一种带耐磨涂层的铝基合金制动盘及制备方法与流程
1.本发明涉及到一种带有耐磨涂层的铝基合金制动盘，特别是涉及到一 种带耐磨涂层的铝基合金制动盘及制备方法。
背景技术：
2.制动盘是一切轨道车辆的主要安全关键部件，无论是汽车、地铁、火 车、还是高速列车，制动盘都直接影响着这些车辆的行车安全。传统的制 动盘都是由铸钢、铸铁材料制成的。但由于铸钢、铸铁材料的制动盘重量 重。比如一列六节车厢编组的地铁，就装有48件制动盘，其重量为3.6吨 左右，而高速列车的动车厢有16个制动盘，拖车厢有12个制动盘，因此 一列16节车编组的高速列车就有224个制动刹车盘，其重量达到四十多吨。 这对于目前轨道车辆追求自身轻量化、运输重载化、提高能源利用效率、 减少排放污染而言，绝对是一个显而易见的可挖潜力。因此，目前在国内 外许多有关单位专业技术人员都开始了铝基合金制动盘的研究。其原因是， 铸铁铸钢材料的密度为7.8g/cm3，而铝合金密度是2.8g/cm3，几乎相当于 铸钢铸铁材料的三分之一重量，显然，这对于追求轻量化的交通车辆来说， 是节能增效的十分重要的可挖潜之处。
3.目前其应用相对成熟的铝合金制动盘的生产厂家是被誉为行业巨头的 德国克诺尔(knorr)公司，所研发的铝基合金制动盘已在多国地铁行业被 采用。国内也有几家研究单位和专业生产厂家也在研发及试生产。目前， 铝基合金制动盘所采用的生产工艺技术主要是：搅拌铸造、压力铸造以及 最新出现的尚在试制中的粉末冶金技术工艺生产。但由于铝基合金虽然在 强度上能满足制动盘的要求，但其耐磨性能低，磨损大，且易出现“犁沟
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磨损现象，因此，在推广使用上出现了些问题暂时尚无法解决，还不能很 好地满足轨道车辆制动盘的大面积推广应用要求，特别是速度在120km/hr 以上的交通车辆还不能应用。
技术实现要素：
4.针对现有技术中铝基合金制动盘虽然能满足车辆轻量化要求，但存在 着的耐磨性低这一致命不足，本发明提供出了一种带耐磨涂层的铝基合金 制动盘及制备方法。本发明的目是通过以下技术方案来实现：
5.本发明提出一种带耐磨涂层的铝基合金制动盘，包括铝基合金制动盘 基体，所述铝基合金制动盘基体表面喷涂有耐磨合金层。
6.作为上述技术方案的优选，所述耐磨合金层包含以下重量份的原料：
7.a组分：wc；
8.b组分：ni：38～76、cr：12～26、mo：1.5～8、fe：1～4.5、c： 0.1～0.7、b：0.5～2.45、si：1.5～7.7；
9.a、b组分混合比例：a：6～42，b：其余。
10.作为上述技术方案的优选，所述铝基合金制动盘基体采用国标 7075t651合金。
11.作为上述技术方案的优选，所述耐磨合金层与铝基合金制动盘基体的 粘接强度
≥70mpa。
12.作为上述技术方案的优选，所述耐磨合金层的厚度为0.2～0.5mm。
13.一种带耐磨涂层的铝基合金制动盘的制作工艺，包括如下工艺步骤：
14.(1)采用高强铝合金板材机械加工工艺或采用压力铸造工艺制作铝基 合金制动盘基体；
15.(2)对预涂覆耐磨涂层的铝基合金制动盘基体表面进行喷砂打毛处 理；
16.(3)设置粉末状的耐磨合金涂层原料，其粒度为100～300目范围， 所述耐磨合金层包含以下重量份的原料：
17.a组分：wc，
18.b组分：ni：38～76、cr：12～26、mo：1.5～8、fe：1～4.5、c： 0.1～0.7、b：0.5～2.45、si：1.5～7.7，
19.a、b组分混合比例：a：6～42，b：其余。
20.(4)将耐磨合金涂层原料混合，并将混合好的耐磨层原料粉末装入等 离子喷焊设备或者超音速喷设备，向铝基合金制动盘基体表面均匀喷涂 形成耐磨合金涂层，所述耐磨合金涂层厚度为0.2-0.5mm，所述耐磨合金 层与铝基合金制动盘基体的粘接强度≥70mpa；
21.(5)将喷涂好带耐磨涂层的铝基合金制动盘的耐磨层表面进行磨削加 工，所述耐磨层表面粗糙度为ra0.8～1.6；
22.(6)进行动平衡调试以确保制动盘在运转时具有良好的动平衡性能， 避免由此引起的振动现象发生。
23.本发明具有以下优点：本发明提出的带耐磨涂层的铝基合金制动盘及 制备方法，其铝基合金制动盘能够满足轻量化的要求，制动盘的比重小 (2.8g/cm3)，而超耐磨合金层能够满足制动盘所需要的耐磨性能，同时， 由于超高耐磨层的存在，也使得与其形成刹车摩擦副的制动块可采用粉末 冶金制动材料，更易于确保车辆的刹车制动安全性能。本发明解决了目前 铸钢、铸铁材料制动刹车盘重量重，浪费能源的问题，又解决了最新出现 的铝基合金制动刹车盘不耐磨等缺点，使轻量化和高耐磨性完美统一，为 轨道车辆提供出了一种全新的、先进的制动刹车盘。能充分满足各种车辆 的要求，而且刹车时温升低、噪音低，使用寿命长。
24.本发明提出的带耐磨涂层的铝基合金制动盘，性能参数：
25.温升＜200℃；
26.摩擦系数0.25～0.45；
27.基体硬度hb≥150，耐磨层硬度hv≥700。
附图说明
28.图1为本实施例提供的带耐磨涂层铝基合金制动盘结构示意图；
29.图2为本实施例提供的带耐磨涂层铝基合金制动盘制作流程图；图3为本实施例提供的带耐磨涂层铝基合金制动盘铝基合金制动盘基 体制作流程图；
30.图中：1-铝基合金刹车盘基体，2-耐磨涂层。
具体实施方式
31.下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限 于以下所述。
32.实施例1：
33.本实施例提出一种带耐磨涂层的铝基合金制动盘，包括铝基合金制动 盘基体，所述铝基合金制动盘基体表面喷涂有耐磨合金层，所述耐磨合金 层包含以下重量份的原料：
34.a组分：wc；
35.b组分：ni：71.25、cr：15、mo：2.5、fe：4.3、c：0.45、b： 2.3、si：4.2；
36.a、b组分混合比例：a：32，b：68。
37.该耐磨层适用于粉末冶金制动块。
38.所述铝基合金制动盘基体采用国标7075t651合金，所述基体材料的物 理性能：硬度hb157，拉伸强度570mpa。
39.所述带耐磨涂层的铝基合金制动盘的制作工艺，包括如下工艺步骤：
40.(1)采用高强铝合金板材机械加工工艺或采用压力铸造工艺制作铝基 合金制动盘基体；
41.(2)对预涂覆耐磨涂层的铝基合金制动盘基体表面进行喷砂打毛处 理；
42.(3)设置粉末状的耐磨合金涂层原料，其粒度为100～300目范围， 所述耐磨合金层包含以下重量份的原料：
43.a组分：wc；
44.b组分：ni：71.25、cr：15、mo：2.5、fe：4.3、c：0.45、b： 2.3、si：4.2；
45.a、b组分混合比例：a：32，b：68；
46.(4)将耐磨合金涂层原料混合，并将混合好的耐磨层原料粉末装入等 离子喷焊设备或者超音速喷设备，向铝基合金制动盘基体表面均匀喷涂 形成耐磨合金涂层,所述耐磨合金层与铝基合金制动盘基体的粘接强度≥ 70mpa，所述的耐磨材料通过等离子喷涂设备或超音速喷涂设备高速喷在 铝基合金刹车盘基体上，在喷涂过程中粉末处在熔融状态，在高速冲力的 作用下，粘接成致密的一层，所述耐磨合金涂层厚度为0.2～0.5mm；
47.(5)将喷涂好的带耐磨涂层的铝基合金制动盘的耐磨层表面经过磨削 加工，以形成粗糙面，所述表面粗糙度为：ra0.8～1.6。
48.(6)进行动平衡调试以确保制动盘在运转时具有良好的动平衡性能， 避免由此引起的振动现象发生。
49.(7)质量检验：包括产品几何形状、耐磨层与基体结合强度、基体强 度、硬度、耐磨层硬度等性能指标。
50.本实施例提出一种带耐磨涂层的铝基合金制动盘，性能参数：
51.试验中使用粉末冶金制动块。试验参照《tjcl 307-2019动车组闸片 暂行技术条件》中速度不大于200km/h的相关要求进行模拟紧急制动和模 拟运营工况制动。
52.温升131℃～192℃；
53.摩擦系数0.37～0.41；
54.耐磨层硬度hv740；
55.基体与耐磨层结合强度82mpa。
56.实施例2：
57.本实施例提出一种带耐磨涂层的铝基合金制动盘，包括铝基合金制动 盘基体，所述铝基合金制动盘基体表面喷涂有耐磨合金层，所述耐磨合金 层包含以下重量份的原料：
58.a组分：wc；
59.b组分：ni：39、cr：25、mo：9、fe：2、c：0.3、b：2.1、si： 1.6；
60.a、b组分混合比例：a：32，b：68。
61.该耐磨层适用于粉末冶金制动块。
62.所述铝基合金制动盘基体采用国标7075t651合金，所述基体材料的物 理性能：硬度hb157，拉伸强度570mpa。
63.所述带耐磨涂层的铝基合金制动盘的制作工艺，其特征在于，包括如 下工艺步骤：
64.(1)采用高强铝合金板材机械加工工艺或采用压力铸造工艺制作铝基 合金制动盘基体；
65.(2)对预涂覆耐磨涂层的铝基合金制动盘基体表面进行喷砂打毛处 理；
66.(3)设置粉末状的耐磨合金涂层原料，其粒度为100～300目范围， 所述耐磨合金层包含以下重量份的原料：
67.a组分：wc；
68.b组分：ni：39、cr：25、mo：9、fe：2、c：0.3、b：2.1、si： 1.6；
69.a、b组分混合比例：a：32，b：68；
70.(4)将耐磨合金涂层原料混合，并将混合好的耐磨层原料粉末装入等 离子喷焊设备或者超音速喷设备，向铝基合金制动盘基体表面均匀喷涂 形成耐磨合金涂层,所述耐磨合金层与铝基合金制动盘基体的粘接强度≥ 70mpa，所述的耐磨材料通过等离子喷涂设备或超音速喷涂设备高速喷在 铝基合金刹车盘基体上，在喷涂过程中粉末处在熔融状态，在高速冲力的 作用下，粘接成致密的一层，所述耐磨合金涂层厚度为0.2～0.5mm；
71.(5)将喷涂好的带耐磨涂层的铝基合金制动盘的耐磨层表面经过磨削 加工，以形成粗糙面，所述表面粗糙度为：ra0.8～1.6。
72.(6)进行动平衡调试以确保制动盘在运转时具有良好的动平衡性能， 避免由此引起的振动现象发生。
73.(7)质量检验：包括产品几何形状、耐磨层与基体结合强度、基体强 度、硬度、耐磨层硬度等性能指标。
74.本实施例提出一种带耐磨涂层的铝基合金制动盘，性能参数：
75.试验中使用粉末冶金制动块。试验参照《tjcl 307-2019动车组闸片 暂行技术条件》中速度不大于200km/h的相关要求进行模拟紧急制动和模 拟运营工况制动。
76.温升131℃～192℃；
77.摩擦系数0.37～0.41；
78.耐磨层硬度hv761；
79.基体与耐磨层结合强度83mpa。
80.实施例3：
81.本实施例提出一种带耐磨涂层的铝基合金制动盘，包括铝基合金制动 盘基体，所
述铝基合金制动盘基体表面喷涂有耐磨合金层，所述耐磨合金 层包含以下重量份的原料：
82.a组分：wc；
83.b组分：ni：51、cr：15、mo：4、fe：3、c：0.6、b：2.1、si： 6；
84.a、b组分混合比例：a：31，b：69。
85.该耐磨层适用于粉末冶金制动块。
86.所述铝基合金制动盘基体采用国标7075t651合金，所述基体材料的物 理性能：硬度hb157，拉伸强度570mpa。
87.所述带耐磨涂层的铝基合金制动盘的制作工艺，其特征在于，包括如 下工艺步骤：
88.(1)采用高强铝合金板材机械加工工艺或采用压力铸造工艺制作铝基 合金制动盘基体；
89.(2)对预涂覆耐磨涂层的铝基合金制动盘基体表面进行喷砂打毛处 理；
90.(3)设置粉末状的耐磨合金涂层原料，其粒度为100～300目范围， 所述耐磨合金层包含以下重量份的原料：
91.a组分：wc；
92.b组分：ni：51、cr：15、mo：4、fe：3、c：0.6、b：2.1、si： 6；
93.a、b组分混合比例：a：31，b：69；
94.(4)将耐磨合金涂层原料混合，并将混合好的耐磨层原料粉末装入等 离子喷焊设备或者超音速喷设备，向铝基合金制动盘基体表面均匀喷涂 形成耐磨合金涂层,所述耐磨合金层与铝基合金制动盘基体的粘接强度≥ 70mpa，所述的耐磨材料通过等离子喷涂设备或超音速喷涂设备高速喷在 铝基合金刹车盘基体上，在喷涂过程中粉末处在熔融状态，在高速冲力的 作用下，粘接成致密的一层，所述耐磨合金涂层厚度为0.2～0.5mm；
95.(5)将喷涂好的带耐磨涂层的铝基合金制动盘的耐磨层表面经过磨削 加工，以形成粗糙面，所述表面粗糙度为：ra0.8～1.6。
96.(6)进行动平衡调试以确保制动盘在运转时具有良好的动平衡性能， 避免由此引起的振动现象发生。
97.(7)质量检验：包括产品几何形状、耐磨层与基体结合强度、基体强 度、硬度、耐磨层硬度等性能指标。
98.本实施例提出一种带耐磨涂层的铝基合金制动盘，性能参数：
99.试验中使用粉末冶金制动块。试验参照《tjcl 307-2019动车组闸片 暂行技术条件》中速度不大于200km/h的相关要求进行模拟紧急制动和模 拟运营工况制动。
100.温升131℃～192℃；
101.摩擦系数0.37～0.41；
102.耐磨层硬度hv750；
103.基体与耐磨层结合强度83mpa。
104.其铝基合金制动刹车盘能够满足制动盘的轻量化要求，制动刹车盘的 比重小(2.8g/cm3)，而超耐磨合金层能够满足制动盘所需要的耐磨性能， 同时，由于超高耐磨层的存在，也使得与其形成刹车摩擦副的刹车制动块 可采用粉末冶金制动材料，更易于确保车辆的刹车制动安全性能。本发明 解决了目前铸钢、铸铁材料制动刹车盘重量重，浪费能
源的问题，又解决 了最新出现的铝基合金制动刹车盘不耐磨等缺点，使轻量化和高耐磨性完 美统一，为轨道车辆提供出了一种全新的、先进的制动刹车盘。能充分满 足各种车辆的要求，而且刹车时温升低、噪音低，使用寿命长。且更易于 确保车辆的制动安全性能，减少污染，不受环境潮湿有水、低温等影响。
105.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员 而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例 进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等 同物限定。
技术特征：
1.一种带耐磨涂层的铝基合金制动盘，包括铝基合金制动盘基体，其特征在于，所述铝基合金制动盘基体表面喷涂有耐磨合金层。2.根据权利要求1所述的带耐磨涂层的铝基合金制动盘，其特征在于，所述耐磨合金层包含以下重量份的原料：a组分：wc；b组分：ni：38～76、cr：12～26、mo：1.5～8、fe：1～4.5、c：0.1～0.7、b：0.5～2.45、si：1.5～7.7；a、b组分混合比例：a：6～42，b：其余。3.根据权利要求1或2所述的带耐磨涂层的铝基合金制动盘，其特征在于，所述铝基合金制动盘基体采用国标7075t651合金。4.根据权利要求1所述的带耐磨涂层的铝基合金制动盘，其特征在于，所述耐磨合金层与铝基合金制动盘基体的粘接强度≥70mpa。5.根据权利要求1所述的带耐磨涂层的铝基合金制动盘，其特征在于，所述耐磨合金层的厚度为0.2～0.5mm。6.一种带耐磨涂层的铝基合金制动盘的制作工艺，其特征在于，包括如下工艺步骤：(1)采用高强铝合金板材机械加工工艺或采用压力铸造工艺制作铝基合金制动盘基体；(2)对预涂覆耐磨涂层的铝基合金制动盘基体表面进行喷砂打毛处理；(3)设置粉末状的耐磨合金涂层原料，其粒度为100～300目范围，所述耐磨合金层包含以下重量份的原料：a组分：wc，b组分：ni：38～76、cr：12～26、mo：1.5～8、fe：1～4.5、c：0.1～0.7、b：0.5～2.45、si：1.5～7.7，a、b组分混合比例：a：6～42，b：其余。(4)将耐磨合金涂层原料混合，并将混合好的耐磨层原料粉末装入等离子喷焊设备或者超音速喷设备，向铝基合金制动盘基体表面均匀喷涂形成耐磨合金涂层，所述耐磨合金涂层厚度为0.2-0.5mm，所述耐磨合金层与铝基合金制动盘基体的粘接强度≥70mpa；(5)将喷涂好带耐磨涂层的铝基合金制动盘的耐磨层表面进行磨削加工，所述耐磨层表面粗糙度为ra0.8～1.6；(6)进行动平衡调试以确保制动盘在运转时具有良好的动平衡性能，避免由此引起的振动现象发生。
技术总结
本发明提出的一种带耐磨涂层的铝基合金制动盘及制备方法，其带耐磨涂层铝基合金制动盘能够满足制动盘的轻量化要求(制动盘的比重小2.8g/cm3)，而超耐磨合金层能够满足制动盘所需要的耐磨性能，同时由于超高耐磨层的存在，也使得与其形成刹车摩擦副的刹车制动块可采用粉末冶金制动材料，更易于确保车辆的刹车制动安全性能。本发明解决了目前铸钢、铸铁材料制动刹车盘重量重，浪费能源的问题，又解决了最新出现的铝基合金制动盘不耐磨等缺点，使轻量化和高耐磨性完美统一，为轨道车辆提供出了一种全新的、先进的制动盘。能充分满足各种车辆的要求，而且刹车时具有摩擦系数稳定、不受环境影响、温升低、噪音低，使用寿命长等特点。点。点。
