超高速激光熔覆复合涂层刹车盘及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种超高速激光熔覆复合涂层刹车盘及其制备方法和应用，涉及汽车制造技术领域。该刹车盘包括刹车盘基体和其表面的复合涂层，复合涂层包括依次形成的打底层、中间层和耐磨表层，打底层的材料包括NiFe基合金，中间层和耐磨表层的材料均包括NiFe基合金和含C增强相，且中间层的材料中含C增强相的质量百分比低于耐磨表层。通过设置打底层，为基体和后续涂层提供了较为稳固的连接层，再在中间层和耐磨层的材料中依次增加含C增强相的比例，实现了复合涂层应力的缓慢过渡分布，提高了复合涂层的抗冲击能力，解决了汽车刹车盘磨损问题，减少刹车盘基体材料的消耗，从而延长了刹车盘的使用寿命。了刹车盘的使用寿命。了刹车盘的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
超高速激光熔覆复合涂层刹车盘及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及汽车制造
，具体而言，涉及一种超高速激光熔覆复合涂层刹车盘及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]汽车产业是我国国民经济的重要支柱产业之一，而制动系统是每辆燃油或新能源汽车不可或缺的关键部件，直接影响着汽车使用安全性和停车的可靠性。
[0003]刹车盘是制动系统的核心部件，但其服役工况苛刻，需要承受反复的机械载荷以及热负荷，极易导致摩擦噪声以及表面磨损，且铸铁刹车盘磨损会产生细微颗粒粉尘，造成不良的环境污染问题；且刹车盘表面磨损严重会造成汽车实际制动距离与预期制动距离差别过大，从而影响驾驶操纵性及安全性。
[0004]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种超高速激光熔覆复合涂层刹车盘及其制备方法和应用，该复合涂层能够提高汽车刹车盘的耐磨性和使用寿命，减振降噪和减少粉尘排放。
[0006]本专利技术是这样实现的：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种超高速激光熔覆复合涂层刹车盘，包括刹车盘基体和涂覆在刹车盘基体表面的复合涂层，复合涂层包括依次形成的打底层、中间层和耐磨表层，打底层的材料包括NiFe基合金，中间层和耐磨表层的材料均包括NiFe基合金和含C增强相，且中间层中含C增强相的质量百分比低于耐磨表层中的含C增强相。
[0008]在可选的实施方式中，含C增强相包括WC或Cr3C2的任一种。
[0009]在可选的实施方式中，中间层的材料按质量百分比计，包括80～90％的NiFe基合金和10～20％的含C增强相，耐磨表层的材料按质量百分比计，包括40～70％的NiFe基合金和30～60％的含C增强相。
[0010]在可选的实施方式中，复合涂层的总厚度为300～800μm。
[0011]优选地，打底层的厚度为75～200μm，中间层的厚度为75～200μm，耐磨表层的厚度为150～400μm。
[0012]优选地，打底层、中间层和耐磨表层的厚度分别占总厚度的1/4、1/4和1/2。
[0013]在可选的实施方式中，刹车盘基体的材料包括铸铁或铝合金的至少一种。
[0014]第二方面，本专利技术提供了一种如前述实施方式任一项的刹车盘的制备方法，包括采用超高速激光熔覆法将前述实施方式任一项的复合涂层材料依次喷涂于刹车盘基体的表面。
[0015]在可选的实施方式中，超高速激光熔覆法的工艺参数包括：激光功率为1800～2800W，光斑直径为1～2.5mm，送粉速率为1.5～2.0kg/h，激光扫描速率为13～70m/min，搭接率为45～65％。
[0016]优选地，激光功率为2000～2500W，光斑直径为1.2～2.0mm，送粉速率为1.6～1.8kg/h，激光扫描速率为20～50m/min，搭接率为50～60％。
[0017]在可选的实施方式中，制备复合涂层材料包括采用行星球磨机按重量比研磨混匀制得打底层、中间层和耐磨表层的材料。
[0018]优选地，研磨结束后，还包括对打底层、中间层和耐磨表层的材料进行干燥，干燥采用真空干燥，干燥温度为90～110℃，干燥时间0.5～1.5h。
[0019]在可选的实施方式中，刹车盘基体喷涂之前，还包括对刹车盘基体依次进行除油清洗、喷砂和预热。
[0020]优选地，预热采用感应加热线圈对刹车盘基体进行预热，预热温度180～220℃。
[0021]优选地，刹车盘基体喷砂后，还包括对刹车盘基体打磨抛光。
[0022]优选地，抛光后的刹车盘基体表面粗糙度为0.8～1.2μm。
[0023]第四方面，本专利技术提供了一种如前述实施方式任一项的刹车盘或由前述实施方式任一项的制备方法制得的刹车盘在汽车制备领域中的应用。
[0024]本专利技术具有以下有益效果：
[0025]本专利技术提供了一种超高速激光熔覆复合涂层材料刹车盘及其制备方法和应用，通过设置打底层，为基体和后续涂层提供了较为稳固的连接层，再在中间层材料和耐磨层材料中依次增加含C增强相的比例，防止涂层表面的含C增强相含量过高导致的应力集中，进而使涂层开裂等问题，实现了复合涂层应力的缓慢过渡分布，减少应力集中，也提高了复合涂层的抗冲击能力。将该复合涂层材料涂覆于刹车盘基体的表面，可提高汽车的制动效率，解决了汽车刹车盘磨损问题，减少刹车盘基体材料的消耗，从而延长刹车盘使用寿命，降低刹车盘更换的成本；同时还能减少刹车盘粉尘排放，降低对环境的污染。此外，本专利技术通过采用超高速激光熔覆法制备刹车盘，制备效率高，成本较低，自动化程度高，在汽车刹车盘领域具有巨大的应用潜力。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
[0027]图1为本专利技术实施例提供的刹车盘及其表面的复合涂层的结构示意图；
[0028]图2为本专利技术实施例1提供的刹车盘的截面的扫描电子显微镜图。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0030]经专利技术人长期研究发现，表面涂层技术能够有效降低汽车刹车盘磨损、振动及噪声，减少粉尘污染，延长其使用寿命，是解决汽车刹车盘表面防护关键问题的重要途径。但
传统的热喷涂、激光熔覆等涂层技术因界面结合力不足，需要较高的成本才能达到较好的效果，因此多用于制备高端汽车，常规汽车的应用受限，鉴于此，专利技术人提出如下解决方案。
[0031]第一方面，本专利技术提供一种超高速激光熔覆复合涂层刹车盘，包括刹车盘基体和涂覆在刹车盘基体表面的复合涂层，复合涂层包括依次形成的打底层、中间层和耐磨表层，打底层的材料包括NiFe基合金，中间层和耐磨表层的材料均包括NiFe基合金和含C增强相，且中间层中含C增强相的质量百分比低于耐磨表层中含C增强相的质量百分比。
[0032]通过设置打底层，为基体和后续涂层提供了较为稳固的连接层，再在中间层材料和耐磨层材料中依次增加含C增强相的比例，防止涂层表面的含C增强相含量过高导致的应力集中，进而使涂层开裂等问题，实现了复合涂层应力的缓慢过渡分布，减少应力集中，也提高复合涂层的抗冲击能力。
[0033]在可选的实施方式中，含C增强相包括WC或Cr3C2的任一种，WC和Cr3C2具有高熔点、高硬度、高断裂韧性且具有一定的塑性，与NiFe基合金有良好的润湿性，可以形成强韧一体化结构，保证塑性的基础上具有优异的耐磨性。
[0034]在可选的实施方式中，按质量百分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高速激光熔覆复合涂层刹车盘，其特征在于，包括刹车盘基体和涂覆在所述刹车盘基体表面的复合涂层，所述复合涂层包括依次形成的打底层、中间层和耐磨表层，所述打底层的材料包括NiFe基合金，所述中间层和耐磨表层的材料均包括NiFe基合金和含C增强相，且所述中间层中含C增强相的质量百分比低于耐磨表层中的含C增强相。2.根据权利要求1所述的刹车盘，其特征在于，所述含C增强相包括WC或Cr3C2的任一种。3.根据权利要求2所述的刹车盘，其特征在于，所述中间层的材料按质量百分比计，包括80～90％的NiFe基合金和10～20％的含C增强相，所述耐磨表层的材料按质量百分比计，包括40～70％的NiFe基合金和30～60％的含C增强相。4.根据权利要求3所述的刹车盘，其特征在于，所述复合涂层的总厚度为300～800μm；优选地，所述打底层的厚度为75～200μm，所述中间层的厚度为75～200μm，所述耐磨表层的厚度为150～400μm；优选地，所述打底层、中间层和耐磨表层的厚度分别占所述总厚度的1/4、1/4和1/2。5.根据权利要求4所述的刹车盘，其特征在于，所述刹车盘基体的材料包括铸铁或铝合金的至少一种。6.一种如权利要求1～5任一项所述的刹车盘的制备方法，其特征在于，包括采用超高速激光熔覆法将如权利要求1或2所述的复合涂层材料喷涂于所述刹...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢冰文，闫星辰，王岳亮，刘敏，董东东，邓朝阳，马汝成，张忠诚，
申请(专利权)人：广东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：