用于通过使用激光熔覆制造高耐蚀耐磨性铸铁部件的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在基材优选是制动盘的表面上制造耐磨耐蚀性涂层体系的方法，该基材或至少该基材表面由铁基材料或钢材类型的基材材料制成，该涂层体系包括一个或多个涂层，其中，该方法包括以下步骤：(1)提供基材表面以供涂覆涂层体系，(2)选择专用于制造涂层体系的一个或多个涂层的专用材料，(3)通过使用激光熔覆工艺在待涂覆的基材表面上制造涂层体系的一个或多个涂层，其中，在步骤(2)中所选的专用材料被用作用于制造涂层的源材料，其中，为了执行步骤(3)，激光束相对于待涂覆的基材表面被如此定位，即，在激光束与待涂覆的基材表面之间形成角度，被称为涂覆角度的该角度在制造一个或多个涂层期间被保持在10

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于通过使用激光熔覆制造高耐蚀耐磨性铸铁部件的方法
技术背景
[0001]通过施加涂层或采用表面改性处理来改进例如在汽车行业中所用的铁基或钢质部件如铸铁制动盘或者滑动部件的性能以改善耐磨耐蚀性是众所周知的。
[0002]某些已知的沉积工艺例如是热喷涂、电镀和激光熔覆工艺。传统的激光熔覆沉积工艺也被称为激光金属沉积(LMD)或定向能
‑
激光束(DED
‑
LB)。抛开传统的激光熔覆工艺不算，也有特定的激光熔覆工艺如高速激光熔覆和极高速材料沉积，后者也被称为极高速激光应用(EHLA)。
[0003]此外，其它方法例如通过使用例如气体或等离子体碳氮化工艺和/或氧化工艺来制造扩散层和/或氧化层的处理也是众所周知的。
[0004]现有技术问题
[0005]目前，一项当前的巨大挑战和市场要求是制造特别是制动盘类型的部件，其允许最少微尘排放并具有较长的使用寿命，但它同时可以在保持尽量低的生产成本下制造。
[0006]铸铁是众所周知的低成本材料，它因为其高熔点和蓄能能力、良好传导性、良好可铸能力和机加工能力而被用于制动盘。但是，该材料包含呈在制动盘制造期间位于部件表面上的片层和/或球粒/小球形式的石墨材料。
[0007]不同于热喷涂技术，已知的是在激光材料沉积技术如传统激光熔覆技术中，光学聚焦层束通过激光辐射在部件表面上产生熔池，粉末或丝线通过喷嘴被送入熔池中并且通过熔池温度和激光辐射的组合作用熔化以增加形状和功能。当喷嘴横越基材时，热源离开，所沉积的材料凝固并与基材结为一体，而在基材和沉积物之间形成稀释材料区(300μm～1000μm深)。由此，如此在待涂覆的基材表面(基材可以是一个零件或部件如制动盘)上产生高能熔池，即，涂层材料被沉积在通过激光束在基材表面上产生的熔床上。涂层材料可以通过激光束被完全或部分熔化，或者直接沉积在熔床上。也知道了在EHLA工艺中将粉末送入在基材上方的聚焦激光束线中。这保证所沉积的材料在接触到基材前已熔融，在基材上还是形成很浅的熔池，允许所沉积的材料冷却并与接方材料接触凝固，减小到达下方部件的热量并减轻稀释和热效应的深度。低稀释率形成了制造获得期望化学性质的一般在5～10μm内的明显更薄的涂层(20～300μm)的能力。这也形成可利用EHLA获得的高速移动的核心。
[0008]结果，通过使用激光熔覆工艺来涂覆铁基基材材料如铸铁，基材表面上的石墨层片通过高功率激光束被熔化且甚至被气化，其在涂层本身中产生杂质和/或在涂层中产生空洞或阻断物。某些情况下，石墨片层甚至可能在涂覆工艺期间“炸裂”。这可能导致低附着区域或局部缺陷、还有涂层结构中的开裂，这不利于涂层的附着。另外，所得到的涂层表面并不平坦而是不规则的并且显示出“橘皮”表面，这种涂层表面具有不利影响，特别是对于制动盘的特定应用。
[0009]石墨以片层和/或小球和/或马氏体组织的形式存在是工艺可靠性低的起因，其可能限制用于获得高质量涂层的工艺窗口。
[0010]此外，在无法使用激光熔覆技术涂覆的基材区域(如毂、弯颈管内径和/或通风道或冷却道)，基材的铸铁材料仍然外露并且可能在正常大气条件下容易腐蚀，尤其在存在盐
例如NaCl、KCl和MgCl2的情况下。
[0011]专利技术目的
[0012]本专利技术的主要目的是提供一种用于制造由铁基材料例如铸铁或钢材制成的部件、特别是制动盘的方法，部件的表面相比于属于现有技术的未涂覆部件显示出更高的耐蚀耐磨性。
[0013]本专利技术的另一目的是提供尤其是制动盘类型的部件，其允许最少的微尘排放并具有长使用寿命，并且优选同时可以保持尽量低的生产成本地制造。

技术实现思路

[0014]本专利技术的目的通过提供一种如权利要求1所述的方法来达成。在从属权利要求中描述本专利技术的优选实施例。
[0015]本专利技术的方法允许制造显示出更高耐蚀性的部件、特别是制动盘，在此采用还减轻部件磨损的材料和涂覆技术。
[0016]本专利技术的方法是一种用于在基材表面上制造耐磨耐蚀性涂层体系的方法，该基材或至少该基材表面由铁基材料或钢材类型的基材材料制成，该涂层体系包括一个或多个涂层，其中，该方法包括以下步骤：
[0017](1)提供具有待涂覆上涂层体系的表面的基材，
[0018](2)选择专用于制造涂层体系的一个或多个涂层的专用材料(在本说明书上下文中也被称为专用涂层材料)，
[0019](3)通过使用激光熔覆工艺在待涂覆基材表面上制造涂层体系的一个或多个涂层，其中，在步骤(2)中所选的专用材料被用作用于制造涂层的源材料，
[0020]其中，为了执行步骤(3)，激光束相对于待涂覆基材表面被如此定位，即，在激光束与一轴线之间形成一角度，其中，该轴线垂直于待涂覆基材表面，并且被称为涂覆角度的该角度在制造一个或多个涂层期间被保持在10
°
至45
°
之间的、优选在10
°
至30
°
之间的值。
[0021]上述方法的使用、特别是使用在上述范围内的涂覆角度允许获得更高的基材材料可焊性、使用更高的激光器功率级、获得更高的沉积速率、获得一个或多个涂层在基材表面(涂层体系沉积于其上)的更强附着。
[0022]该基材优选是用在汽车行业中的部件、特别是制动盘。
[0023]优选地，如果该部件是制动盘，则制动盘由铸铁材料制造或至少包含由铸铁材料制成的表面，根据本专利技术在该表面上沉积该涂层体系。
[0024]激光熔覆工艺可以是传统的激光熔覆工艺或激光熔覆工艺的任何其它特殊变型。
[0025]激光熔覆工艺优选是EHLA工艺。
[0026]可根据本专利技术的一个优选实施例如此进行本专利技术方法以涂覆制动盘，即，在步骤(3)中的激光熔覆工艺通过实现例如在5kW到30kW之间、优选在大于5kW的值到30kW之间、更优选在10kW到30kW之间或在10kW到25kW之间范围内的较高激光器功率级进行。这通过使用在上述涂覆角度范围内的涂覆角度而变得可行。
[0027]可根据本专利技术的另一个优选实施例如此进行本专利技术方法以涂覆制动盘，即，在步骤(3)中的激光熔覆工艺通过实现在很宽广的高沉积速率范围内的工艺速度进行，其中包含比现有技术更高的例如在50m/min至200m/min范围内的工艺速度。在使用优选在100m/
min至200m/min的范围内、更优选在100m/min至150m/min范围内的高工艺速度情况下，在此范围内获得更稳定的工艺过程。这通过使用包含在上述涂覆角度范围内的涂覆角度的本专利技术方法而变得可行。
[0028]可根据本专利技术的另一个优选实施例如此进行本专利技术方法以涂覆制动盘，即，在步骤(3)中的激光熔覆工艺如此通过在上述范围内选择工艺参数进行，即，获得包含高涂层沉积速率在内的很宽广的涂层沉积速率。高于500cm2/min的沉积速率被认为是高沉积速率。本专利技术方法优选通过选择工艺参数以获得在从500cm2/min到1200cm2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在基材优选是制动盘的表面上制造耐磨耐蚀性涂层体系的方法，该基材或至少该基材表面由铁基材料或钢材类型的基材材料制成，该涂层体系包括一个或多个涂层，其中，该方法包括以下步骤：(1)提供具有待涂覆该涂层体系的表面的基材，(2)选择专用于制造该涂层体系的一个或多个涂层的专用材料，(3)通过使用激光熔覆工艺在待涂覆的基材表面上制造该涂层体系的一个或多个涂层，其中，在步骤(2)中所选的专用材料被用作用于制造所述涂层的源材料，其特征是，为了进行步骤(3)，激光束相对于待涂覆的基材表面被如此定位，即，在所述激光束与待涂覆的基材表面之间形成一角度，称为涂覆角度的该角度在制造所述一个或多个涂层期间内被保持在10
°
至30
°
之间的值。2.根据权利要求1所述的方法，其中，该基材材料是铸铁材料。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该基材是制动盘。4.根据前述权利要求1至3之一所述的方法，其中，在步骤(3)中的激光熔覆工艺通过实现在10kW至30kW之间、优选在10kW至25kW之间范围内的较高激光器功率级来进行。5.根据前述权利要求1至4之一所述的方法，其中，在步骤(3)中的激光熔覆工艺通过使用在100m/min至200m/min之间范围内的高工艺速度来进行。6.根据前述权利要求1至5之一所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯塞因，
申请(专利权)人：欧瑞康表面处理解决方案股份公司普费菲孔，
类型：发明
国别省市：