一种超高速熔覆制备刹车盘表面涂层的工艺方法及其应用技术

本发明专利技术属于激光熔覆技术领域，具体公开了一种超高速熔覆制备刹车盘涂层的工艺方法，刹车盘材料为灰铸铁HT250，在刹车盘的摩擦面位置进行超高速激光熔覆改性形成激光熔覆层，激光熔覆层包括打底层和耐磨层，打底层由与刹车盘液态互溶的合金粉末熔覆至刹车盘表面制成，耐磨层含WC颗粒的镍基粉末熔覆至打底层表面制成；打底层厚0.2～0.4mm，耐磨合金层厚1.8～2.1mm，且激光熔覆层机加后剩余厚度2mm。本发明专利技术所述刹车盘表面激光熔覆层能够实现汽车刹车盘的耐磨与防腐镀层，有效减轻磨损、减少细微颗粒污染，也能持续延长刹车系统的使用寿命，所述合金层之间冶金结合，其结合性好，不容易脱落，使用寿命长，且激光熔覆工艺不存在污染。染。

【技术实现步骤摘要】
一种超高速熔覆制备刹车盘表面涂层的工艺方法及其应用


[0001]本专利技术属于激光熔覆
，更具体的，涉及一种刹车盘表面超高速熔覆制备涂层的工艺方法及其应用。

技术介绍

[0002]在城市地区，细微颗粒污染总是能严重到危害健康的程度。市中心监测到的细微颗粒很大一部分来自磨损所产生的细微颗粒，除轮胎外，这些细微颗粒主要来源于刹车盘与刹车片，即使大规模改用电动汽车也无法改变这一点，其中25％的细微颗粒排放来源于刹车盘磨损，只有控制刹车磨损，才能显著降低细微颗粒污染。目前，制造商和供应商已经在寻求替代方法。
[0003]传统激光耐磨材料熔覆层现在能够实现汽车刹车盘的耐磨与防腐镀层，这能有效减轻磨损、减少细微颗粒污染，也能持续延长刹车系统的使用寿命。然而，耐磨熔覆层几乎从未用于传统汽车刹车盘，迄今为止仅供高价位跑车与豪车这类小众领域使用，出于成本原因，至今使用的传统熔覆工艺并不适合工业批量生产。
[0004]超高速激光熔覆技术本质上改变了粉末的熔化位置，使粉末在工件上方就与激光交汇发生熔化，随之均匀涂覆在工件表面。其熔覆速率通常在300mm/s以上，因热输入小，热敏感材料、薄壁与小尺寸构件均可采用该技术进行表面熔覆，而且可用于全新的材料组合，例如铝基材料、钛基材料或铸铁材料上涂层的制备。由于涂层表面质量明显高于普通激光熔覆，只需要简单打磨或抛光即可应用，因此材料浪费、后续加工量都大大减少，在成本、效率、及对零件的热影响上超高速激光熔覆都具有不可替代的应用优势。
[0005]因此，超高速激光熔覆技术也适用于传统灰铸铁刹车动盘的薄耐磨层熔覆，大众市场也能负担得起。熔覆刹车盘虽然购置成本略高，但使用寿命更长，所以性价比高；此外，激光熔覆层对冲撞和打击没有热处理镀层敏感：因为热喷涂镀层仅仅机械地附着于基材，而激光熔覆层则与灰铸铁基材金相结合；该工艺可以在30秒或更短时间内实现刹车盘单层熔覆，具体取决于熔覆层厚度、材料和刹车盘大小，整个熔覆过程现在可以在3
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5分钟内完成，大大缩短了加工时间。

技术实现思路

[0006]鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种刹车盘表面超高速熔覆制备涂层的工艺方法及其应用。
[0007]为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种超高速熔覆制备刹车盘涂层的工艺方法，所述刹车盘材料为灰铸铁HT250，在所述刹车盘的摩擦面位置进行超高速激光熔覆改性形成激光熔覆层，所述激光熔覆层包括打底层和耐磨层，所述打底层由与刹车盘液态互溶的合金粉末熔覆至刹车盘表面制成，所述耐磨层含WC颗粒的镍基粉末熔覆至打底层表面制成；所述打底层厚0.2～0.4mm，所述耐磨合金层厚1.8～2.1mm，且激光熔覆层机加后剩余厚度2mm；所述激光熔覆层通过以下步骤制备得到：
[0008]S1.刹车盘尺寸机加：刹车盘两个端面在原加工尺寸基础上车削掉2mm，留出制备激光熔覆层的厚度；
[0009]S2.刹车盘变位机装夹找正：装夹后找正，刹车盘中心安装孔的内孔圆中心与变位机转盘中心同轴；
[0010]S3.打底层熔覆：采用超高速激光熔覆工艺对刹车盘的摩擦面进行熔覆打底层，所述打底层厚0.2～0.4mm，与刹车盘冶金结合；
[0011]S4.耐磨层熔覆：采用超高速激光熔覆工艺在打底层上进行熔覆耐磨层，共三层，单层厚度为0.6～0.7mm，耐磨层总厚度1.8～2.1mm，与打底层冶金结合；
[0012]S5.对刹车盘两个摩擦面进行磨削加工至所需尺寸与精度，单边去料后保证耐磨合金层机加后剩余厚度2mm。
[0013]进一步地，所述灰铸铁HT250的成分具体为：C的质量分数为2.6％～3.8％，Si的质量分数为1.2％～3.0％，Mn的质量分数为0.4％～1.2％，P的质量分数不超过0.4％；S的质量分数不超过0.15％，Fe的质量分数为91.45％～95.8％。
[0014]进一步地，所述含WC颗粒的镍基粉末为球状粉末，粒径为20～53μm，包含C、Cu、Si、B、W和Ni，其成分质量百分比分别为：1.16％、14.09％、1.48％、0.74％、28.98％、53.55％。
[0015]进一步地，所述打底层为球状粉末，粒径为20～53μm，包含Ni、C、Si、Fe、Cr、Mo、Nb，其成分质量百分比分别为：C≤0.03％，Si＝0.4％，Fe＝1.4％，Cr＝21.5％，Mo＝9％，Nb＝3.8％，Ni＝63.87％～63.9％。
[0016]进一步地，所述超高速激光熔覆的工艺参数具体为：激光功率：5000～6000W；光斑直径：1～5mm；扫描线速度：100～350mm/s；正离焦；送粉速度：25～30g/min；无预热。
[0017]本专利技术还提供了一种所述刹车盘表面超高速熔覆制备涂层的工艺方法在机动车辆刹车盘上的应用。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0019](1)本专利技术创造性的在灰铸铁HT250表面进行激光熔覆改性，在刹车盘表面形成激光熔覆层，熔覆层密度高，硬度、耐磨性和防腐性也同时获得提高，能提高电机轴灰铸铁端盖的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电特性，所述合金层之间冶金结合，其结合性好，不容易脱落，使用寿命长，且激光熔覆工艺不存在污染。
[0020](2)本专利技术为传统灰铸铁热加工提供了一种有效的工艺方法，使用超高速激光熔覆技术，在灰铸铁表面进行激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有或影响极小，其热影响的区域小，工件热变形小后续加工量最小。
[0021](3)本专利技术创造性的在灰铸铁表面进行超高速激光熔覆改性，效率高，成本低，可以有效地结局传统熔覆解决不了的难题。
[0022](4)在灰铸铁表面熔覆由于碳含量较高，高温烧损严重，熔池底部产生的气体破坏熔池，极难成型。本专利技术创造行的通过增加一层或多层较小能量输入、润湿性较好的打底层，起到表层与基材的隔绝作用，使得表层熔池不受影响最终行程较好的合金层，无缺陷、美观。
具体实施方式
[0023]下面结合具体实施例进一步说明本专利技术。下述实施例仅用于示例性说明，不能理解为对本专利技术的限制。除非特别说明，下述实施例中使用的原材料和设备为本领域常规使用的原材料和设备。
[0024]本实施例中采用原料如下：
[0025]灰铸铁HT250的成分具体为：w(C)＝2.6％～3.8％；w(Si)＝1.2％～3.0％；w(Mn)＝0.4％～1.2％；w(P)≤0.4％；w(S)≤0.15％；w(Fe)＝91.45％～95.8％。
[0026]含WC颗粒的镍基粉末的粒径为20～53μm，w(C)＝1.16％；w(Cu)＝14.09％；w(Si)＝1.48％；w(B)＝0.74％；w(W)＝28.98％；w(Ni)＝53.55％。
[0027]具有润湿性的合金粉末的粒径为20～53μm，w(C)≤0.03％，w(Si)＝0.4％，w(Fe)＝1.4％，w(Cr)＝21.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高速熔覆制备刹车盘涂层的工艺方法，其特征在于，所述刹车盘材料为灰铸铁HT250，在所述刹车盘的摩擦面位置进行超高速激光熔覆改性形成激光熔覆层，所述激光熔覆层包括打底层和耐磨层，所述打底层由与刹车盘液态互溶的合金粉末熔覆至刹车盘表面制成，所述耐磨层含WC颗粒的镍基粉末熔覆至打底层表面制成；所述打底层厚0.2～0.4mm，所述耐磨合金层厚1.8～2.1mm，且激光熔覆层机加后剩余厚度2mm；所述激光熔覆层通过以下步骤制备得到：S1.刹车盘尺寸机加：刹车盘两个端面在原加工尺寸基础上车削掉2mm，留出制备激光熔覆层的厚度；S2.刹车盘变位机装夹找正：装夹后找正，刹车盘中心安装孔的内孔圆中心与变位机转盘中心同轴；S3.打底层熔覆：采用超高速激光熔覆工艺对刹车盘的摩擦面进行熔覆打底层，所述打底层厚0.2～0.4mm，与刹车盘冶金结合；S4.耐磨层熔覆：采用超高速激光熔覆工艺在打底层上进行熔覆耐磨层，共三层，单层厚度为0.6～0.7mm，耐磨层总厚度1.8～2.1mm，与打底层冶金结合；S5.对刹车盘两个摩擦面进行磨削加工至所需尺寸与精度，单边去料后保证耐磨合金层机加后剩余厚度2mm。2.根据权利要求1所述刹车盘表面超高速熔覆制备涂层的工艺方法，其特征在于，所述灰铸铁HT250的成分具体为：C的质量分数为2.6...

【专利技术属性】
技术研发人员：花玉文，张冬儿，覃喆华，
申请(专利权)人：南通星舟光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：