[0214]6、將澆鑄完得到的剎車盤復合體放入具有保護氣氛的保溫爐內(nèi)保溫，升溫至1050°C，升溫速度控制在7V /min，保溫時間為8h，最后隨爐冷卻至室溫，獲得所述45鋼基體表面的復合碳化物涂層。所述保護氣為氮氣，氣體流量為6ml/min。
[0215]7、所得的具有碳化物涂層的剎車盤，被進一步熱處理以獲得更合適的基體組織，熱處理工序為:在350°C左右進行熱處理，基體為貝氏體組織。
[0216]所述碳化物涂層，包括WC致密陶瓷層3為準單晶相，其粒徑為35 μπι ;沿涂層縱向剖面，其厚度為180 μm ;其中WC的體積分數(shù)為80%。
[0217]進一步的，包括位于上述準單晶WC致密陶瓷層3之下的微米WC陶瓷層4，沿涂層縱向剖面，其厚度為170 μ m，WC的體積分數(shù)為75%，其粒徑為20 μ m。
[0218]更進一步的還包括位于上述準單晶WC致密陶瓷層3以及微米WC陶瓷層4之下的WC與基體的融合層5，沿涂層縱向剖面，其厚度為280 μ m，其中WC的體積分數(shù)為60%，其粒徑為12 μπι。
[0219]此時，所述準單晶WC致密陶瓷層3、微米WC陶瓷層4及WC與基體的融合層5由外向內(nèi)依次呈梯度分布，其總厚度為630 μπι。所述45鋼基體為貝氏體。準單晶WC致密陶瓷層的硬度為2200HVa(l5，相對耐磨性是基體的16倍。
[0220]對比例1，其制備方法如下:用激光熔覆法直接將碳化鎢顆粒熔覆在剎車盤的工作面，得到涂層，厚度為30 μ m，體積分數(shù)為80%，所得涂層的硬度為1650HVa(l5，耐磨性相對于鋼基體為2-3倍。但表面和基體的結合較差，導致表面增強層的脫落。
[0221]對比例中激光表面改性技術生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)效率低，工藝參數(shù)不易控制，且使用過程中使用粘接劑將導致氣孔和夾渣；且復合層中未出現(xiàn)準單晶WC致密陶瓷層和微米WC陶瓷層，復合層厚度和WC含量較小，WC粒徑不均勻；同時，復合過程僅僅是對外加硬質(zhì)碳化鎢顆粒間的間隙進行鑄滲和對外加顆粒進行熔融、燒結，硬質(zhì)碳化鎢顆粒與基體間非冶金結合，結合力很弱，顆粒容易脫落或存在氧化、夾雜問題，因此，其力學性能較差。
【主權項】
1.一種剎車盤，在其剎車盤制動片表面具有耐涂層，其特征在于:所述耐磨碳化物涂層為WC致密陶瓷層。
2.如權利要求1所述的剎車盤，其特征在于:WC致密陶瓷層為準單晶相，所述準單晶相是指，介于多晶相與單晶相之間，相較于多晶相，晶向一致性高、晶界明顯減少，并且原子排列比較有序的顯微組織。
3.如權利要求1或2所述的剎車盤，其特征在于:沿WC致密陶瓷層縱向剖面，其厚度為50-180 μ m，優(yōu)選為100-180 μ m ;其中優(yōu)選的，WC的體積分數(shù)大于80%，優(yōu)選大于85%，優(yōu)選地，WC粒徑為10-50 μ m，優(yōu)選為20-50 μ m。
4.一種剎車盤，在其剎車盤制動片表面具有梯度復合涂層，其特征在于:所述梯度復合涂層為碳化物涂層，包括依次呈梯度分布的WC致密陶瓷層、微米WC陶瓷層、WC與基體的融合層。
5.如權利要求4所述的剎車盤，其特征在于:WC致密陶瓷層為準單晶相，所述準單晶相是指，介于多晶相與單晶相之間，相較于多晶相，晶向一致性高、晶界明顯減少，并且原子排列比較有序的顯微組織。
6.如權利要求4或5所述的剎車盤，其特征在于:沿WC致密陶瓷層縱向剖面，其厚度為50-180 μm，優(yōu)選為100-180 μm ;其中WC的體積分數(shù)大于80%，優(yōu)選大于85% ;優(yōu)選地，WC粒徑為10-50 μ m，優(yōu)選為20-50 μ m。
7.如權利要求4-6之一所述的剎車盤，其特征在于:沿微米WC陶瓷層縱向剖面，其厚度為70-180 μ m，優(yōu)選為130-180 μ m，優(yōu)選的，WC的體積分數(shù)大于75%，優(yōu)選大于80%，優(yōu)選的，WC的粒徑為5-30 μ m，優(yōu)選為6-25 μ m。
8.如權利要求4-7之一所述的剎車盤，其特征在于:沿WC與基體的融合層縱向剖面，其厚度為60 μ m-300 μ m，優(yōu)選100-300 μ m，優(yōu)選的，其中WC的體積分數(shù)為40% -80%,優(yōu)選為60% -80% ;優(yōu)選的，WC的粒徑為1-20 μ m，優(yōu)選為5_10 μπι。
9.如權利要求4-8之一所述的剎車盤，其特征在于:梯度復合涂層總厚度為180-660 μ m，優(yōu)選在 330-660 μ m。
10.如權利要求4-9之一所述的剎車盤，其特征在于:組織根據(jù)熱處理不同為珠光體、馬氏體、鐵素體、貝氏體、奧氏體和索氏體中的一種或幾種；優(yōu)選地，該梯度復合涂層被施加于碳鋼表面。
11.一種如權利要求1-3之一所述的剎車盤的制備方法，其特征在于剎車盤制動片表面具有耐磨涂層，包括如下步驟: 1)先準備一鎢板，其中鎢的純度控制在99.7-99.99%,優(yōu)選地，所述鎢板先被加以表面處理； 2)按照剎車盤尺寸，用聚苯乙烯泡沫塑料制作剎車盤消失模，根據(jù)剎車盤的工作受力狀況，其主要磨損的部位是剎車盤制動片的上、下兩個表面，據(jù)此將鎢板固定在剎車盤制動片的上、下兩個表面，然后在鎢板表面固定石墨紙，使其與鎢板緊密結合； 3)按照剎車盤尺寸，制作砂型，優(yōu)選地，用CO2水玻璃硬化砂、覆膜砂、自硬樹脂砂或潮模砂制作砂型； 4)將碳鋼基材冶煉為鋼液； 5)采用消失模真空吸鑄工藝，將上述鋼液澆入放置有剎車盤消失模、鎢板和碳源的砂型內(nèi)，待鋼液冷卻凝固后，取出鑄件，清砂處理，獲得剎車盤盤體為碳鋼基體，剎車盤制動片表面為碳鋼與鎢板的復合體；優(yōu)選地，澆注溫度控制在1610°C -1630°C，澆注時間為40-50秒，一分鐘后，在冒口補澆，進一步優(yōu)選地，室溫冷卻； 6)將澆鑄完得到的剎車盤復合體放入具有保護氣氛的保溫爐內(nèi)保溫，最后隨爐冷卻至室溫，從而在剎車盤制動片表面形成耐磨涂層，而盤體仍為碳鋼基體； 其中，耐磨碳化物涂層為WC致密陶瓷層。
12.如權利要求11所述的剎車盤的制備方法，其特征在于，WC致密陶瓷層為準單晶相，所述準單晶相是指，介于多晶相與單晶相之間，相較于多晶相，晶向一致性高、晶界明顯減少，并且原子排列比較有序的顯微組織；優(yōu)選地，通過控制步驟5)中保溫時間、保溫溫度獲得該WC致密陶瓷層。
13.—種如權利要求4-10之一所述剎車盤的制備方法，其特征在于，剎車盤制動片表面具有梯度復合涂層，包括如下步驟: 1)先準備一鎢板，其中鎢的純度控制在99.7-99.99 %，所述鎢板的厚度控制在0.2-3mm ;優(yōu)選地，所述鶴板先被加以表面處理； 2)按照剎車盤尺寸，用聚苯乙烯泡沫塑料制作剎車盤消失模，根據(jù)剎車盤的工作受力狀況，其主要磨損的部位是剎車盤制動片的上、下兩個表面，據(jù)此將鎢板固定在剎車盤制動片的上、下兩個表面，然后在鎢板表面固定石墨紙，使其與鎢板緊密結合； 3)按照剎車盤尺寸，制作砂型，優(yōu)選地，用CO2水玻璃硬化砂、覆膜砂、自硬樹脂砂或潮模砂制作砂型； 4)將碳鋼基材冶煉為鋼液； 5)將上述鋼液澆入放置有上述鎢板和石墨紙的砂型內(nèi)，待鋼液冷卻凝固后，取出鑄件，清砂處理，獲得剎車盤盤體為碳鋼基體，制動片表面為碳鋼與鎢板的復合體；優(yōu)選地，澆注溫度控制在1610°C _1630°C，澆注時間為40-50秒為宜；更優(yōu)選地，一分鐘后，在冒口補澆；進一步優(yōu)選地，室溫冷卻； 6)將澆鑄完得到的剎車盤復合體放入具有保護氣氛的保溫爐內(nèi)保溫，最后隨爐冷卻至室溫，從而在剎車盤制動片表面形成梯度復合涂層，而盤體仍為碳鋼基體； 7)所得的具有梯度復合涂層的剎車盤被進一步熱處理以獲得更合適的基體組織。
14.如權利要求13所述的剎車盤的制備方法，其特征在于:通過控制步驟6)中保溫時間、保溫溫度獲得該梯度復合涂層即碳化物涂層，所述碳化物涂層包括依次呈梯度分布的準單晶相WC致密陶瓷層、微米WC陶瓷層、WC與基體的融合層。
15.如權利要求14所述的剎車盤的制備方法，其特征在于:保溫溫度、保溫時間以及最終能夠獲得的梯度復合涂層的總厚度符合如下公式，L = kTlogt1/2+b0其中: L一一碳化物涂層的總厚度(ym)， k 是常數(shù)，取值為0_1，k ^ O, T--保溫溫度(K)， t 保溫時間(s)， b0一一初始厚度(ym)，即鋼液澆注后與鎢板之間形成的復合層的厚度。
16.如權利要求13-15之一所述的剎車盤的制備方法，其特征在于:所述步驟I)中，表面處理的步驟如下: 第一步酸洗，選用300ml/L的鹽酸或60ml/L的磷酸或120ml/L的雙氧水，后流水沖洗； 第二步酸洗，選用300ml/L的氫氟酸或200ml/L的硫酸或240ml/L的雙氧水，后流水沖洗； 第三步表面打磨，選用800目或更細的Al2O3砂紙，最后用酒精超聲清洗。
17.如權利要求13-16之一所述的剎車盤的制備方法，其特征在于:所述步驟2)中所述石墨紙為三級以上，純度99%，厚度為0.1-0.35mm。
18.如權利要求13-17之一所述的剎車盤的制備方法，其特征在于:所述步驟6)中，升溫至1000-1140°C保溫，升溫速度控制在7°C /min，保溫時間為2_8h，優(yōu)選4_8h。
19.如權利要求13-18之一所述的剎車盤的制備方法，其特征在于:所選碳鋼基體為低碳鋼、中碳鋼或高碳鋼。
20.如權利要求13-19之一所述的剎車盤的制備方法，其特征在于:所述保護氣為氬氣或氮氣，氣體流量為4-8ml/min。
21.如權利要求13-20之一所述的剎車盤的制備方法，其特征在于:優(yōu)選的，以碳鋼為基體，所述步驟7)中的熱處理工序為: 具有碳化物涂層的碳鋼復合體被進一步熱處理以獲得更合適的基體組織；優(yōu)選地，在550-800°C左右進行熱處理，基體為珠光體組織；或在220-450°C進行熱處理，基體為貝氏體組織；或在220°C以下進行熱處理，基體為馬氏體組織。
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種剎車盤，其工作部位的表面具有一種碳化物涂層，并且提供一種用于獲得上述剎車盤的制備方法。所述剎車盤，在其上下表面工作部位具有碳化物涂層。所述準單晶WC致密陶瓷層、微米WC陶瓷層及WC與基體的復合層由外向內(nèi)依次呈梯度分布，其被施加于碳鋼表面?？杀皇┘佑谔间摫砻?。本發(fā)明通過鑄造得到的基體與鎢復合體，外引入外碳源，并加熱、保溫，從而在基體表面形成碳化物涂層，所述涂層與基體之間為冶金結合，結合力很強，克服了現(xiàn)有硬質(zhì)顆粒與金屬基體間非冶金結合，結合力很弱，顆粒容易脫落的問題，大幅度提高了剎車盤工作表面的耐磨性能。
【IPC分類】C23C8-64, F16D65-12, B22D18-06, B22C9-04, B22D19-00, F16D69-02
【公開號】CN104533993
【申請?zhí)枴緾N201410660004
【發(fā)明人】許云華, 趙娜娜, 梁淑華, 鐘黎聲, 燕映霖, 葉芳霞, 任冰, 鄒軍濤, 肖鵬
【申請人】西安理工大學
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年11月18日