DE102021208967A1 - Bremsscheibe mit einer Hartstoffschicht - Google Patents

Bremsscheibe mit einer Hartstoffschicht Download PDF

Info

Publication number
DE102021208967A1
DE102021208967A1 DE102021208967.4A DE102021208967A DE102021208967A1 DE 102021208967 A1 DE102021208967 A1 DE 102021208967A1 DE 102021208967 A DE102021208967 A DE 102021208967A DE 102021208967 A1 DE102021208967 A1 DE 102021208967A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
thermal conductivity
layer
hard material
brake disc
material layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102021208967.4A
Other languages
English (en)
Inventor
Tobias Phillip Utsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HPL Technologies GmbH
Original Assignee
HPL Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HPL Technologies GmbH filed Critical HPL Technologies GmbH
Priority to DE102021208967.4A priority Critical patent/DE102021208967A1/de
Publication of DE102021208967A1 publication Critical patent/DE102021208967A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/02—Braking members; Mounting thereof
    • F16D65/12—Discs; Drums for disc brakes
    • F16D65/127—Discs; Drums for disc brakes characterised by properties of the disc surface; Discs lined with friction material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
    • C23C24/04—Impact or kinetic deposition of particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
    • C23C24/103—Coating with metallic material, i.e. metals or metal alloys, optionally comprising hard particles, e.g. oxides, carbides or nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
    • C23C24/103—Coating with metallic material, i.e. metals or metal alloys, optionally comprising hard particles, e.g. oxides, carbides or nitrides
    • C23C24/106—Coating with metal alloys or metal elements only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
    • C23C28/042—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material including a refractory ceramic layer, e.g. refractory metal oxides, ZrO2, rare earth oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/32—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer
    • C23C28/321—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer with at least one metal alloy layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
    • C23C28/345—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2200/00—Materials; Production methods therefor
    • F16D2200/0004—Materials; Production methods therefor metallic
    • F16D2200/0008—Ferro
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2200/00—Materials; Production methods therefor
    • F16D2200/0004—Materials; Production methods therefor metallic
    • F16D2200/0026—Non-ferro
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2200/00—Materials; Production methods therefor
    • F16D2200/0004—Materials; Production methods therefor metallic
    • F16D2200/0026—Non-ferro
    • F16D2200/003—Light metals, e.g. aluminium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe (1) mit einer Hartstoffschicht (2), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- mit einer Beschichtungsoberfläche (3) einen Trägerkörper (4) mit einer ersten Wärmeleitfähigkeit;
- auf der Beschichtungsoberfläche (3) eine Bindeschicht (5) mit einer zweiten Wärmeleitfähigkeit; und
- auf der Bindeschicht (5) eine Hartstoffschicht (2) mit einer dritten Wärmeleitfähigkeit. Die Bremsscheibe (1) ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wärmeleitfähigkeit in einem Bereich liegt zwischen 50 % größer als und 5 W/mK geringer als
- die dritte Wärmeleitfähigkeit; und/oder
- die erste Wärmeleitfähigkeit.
Mit der hier vorgeschlagenen Bindeschicht und deren erhöhten zweiten Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu der dritten Wärmeleitfähigkeit der Hartstoffschicht ist ein Wärmetransport von der Hartstoffschicht zu dem Trägerkörper gesteigert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe mit einer Hartstoffschicht.
  • Aus dem Stand der Technik ist bekannt eine Bremsscheibe mit einem Trägerkörper aus einem kostengünstigen Material zu fertigen, welches mit einer Hartstoffschicht versehen wird, um der Bremsscheibe die notwendigen Reibeigenschaften und Lebensdauer unter dieser Belastung zu geben. Aufgrund der notwendigen Materialkombinationen ist es derzeit üblich, auf einer Beschichtungsoberfläche der Bremsscheibe (beispielsweise der Bremsfläche) zunächst eine Bindeschicht vorzusehen und anschließend erst die Hartstoffschicht auf diese Bindeschicht aufzutragen. In Versuchen hat sich gezeigt, dass es hierbei zu Ablösungen und übermäßiger Rissbildung kommt, wodurch eine angestrebte Lebensdauer nicht oder nur mit einem erheblichen Kostenaufwand erreichbar ist.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
  • Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe mit einer Hartstoffschicht, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
    • - mit einer Beschichtungsoberfläche einen Trägerkörper mit einer ersten Wärmeleitfähigkeit;
    • - auf der Beschichtungsoberfläche eine Bindeschicht mit einer zweiten Wärmeleitfähigkeit; und
    • - auf der Bindeschicht eine Hartstoffschicht mit einer dritten Wärmeleitfähigkeit.
  • Die Bremsscheibe ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wärmeleitfähigkeit in einem Bereich liegt zwischen 50 % größer als und 5 W/mK geringer als
    • - die dritte Wärmeleitfähigkeit; und/oder
    • - die erste Wärmeleitfähigkeit.
  • In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.
  • Hier ist nun vorgeschlagen, dass eine Bremsscheibe auf ihrer Beschichtungsoberfläche mit einer Bindeschicht und eine Hartstoffschicht versehen ist, beispielsweise wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der Trägerkörper der Bremsscheiben ist beispielsweise ein Gusskörper (beispielsweise Lamellengrauguss oder Sphäroguss), auf welchem eine bevorzugt vorbereitete Beschichtungsoberfläche (beispielsweise mittels Abdrehen) gebildet ist. In einer Ausführungsform ist die Beschichtungsoberfläche an mehreren Außenseiten vorgesehen. Bevorzugt ist die Beschichtungsoberfläche (beispielsweise einzig) die Bremsfläche der Bremsscheibe. Auf dieser Beschichtungsoberfläche ist eine Bindeschicht aufgetragen und auf dieser Bindeschicht wiederum ist die gewünschte Hartstoffschicht aufgetragen, welche die mechanischen Eigenschaften aufweist, welche auf der betreffenden Außenseite der Bremsscheibe (beispielsweise bestimmte Reibeigenschaften und Langzeithaltbarkeit) gefordert sind. Es sei darauf hingewiesen, dass die Bindeschicht zu der mechanischen Belastbarkeit, vor allem bei der Scherspannungsübertragung unterstützt. Die Bindeschicht ist beispielsweise eine Oxidschicht, bevorzugt auf Aluminium-Basis. Die Wärmeleitfähigkeit (Watt pro Meter und Kelvin) einer Oxidschicht ist sehr gering, bei beispielsweise 25 W/mK. Die Hartstoffschicht ist beispielsweise ein MMC (engl.: Metal Matrix Composite), beispielsweise mit einer Edelstahl-Matrix und Karbiden als eingebettete Hartstoff-Partikel.
  • Hier ist nun vorgeschlagen, dass die Wärmeleitfähigkeit der Bindeschicht (zumindest im Mittel) um bis zu 50 % [fünfzig Prozent] größer oder nur 5 W/m K [fünf Watt pro Meter und Kelvin] geringer ist, als Wärmeleitfähigkeit der Beschichtungsoberfläche und/oder der Wärmeleitfähigkeit der Hartstoffschicht. Beispielsweise beträgt die Wärmeleitfähigkeit der Beschichtungsoberfläche beziehungsweise des Trägerkörpers etwa 50 W/mK und/oder Wärmeleitfähigkeit der Hartstoffschicht (im Mittel) etwa 40 W/mK und die Bindeschicht weist eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 35 W/mK bis 75 W/mK auf.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind in der Bindeschicht thermische Brücken vorgesehen, welche aus einem besonders gut wärmeleitenden Material gebildet sind und nah dran oder unmittelbar in Kontakt mit der Beschichtungsoberfläche und/oder der Hartstoffschicht stehen.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Wärmeleitfähigkeit selbst auch temperaturabhängig ist und hier diejenigen Werte genannt sind, welche bei Raumtemperatur vorliegen. Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass die Wärmeleitfähigkeit nicht zwangsläufig homogen ist, sondern bei einem (makroskopisch oder mikroskopisch) inhomogenen Material regional variiert. Die (mittlere) Wärmeleitfähigkeit ist somit gemittelt über eine Mehrzahl von Punkten oder über eine ausreichend großflächige Messung ermittelt.
  • Indem die Wärmeleitfähigkeit der Bindeschicht im Vergleich zu vorbekannten Bindeschichten erhöht ist, wird die beim Bremsen entstehende Wärme von der Hartstoffschicht gut in den Trägerkörper der Bremsscheibe eingeleitet und von dessen Wärmekapazität aufgenommen beziehungsweise dann über beispielsweise Konvektion über die Luft abgeführt. Die Dauerhaltbarkeit dieser Beschichtung auf der Bremsscheibe ist damit deutlich erhöht sowie eine (in einem betrachteten Temperaturfenster) konstante Reibeigenschaft der Hartstoffschicht erzielt.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Bremsscheibe vorgeschlagen, dass die Bindeschicht zumindest einen der folgenden Werkstoffe mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit als die Wärmeleitfähigkeit der Bindeschicht umfasst:
    • - Eisen;
    • - Aluminium; und
    • - Kupfer.
  • Bei dieser Ausführungsform ist vorgeschlagen, dass die Bindeschicht Eisen, Aluminium und/oder Kupfer elementar oder in einer Legierung beziehungsweise in einem Keramikwerkstoff umfasst. Diese Materialien weisen eine gute bis sehr gute Wärmeleitfähigkeit auf, nämlich 80 W/mK [80 Watt pro Meter und Kelvin] [Fe], etwa 120 W/mK [AI] beziehungsweise 400 W/mK [Cu]. Diese Materialien sind in den Werkstoff als Legierungselemente beziehungsweise als Dotierstoff eingebunden oder stellenweise als Wärmebrücken in der Bindeschicht vorgesehen (die Bindeschicht wird dann als dotiert bezeichnet).
  • Es sei darauf hingewiesen, dass je höher die (inhärente) Wärmeleitfähigkeit des beigefügten Werkstoffs (Zuschlagstoffs) ist, desto geringer kann der Anteil von diesem Werkstoff in der Bindeschicht sein, sodass sich auch bei teuren Werkstoffen eine Kosteneffizienz ergeben kann, im Vergleich zu einem kostengünstigeren Werkstoff, welcher eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweist. So ist für die gleiche Wärmeleitfähigkeit der Bindeschicht beispielsweise in erster Näherung fünfmal weniger Kupfer als Eisen notwendig, wobei weiterhin noch der Verlust durch (vor allem Oxid-) Verbindungen und die mechanischen Eigenschaften bei der fachmännischen Auslegung der Menge an die Wärmeleitfähigkeit der Bindeschicht verbessernden Werkstoffen zu beachten sind.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Bremsscheibe vorgeschlagen, dass die Bindeschicht als Matrixwerkstoff gebildet ist, in welcher mehrere Werkstoffe eingebettet sind,
    wobei bevorzugt die Bindeschicht als Pulvermaterial bereitgestellt worden ist und der Werkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit als eine von mehreren Partikelsorten zugeführt worden ist.
  • Hier ist vorgeschlagen, dass die Bindeschicht nicht als Legierung oder keramisches Pulvergemisch, sondern als Matrixwerkstoff bereitgestellt ist, wobei die Matrix der Bindeschicht durchaus eine Legierung oder ein keramisches Pulvergemisch sein kann. In diesem Matrixwerkstoff ist einer der oben genannten Werkstoffe mit der höheren Wärmeleitfähigkeit als die Wärmeleitfähigkeit der Bindeschicht als Zuschlagstoff beigegeben. In einer Ausführungsform sind dabei innerhalb des Matrixwerkstoffes mit dem Zuschlagstoff eine Legierung-Partikel-Verbindung (also eine lokal andersartige Legierung) gebildet, indem der Matrixwerkstoff und der Zuschlagstoff aufgeschmolzen wurden und miteinander aushärten. In einer anderen Ausführungsform oder zur gleichen Zeit (an einer anderen Stelle) sind an anderer Stelle das Material des Matrixwerkstoffs und/oder des Zuschlagstoffs nur oberflächlich angeschmolzen und somit eine stoffschlüssige oder ein auf Kornebene formschlüssige Verbindung zwischen dem Matrixwerkstoff und dem Zuschlagstoff gebildet.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Bindeschicht als Pulvermaterial bereitgestellt und erst in-situ beim Auftragen auf der Beschichtungsoberfläche der Bremsscheibe zu dem Matrixwerkstoff zusammengesetzt. Das Pulvermaterial umfasst zumindest zwei Partikelsorten, von denen eine Partikelsorte den Matrixwerkstoff umfasst, eine Oxidschicht beispielsweise auf Basis von Aluminium und die andere Partikelsorte den Zuschlagstoff mit der deutlich höheren Wärmeleitfähigkeit als der Matrixwerkstoff und in der Regel als die Beschichtungsoberfläche und/oder die Hartstoffschicht. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Pulversorte des Matrixwerkstoffs über eine oder eine Mehrzahl von Beschichtungsdüsen bereitgestellt und die Pulversorte mit dem Werkstoff mit der deutlich höheren Wärmeleitfähigkeit über eine separate Beschichtungsdüse zugeführt.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Bremsscheibe vorgeschlagen, dass die Bindeschicht und/oder die Hartstoffschicht gebildet ist mittels Extremhochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen.
  • Die Bindeschicht wird mittels des Extremhochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißens [EHLA] auf der Beschichtungsoberfläche der Bremsscheibe gebildet und aufgetragen. Hierbei wird das Pulvermaterial bereits oberhalb der Beschichtungsoberfläche (beziehungsweise der Bindeschicht im Falle der Hartstoffschicht) aufgeschmolzen und mit der Beschichtungsoberfläche (beziehungsweise der Bindeschicht im Falle der Hartstoffschicht) ein Schmelzbad gebildet. Hierbei sind Vorschubgeschwindigkeiten zwischen 50 m/min [fünfzig Meter pro Minute] und 200 m/min erzielbar und dies gleichzeitig mit einer hohen Effizienz und Präzision hinsichtlich aller Auftragsparameter im Vergleich zu anderen Auftragschweißverfahren.
  • Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
    • 1: ein Ausschnitt einer Bremsscheibe mit einer Bindeschicht.
  • In 1 ist ein Ausschnitt einer Bremsscheibe 1 mit einer Bindeschicht 5 in einer schematischen Schnittansicht gezeigt. Die Bremsscheibe 1 umfasst einen Trägerkörper 4, rein optional einen Gusskörper, auf welchem eine Beschichtungsoberfläche 3 rein optional gesamtflächig an der darstellungsgemäß oberen Seite des Trägerkörpers 4 gebildet ist. Auf dieser Beschichtungsoberfläche 3 ist eine Bindeschicht 5 umfassend thermische Brücken 6 aufgebracht, beispielsweise mittels Extremhochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen [EHLA]. Die thermischen Brücken 6 (hier pars-pro-toto zwei bezeichnet) sind aus einem besonders gut wärmeleitenden Werkstoff gebildet und nah dran oder unmittelbar in Kontakt mit der Beschichtungsoberfläche 3 und/oder der Hartstoffschicht 2. Die thermischen Brücken 6 werden als Dotierungen innerhalb der Bindeschicht 5 bezeichnet. Beispielsweise sind diese thermischen Brücken 6 aus Eisen, Aluminium und/oder Kupfer gebildet. Darstellungsgemäß oberhalb der Bindeschicht 5 ist die Hartstoffschicht 2 angeordnet, wobei diese die mechanischen Eigenschaften aufweist, welche auf der Außenseite der Bremsscheibe 1 (beispielsweise bestimmte Reibeigenschaften und Langzeithaltbarkeit) die gewünschten Eigenschaften aufweist. Regelmäßig sind darin Hartstoffe, beispielsweise Karbide, enthalten, welche bevorzugt aus der (mittleren) Oberfläche herausragen und somit einen großen Teil einer Reibleistung unmittelbar aufnehmen.
  • Der Trägerkörper 4 ist fest bevorzugt stoffschlüssig mit der Bindeschicht 5 verbunden und die Bindeschicht 5 wiederum ist fest bevorzugt stoffschlüssig mit der Hartstoffschicht 2 verbunden. Dabei sind die Hartstoffschicht 2 und die Bindeschicht 5 derart miteinander und mit dem Trägerkörper 4 verbunden, dass diese auch einer Scherbelastung (beim Bremsen) ohne (Fortsetzung einer) Rissbildung oder Ablösung widersteht.
  • Mit der hier vorgeschlagenen Bindeschicht und deren erhöhten zweiten Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu der dritten Wärmeleitfähigkeit der Hartstoffschicht ist ein Wärmetransport von der Hartstoffschicht zu dem Trägerkörper gesteigert.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Bremsscheibe
    2
    Hartstoffschicht
    3
    Beschichtungsoberfläche
    4
    Trägerkörper
    5
    Bindeschicht
    6
    thermische Brücken

Claims (4)

  1. Bremsscheibe (1) mit einer Hartstoffschicht (2), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - mit einer Beschichtungsoberfläche (3) einen Trägerkörper (4) mit einer ersten Wärmeleitfähigkeit; - auf der Beschichtungsoberfläche (3) eine Bindeschicht (5) mit einer zweiten Wärmeleitfähigkeit; und - auf der Bindeschicht (5) eine Hartstoffschicht (2) mit einer dritten Wärmeleitfähigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wärmeleitfähigkeit in einem Bereich liegt zwischen 50 % größer als und 5 W/mK geringer als - die dritte Wärmeleitfähigkeit; und/oder - die erste Wärmeleitfähigkeit.
  2. Bremsscheibe (1) nach Anspruch 1, wobei die Bindeschicht (5) zumindest einen der folgenden Werkstoffe mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit als die Wärmeleitfähigkeit der Bindeschicht (5) umfasst: - Eisen; - Aluminium; und - Kupfer.
  3. Bremsscheibe (1) nach Anspruch 2, wobei die Bindeschicht (5) als Matrixwerkstoff gebildet ist, in welcher mehrere Werkstoffe eingebettet sind, wobei bevorzugt die Bindeschicht (5) als Pulvermaterial bereitgestellt worden ist und der Werkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit als eine von mehreren Partikelsorten zugeführt worden ist.
  4. Bremsscheibe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bindeschicht (5) und/oder die Hartstoffschicht (2) gebildet ist mittels Extremhochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen.
DE102021208967.4A 2021-08-16 2021-08-16 Bremsscheibe mit einer Hartstoffschicht Ceased DE102021208967A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021208967.4A DE102021208967A1 (de) 2021-08-16 2021-08-16 Bremsscheibe mit einer Hartstoffschicht

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021208967.4A DE102021208967A1 (de) 2021-08-16 2021-08-16 Bremsscheibe mit einer Hartstoffschicht

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021208967A1 true DE102021208967A1 (de) 2023-02-16

Family

ID=85040057

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021208967.4A Ceased DE102021208967A1 (de) 2021-08-16 2021-08-16 Bremsscheibe mit einer Hartstoffschicht

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102021208967A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004016096A1 (de) 2004-04-01 2005-10-20 Volkswagen Ag Bremsscheibe für ein Fahrzeug
EP3034902A1 (de) 2013-09-13 2016-06-22 Railway Technical Research Institute Bremsscheibe und verfahren zur herstellung davon
DE102018120897A1 (de) 2018-08-27 2020-02-27 Fritz Winter Eisengiesserei Gmbh & Co. Kg Bauteil einer Bremse für ein Fahrzeug
WO2021170216A1 (de) 2020-02-25 2021-09-02 C4 Laser Technology GmbH Bremsscheibe und verfahren zu deren herstellung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004016096A1 (de) 2004-04-01 2005-10-20 Volkswagen Ag Bremsscheibe für ein Fahrzeug
EP3034902A1 (de) 2013-09-13 2016-06-22 Railway Technical Research Institute Bremsscheibe und verfahren zur herstellung davon
DE102018120897A1 (de) 2018-08-27 2020-02-27 Fritz Winter Eisengiesserei Gmbh & Co. Kg Bauteil einer Bremse für ein Fahrzeug
WO2021170216A1 (de) 2020-02-25 2021-09-02 C4 Laser Technology GmbH Bremsscheibe und verfahren zu deren herstellung

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AT503987B1 (de) Gleitlack
EP0300993B1 (de) Hochbelastbares Gleitlager
AT410358B (de) Gleitlagerschale und verfahren zu ihrer herstellung
EP2853760B1 (de) Gleitelement
DE2729643A1 (de) Lagerelement
DE3316650C2 (de)
EP0272447B1 (de) Verbundwerkstoff mit einer durch Kathodenzerstäubung aufgebrachten Gleitschicht
DE4106001C2 (de) Gleit- bzw. Schiebematerial und Verfahren zu seiner Herstellung
DE1625680B1 (de) Reibkörper für nass-kupplungen und -bremsen
DE102016111122A1 (de) Gesinterter Reibwerkstoff für einen Reibbelag
EP1888798A1 (de) Aluminium-gleitlagerlegierung
DE10226266A1 (de) Gleitlagerverbundwerkstoff
WO1998053219A1 (de) Reibeinheit zum reibenden eingriff mit einem gegenkörper sowie verfahren zur herstellung einer solchen reibeinheit
DE4308612C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffs mit hoher Warmfestigkeit aus einer Legierung auf Aluminium-Basis und Verwendung des so hergestellten Werkstoffs
DE102021208967A1 (de) Bremsscheibe mit einer Hartstoffschicht
EP3816471B1 (de) Reibwerterhöhende einlage zum kraftschlüssigen verbinden von bauteilen, verfahren zur herstellung einer reibwerterhöhenden einlage und verfahren zur herstellung eines pressverbands
DE102009002442B4 (de) Gesinterter Gleitlagerwerkstoff und Gleitlagerelement
WO2015081363A2 (de) Gleitlager
AT516877B1 (de) Gleitlagerelement
DE3703964A1 (de) Gleitlager-schichtwerkstoff bzw. gleitlagerelement sowie verfahren zu seiner herstellung
DE4304104C2 (de) Hartgelötetes Schneidwerkzeug
DE102019000361A1 (de) Verschleißbeständige Leichtbaulegierung aus einem Metall-Matrix-Verbundwerkstoff mit einer metallischen Matrix und einer keramischen Hartphase, Verfahren zur Herstellung einer solchen verschleißbeständigen Leichtbaulegierung, und Bremsscheibe mlt einer solchen verschleißbeständigen Leichtbaulegierung
DE3326728A1 (de) Lasttragender waermeisolator
DE10226264A1 (de) Gleitlagerverbundwerkstoff
DE1817038B2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Materials für Gleitlager

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final
R082 Change of representative

Representative=s name: HEMPFING PATENTANWAELTE PARTMBB, DE