(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽金属基板で構成される構造部材を備える機械的部品であって、
前記軽金属基板が第２の部品との摩擦接触用の摩耗表面を有し、
前記摩耗表面が、以下の構造：
少なくとも４０重量％のＦｅで構成され、コールドガスダイナミックスプレーによる形成に整合するミクロ構造を有し、前記構造部材に直接接着される高密度金属ボンドコートと、
前記ボンドコート上に設けられた耐摩耗性摩擦コーティング（ＷＲＦＣ）であり、溶射による形成に整合するミクロ構造を有し、前記ボンドコートに又は中間層に直接接着されるＷＲＦＣと、を有し、
前記摩耗表面が、質量基準でいかなる他の元素よりも多くの鉄（Ｆｅ）で構成され、３００μｍ超の厚さを有する、機械的部品。
【請求項２】
前記軽金属基板が、
以下：Ｓｉ、Ｃｕ、Ｌｉ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｔｉのうちの１つ又は複数を任意選択で伴う、Ａｌ又はＭｇの１つ又は複数の軽い構造金属を６０重量％有する金属相
を含む、請求項１に記載の機械的部品。
【請求項３】
前記金属相が、Ａｌ、Ａｌの合金、又は金属マトリックス複合材料であり、前記金属相がその金属マトリックスである、請求項２に記載の機械的部品。
【請求項４】
前記摩耗表面が、少なくとも４０重量％のＦｅで構成され、
前記摩耗表面が重量基準でいかなる他の供給材料よりも多くの鋼鉄で構成され、前記鋼鉄が、Ｆｅ及びＣ、並びにＮｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｍｏのうちの１つ又は複数を含み、
前記ボンドコートが、組成、ミクロ構造、又は密度が前記部品からの距離の関数として変動するという点において、漸変し、
前記ボンドコートが、少なくとも２００μｍの厚さであり、
前記ボンドコート及び前記ＷＲＦＣが、２種の異なる鋼鉄で構成され、一方が前記ボンドコートにおいて主であり、一方が前記ＷＲＦＣにおいて主であり、
前記ＷＲＦＣが、少なくとも４０重量％のＦｅで構成され、
前記ＷＲＦＣが、少なくとも１００μｍの厚さであり、
前記ＷＲＦＣが、５ｍｍ未満の厚さであり、
前記ＷＲＦＣが前記ボンドコートに直接接着され、又は
少なくとも１つの中間コートが前記ボンドコートと前記ＷＲＦＣとの間に設けられ、各中間コートが、溶射トーチによる、又はコールドガスダイナミックスプレーによる塗布に整合するミクロ構造を有し、
少なくとも１つの中間コートが前記ボンドコートと前記ＷＲＦＣとの間に設けられ、前記中間コートが、組成、ミクロ構造、又は密度が前記部品からの距離の関数として変動するという点において、漸変し、
前記摩耗表面が、１つ若しくは複数のコールドガスダイナミックスプレー層及び１つ若しくは複数の溶射層を含む、又は、
前記摩耗表面が、１つ若しくは複数の溶射層によって覆われた１つ若しくは複数のコールドガスダイナミックスプレー層を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の機械的部品。
【請求項５】
軽金属基板上に耐摩耗性摩擦コーティング（ＷＲＦＣ）を堆積させる方法であって、
前記基板上の前処理済表面を露出させるステップと、
いかなる他の単一の元素よりも多くの鉄を含有するコールドガスダイナミックスプレーボンドコートを前記前処理済表面上に直接付けるステップと、
前記基板の上において、少なくとも３００μｍの厚さまで前記ＷＲＦＣコーティングを前記ボンドコート上に溶射するステップと
を含む、方法。
【請求項６】
前記溶射するステップが、溶線式、プラズマ、ＨＶＯＦ、ウォームスプレー、及びフレームスプレー装置のうちの１つを用いて行われ、
前記ＷＲＦＣコーティングの溶射に用いられるＴＳ供給原料が、少なくとも４０重量％の鉄からなる、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記コールドガスダイナミックスプレーボンドコートを付けるステップが、コールドスプレー（ＣＳ）、ウォームスプレー、及びＨＶＯＦスプレートーチのうちの１つを動作させて、ＣＳ供給原料を加速させて、実質的に固体として前記ＣＳ供給原料の高い変形衝突によって前記コーティングを設けることを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記ＷＲＦＣを溶射する前に、１つ又は複数の中間コートを前記ボンドコート上に付けるステップをさらに含み、
各中間コートが、溶射若しくはコールドガスダイナミックスプレーによって付けられるか、
各中間コートが、少なくとも１つのコールドガスダイナミックスプレーコーティング、それに続く少なくとも１つの溶射コーティングによって作製され、最後の少なくとも１つの溶射コーティングが前記ＷＲＦＣであるか、又は
１つ若しくは複数の中間コートを付けるステップが、前記コーティングの間の溶射若しくはコールドガスダイナミックスプレーのパラメータを変動させて、漸変する組成、ミクロ構造、若しくは密度を有する中間コートを作製することを含む、請求項５〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記基板上の前処理済表面を露出させるステップが、前記表面をピーニング、ブラスト処理、エッチング、又は研磨することを含まない、請求項５〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
露出された耐摩耗性摩擦コーティング（ＷＲＦＣ）を持つ二層コーティングを有する表面を有し、Ａｌ又はＡｌ合金で構成される構造部品、を備えるブレーキであって、
質量基準でいかなる他の元素よりも多くの鉄で構成される高密度金属ボンドコートが前記ＷＲＦＣの下地にあり、前記ボンドコートがコールドガスダイナミックスプレーによる形成に整合するミクロ構造を有する、ブレーキ。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の分野］
[0001]本発明は、一般には、軽金属基板上の鉄担持コーティングに関し、特に、厚く、特にブレーキ部品において、強力な接着及び耐摩耗性を示すかかるコーティングに関する。
【０００２】
［発明の背景］
[0002]軽金属基板（例えば、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｍｇ、Ｍｇ合金、及びそれらの金属マトリックス複合材等）上に鉄系耐摩耗性摩擦コーティング（ＷＲＦＣ）を作製するという試みの大部分は、アークスプレー堆積を使用しているが、他の溶射（エアプラズマ、プラズマ、高速酸素燃料、フレームスプレー）システムも使用されており、確実に周知である。鉄系コーティングは典型的には良好な耐摩耗性をもたらすが、特にコーティングが厚い場合、及び／又はコーティングされたシステムが加熱サイクルを受ける場合には、コーティングの接着の問題が必ず存在するようである。残念ながら、ＷＲＦＣが必要とされる多くの場合は、軽金属基板が露出される温度を下げるように、相当な熱が急激に生じて熱サイクルにつながり、良好な熱遮蔽にとって厚い鉄コーティングが望ましい、摩擦ブレーキ面及びパッド等の可動部品の摩耗表面上に存在する。
【０００３】
[0003]多くのＷＲＦＣに関して、部品全体を通じた均質な熱の放散、並びに摩耗及び腐食に対する耐性のために、軽金属で形成される部品が、過剰な熱から部品を遮蔽する厚い鉄系コーティングを伴って提供され、表面の摩擦会合（ｆｒｉｃｔｉｏｎａｌ  ｍｅｅｔｉｎｇ）にとって十分な摩擦学的表面を提供することが望ましい。自動車のブレーキ部品及び他の用途に対する要求が存在し、鋳鉄ブレーキの代わりにアルミニウム又はマグネシウムを用いる軽量ブレーキ部品が所望されているが、今までのところ、コーティングは、ブレーキの環境に持ちこたえることができていない。
【０００４】
[0004]例えば、Ｗｅｉｓｓの１９８１年の「Ｆｒｉｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ａｄｈｅｓｉｏｎ  Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｍｅｔａｌ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ  ｏｎ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ａｌｌｏｙｓ」は、Ａｌローター上に少量のＣｒ、Ｃ、Ｎｉ、Ｍｎ、及びＳｉを伴うＦｅをアークスプレーすることを塗布して、Ｂｒｉｎｅｌｌ３０硬度：２５００〜２７００、３０００〜３４００、及び３８００〜４４００で分類される３種類のコーティングを形成することを教示している。これらのコーティングは一見したところ良好な接着性を提示しているが、「縁部におけるアンダーカットダブテイルも有効であり、一部の場合においては接着にとって必要であることが証明された。」、及び「薄く（０．９ｍｍ未満）スプレーされたコーティングは小さ過ぎる機械加工用の取り代しか残さず、厚い（１．２ｍｍ超）コーティングでは、満足のいかない接着条件が確認された。」ことが留意される。「相対的に薄い摩耗コーティングのため、ディスクブレーキについてはこの点に関してさらなる発展が必要である」。アンダーカット特徴部を形成することによって、部品を機械加工する時間及び費用が付加される。腐食が、これらのコーティングについての問題であることが予期され、アークスプレーされたコーティング及びその接着に影響を及ぼすことが予期される。これが、大部分の動作環境におけるかかる技術の長期間の使用を妨げることになる。この開示は、アルミニウムローター上に摩擦ブレーキコーティングを作製することに対する所望が３０年間存在したという事実を証明している。
【０００５】
[0005]Ｐａｔｒｉｃｋらへの米国特許第６，２９０，０３２号（‘０３２）は、Ａｌ及びステンレス鋼からなる溶線式溶射コーティングの、アルミニウム又はアルミニウム合金ローター上への塗布について教示している。層間剥離を回避するために、この特許は、相当な粗面処理又は溝について教示している。所望され得る高い質量比の鉄／鋼鉄が使用される場合、腐食又は熱サイクル下における剥離が問題として残り得る。‘０３２の図３Ｂに示される程度までの粗面処理を伴う基板を作製する費用は、この発明の商業的応用を排除し得、図３Ａの実施形態にとって十分な結合を提供するのに必要な溝の深さは、長期間の機械加工を必要とし、作製における時間及び費用を増加させ得る。混合されたＡｌ、ステンレス鋼もまた、不満足な摩擦学的特性又は寿命を有し得、貧弱な耐腐食性を有することが予期され得る。
【０００６】
[0006]「Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ｄｉｓｋ  Ｂｒａｋｅ  Ｒｏｔｏｒ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｍａｋｉｎｇ」と題されるＣｏｌｅらへの米国特許第５，４０７，０３５号（‘０３５）は、鉄系材料及び粉末化グラファイトの電気アークスプレーによる共堆積によって、粗化軽金属ディスクブレーキローター上に１つ又は複数のコーティングを付け、その後露出されたコーティングを表面熱処理してグラファイトを溶解及び析出させ、模擬的な鋳鉄を形成してコーティングの密度を高くし、残留応力を取り除くことについて教示している。‘０３５の図３は、熱障壁として作動させるため、又は外側コーティング２２と軽金属ローターとの間の化学結合を増大させ、ローターと被覆層との間の熱膨張における不整合を埋め合わせるために、中間コーティング又は中間層２３を使用できることについて教示している。３段２９行目〜３９行目において、Ｃｏｌｅらは、電気アークスプレー、プラズマスプレー、又は線材供給アークスプレーによって付けられる、中間コーティングの様々な組成（Ｎｉ／グラファイト、Ａｌ／鋳鉄、Ｎｉ／グラファイトＡｌ、Ｎｉ系合金）について教示している。
【０００７】
[0007]アルミニウム上への鉄系コーティングのアークスプレー堆積について教示している別の参考文献としては、Ｗｅａｒ  ｏｆ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｓｐｒａｙ  Ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ  Ｌｏｗ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ  ｏｎ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ａｌｌｏｙｓと題される、Ｅｄｒｉｓｙらへの論文（Ｗｅａｒ  ２５１（２００１年）１０２３〜１０３３頁）がある。これは、コーティングの剥離については対処していない。
【０００８】
[0008]国際公開第２０１３０３８７８８号、具体的には寺田大輔らへの特開２０１３−０６４１７３号公報、特願２０１１−２０２６８２号の機械翻訳を精査し、機械翻訳は、溶射コーティング（電気式溶射方法及びプラズマスプレープロセスについて言及されており、粉末、線材、及びロッド供給についても言及されている）の「分離抵抗性」及び「耐剥離性」を向上させるために所望される別の組成物について示唆しているように見えるが、この文書において呼ばれる「耐剥離性」とは、耐摩耗性又は摩擦抵抗性であることが合理的に明確である。この出願において、接着性については説明されていないようである。多くのＷＲＦＣとは異なり、シリンダーボアの表面（当該出願）は高度な摩擦、腐食、及び熱衝撃を受けないことが理解され、コーティングが厚いという示唆も存在しない。
【０００９】
[0009]上記の参考文献の全てがアーク堆積を好むようであり、各々が、コーティングを作製するための機械的連動及び／若しくはコーティングの組成に関するか、又は剥離若しくは腐食に対して言及していないことが留意されるであろう。
【００１０】
[0010]Ｇｉｌｌｉｓｐｉｅらへの米国特許第６，９４９，３００号は、Ａｌ又はＡｌ合金表面のキネティックガススプレーされた（ｋｉｎｅｔｉｃ  ｇａｓ  ｓｐｒａｙｅｄ）コーティングについて教示しており、これらのコーティングはできるだけ微量の他の金属を有する、４種類の主要な金属成分で形成され、この中には鉄が列挙されている。このコーティングは、熱交換器のための腐食保護作用をもたらすと言及されている。
【００１１】
[0011]コールドガスダイナミックスプレーの分野においては、アークスプレーされたコーティングよりも良好な耐腐食性をもたらす傾向が強い、より高い密度及びより低い多孔度をそのようなコーティングが一般に有することが一般に公知である。コールドガスダイナミックスプレーされたコーティングは、一般に、良好なコーティング接着性及び良好な耐腐食性を示す（Ｄａｖｉｓ，Ｊ．Ｒ．、Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｓｐｒａｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、２００４年、ＡＳＭ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、３４７頁、及びＩｒｉｓｓｏｕら、Ｒｅｖｉｅｗ  ｏｎ  Ｃｏｌｄ  Ｓｐｒａｙ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：Ｐａｒｔ  Ｉ−Ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌ  Ｐｒｏｐｅｒｔｙ、ＪＴＳＴ  １７（２）、２００８年１２月、４９５〜５１６頁を参照）。しかしながら、コールドガスダイナミックスプレーされた金属層の摩擦学的特性は、耐摩耗性及び摩擦用途に関して満足できるものではない。
【００１２】
[0012]軽金属部品を確実且つ安価に摩耗表面でコーティングして、ブレーキのローター及びステーター部品、クラッチの摩擦パッド、並びに他の摩擦学的コーティングを形成する必要性、又は重機、中型機械、若しくは軽機において使用され得る、さもなくば熱衝撃及び熱サイクルに供される表面に対する必要性、並びに地下、水面下、地表及び水面、空中、及び宇宙における車両の用途に対する必要性が依然として存在する。特に、軽量部品は、軽量化が有益である、高速運動若しくは高速回転部品、又は相当な運動エネルギーを吸収するブレーキ面にとって重要である。
【００１３】
［発明の概要］
[0013]本出願人は、この積年の問題に対する解決策を発見した。この解決策は、軽金属基板の表面の高価な前処理を必要とせず、厚い鉄コーティングの接着性を向上させる。本出願人は、いかなる他の元素よりも多くの鉄で構成される二層コーティングを軽金属基板上に堆積させて、耐腐食性の耐摩耗性摩擦コーティング（ＷＲＦＣ）を形成することができ、熱サイクルの下ですら、良好な摩耗特性（一定の摩擦係数及び寿命）並びに良好な接着性を有し得ることを示した。この解決策は、溶射されるＷＲＦＣと保護されるべき部品の表面との間における、コールドガスダイナミックスプレーボンドコートの使用を伴う。ボンドコートは鉄系材料で構成されてもよく、それにより、ボンドコートは摩擦ブレーキコートの熱遮蔽を上乗せすることが有利である。本明細書において、二層コーティングは、少なくとも２つの別個の層を有するコーティングとして理解されるべきであり、二重コーティングは正確に２つの別個の層を有するとして理解され、三重コーティングは正確に３つの別個の層を有するとして理解され、これらの層は、それらの形態、密度、又は組成によって別個である。
【００１４】
[0014]したがって、ＷＲＦＣを軽金属基板上に堆積させる方法が提供される。本方法は、軽金属基板の表面を露出させるステップ（アンダーカット又は過剰な粗化は必要とされず、標準的な粗化すら不必要であり得ることが有利である）と、コールドガスダイナミックスプレーボンドコート（好ましくは、いかなる他の単一の元素よりも多くの鉄を含有する）を表面上に直接付けるステップと、基板の上において少なくとも３００μｍの厚さまで、ＷＲＦＣコーティングをボンドコート上に溶射するステップとを含む。
【００１５】
[0015]溶射は、溶射トーチ及び供給原料供給装置を動作させて、コーティング材料を、少なくとも部分的な溶融及びボンドコートに向けた材料の加速のために、溶射トーチのプルームへ供給することを含み得る。供給原料供給装置は、線材供給装置であってもよい。溶射トーチを動作させることは、アークを制御してプルームを形成することを含み得る。供給原料供給装置は、いかなる他の元素よりも多くの鉄からなるコーティングを堆積させるために、コーティング材料を供給し得る。
【００１６】
[0016]溶射は、ボンドコート上に直接堆積させてもよく、又は本方法は、溶射する前に、ボンドコート上に１つ若しくは複数の中間層を付けるステップをさらに含んでもよい。各中間層は、コールドガスダイナミックスプレー及びアークスプレートーチのみが堆積のために必要とされるように、溶射又はコールドガスダイナミックスプレーによって付けられ得る。例えば、全ての層は、少なくとも１つのコールドガスダイナミックスプレー層（ボンドコートを含む）をスプレーし、それに続いて少なくとも１つの溶射層をスプレーすることによって作製されてよく、最後の少なくとも１つの溶射層がＷＲＦＣを決める、又は、全ての層は、コールドガスダイナミックスプレー及び溶射を交互に行うことによって作製されてよい。１つ又は複数の中間層を付けるステップは、コーティングの間の溶射又はコールドガスダイナミックスプレーのパラメータを変動させて、漸変する組成、ミクロ構造、又は密度を有する中間コートを作製することを含み得る。同様に、ボンドコートを付けるステップは、スプレーの間のコールドガスダイナミックスプレーのパラメータを変動させて、漸変する組成、ミクロ構造、又は密度を有するボンドコートを作製することを含み得る。
【００１７】
[0017]ボンドコートを付けるステップは、いかなる他の要素よりも多い鉄からなる供給原料粉末をコールドガスダイナミックスプレーすることを含み得る。供給原料粉末は、８０重量％以上の鋼鉄粉末を含んでもよく、鋼鉄粉末のみ、又は粉末化鋼鉄及び粉末化された鋼鉄の添加剤を含有してもよい。
【００１８】
[0018]基板上の表面を露出させるステップは、例えばピーニング、ブラスト処理、研削、又は削磨することによって軽金属基板を粗化することを含み得るが、これは必ずしも必要ではない。表面は洗浄のみによって前処理することができ、これにより相当な費用が回避され、一部のこれらの粗化プロセスの間で表面に典型的には埋め込まれることになるグリットから結果として生じる欠陥が低減されることが有利である。
【００１９】
[0019]また、したがって、機械部品が提供される。当該部品は、第２の部品との摩擦接触用の摩擦表面を有する軽金属又は複合材で構成される構造部材を備える。摩耗表面は以下の構造：コールドガスダイナミックスプレーによる形成に整合するミクロ構造を有し、構造部材に直接接着される高密度金属ボンドコートと、溶射による形成に整合するミクロ構造を有し、ボンドコート上に設けられた耐摩耗性摩擦コーティング（ＷＲＦＣ）と、を有し、ここで、ＷＲＦＣはボンドコートに、又は中間コートに直接接着され、摩耗表面は、質量基準でいかなる他の元素よりも多くの鉄で構成され、３００μｍ超の厚さを有する。
【００２０】
[0020]軽金属又は複合材は、相当量（５０モル％超、又は６０モル％超、又は８０モル％超等）のＡｌ又はＭｇ等の軽金属で形成される。本明細書に提供される実施例は全てＡｌ及びその合金に関するが、コールドガスダイナミックスプレーによる接着性コーティングの形成に関していえば、ＭｇがＡｌと非常に類似した特性を有することは当業者には明らかであり、Ａｌ上にコールドガスダイナミックスプレーによって形成されて、Ｍｇ上においては同等に形成できないコーティングは、存在したとしても非常に少ないことが理解されるであろう。典型的には、固体上にコールドガスダイナミックスプレーされた金属の密度、耐腐食性、結合、及び耐熱衝撃性は、基板がＡｌかＭｇかに依存して（又はそれらの合金に依存して）変動することはない。
【００２１】
[0021]Ａｌ、Ａｌ合金、又はＡｌ若しくはＡｌの合金の複合材が使用される場合、それは以下：Ｓｉ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｌｉ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｔｉのうちの１つ又は複数をさらに含んでもよい。Ａｌの複合材が使用される場合、この複合材は、本出願人の同時係属出願、国際出願ＰＣＴ／ＣＡ２０１４／０００１０２の教示による、微量のＣａと撹拌鋳造されるルチル型チタニア粉末等の非アナターゼ型チタニアを特色とする、金属マトリックス複合材であってもよい。この金属マトリックス複合材は、例えばウィスカー、繊維、スレッド、ナノチューブ、棒、プレート、ディスク、球体、又は立方体の形態の、例えばＳｉＣ、アルミナ、炭化タングステン、炭化ホウ素、窒化ホウ素を特色としてもよく、マクロスケール、マイクロスケール、又はナノスケールの寸法を有してもよい。
【００２２】
[0022]ＷＲＦＣは、いかなる他の元素よりも多くの鉄を含有する、ある種の鋼鉄で構成されることが好ましく、少なくとも８０重量％以上の第１の鋼鉄を含有し得る。第１の鋼鉄は、Ｆｅ、Ｃ、及び以下：Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｎのうちの１つ又は複数を含むか、又はそれらからなってもよい。ボンドコートは、いかなる他の元素よりも多くの鉄を含有する、ある種の鋼鉄で構成され得る。第２の鋼鉄は、Ｆｅ、Ｃ、及び以下：Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｎのうちの１つ又は複数を含むか、又はそれらからなってもよい。
【００２３】
[0023]ＷＲＦＣは、溶線式溶射トーチによる形成に整合するミクロ構造を有してもよい。したがって、ＷＲＦＣは、未溶融粒子又は部分的に溶融した粒子に由来する、薄層中における凝固液滴（「スプラット」）の蓄積を示す層間の空隙、酸化物、及び特徴部を有することになる。ＷＲＦＣ中に存在する酸化物は、空気中におけるスプレーの間に自然に形成され、必要とされる硬度及び耐摩耗性をＷＲＦＣに与える。ＷＲＦＣはボンドコートに直接接着されてもよく、又は１つ若しくは複数の中間コートが存在してもよい。各中間コートは、溶射トーチによる、又はコールドガスダイナミックスプレーによる塗布に整合するミクロ構造を有し得る。摩耗表面は、１つ又は複数の溶射層によって覆われた１つ又は複数のコールドガスダイナミックスプレー層で構成され得る。
【００２４】
[0024]ボンドコート又は中間コートは、組成、ミクロ構造、又は密度が部品からの距離の関数として変動するという点において漸変してもよい。
【００２５】
[0025]下の特許請求の範囲の写しが、参照によりここに挿入される。
【００２６】
[0026]本発明のさらなる特色が、以下の詳細な説明の過程において説明されるか、又は明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
[0027]本発明がより明確に理解できるように、ここからは、本発明の実施形態を、例としてより詳細に、添付の図面を参照しながら説明する。
【図１ａ】図１ａは、図１ｂ及び図１ｃとともに、本発明による摩耗表面を有する部品の３つの実施形態の概略図であり、二重のボンド層の実施形態を示す。
【図１ｂ】図１ｂは、図１ａ及び図１ｃとともに、本発明による摩耗表面を有する部品の３つの実施形態の概略図であり、三重のボンド層の実施形態を示す。
【図１ｃ】図１ｃは、図１ａ及び図１ｂとともに、本発明による摩耗表面を有する部品の３つの実施形態の概略図であり、漸変するボンド層の実施形態を示す。
【図２】図２は、本発明の実施形態による摩耗表面を持つ部品を作製する方法における、主要なステップを示す概略ブロック図である。
【図３】図３は、本発明の実施例による二重（ボンドコート／ＷＲＦＣ）コーティングの断面顕微鏡写真である。
【図４】図４は、コールドガスダイナミックスプレーされたコーティング及びアークスプレーされたコーティングと比較した、図３の二重コーティングの初期接着強度及びスポーレーション（ｓｐａｌｌａｔｉｏｎ）前のサイクルの数を示す棒グラフである。
【図５】図５は、コールドガスダイナミックスプレーされたコーティング及びアークスプレーされたコーティング、並びにバルクステンレス鋼及び灰鋳鉄と比較した、図３の二重コーティングの摩耗率を示す棒グラフである。
【図６ａ】図６ａは、腐食（塩水噴霧）試験後の、図３の二重コーティングとコールドガスダイナミックスプレーされたコーティング及びアークスプレーされたコーティングとの比較を示す写真である。
【図６ｂ】図６ｂは、腐食（塩水噴霧）試験後の、図３の二重コーティングとコールドガスダイナミックスプレーされたコーティング及びアークスプレーされたコーティングとの比較を示す写真である。
【図６ｃ】図６ｃは、腐食（塩水噴霧）試験後の、図３の二重コーティングとコールドガスダイナミックスプレーされたコーティング及びアークスプレーされたコーティングとの比較を示す写真である。
【図７】図７は、動力計で試験した後の図３の二重コーティングを示す写真である。
【００２８】
［好ましい実施形態の説明］
[0028]耐摩耗性摩擦コーティング（ＷＲＦＣ）をどのようにして軽金属基板に接着できるかを教示することによって、摩耗表面を得る方法がここに提供される。本明細書において、軽金属基板とは、相当量のＡｌ又はＭｇ等の軽い構造金属（ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  ｍｅｔａｌ）で構成される基板を指し、明示的には、基板の金属相において全ての重金属よりも多い、軽い構造金属で構成される基板を指す。金属相とは、任意の複合材強化構成要素が少ない全体基板（ｗｈｏｌｅ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）を指す。相当量とは少なくとも２５モル％であり、典型的には３５モル％超又は４０モル％超であり、一部の材料の場合には必然的に５０モル％超であり得るが、Ａｌ合金又はＭｇ合金、及びこれらの合金のうちのいずれかの全ての金属マトリックス複合材として分類される全ての材料が含まれる。典型的には、金属相自体は、少なくとも６５重量％の１つ又は複数の軽い構造金属又は合金である。本明細書において、金属合金は、３０重量％未満の特定金属を含まず、この特定金属よりも高い濃度の単一の金属種を有しない。
【００２９】
[0029]図１ａ）、図１ｂ）、及び図１ｃ）は、本発明の実施形態による二層コーティングの３つの概略図である。図１ａ）は、軽金属基板１１上にコールドガスダイナミックスプレーボンドコート１０及び溶射されたＷＲＦＣ１２を持つ、二重コーティングを概略的に図示している。摩耗表面として配置されるため、典型的には、ＷＲＣＦ１２は、０．１〜０．７の間、より好ましくは０．３〜０．５の間の摩擦係数（ＣｏＦ）を有することが望ましく、ＣｏＦは安定であるべきであり、温度によって０．１超変動するべきではなく、摩耗によって変動するべきではない。
【００３０】
[0030]典型的には、ＷＲＦＣはまた、腐食にも耐性を持たねばならず、熱サイクルに曝露され得る。合理的な費用で、ブレーキ中に達成される高い表面温度に対する耐性を持つためには、鉄系コーティングが好ましいが、二重コーティングが全体として質量基準でいかなる他の元素よりも多くの鉄で構成される場合であっても、ＷＲＦＣ１２は必ずしも主として鉄で構成される必要はない。すなわち、商業的に実行可能である場合は、より高価な炭化タングステン（例えば）で構成されるＷＲＦＣを使用することができる。原子発光分析で測定したとき（好ましくは非酸化状態）、少なくとも４０重量％の鉄（好ましくは非酸化状態）を提供することによって、好適な耐腐食性が得られる。様々な鋼鉄が、ＷＲＦＣの作製にとって優れた摩擦学的特性を有し、経済的であることが有利である。したがって、鋼鉄系ＷＲＦＣが好ましく、コーティングは、以下の鋼鉄のグレード：ステンレス鋼２００、３００、又は４００シリーズ等の鋼鉄を含むか、又はそれのみからなってもよい。ＷＲＦＣ１２は、線材系供給原料又は粉末供給原料によってスプレーされる、プラズマトーチ又は急燃焼フレームによるスプレー等の溶射堆積に整合するミクロ構造を有する。したがって、ＷＲＦＣは、未溶融粒子又は部分的に溶融した粒子に由来する、薄層中における凝固液滴（「スプラット」）の蓄積を示す層間の空隙、酸化物、及び特徴部を有することになる。鋼鉄系ＷＲＦＣ中に存在する酸化物は、スプレーが空気中で実施される場合にはそのスプレーの間に自然に形成され、耐摩耗性にとって必要とされる硬度をＷＲＦＣに与える。
【００３１】
[0031]ＷＲＦＣ１２の厚さは、摩耗表面の使用に関して選択される。予期される使用体制の間の摩耗率は、摩耗表面の予期される耐用年数を提供するように選ばれる。一部の材料については、コーティングは５０μｍ以下の場合もあるが、一般には、均一なコートを迅速に付けることは、少なくとも１００μｍの厚さにつながり、より多くの場合には、さらに厚くなる（１５０〜１５００μｍ、又はより好ましくは２００〜９００μｍ等）。
【００３２】
[0032]ボンドコート１０は、ＷＲＦＣ１２を軽金属基板１１に接着させるために設けられる。ボンドコート１０は、コールド（ガスダイナミック）スプレー堆積に整合するミクロ構造を有する。このミクロ構造は、層間の特徴部に由来する低いミクロ多孔度による高い密度を有し、固体／未溶融粉末粒子の変形及び堆積に由来する細長いスプラットで構成される。ボンドコート１０は、基板を酸化から保護し、耐腐食性を向上させるのに十分な厚さを有することが好ましい。２００μｍの厚さが、これを実現するのに十分であることが確認されており、２００μｍ未満の厚さは、大部分の鋼鉄にとって不十分であると考えられる。
【００３３】
[0033]軽金属基板１１は、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｍｇ、Ｍｇ合金、或いはＡｌ若しくはＡｌ合金、又はＭｇ若しくはＭｇ合金の金属相を含む金属マトリックス複合材で形成することができる。金属マトリックス複合材は、少なくとも摩耗コーティングの付近において、別の金属、サーメット、又はセラミック（金属酸化物、窒化物、ホウ化物、又は炭化物等）の形態の補強材を含み得る。当然ながら、基板１１は、他の領域における他の材料で構成される部品上に存在してもよい。特に、基板１１は、本出願人の先に特定した同時係属出願において説明されているＡｌ−チタニアＭＭＣで構成されてもよく、これは、本体がＡｌよりも多くのルチル型チタニアを含有する場合でも実質的に金属性のＡｌ表面を提供する様式で形成され得る。この部品は、中程度に高圧での高温又は熱サイクル環境における使用にとって好適な強度及び剛性を有することが好ましい。
【００３４】
[0034]ボンドコート及びＷＲＦＣは共に、少なくとも３００μｍの厚さを有することが好ましく、４００μｍ、４５０μｍ、５００μｍ、又はそれ以上の厚さを有することがより好ましい。典型的には、二層コーティング全体が、５ｍｍ未満の厚さを有し、２．５ｍｍ又は２ｍｍ未満の厚さを有することがより一般的である。基板を熱遮蔽するための最小厚さが好ましく、長い堆積時間及び費用を回避するために、過剰な厚さは一般に回避される。
【００３５】
[0035]図１ｂ）の実施形態は、図１ａ）の実施形態に中間層１５をさらに付加して、三重コーティングを形成する。中間層１５は、都合の良いことに、コールドガスダイナミックスプレー、又は図１ａの二重コーティングのために使用されたものと同じ２つのトーチを、三重コーティングを堆積させるために使用できるような溶射によって形成することができる。中間層１５は、トーチの片方によって付けられてもよく、供給源の変動、又は当該技術分野において周知の別のスプレーパラメータによって付けられてもよい。中間層１５は特に鉄が豊富であってもよく、特にＷＲＦＣ１２が主として鉄ではない場合に、主に熱遮蔽層としての働きをし得る。中間層１５が従来技術の鋳鉄物と熱的及び化学的に類似する表面を呈するのに十分な厚さを有する場合、鋳鉄物に付けられてブレーキコーティングを作製することが公知の様々な耐摩耗性表面を、容易に適用することができる。比較的厚い中間層１５でも、同等の鋳鉄部品よりも遥かに低い重量を有する部品をもたらすことが有利である。中間層１５は、金属及び場合によってはそれらの酸化物で構成されることが好ましくあり得、溶射によって、又は代替的には真空下のコーティング技法によって堆積されることが好ましい。
【００３６】
[0036]前述の記載では、ボンドコート及びＷＲＦＣについて異なるトーチが必要とされることが想定されているが、溶射（特にＨＶＯＦ型）トーチとコールドガスダイナミックスプレー機器との集束が行われることも好まれるであろう。高速空気燃料（ＨＶＡＦ）及びＨＶＯＦの変異形態「ウォームスプレー」（より高い融点の粉末供給原料による）が、以前には別個のスプレープロセスであると考えられてきたものの間の溝を埋めている。したがって、ＨＶＯＦ、ＨＶＡＦ、及びウォームスプレートーチは全て、本明細書においては、コールドスプレートーチのようにそれらが高密度で、酸化物を含まないコーティングを作製するという程度までは、コールドガスダイナミックスプレートーチだと考えられる。今後２０年以内には、単一のトーチが、特により高い融点及びより低い融点の鉄系供給原料が使用される場合、有効なコールドガスダイナミックスプレーされたボンドコート又はその合理的な近似物と、溶射されたＷＲＦＣとの両方を作製し得るということはまったくもって妥当である。一般に必要とされ得るものとは、スプレージェットに対して十分な速度を付与して、好ましくは酸化を限定し、供給原料を融解させずに、所望の密度を持つボンドコートを作製するように動作可能であるトーチと、供給原料を融解させて、スプレーしたままの（ａｓ−ｓｐｒａｙｅｄ）鋼鉄コーティングの酸化を増加させる溶射プロセスとである。
【００３７】
[0037]図１ｃ）は、ボンドコート１０が漸変するコーティングとして概略的に図示されている点において、図１ａ）の実施形態と異なっている。当該技術分野において周知であるように、漸変コーティングを堆積させて、層間の界面における熱的及び機械的特性の不整合を最小化することが可能である。例えば、ボンドコート１０が基板に向けてより多くのＡｌを有し、基板から遠ざかるほどより多くのＦｅを有する場合、コーティングは、より安定な金属結合を基板と有し得、これは基板に対する接着を向上させ得る。漸変させるための技法は、供給原料の組成又は形態における段階的変化を伴う場合があり、又は供給量若しくはプルームの温度、供給される粉末、及びスタンドオフ（ｓｔａｎｄ−ｏｆｆ）等の他のスプレーパラメータを変動させることによって達成することができる。
【００３８】
[0038]摩耗表面が所望されるか又は必要とされ得る多様な部品、例えば全てのサイズ、形状、及び種類のブレーキ、クラッチ、プッシャー、並びに転がり軸受パッド（ｒｏｌｌｉｎｇ  ｂｅａｒｅｒ  ｐａｄ）が存在する。これらの部品は、万力又はクランプのような保持するための道具のものである場合もあるが、（例えば、表面と別の表面との相互作用によって引き起こされるか、又は外部熱源によって引き起こされる）局所的な熱衝撃を受ける軽い道具に対する要求を満たすことが特に有益であり得る。これらの部品は非常に多様な形状を有し得るが、最も多くの場合、プレート、ディスク、及びドラムが使用され、様々な形状のパッドが、キャリパー等のより幅の広い範囲の部品に対して適用され得る。
【００３９】
[0039]図２は、本発明の実施形態による、摩耗表面を持つ部品を作製する方法の概略図である。本方法は、ステップ２１において、部品の前処理済表面を露出させて、摩耗表面のための基板１１として働かせることを含む。表面の前処理は、溶媒又は工業用石けんによる拭き取り又は浸漬等の、当該技術分野において周知の様々な方法を用いた、油、汚れ、及び粉塵を取り除くための洗浄工程を含むが、エッチング、ブラスト処理、又はピーニングによる粗面処理を含まず、表面前処理の極端な形態は必要とされないことが有利である。一部の場合においては、サンディング又はブラッシングが、接着を向上させるために洗浄前、洗浄中、又は洗浄後に好まれ得る、低費用の小規模な粗化技法である。ステップ２２においては、コールドガスダイナミックスプレーボンドコート１０が表面に付けられる。ボンドコート１０は、いかなる他の単一の元素よりも多くの鉄を含有し得、Ａｌ表面に直接付けられる。鋼鉄、又は鋼鉄、鉄、若しくは耐腐食性材料の組合せを含むコールドガスダイナミックスプレー用の供給原料、並びにコールドガスダイナミックスプレー、ウォームスプレー、又はＨＶＯＦ等の適切な高速溶射技法、及びスプレーパラメータを選択することは、当業者の理解の範囲内である。任意選択で、ボンドコート１０は漸変されてもよく、軽金属に対する良好な接着及び耐腐食性のために、軽金属との界面における高い密度を有し、ＷＲＦＣを支持するために、硬く、滑らかさがより少ない表面を有することが好ましい。
【００４０】
[0040]ステップ２３においては、本プロセスは、任意選択で、中間コートを付けることを含む。中間コートは、金属及びそれらの酸化物で構成され得、溶射又は真空蒸着方法等の真空下のコーティング堆積技法によって堆積されることが好ましい。
【００４１】
[0041]最後に、ステップ２４においては、ＷＲＦＣ１２が付けられて、所望の摩擦表面を有する摩耗表面を設ける。炭化物（ＷＣ、ＣｒＣ、ＳｉＣ）若しくは酸化物（ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２）等の他の種類の材料粒子が使用されてもよく、又は鋼鉄粉末と混和させて、合理的な費用を維持しながら、耐摩耗性、堆積の効率性、若しくは接着特性を向上させてもよい。
【００４２】
[0042]ボンドコートは、ブレーキ環境における使用のために、コーティングの厚さが１ｍｍ以上であっても、基板１１に対してＷＲＦＣを固定するように働くことができることが有利である。
【実施例】
【００４３】
[0043]図３は、本発明の実施例による、アルミニウムＡ３５６基板上の二重（接着／ＷＲＦＣ）コーティングの断面顕微鏡写真を示す。Ａ３５６基板は暗い見かけであり、一見したところ粗い合わせ面（ｍｅｅｔｉｎｇ  ｓｕｒｆａｃｅ）（Ａ３５６の表面がコールドスプレーされたＳＳ３１６層と合わさる場所）を有し、これは、Ａ３５６／ＳＳ３１６の界面の断面における区分的な曲線プロファイルから明白である。この界面は、コールドスプレー又はウォームスプレーされたコーティングにおいて典型的である。より軟質の基板と衝突する粒子のエネルギーが、基板の実質的な変形を可能にし、クレーターのできた界面をもたらす。ボンドコートは、ステンレス鋼ＳＳ３１６Ｌで構成される、コールドガスダイナミックスプレーされたコーティングである。コールドガスダイナミックスプレーされたこのボンドコートは基板に対する良好な接着を示し、その多孔度の低さにより、ボンドコート−基板の界面における膨れ腐食に対する耐性を向上させる障壁として働く。ＷＲＦＣは、良好な摩耗特性を提供することが発見されている。この顕微鏡写真は、典型的なミクロ構造を示している。最も暗い領域として見える頂層は、標準として、ダイシング及び断面を研磨するために使用されるエポキシによって生じている。引き延ばされた孔及び波状の変形がＷＲＦＣにおいて視認することができ、より暗い灰色の領域が、酸化物に対応している。
【００４４】
[0044]かかるコーティングは、以下のプロセスに従って作製された。機械加工されたＡ３５６  Ａｌパックを試験のために使用した。コールドガスダイナミックスプレーボンドコートを、ＣＧＴ  ＧＭＢＨ（商標）から入手したＫｉｎｅｔｉｋｓ４０００コールドガスダイナミックスプレーシステムを用いて、約３００μｍの厚さに到達するまで、２層で、Ａｌパック（パックは直近で機械加工されていたため、表面粗さの前処理は実施されず、洗浄も実施されなかった）上に直接スプレーした。コールドガスダイナミックスプレープロセスは、以下のスプレーパラメータを使用した：粉末＝プラクスエア（Ｐｒａｘａｉｒ）（商標）からのＦＥ１０１、粉末供給量＝２０ｇ／分、Ｎ２ガス温度＝７００℃、Ｎ２ガス圧力＝４０バール、スタンドオフの距離＝８ｃｍ、３００ｍｍ／秒のロボット横断速度、及び２ｍｍのステップサイズ。約５００μｍの厚さのＷＲＦＣコートを、以下のスプレーパラメータに従って、サルツァーメトコスマートアーク（Ｓｕｌｚｅｒ  Ｍｅｔｃｏ  ＳｍａｒｔＡｒｃ）（商標）を用いて作製した：線材＝プラクスエアからの８０Ｔ、電流＝１００Ａ、空気圧＝４．１４バール、スタンドオフ＝１５．２ｃｍ、７５０ｍｍ／秒のロボット横断速度、及び６ｍｍのステップサイズ。
【００４５】
[0045]異なる二重コーティング（変動するコーティングのステンレス鋼組成、厚さ、及びスプレーパラメータ）の評価は、これらの二重コーティングの優れた耐熱サイクル性を示した。図４は、初期接着性、及び典型的な二重コーティングの耐熱サイクル性を示す棒グラフである。参照として、この棒グラフは、コールドガスダイナミックスプレーされたコーティング及びアークスプレーされたコーティングの接着強度及びスポーレーション前のサイクルの数も示している。３つの試料は、コーティングの種類によって試験した。コールドガスダイナミックスプレーコーティングは、プル試験のために使用された接着強度（約７７ＭＰａ）を超える初期接着性を有し、これはグラフ上の矢印で表されている。コールドガスダイナミックスプレーされたコーティング及び二重コーティングの両方が、スポーリング（ｓｐａｌｌｉｎｇ）することなく最大５５０℃の５０００回の熱サイクルに耐えたため、これらの限界は確認されなかった。アークスプレーされたコーティングは、６００サイクルの２５％の剥離（ｄｅｂｏｎｄｉｎｇ）に耐性を示した。接着強度を確認するために使用されたプル試験は、ＡＳＴＭ  Ｃ６３３に従って実施され、熱サイクル試験は、社内製のレーザーリグを用いて実施した。
【００４６】
[0046]この熱サイクルリグにおいては、コーティングされた試料を、連続的に、ＹＡＧレーザーで加熱し、試料ホルダーの動きを通じた空気流によって冷却する。これらの試料は、試料ホルダーに取り付けられている。第１の試料が加熱されると、その第１の試料は冷却領域へと移動され、一方で次の試料が加熱される。したがって、全てのプロセスデバイスは静止しており、レーザーの安全取り扱い用のインターロックドア及び着色された窓を備え付けられたチャンバ内に封入されている。プロセスの監視及び制御は、チャンバの外側のコンピュータから、Ｌａｂｖｉｅｗソフトウェア（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ、Ａｕｓｔｉｎ、ＵＳＡ）を用いて実施する。標本はまず、２ｋＷのＣＷ  ＹＡＧレーザー（Ｒｏｆｉｎ  Ｓｉｎａｒ、Ｈａｍｂｕｒｇ、Ｇｅｒｍａｎｙ）を用いて、コーティングされた表面から加熱した。このレーザーの出力は、５０〜５５℃／秒という所望の加熱率を獲得するために、１３００Ｗに調整した。４秒間の加熱時間の後、標本は、圧縮空気がコーティングされた表面に対して向けられる、冷却ゾーンへと迅速に機械的に移動された。この４秒間の加熱により、５００℃を１回も超えない表面温度がもたらされた。待ち受けゾーンにおいて自然冷却が行われ、試料ホルダーの場所が再初期化されて新しいサイクルが開始された。
【００４７】
[0047]二重コーティングは、鋳鉄において通常獲得される耐摺動摩耗性と同等又はそれよりも良好な、並びにバルクＳＳ３０４又はコールドガスダイナミックスプレーされたＳＳ３１６コーティングよりも実質的に優れた耐摺動摩耗性をもたらした。摩擦係数は、鋳鉄ディスクにおいて典型的である、約０．４５において一定である。
【００４８】
[0048]図５は、コールドガスダイナミックスプレーされたコーティング及びアークスプレーされたコーティング、並びにバルクステンレス鋼及び灰鋳鉄と比較した、図３の二重コーティングの摩耗率を示す棒グラフである。ピンオンディスク型の接触構成を伴うファレックスマルチスペシメン（Ｆａｌｅｘ  Ｍｕｌｔｉｓｐｅｃｉｍｅｎ）（商標）摩耗試験リグを、開発されたコーティングの摩耗性能を評価するために使用した。試験ピンは、ブレーキパッドから切断した。ピンの見かけの接触領域寸法は５ｍｍ×５ｍｍで、長さが約１３ｍｍであった。試験ピンの切断は、摩耗表面が、元のブレーキパッド表面と並行であるように行われた。試験ディスクは８６．３６ｍｍの直径及び１０．１６ｍｍの厚さを有した。摺動速度（１〜４ｍ／秒）、垂直荷重（１〜４ＭＰａ）、摩耗軌道直径（３８．１〜６３．５ｍｍ）、及び総摺動距離（２，５００ｍ〜２００，０００ｍ）の効果に対する一連の予備試験に基づき、以下の試験プロトコルが、最も適切であると判定された：速度＝１ｍ／秒、荷重（見かけ接触圧）＝４ＭＰａ、総摺動距離＝４８，０００ｍ、及び摩耗軌道直径＝６３．５ｍｍ。
【００４９】
[0049]試験ディスクの摩耗率は、摺動距離当たりの体積損失（ｍｍ３／ｍ）で表され、重量損失測定及び推定材料密度から獲得した。重量損失測定に関して使用した尺度は、０．０１ｍｇまで正確である。
【００５０】
[0050]周期的腐食試験に対するコーティングの露出は、二重コーティングが、アークスプレーされた（だけの）ＷＲＦＣと比較して、優れた耐腐食性を提供することを明らかにした。ブレーキディスクが遭遇する最も腐食性の条件の影響をシミュレートするため、ＩＳＯ１４９９３の標準から考案された研究室での周期的腐食試験を、耐腐食性を判定するために使用した。採用した周期的腐食手順の１サイクルは以下のように定義された：ステップ１．  ３４±３℃の５％ＮａＣｌで塩水噴霧する（１００％ＲＨ）（３時間）；ステップ２．  ５９±６℃及び２７±７％ＲＨで乾燥する（５時間）；ステップ３．  ４８７℃及び９５％ＲＨ超で湿らせる（４時間）。
【００５１】
[0051]アークスプレーされたＷＲＦＣは２４サイクル後に剥離し、これより相当以前にスポーリングは開始されていたが、二重コーティングは全体的な試験持続期間である１２０サイクルの間持ちこたえた。二重コーティングは、周期的腐食試験後もスポーリング又は剥離の兆候を示しておらず、最小限の腐食の痕跡しか示さなかった。図６ａは、１２０サイクル後の二重コーティングの写真である。図６ｂは、１２０サイクル後のコールドスプレーされたＳＳ３１６の写真である。図６ｃは、２４サイクルにおける損傷後のアークスプレーされたＷＲＦＣの一部の写真である。自動車用の典型的なブレーキローターは輪状の表面を有することが理解されるであろう。
【００５２】
[0052]最後に、二重コーティングを、実際のブレーキ条件をシミュレートするために、動力計に供した。摩擦試験は、様々なブレーキ条件及び熱衝撃をシミュレートするため、異なる特性（長さ、減速率等）を伴う様々な停止を含んだ。以下のデータを各停止中５０Ｈｚにおいて採取した；内部アルミニウム温度（ディスクのコーティングされた表面から０．５ｍｍ下に据え付けられた熱電対を介して）；試料接触面温度（赤外線センサーを介して）；パッドに適用された力；パッドに対する結果として得られたトルク；及びディスクの速度。コーティングは、非常に安定した摩耗特性を、約０．３５の不変で一定の摩擦係数を伴って示すことが確認された。これらの結果は、ピンオンディスク型の研究室摩耗試験と整合する。ピンに典型的なブレーキ材料を用いることで、ピンオンディスク型試験は、この場合０．４２で測定された摩擦係数が、６００分の間に（最初の慣らし運転後）１０％変動することを確認した。
【００５３】
[0053]図７は、動力計で試験した後の二重コーティングを示している。コーティングは依然として傷んでおらず、基板に接着していることがわかる。
【００５４】
[0054]この構造に内在する他の利点及び用途は、当業者には明白である。実施形態は本明細書において例証的に記載されるものであり、特許請求される本発明の範囲を限定することを意図するものではない。前述の実施形態の変形が、当業者には明白であり、以下の特許請求の範囲によって包括されることが、本発明者によって意図される。
【図１ａ）】
0006717450.tif 000002
【図１ｂ）】
0006717450.tif 000003
【図１ｃ）】
0006717450.tif 000004
【図２】
0006717450.tif 000005
【図３】
0006717450.tif 000006
【図４】
0006717450.tif 000007
【図５】
0006717450.tif 000008
【図６ａ】
0006717450.tif 000009
【図６ｂ】
0006717450.tif 000010
【図６ｃ】
0006717450.tif 000011
【図７】
0006717450.tif 000012