圆盘、位于圆盘中心并带有中心孔的帽；摩擦环，由铝基复合材料制成的圆环，转子体的圆盘两侧表面分别与摩擦环连接；铝钎焊材料层，设置在转子体与摩擦环的连接面之间，通过钎焊工艺将转子体和摩擦环连接；其中，摩擦环的铝基复合材料为硬质颗粒增强铝合金复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种钎焊式铝材料制动盘，其特征在于包括：转子体，由铝或铝合金制成的带帽圆盘，带帽圆盘包括圆盘、位于圆盘中心并带有中心孔的帽；摩擦环，由铝基复合材料制成的圆环，转子体的圆盘两侧表面分别与摩擦环连接；铝钎焊材料层，设置在转子体与摩擦环的连接面之间，通过钎焊工艺将转子体和摩擦环连接；其中，摩擦环的铝基复合材料为硬质颗粒增强铝合金复合材料。


2.根据权利要求1所述的制动盘，其特征在于硬质颗粒增强铝合金复合材料中，硬质增强颗粒的含量为铝合金复合材料总重量的5-30wt％，粒度为1-400μm，硬质增强颗粒的莫氏硬度不低于8。


3.根据权利要求2所述的制动盘，其特征在于硬质增强颗粒为氧化物、碳化物、硼化物中的至少一种。


4.根据权利要求3所述的制动盘，其特征在于氧化物选自Al2O3、SiO2、TiO2，碳化物选自WC、SiC、TiC，硼化物选自TiN、Si3N4、AlN。


5.根据权利要求3所述的制动盘，其特征在于硬质增强颗粒为SiC。


6.根据权利要求1所述的制动盘，其特征在于摩擦环使用粉末冶金法、压力铸造法、重力铸造法、搅拌熔铸法、无压渗透法、喷射沉积法等中的任一种方法制得；转子体采用砂型法、压力铸造、注射法等中任一种方法制得。


7.一种权利要求1-6任一项所述的制动盘钎焊式铝材料制动盘的制作方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李珮豪，彭波，
申请(专利权)人：李珮豪，
类型：发明
国别省市：天津;12