鑄鐵摩擦部件的制造方法
【專利摘要】一種鑄鐵摩擦部件，其通過下述方法制造：在500℃至600℃的處理溫度下對(duì)鑄造工件進(jìn)行氮碳共滲處理，從而在所述工件表面上形成氮化合物層；以及在所述氮碳共滲處理之后當(dāng)溫度變?yōu)?00℃至480℃時(shí)，將所述工件暴露于空氣中，以便在保持與氧的接觸狀態(tài)的同時(shí)將所述工件冷卻至室溫，從而在所述氮化合物層的表面上形成包括Fe3O4的氧化鐵層。
【專利說明】鑄鐵摩擦部件的制造方法
[0001]發(fā)明背景發(fā)明領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種鑄鐵摩擦部件的制造方法。
[0003]相關(guān)技術(shù) [0004]要求用于車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子、制動(dòng)鼓、機(jī)械工具的滑動(dòng)部分等的鑄鐵摩擦部件的摩擦表面具有高耐腐蝕性和高耐磨性。因此，已經(jīng)在鑄鐵摩擦部件的表面形成涂層薄膜或磷酸鋅涂層。然而，涂層薄膜或涂層在長(zhǎng)時(shí)間后磨損或脫層，因此難以確保足夠的耐腐蝕性和耐磨性。
[0005]與上述相比，已對(duì)在鑄鐵摩擦部件的摩擦表面上進(jìn)行氮碳共滲處理的技術(shù)進(jìn)行了研究和利用。氮碳共滲處理是能夠使氮和碳在Al轉(zhuǎn)變點(diǎn)(727°C)或以下、通常為550°C至580°C的處理溫度下同時(shí)進(jìn)行間隙擴(kuò)散的表面處理。在氮碳共滲處理中，由于在最外表面上形成氮化合物的硬質(zhì)層，因此可以提高鑄鐵摩擦部件的耐腐蝕性和耐磨性。此外，由于在氮碳共滲處理中不伴有相變，因此與滲碳處理等相比引起的應(yīng)變較小。作為氮碳共滲處理，可以例舉的是鹽浴氮碳共滲處理、氣體氮碳共滲處理、等離子體氮化處理等。
[0006]例如，JP-A-H06-307471和JP-A-2010-053926公開了通過鹽浴氮碳共滲處理在鑄鐵盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的表面上進(jìn)行氮碳共滲處理，以便在所述表面上形成Fe-C-N系化合物層，從而提高耐腐蝕性和耐磨性。然而，由于使用有害的氰化物，鹽浴氮碳共滲處理在安全性和環(huán)境負(fù)擔(dān)方面存在問題。此外，鹽浴氮碳共滲處理存在著易于在形成的化合物層的最外表面上形成多孔層的問題。
[0007]JP-B2-3303741公開了一種氣體氮碳共滲處理，其中氮碳共滲處理過程在200Torr或以下的包含氨氣的氮化氣氛下，在450°C至560°C的處理溫度下進(jìn)行兩次，并在其間插入擴(kuò)散處理過程。在這種方法中，不使用有害的氰化物，并且可以使形成在鑄鐵摩擦部件表面上的化合物層致密。此外，由于能夠抑制化合物層的厚度過分增加，因此能夠提高表面耐用性。
[0008]然而，當(dāng)具有在其表面上通過上述方法而形成的氮化合物層的鑄鐵摩擦部件長(zhǎng)期暴露于外部環(huán)境時(shí)，由于溫度和濕度的影響可能在表面上形成紅鐵銹(Fe2O3X即使當(dāng)車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的表面經(jīng)歷過氮碳共滲處理時(shí)，如果表面被紅鐵銹(Fe2O3)侵蝕，在在制動(dòng)時(shí)也可能發(fā)生振動(dòng)或制動(dòng)力可能降低。此外，近年來，具有高設(shè)計(jì)性質(zhì)的鋁合金車輪已被大量使用。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子表面上存在紅鐵銹(Fe2O3)時(shí)，即使使用肉眼從外部也能有確定地觀察到，使得車輛的外觀變差。
[0009]針對(duì)上述問題，在通過氮碳共滲處理獲得的氮化合物層的表面上進(jìn)一步形成具有被稱為黑鐵銹的Fe3O4作為主要組分的氧化鐵層，是有效的。由于所述氧化鐵層均勻且致密，因此能夠有效地防止在鑄鐵摩擦部件的表面上形成紅鐵銹(Fe2O3)15
[0010]正如在JP-A-H03-285058中公開的，所述氧化鐵層通過被稱為蒸汽氧化處理的方法來形成，在所述方法中將目標(biāo)產(chǎn)品暴露于400°C至500°C的蒸汽I至1.5小時(shí)。然而，蒸汽氧化處理的條件設(shè)置困難。因此，當(dāng)溫度過高或處理時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，可能形成紅鐵銹(Fe2O3)15因此，在鑄鐵摩擦部件的整個(gè)摩擦表面上形成均勻且致密的黑氧化鐵層是非常困難的。
[0011]作為替代蒸汽氧化處理的方法，JP-B-S53-000371公開了一種方法，在所述方法中，將鋼材在氮化氣體和滲碳?xì)怏w的混合氣體中，在500°C至600°C下處理0.5至3小時(shí)，在所述處理溫度下將所述鋼材從爐取出，將其在空氣中保持60至120秒以便形成Fe3O4膜，然后將其上形成有所述膜的鋼材在油中冷卻至室溫。按照這種方法，可以連續(xù)地進(jìn)行氮碳共滲處理、氧化鐵層形成和冷卻處理，因此能夠在鋼材表面上形成質(zhì)量良好的氧化鐵層。
[0012]專利文獻(xiàn)I JP-A-H06-307471
[0013]專利文獻(xiàn)2 JP-A-2OlO-O53926
[0014]專利文獻(xiàn)3 JP-B2-3303741
[0015]專利文獻(xiàn)4 JP-A-HO3-285O58
[0016]專利文獻(xiàn)5 JP-B-S53-000371
[0017]然而，按照J(rèn)P-B-S53-000371中公開的方法，在進(jìn)行氮碳共滲處理之后，將目標(biāo)產(chǎn)品從爐取出，由于其處于被加熱狀態(tài)，因此形成氧化鐵層，然后將目標(biāo)產(chǎn)物快速冷卻(油冷卻)。因此，在氮化合物層或包含F(xiàn)e3O4的氧化鐵層中可能形成裂紋。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0018]本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例提供一種鑄鐵摩擦部件的制造方法，該方法能夠使用簡(jiǎn)單方法在氮碳共滲的鑄鐵摩擦部件表面上形成包含F(xiàn)e3O4的氧化鐵層，由此提高所述元件的耐腐蝕性和耐磨性，并抑制由制造工藝造成的裂紋形成。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，鑄鐵摩擦部件可以如下制造:在500°C至600°C的處理溫度下對(duì)鑄造工件進(jìn)行氮碳共滲處理，從而在所述工件表面上形成氮化合物層；以及在進(jìn)行所述氮碳共滲處理之后并且當(dāng)溫度變?yōu)?00°C至480°C時(shí)，將所述工件暴露于空氣中并在保持與氧的接觸狀態(tài)的同時(shí)將所述工件冷卻至室溫，從而在所述氮化合物層的表面上形成包括Fe3O4的氧化鐵層。
[0020]在上述方法中，所述氮碳共滲處理可以包括氣體氮碳共滲處理。
[0021]在上述方法中，所述氮碳共滲處理可以在所述處理溫度下的保持時(shí)間為0.5至4小時(shí)的條件下進(jìn)行。在所述氮碳共滲處理中，NH3可以用作氮供應(yīng)源，滲碳?xì)怏w被用作碳供應(yīng)源。
[0022]在上述方法中，所述鑄鐵摩擦部件可以是車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，可以以低成本制造具有出色的耐腐蝕性和耐磨性并且在氮化合物層或氧化鐵層中幾乎沒有裂紋的鑄鐵摩擦部件。
[0024]附圖簡(jiǎn)述
[0025]圖1A示出了在實(shí)施例1中獲得的車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的表面附近的剖面照片。圖1B示出了實(shí)施例1中獲得的車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的X-射線衍射分析結(jié)果。
[0026]圖2A示出了在實(shí)施例2中獲得的車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的表面附近的剖面照片。圖2B示出了實(shí)施例2中獲得的車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的X-射線衍射分析結(jié)果。
[0027]圖3A示出了在實(shí)施例`3中獲得的車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的表面附近的剖面照片。圖3B示出了實(shí)施例3中獲得的車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的X-射線衍射分析結(jié)果。[0028]圖4A示出了在比較例I中獲得的車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的表面附近的剖面照片。圖4B示出了比較例I中獲得的車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的X-射線衍射分析結(jié)果。
[0029]圖5A示出了在比較例2中獲得的車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的表面附近的剖面照片。圖5B示出了比較例2中獲得的車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的X-射線衍射分析結(jié)果。
[0030]圖6A示出了在比較例4中獲得的車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的表面附近的剖面照片。圖6B示出了比較例4中獲得 的車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的X-射線衍射分析結(jié)果。
[0031]圖7A示出了在比較例5中獲得的車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的表面附近的剖面照片。圖7B示出了比較例5中獲得的車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的X-射線衍射分析結(jié)果。
[0032]圖8A示出了在比較例6中獲得的車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的表面附近的剖面照片。圖SB示出了比較例6中獲得的車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的X-射線衍射分析結(jié)果。
[0033]參考標(biāo)記列表
[0034]I氧化鐵層(Fe3O4層)
[0035]2通過氮碳共滲處理形成的氮化合物層
[0036]3通過氮碳共滲處理形成的氮擴(kuò)散層
[0037]4通過蒸氣氧化處理形成的氧化鐵層(Fe3O4層)
【具體實(shí)施方式】
[0038]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，鑄鐵摩擦部件的制造方法包括在500°C至600°C的處理溫度下對(duì)鑄造工件進(jìn)行氮碳共滲處理，從而在工件表面上形成氮化合物層的過程(在后文中稱為氮碳共滲處理過程)，以及在所述氮碳共滲過程之后當(dāng)溫度變?yōu)?00°C至480°C時(shí)，將工件暴露于空氣中并將工件在氧氣下冷卻至室溫，從而在所述氮化合物層的表面上形成包括Fe3O4的氧化鐵層的過程(在后文中稱為氧化鐵層形成過程)。
[0039]本發(fā)明可以適合地應(yīng)用于通過澆鑄成型灰口鑄鐵或球墨鑄鐵例如FC200、FC250、FCD450等而形成的鑄鐵摩擦部件。所述鑄鐵摩擦部件可以是要求具有高耐磨性和高耐腐蝕性的車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子、制動(dòng)鼓、機(jī)械工具等。其中，本發(fā)明可以適合地應(yīng)用于車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子。因此，在下面的描述中，作為本發(fā)明的示例性實(shí)施例，描述了在車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子上形成氮化合物層和具有Fe3O4作為主要組分的氧化鐵層的情形。由于鑄造過程、去毛刺過程等可以與現(xiàn)有技術(shù)的相應(yīng)過程類似，因此省略了其詳細(xì)描述。
[0040](I)氮碳共滲處理過程
[0041]按照本發(fā)明點(diǎn)示例性實(shí)施例，作為氮碳共滲處理方法，可以使用鹽浴氮碳共滲處理方法、氣體氮碳共滲處理方法、等離子體氮化處理方法等。從安全性和穩(wěn)定地形成質(zhì)量良好的氮化合物層的觀點(diǎn)來看，氣體氮碳共滲處理方法是優(yōu)選的。
[0042]當(dāng)通過氣體氮碳共滲處理方法進(jìn)行氮碳共滲處理時(shí)，可以使用氣體氮化爐。對(duì)于氮化處理?xiàng)l件來說，例如當(dāng)對(duì)車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子進(jìn)行氮碳共滲處理時(shí)，處理溫度可以設(shè)置為500°C至600°C，優(yōu)選為530°C至590°C。當(dāng)處理溫度低于500°C時(shí)，不能形成具有足夠厚度的氮化合物層。另一方面，當(dāng)處理溫度超過600°C時(shí)，氮化合物層變脆，因此可能形成裂紋等。
[0043]處理溫度優(yōu)選地可以保持0.5至4小時(shí)，更優(yōu)選地I至3小時(shí)。當(dāng)處理時(shí)間小于
0.5小時(shí)時(shí)，不能形成具有足夠厚度的氮化合物層。另一方面，即使當(dāng)處理時(shí)間超過4小時(shí)時(shí)，氮化合物層也基本上不再生長(zhǎng)，因此生產(chǎn)率降低。
[0044]作為氮供應(yīng)源，可以使用作為氮化氣體的NH3。同時(shí)，對(duì)碳供應(yīng)源沒有特別限制，只要它是滲碳?xì)怏w即可，例如可以使用含烴類醇例如CH3OH或C0、C02等。具體來說，從以低成本有效地形成氮化合物層的觀點(diǎn)來看，通過NH3和CH3OH的混合氣體供應(yīng)氮和碳是優(yōu)選的。在這種情形中，NH3的流速優(yōu)選為4.5m3/h至5.5m3/h，CH3OH的流速優(yōu)選為3.0X 10_5m3/h至
1.0X10_4m3/ho
[0045]與通用的氣體氮碳共滲處理類似，氣體氮化爐中的壓力優(yōu)選被調(diào)節(jié)到比大氣壓高
0.2kPa 至 1.0kPa,通常高 0.5kPa 至 0.7kPa。
[0046]根據(jù)上述條件進(jìn)行氮碳共滲處理，以便在車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的表面上形成由Fe3N等構(gòu)成的氮化合物層。氮化合物層的厚度根據(jù)其用途等適合地選擇。對(duì)于車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子來說，所述厚度為5 μ m至25 μ m,優(yōu)選為10 μ m至20 μ m。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，按照上述條件進(jìn)行氮碳共滲處理，以便可以容易地形成具有所述厚度的氮化合物層。
[0047](2)氧化鐵層形成過程
[0048]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，在氮碳共滲處理過程之后，在獲得的氮化合物層表面上形成以Fe3O4作為主要組分的氧化鐵層。由于所述氧化鐵層非常均勻且致密，因此與只進(jìn)行氮碳共滲處理的構(gòu)造相比，可以降低濕度和溫度的影響。由此，可以將車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的耐腐蝕性和耐磨性長(zhǎng)期保持在高水平。特別是，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，由于能夠不使用特殊裝置并且不使用復(fù)雜過程來形成氧化鐵層，因此可以將與氧化鐵層的形成相伴的生產(chǎn)率下降和成本增加抑制到最低水平，因此其工業(yè)意義非常大。
[0049]具體來說，在氮碳共滲處理之后，當(dāng)爐中的溫度變?yōu)?00°C至480°C、優(yōu)選地410°C至470°C、更優(yōu)選地420°C至460°C時(shí)，將車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子從氣體氮化爐取出并由此暴露于空氣中，然后在保持與空氣中的氧的接觸狀態(tài)的同時(shí)冷卻至室溫(20°C至25°C )。車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子在上述溫度范圍內(nèi)從氣體氮化爐取出，以便可以在氮化合物層表面上形成均勻且致密的以Fe3O4作為主要組分的氧化鐵層。
[0050]當(dāng)取出車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子時(shí)的溫度低于400°C時(shí)，氮化合物層的氧化進(jìn)度降低，因此不能獲得均勻且致密的以Fe3O4作為主要組分的氧化鐵層。另一方面，當(dāng)所述溫度超過480°C時(shí)，氧化鐵層中Fe2O3的比例增加，并且由快速氧化和溫度差造成的熱沖擊在所述氮化合物層中引起裂紋。
[0051]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，在將車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子從氣體氮化爐取出后，將轉(zhuǎn)子持續(xù)暴露于空氣中，直至其冷卻至室溫。正如在JP-B-S53-000371中所述，當(dāng)將工件在空氣中保持預(yù)定時(shí)間，然后在隔絕空氣接觸下進(jìn)行油冷卻時(shí)，油可能殘留在氧化鐵層表面上形成的多個(gè)孔中，這對(duì)摩擦特性有影響。因此，JP-B-53-000371的方法不適合于制造用于車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子等的滑動(dòng)部分的鑄鐵摩擦部件。與此相比，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，由于將轉(zhuǎn)子在與氧接觸下緩慢冷卻至室溫，因此不會(huì)引起上述問題。
[0052]從將車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子暴露于空氣中到室溫的冷卻速率優(yōu)選為TC /min至10°c /min,更優(yōu)選為2V /min至8°C /min。當(dāng)冷卻速率低于1°C /min時(shí)，生產(chǎn)率降低,而當(dāng)冷卻速率超過10°C /min時(shí)，在氮化合物層或氧化鐵層中可能形成裂紋。通常，在將車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子保持暴露于空氣中時(shí)，其以上述冷卻速率冷卻。
[0053]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，氧化鐵層的膜厚度為2 μ m至7 μ m，優(yōu)選為3 μ m至6μ m。當(dāng)氧化鐵層的膜厚度小于2 μ m時(shí)，不能確保足夠的耐腐蝕性和耐磨性。另一方面，即使當(dāng)膜厚度超過7 μ m時(shí)，也不能預(yù)期進(jìn)一步改進(jìn)的效果。
[0054][實(shí)施例]
[0055](實(shí)施例1)
[0056]使用鑄鐵材料(等同于FC200)作為原料來鑄造直徑為355mm、厚度為32mm的車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子，并除去不必需的部分(澆口、毛刺等)。然后通過醇系清潔劑將獲得的車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子去脂。隨后，將車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子置于氣體氮碳共滲爐(FujikoshiCorp.，EQ-6S型)中，然后進(jìn)行氮碳共滲處理，其中將處理溫度設(shè)定為570°C (控制范圍:565°C至575°C)，將所述處理溫度下的保持時(shí)間設(shè)定為100分鐘(控制范圍:95分鐘至105分鐘)。此時(shí)，使用5.0m3/h (控制范圍:4.5m3/h至5.5m3/h)的氨氣作為氮供應(yīng)源,并使用
0.05L/h (控制范圍:0.03L/h至0.10L/h)的甲醇作為碳供應(yīng)源。
[0057]在氮化處理完成后，將轉(zhuǎn)子在氣體氮碳共滲爐中冷卻，然后當(dāng)爐中的溫度變?yōu)?40°C時(shí)將其從爐中取出并因此暴露于空氣中。然后，將車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子在空氣中，在2小時(shí)內(nèi)冷卻至室溫(25°C)。
[0058]使用SEM (Nihon Denshi C0.，Ltd.，JSM-5800LV)觀察獲得的車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的表面附近區(qū)域的剖面。SEM照片示出在圖1A中，通過使用X-射線衍射裝置(ShimadzuCorporation, XRD6100)的X-射線衍射獲得的表面組成的分析結(jié)果,示出在圖1B。從所述圖證實(shí)了在實(shí)施例1中，在氮化合物層2上形成了以Fe3O4作為主要組分的均勻且致密的氧化鐵層I。
[0059]隨后，通過使用鹽水噴霧試驗(yàn)裝置(Suga Test Instruments C0., Ltd.,復(fù)合循環(huán)試驗(yàn)機(jī)CY90)向轉(zhuǎn)子噴灑5%鹽水72小時(shí)，然后將其干燥96小時(shí)，來進(jìn)行5%鹽水噴霧試驗(yàn)(JIS Z2371)。結(jié)果證實(shí)，在實(shí)施例1中，在部分表面(面積比率:約20%)上形成紅鐵銹(Fe2O3)0
[0060](實(shí)施例2)
[0061]除了當(dāng)爐內(nèi)溫度變?yōu)?00°C時(shí)，將轉(zhuǎn)子從爐中取出并因此暴露于空氣中之外，在與實(shí)施例1相似的條件下獲得車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子。與實(shí)施例1類似，對(duì)車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子進(jìn)行SEM觀察和X-射線衍射分析。結(jié)果證實(shí)，在氮化合物層2上形成了以Fe3O4作為主要組分的均勻且致密的氧化鐵層I (參見圖2A和2B)。
[0062]此外，與實(shí)施例1類似，進(jìn)行了 5%鹽水噴霧試驗(yàn)。結(jié)果證實(shí)，在部分表面(面積比率:約20%)上形成紅鐵銹(Fe2O3X
[0063](實(shí)施例3)
[0064]除了當(dāng)爐內(nèi)溫度變?yōu)?80°C時(shí)，將轉(zhuǎn)子從爐中取出并因此暴露于空氣中之外，在與實(shí)施例1相似的條件下獲得車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子。與實(shí)施例1類似，對(duì)車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子進(jìn)行SEM觀察和X-射線衍射分析。結(jié)果證實(shí)，在氮化合物層2上形成了以Fe3O4作為主要組分的均勻且致密的氧化鐵層I (參見圖3A和3B)。
[0065]此外，與實(shí)施例1類似，進(jìn)行了 5%鹽水噴霧試驗(yàn)。結(jié)果證實(shí)，在部分表面(面積比率:約20%)上形成紅鐵銹(Fe2O3X
[0066](比較例I)
[0067]除了在氮碳共滲處理之后將轉(zhuǎn)子在爐中冷卻至室溫之外，在與實(shí)施例1相似的條件下獲得車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子。與實(shí)施例1類似，對(duì)車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子進(jìn)行表面附近區(qū)域的剖面觀察和X-射線衍射分析。結(jié)果，在轉(zhuǎn)子表面上觀察到氮化合物層2，但是以Fe3O4作為主要組分的氧化鐵層沒有得到證實(shí)(參見圖4A和4B)。
[0068]此外，與實(shí)施例1類似，進(jìn)行了 5%鹽水噴霧試驗(yàn)。結(jié)果證實(shí)，在部分表面(面積比率:約40%)上形成紅鐵銹(Fe2O3)15
[0069](比較例2)
[0070]除了在氮碳共滲處理之后將轉(zhuǎn)子在爐中冷卻至室溫，然后通過使車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子通過加熱至500°C (控制范圍:495°C至505°C)的過熱蒸汽40分鐘(控制范圍:35分鐘至45分鐘)來進(jìn)行蒸氣氧化處理之外，在與實(shí)施例1相似的條件下獲得車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子。與實(shí)施例1類似，對(duì)車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子進(jìn)行SEM觀察和X-射線衍射分析。結(jié)果證實(shí)，在氮化合物層2上形成了以Fe3O4作為主要組分的均勻且致密的氧化鐵層4 (參見圖5A和 5B)。
[0071]此外，與實(shí)施例1類似，進(jìn)行了 5%鹽水噴霧試驗(yàn)。結(jié)果證實(shí)，在部分表面(面積比率:約20%)上形成紅鐵銹(Fe2O3X
[0072]此外，在蒸氣氧化處理中，各參數(shù)的控制范圍比實(shí)施例1中更嚴(yán)格。因此，當(dāng)處理溫度或處理時(shí)間過高或過長(zhǎng)并因此偏離控制范圍時(shí)，證實(shí)了在蒸氣氧化處理期間在車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的表面上形成紅鐵銹(Fe2O3X
[0073](比較例3)
[0074]與實(shí)施例1類 似，對(duì)沒有經(jīng)歷表面處理例如氮碳共滲處理的車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子進(jìn)行5%鹽水噴霧試驗(yàn)。結(jié)果證實(shí)，在整個(gè)表面(面積比率:約100%)上形成紅鐵銹(Fe2O3)15
[0075](比較例4)
[0076]除了在氮碳共滲處理之后將轉(zhuǎn)子在爐內(nèi)冷卻至300°C，然后將轉(zhuǎn)子暴露于空氣中之外，在與實(shí)施例1相似的條件下獲得車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子。與實(shí)施例1類似，對(duì)車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子進(jìn)行SEM觀察和X-射線衍射分析。結(jié)果，在轉(zhuǎn)子表面上觀察到氮化合物層2，但是以Fe3O4作為主要組分的氧化鐵層沒有得到證實(shí)(參見圖6A和6B)。
[0077]此外，與實(shí)施例1類似，進(jìn)行了 5%鹽水噴霧試驗(yàn)。結(jié)果證實(shí)，在部分表面(面積比率:約40%)上形成紅鐵銹(Fe2O3)15
[0078](比較例5)
[0079]除了當(dāng)爐內(nèi)溫度變?yōu)?00°C時(shí)，將轉(zhuǎn)子從爐中取出并因此暴露于空氣中之外，在與實(shí)施例1相似的條件下獲得車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子。與實(shí)施例1類似，對(duì)車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子進(jìn)行SEM觀察和X-射線衍射分析。結(jié)果證實(shí)，在氮化合物層2上形成了以Fe3O4作為主要組分的均勻且致密的氧化鐵層I (參考圖7A和7B)。然而，還證實(shí)了盡管Fe3O4的峰比實(shí)施例I中更強(qiáng)，但氮化鐵的峰降低。原因可能如下。由于轉(zhuǎn)子在較高溫度下暴露于空氣中，使得由氧化作用引起的氮化鐵的分解反應(yīng)加速。此外，在比較例5中，證實(shí)了在氮化合物層2中形成多個(gè)裂紋。也就是說，由于轉(zhuǎn)子在較高溫度下取出，內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到由快速氧化和溫度差造成的熱沖擊的影響。
[0080]此外，與實(shí)施例1類似，進(jìn)行了 5%鹽水噴霧試驗(yàn)。結(jié)果證實(shí)，在部分表面(面積比率:約45%)上形成紅鐵銹(Fe2O3X原因可能如下。由于在鹽水噴霧試驗(yàn)中使用的鹽水穿過氮化合物層2中形成的裂紋并到達(dá)內(nèi)部氮擴(kuò)散層3并進(jìn)一步到達(dá)鑄鐵基體，因此防止紅鐵銹(Fe2O3)形成的效果降低。
[0081](比較例6)
[0082]除了在氮碳共滲處理之后立即將轉(zhuǎn)子暴露于空氣中之外，在與實(shí)施例1相似的條件下獲得車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子。與實(shí)施例1類似，對(duì)車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子進(jìn)行SEM觀察和X-射線衍射分析。結(jié)果證實(shí)，在氮化合物層2上形成了以Fe3O4作為主要組分的均勻且致密的氧化鐵層1(參見圖8A和8B)。然而，在比較例6中證實(shí)了在氮化合物層2中形成多個(gè)裂紋，并且氧化鐵層1部分剝落。原因可能如下。由于轉(zhuǎn)子在較高溫度下取出，內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到由快速氧化和溫度差造成的熱沖擊的影響。
[0083]此外，與實(shí)施例1類似，進(jìn)行了 5%鹽水噴霧試驗(yàn)。結(jié)果證實(shí)了在部分表面(面積比率:約50%)上形成紅鐵銹(Fe2O3X原因可能如下。與比較例5類似，由于在鹽水噴霧試驗(yàn)中使用的鹽水到達(dá)內(nèi)部氮擴(kuò)散層3，因此防止紅鐵銹(Fe2O3)形成的效果顯著降低。
[0084]實(shí)施例1至3和比較例I至6中各個(gè)試驗(yàn)的結(jié)果示出在表1中。此外，在實(shí)施例1至3和比較例I至6中獲得的車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的表面組成通過熒光X-射線分析裝置(Nihon Denshi C0., Ltd., EDS Super Helicon)進(jìn)行分析，并不出在表 2 中。
[0085]〈表1>
【權(quán)利要求】
1.一種鑄鐵摩擦部件的制造方法，該方法包括: 在50(TC至60(TC的處理溫度下對(duì)鑄造工件進(jìn)行氮碳共滲處理，從而在所述工件表面上形成氮化合物層；以及 在進(jìn)行所述氮碳共滲處理之后，當(dāng)溫度變?yōu)?00°C至480°C時(shí)，將所述工件暴露于空氣中，并在保持所述工件與氧的接觸狀態(tài)的同時(shí)將所述工件冷卻至室溫，從而在所述氮化合物層的表面上形成包含F(xiàn)e3O4的氧化鐵層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，進(jìn)行所述氮碳共滲處理包括進(jìn)行氣體氮碳共滲處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述氮碳共滲處理是在所述處理溫度下的保持時(shí)間為0.5至4小時(shí)的條件下進(jìn)行的，并且 其中，在所述氮碳共滲處理中，將NH3用作氮供應(yīng)源，并且將滲碳?xì)怏w用作碳供應(yīng)源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述鑄鐵摩擦部件是車輛盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子。
5.一種鑄鐵摩擦部件，該鑄鐵摩擦部件通過下述方法制造: 在50(TC至60(TC的處理溫度下對(duì)鑄造工件進(jìn)行氮碳共滲處理，從而在所述工件表面上形成氮化合物層；以及 在進(jìn)行所述氮碳共滲處理之后，當(dāng)溫度變?yōu)?00°C至480°C時(shí)，將所述工件暴露于空氣中，并在保持所述工件與氧的接觸狀態(tài)的同時(shí)將所述工件冷卻至室溫，從而在所述氮化合物層的表面上形成包含F(xiàn)e3O4的 氧化鐵層。
【文檔編號(hào)】F16D65/12GK103668042SQ201310389340
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月31日
【發(fā)明者】須貝幸廉, 關(guān)克司, 高田卓彌 申請(qǐng)人:曙制動(dòng)器工業(yè)株式會(huì)社