(57)【要約】  基材（２）、特にねずみ鋳鉄基材、基材（２）上に形成された少なくとも１つの摩擦面（８）及び少なくとも１つの摩擦面（８）に塗布された少なくとも１つの被覆層（４）を有する自動車用ブレーキディスク（１）であって、被覆層（４）は、基材（２）よりも硬くかつ薄く、被覆層（４）内にパルスレーザーを用いて、マーキングを可能にするために色調変化（９）が導入されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車用ブレーキディスク（１）であって、基材（２）、特にねずみ鋳鉄基材、該基材（２）上に形成された少なくとも１つの摩擦面（８）、及び該少なくとも１つの摩擦面（８）の少なくとも表面上に塗布された少なくとも１つの被覆層（４）を含むブレーキディスクであって、
該被覆層（４）は、基材（２）よりも硬くかつ薄く、該被覆層（４）内にパルスレーザーを用いてマーキングを可能にするために色調変化（９）が導入されていることを特徴とする、ブレーキディスク。
【請求項２】
請求項１に記載のブレーキディスク（１）であって、
前記被覆層（４）は、３００ＨＶ０３よりも大きいミクロ硬度を有する、及び／又は、
前記被覆層（４）は、セラミック、例えば、Ｃ／ＳｉＣ、Ａｌ−ＳｉＣを含有する、及び／又は、
前記被覆層（４）は、１０００μｍ未満の層厚を有する、特に１００〜５００μｍの層厚を有することを特徴とする、ブレーキディスク。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のブレーキディスク（１）であって、
前記基材（２）と前記少なくとも１つの被覆層（４）との間に、窒化物、炭化物、及び／又は酸化物を含有する層を含む少なくとも１つの表面層（３）が形成され、
前記被覆層（４）は、金属マトリックス及びそれの一部であるセラミック成分からなるサーメット材料からなり、該セラミック成分は、該サーメット材料の３０〜７０重量％となっていることを特徴とする、ブレーキディスク。
【請求項４】
請求項３に記載のブレーキディスク（１）であって、
前記金属マトリックスは、好ましくは、２８重量％のクロム、１６重量％のニッケル、４．５重量％のモリブデン、１．５重量％のケイ素、１．７５重量％の炭素、残りは鉄を含有する組成を有する高合金ＣｒＮｉＭｏ鋼鉄である、又は、好ましくは、２０〜２３重量％のクロム、５重量％までの鉄、８〜１０重量％のモリブデン、合計で３．１５〜４．１５重量％のニオブ及びタンタル、残りがニッケルを含有する組成を有する、特に好ましくは、２１．５重量％のクロム、２．５重量％の鉄、９．０重量％のモリブデン、合計で３．７重量％のニオブ及びタンタル、残りがニッケルを含有する組成を有するＮｉＣｒＭｏ合金であることを特徴とする、ブレーキディスク。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のブレーキディスク（１）であって、
前記セラミック成分は、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、及びＭｇＡｌ2Ｏ4、並びにこれらの組合せから選択される酸化物セラミックを含有すること、又は、前記セラミック成分は、Ａｌ2Ｏ3及び、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＭｇＡｌ2Ｏ4を含む群から選択される少なくとも１種の別の酸化物セラミックを含有することを提供し、Ａｌ2Ｏ3は、前記セラミック成分全体の６０〜９０重量％の割合をなすことを特徴とする、ブレーキディスク。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか一項に記載のブレーキディスク（１）であって、
前記表面層（３）は、前記基材（２）を起点として拡散層（３１）、窒化物及び炭化物を含有する結合層（３２）、並びに酸化層（３３）を有し、該拡散層（３１）は、０．１〜０．８ｍｍの層厚を、該結合層（３２）は、２〜３０μｍの層厚を、及び該酸化層（３３）は、１〜５μｍの層厚を有することを特徴とする、ブレーキディスク。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれか一項に記載のブレーキディスク（１）であって、
前記被覆層（４）と前記表面層（３）との間に中間層（１０）が提供され、該中間層は、ニッケル系合金から、好ましくは、ニッケルクロム合金から、又は金属マトリックスからなり、ニッケル系合金又はマトリックス金属からなる該中間層（１０）は、３０〜１２０μｍの層厚を有することを特徴とする、ブレーキディスク。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のブレーキディスク（１）の製造方法であって、以下の、
ブレーキディスク未加工鋳造品（１２）を製造する工程と、
前記被覆層（４）を形成する工程と、
パルスレーザーを用いて、該パルスレーザーのエネルギが化学反応及び融解プロセスを引き起すことによって、前記被覆層（６）内に前記色調変化（９）を導入する工程と、を含むことを特徴とする、方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、
前記工程は、前記被覆層（４）を形成する前に、
ガス処理、プラズマ処理、又は塩浴処理での窒化、浸炭、浸炭窒化、及び／又は陽極酸化又はプラズマ酸化による酸化、好ましくは、少なくとも前記摩擦面（８）での前記基材（２）の浸炭窒化、プラズマ活性化、及び酸化、その際の前記表面層（３）の形成、
金属マトリックス及びそれの一部である、サーメット材料の３０〜７０重量％のセラミック成分からなるサーメット材料の調製、並びに、
該サーメット材料の、特に溶射による前記表面層（３）上への塗布が行われ、その際に前記被覆層（４）の形成となることを特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材、特にねずみ鋳鉄基材、基材上に形成された少なくとも１つの摩擦面、及び少なくとも１つの摩擦面の少なくとも表面上に被覆された少なくとも１つの被覆層を含む自動車用ブレーキディスクに関する。更に本発明は、そのようなブレーキディスクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブレーキディスクは、ブレーキパッドと共に摩擦学的システムを形成する摩擦面を有する。ブレーキ時に、固定のブレーキパッドを回転する摩擦面と接触させる場合、ブレーキディスクの摩擦面は、摩擦の結果として熱せられる。ブレーキ効果は、摩擦面の状態及び摩擦面表面の仕上げに依存する。特に、ブレーキ過程の結果高められたブレーキディスクの温度は、場合により、腐食媒体、例えば、水及び除氷塩などに関連して、摩擦面上に発生する腐食をもたらす又は促進する。この理由から多くの場合、ブレーキディスクは、摩擦面上に腐食防止層が備えられる。しかしこの腐食防止層が、例えば、異なる熱膨張率の結果、ブレーキディスク基体まで広がるクラックを有する場合、又は、被覆層と基体とが異なる電気化学的電位を有する場合、被覆層の下に基体の腐食（腐食浸潤）が生じ、この腐食は、被覆された基体の層間剥離をもたらす、及びそれによって、限界に達し、ついにブレーキ効果が失われる。
【０００３】
特に高温の場合にも、腐食及び酸化に対するブレーキディスクの耐性を改善するために、ブレーキディスクに浸炭窒化表面処理及び続く酸化後処理を施すことによって、腐食防止層を有する鉄系材料で作製したブレーキディスクの摩擦面が提供される。
【０００４】
同時に、機能的又は外観上の理由から、例えば、穿孔（有孔ブレーキディスク）又はスリットなどの凹部を摩擦面に導入することが望ましい。しかしそのような凹部は、被覆層を貫通するかもしれず、それによって、再び基体の腐食を生じ得る。凹部の導入後に被覆層を塗布した場合であったとしても、凹部周辺の縁部に腐食リスクの増加があろう。
【０００５】
特許文献１から、自動車のブレーキロータの浸炭窒化の方法が公知である。鉄系材料製ブレーキロータは、加熱され、フェライト浸炭窒化する温調塩浴中及び酸化する温調塩浴中で処理される。その後、ブレーキロータの表面は、結合層及び結合層の下にある拡散層を有する。結合層の表面にはＦｅ3Ｏ4を含有する酸化層があり、酸化層の下に主として、ε−窒化鉄Ｆｅ3Ｎ及びわずかな割合のγ'−窒化鉄Ｆｅ4Ｎからなる結合層が存在する。拡散層は、鉄系材料中に、結合層内よりも少ない濃度の拡散窒素を含有する。
【０００６】
特許文献２は、鋼鉄材料製の連結部材を介して互いに連結されている支持部品及び摩擦リングからなるブレーキディスクを記載している。その際、連結部材は、少なくとも終端部分に、適切な方法で、拡散層と、拡散層の上にある鉄窒化炭素を含有する結合層と、結合層の上にある酸化層とからなる腐食防止層を備える。
【０００７】
特許文献３は、鉄系材料上に腐食防止層及び摩耗保護層を生成するためのガス処理を開示しており、このガス処理は、環境汚染に関する塩浴処理の欠点、及び、塩浴処理で生じた表面は粗くて後処理を必要とするという生成した表面トポグラフィーの欠点を回避する。その際まず初めに、浸炭窒化は、常圧ガス処理で行われ、結合層は、鉄窒化炭素から形成され、常圧ガス処理での酸化によって封止された均一な酸化層が形成される前に、プラズマを用いた減圧処理で、結合層表面は、活性化される。
【０００８】
低合金鉄上に腐食防止層及び摩耗保護層を生成する上記方法は、Ｓｕｌｚｅｒ  Ｍｅｔｃｏ（Ｂｅｒｇｉｓｃｈ  Ｇｌａｄｂａｃｈ）のＩＯＮＩＴ  ＯＸ（商標）として既知である（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｕｌｚｅｒ．ｃｏｍ）。
【０００９】
特許文献４では、自動車用ねずみ鋳鉄ブレーキディスクの製造方法を記載しており、このブレーキディスクの摩擦面は、浸炭、浸炭窒化、浸炭焼き入れ、ガス窒化、酸化窒化、ガス浸炭窒化、プラズマ窒化、プラズマ酸化、ホウ化、プラズマ浸炭、又はプラズマホウ化を用いて後処理される。摩擦面は、後処理前に、炭化タングステン、炭化クロム、及びニッケルからなる被覆、又は炭化タングステン、コバルト、クロム、及びニッケルからなる被覆を伴って提供されてもよい。
【００１０】
特許文献５からも、被覆された部品、詳しく言えばブレーキディスクは、公知であり、基材と被覆層との間に、中間層は、リン酸塩処理、窒化、ホウ化、スパッタリング、塩浴窒化、浸炭、浸炭窒化、プラズマ浸炭窒化、陽極酸化によって、化学的ニッケル分散によって、熱的方法によって、化学的方法によって、物理的気相蒸着によって、及び／又は化学的気相蒸着によって形成されている。
【００１１】
特許文献６は、基体及び、摩擦層として使用される少なくとも１つの摩耗耐性層を伴う被覆を有するブレーキディスクを開示している。被覆の少なくとも１つの層の層厚及び／又は被覆の層厚は、合計で最大約１５０μｍに達する。
【００１２】
特許文献７から、ブレーキディスクの摩擦面上にマーキングを有するブレーキディスクを提供する方法が公知である。摩擦耐性マーキングを達成するために、ブレーキディスクの化学的又は物理的処置は、マーキング形状のテンプレートによって実施される。したがって、ブレーキディスクは、マーキング形状の領域を有し、その領域は、ブレーキディスクの他の領域とは異なる特性、例えば、異なる硬度を有する。
【００１３】
特許文献８から、摩擦面上に放射状の溝を有するブレーキディスクが公知であり、その溝は、円弧形状に形成され、ブレーキディスクの外側に向かって放射状の方向に開放している。
【００１４】
特許文献９は、基体及びその上に塗布された摩耗層を有するブレーキディスクを開示している。摩耗層と基体との間の結合を実現するために、基体の接触面は、レーザー照射によって表面トポグラフィーの改質のために前処理されている。
【００１５】
特許文献１０では、摩耗保護層及び一体化された摩耗インジケータを有する摩擦ディスクが記載されている。摩耗保護層と摩擦ディスクとの間に少なくとも１つの表示面部材が備えられ、表示面部材は、摩擦ディスクの部分を占め、着色及び構造の特徴の少なくとも１つによって摩擦ディスク及び摩耗保護層から区別される。表示面部材は、摩耗保護層の除去によってあらわになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０  ２００７  ０２７  ９３３  Ｂ４号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０  ２０１１  ０５３  ２５３  Ａ１号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１９５  ２５  １８２  Ａ１号明細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第２  ３９４  ０７２  Ｂ１号明細書
【特許文献５】独国特許出願公開第１０  ２０１１  １２２  ３０８  Ａ１号明細書
【特許文献６】独国特許出願公開第１０  ２００４  ０１６  ０９２  Ａ１号明細書
【特許文献７】独国特許出願公開第１０  ２０１２  ２２１  ３６５  Ａ１号明細書
【特許文献８】独国特許出願公開第６９８  １１  ６６１  Ｔ２号明細書
【特許文献９】独国特許出願公開第１０  ２０１１  ０７５  ８２１  Ａ１号明細書
【特許文献１０】独国特許出願公開第１０  ２０１０  ０１３  ３４３  Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の課題は、視覚的インジケータを有しながらも、腐食及び摩耗に対して保護されたブレーキディスクを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この課題は、本発明により独立請求項の主題によって解決される。有利な実施形態は、従属請求項の主題である。
【００１９】
本発明は、ブレーキディスクを貫通する凹部の代わりに視覚的マーキングを被覆層内に導入するという基本的着想に基づく。それによって、被覆層の腐食保護作用は、保持されたままである。目的に応じて、被覆層は、基材よりも硬くかつ薄くなっており、被覆層内に色調変化が加えられている。したがって、基材もまた、色調変化が存在する場所で更に被覆層で覆われていることが不可欠である。その際、被覆層、好ましくは、摩耗保護層又は腐食防止層及び基材は、ねずみ鋳鉄製ブレーキディスク基体である。マーキング、例えば、商標、型番、又はシリアルナンバーなどのブレーキディスクの識別を可能にするために、ブレーキディスクに色調変化が導入されてもよい。
【００２０】
適した選択肢は、色調変化及び場合によりくぼみをパルスレーザーを用いて被覆層内に導入することを提供する。パルスレーザーを用いて非常に精確な材料加工を行うことができ、その結果、色調変化及び場合によりくぼみを被覆層内にのみ導入することが可能である。パルスレーザーのエネルギによって、例えば、化学反応又は融解プロセスを引き起すことができ、色調変化、例えば、暗色化、明瞭化、又は金属光沢がもたらされる。
【００２１】
更に適した選択肢は、被覆層が３００ＨＶ０３よりも大きいミクロ硬度、より適切には５００ＨＶ０３よりも大きいミクロ硬度、又は最も適切には８００ＨＶ０３よりも大きいミクロ硬度を有することを提供する。被覆層の高い硬度によって、被覆層の摩耗は、低減され、その結果、耐用年数は、向上されている。
【００２２】
特に適した選択肢は、被覆層がセラミック、例えば、炭素繊維で強化した炭化ケイ素（Ｃ／ＳｉＣ）及び／又は炭化ケイ素粒子で強化したアルミニウム合金（Ａｌ−ＳｉＣ）を有することを提供する。被覆層内にセラミックを使用することによって、被覆層の高い硬度は達成され、ブレーキディスクの耐用年数を延長する。
【００２３】
更に特に適した選択肢は、被覆層が１０００μｍ未満の層厚を有する、特に１００〜５００μｍの層厚を有することである。被覆層の厚さを薄くすることによって、被覆層に関するコストは、削減され得る。更に、それによって、ブレーキディスクの機械的特性は、費用対効果があり、高い機械的安定性をもたらす基材によって、より強く影響される。
【００２４】
有利な解決策は、基材と被覆層との間に少なくとも１つの表面層が形成されていることを提供し、この表面層は、炭化物及び／又は酸化物を含有する層を含み、したがって、窒化、浸炭、浸炭窒化、及び／又は酸化によって形成されている。耐腐食性及び耐裂性並びに摩耗保護を向上させるために、被覆層は、金属マトリックス及びそれの一部であるセラミック成分からなるサーメット材料からなり、セラミック成分は、サーメット材料の３０〜７０重量％となっている。
【００２５】
「サーメット」とは、高い熱ショック耐性及び耐酸化性を有する金属マトリックス内のセラミック材料製の非常に硬く耐摩耗性の複合材料を指す。
【００２６】
サーメット被覆層は、窒化、浸炭、浸炭窒化、及び／又は酸化によって形成され硬化された表面層と関連して、電気化学的バリアとして、部品に明白に向上した耐腐食性及び耐裂性を与える。それによって、層システムの完全不能化をもたらす腐食の浸潤は、層間剥離によって遅らせることができ、したがって、層システム又は部品、例えば、自動車のブレーキディスクの寿命及び耐用年数は、明白に延長される。
【００２７】
更に有利な解決策は、金属マトリックスが、好ましくは、２８重量％のクロム、１６重量％のニッケル、４．５重量％のモリブデン、１．５重量％のケイ素、１．７５重量％の炭素、残りは鉄を含有する組成を有する高合金ＣｒＮｉＭｏ鋼鉄であることを提供する。
【００２８】
特に有利な解決策は、金属マトリックスがＮｉＣｒＭｏ合金であることを提供し、この合金は、好ましくは、２０〜２３重量％のクロム、５重量％までの鉄、８〜１０重量％のモリブデン、合計で３．１５〜４．１５重量％のニオブ及びタンタル、残りがニッケルの組成を有し、特に好ましくは、２１．５重量％のクロム、２．５重量％の鉄、９．０重量％のモリブデン、合計で３．７重量％のニオブ及びタンタル、残りがニッケルの組成を有する。
【００２９】
更に特に有利な解決策は、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、及びＭｇＡｌ2Ｏ4、並びにこれらの組み合わせから選択される酸化物セラミックを含有するセラミック成分を提供する。
【００３０】
有利な選択肢は、セラミック成分がＡｌ2Ｏ3及び、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＭｇＡｌ2Ｏ4を含む群から選択される少なくとも１種の別の酸化物セラミックを含有することを提供し、Ａｌ2Ｏ3は、セラミック成分全体の６０〜９０重量％の割合をなす。
【００３１】
更に有利な選択肢は、表面層が基材を起点として拡散層、窒化物及び炭化物を含有する結合層、並びに酸化層を有することを提供し、拡散層は、０．１〜０．８ｍｍの層厚を、結合層は、２〜３０μｍの層厚を、及び酸化層は、１〜５μｍの層厚を有する。
【００３２】
好ましくは、結合層は、大部分がε−窒化鉄並びに別種の窒化物及び炭化物を含有する。酸化層は、好ましくは大部分が酸化鉄を含有する。
【００３３】
特に有利な選択肢は、被覆層と表面層との間に中間層を設けることを提供し、この中間層は、ニッケル系合金から、好ましくは、ニッケルクロム合金から、又は金属マトリックスからなり、ニッケル系合金又はマトリックス金属からなる中間層は、３０〜１２０μｍの層厚を有する。
【００３４】
被覆層の基材上の結合を改善するために、基材の表面及び表面層又は中間層は、被覆層によって覆われた領域において機械的に粗面化される、又は刻み加工されていてもよく、その結果、被覆層は、基材と噛み合う。
【００３５】
更に上述の課題は、本発明により、前述の記載に基づくブレーキディスクの製造法によって解決され、この方法は、ブレーキディスク鋳造未加工品の製造、ブレーキディスクの少なくとも摩擦面上での被覆層の形成、及びパルスレーザーを用いた被覆層での色調変化の導入を含む。
【００３６】
この方法で、腐食防止及び摩耗保護の被覆層を有するブレーキディスクが得られる。
【００３７】
適した解決策は、被覆層の形成前に、基材の少なくとも摩擦面での、ガス処理、プラズマ処理、又は塩浴処理での窒化、浸炭、浸炭窒化、及び／又は陽極酸化又はプラズマ酸化による酸化、好まくは、浸炭窒化、プラズマ活性化、及び酸化を提供し、その際、表面層の形成、金属マトリックス及びその一部であり、サーメット材料の３０〜７０重量％であるセラミック成分からなるサーメット材料の提供、並びにそのうえ表面層上にサーメット材料を塗布することによる被覆層の形成を提供する。
【００３８】
サーメット材料の塗布は、溶射によって行われる。
【００３９】
特に適した解決策は、窒化、浸炭、浸炭窒化、及び／又は酸化の前に、基材の表面、少なくとも摩擦面が機械的に粗面化される又は刻み加工されることを提供する。
【００４０】
別法として又は追加的に、基材表面を刻み加工するために、基材表面の窒化、浸炭、浸炭窒化、及び／又は酸化の後に、ニッケル系合金又は純粋なマトリックス金属が表面層上に塗布されてもよく、そのようにして追加的な中間層は、摩耗保護として、及び場合により被覆層の固着を保護するために形成される。
【００４１】
ニッケル系の合金又はマトリックス金属の塗布はまた、溶射によって行うことができる。
【００４２】
本発明のその他の重要な特徴及び利点は従属クレーム、図面、及び図面を参照した関連する図面の説明から明らかになる。
【００４３】
前述の、及び以下に更に記載する特徴はそのつど記載する組み合わせだけではなく、本発明の範囲を逸脱することなく別の組み合わせで、又は単独で使用できることが理解されよう。
【００４４】
図面を参照して本発明の好適な実施形態を以下の記載で詳細に説明し、その際、同一の参照符号は同一又は類似の、又は機能的に同一の部品を示す。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】複数のくぼみを有する本発明によるブレーキディスクの俯瞰図である。
【図２】図１の直線ＡＡに沿ったくぼみの領域でのブレーキディスクの部分の断面図である。
【図３】図１の直線ＡＡに沿った別のくぼみの形状を有するくぼみの領域でのブレーキディスクの部分の断面図である。
【図４】硬化された表面層、別のニッケル系中間層、及び被覆層を有するくぼみを含まない本発明によるブレーキディスクの部分を通る断面図である。
【図５】拡散層、結合層、及び酸化層から形成された表面層、別のニッケル系中間層、並びに被覆層を有するくぼみを含まない本発明によるブレーキディスクの部分を通る断面図である。
【図６】刻み加工された表面及び硬化された表面層、別のニッケル系中間層、及び被覆層を有する本発明によるブレーキディスクの部分を通る微細断面の顕微鏡画像である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
本発明は、基材２、特にねずみ鋳鉄基材を有するブレーキディスク１に関し、基材の腐食特性及び摩耗特性は、硬化された表面層３及び表面層上に塗布された被覆層４によって、場合により更に別の層によっても改良されており、被覆層４を貫通しない色調変化５及び場合によりくぼみ６が被覆層４内に導入されている。層は、ブレーキディスク１の作動時に表面に発生し得る、例えば、亀裂の拡大を防止する又は低減する。基材２において亀裂拡大が回避されることによって、層の腐食浸潤もまた効果的に防止され、その結果、例えば、層間剥離によるブレーキディスク１の不能化は生じない、又は明白に遅くなってからようやく生じる。くぼみ６は、例えば、ブレーキパッドの洗浄のためと想定してもよく、又は摩耗マーキングとして形成されてもよい。
【００４７】
図１に示したブレーキディスク１は、ハブ７及び少なくとも１つの、例えば、２つの摩擦面８を有し、摩擦面は、ハブに対して同軸に配置されている。摩擦面には、ブレーキ過程時にブレーキパッドが接触する。摩擦面８は、それぞれ表面層３及び表面層上に塗布された被覆層４を有する。それぞれの被覆層内に、複数の、例えば、４個のくぼみ６が導入されている。
【００４８】
被覆層４の腐食防止効果を損なわないために、くぼみ６は、被覆層４内にのみ導入され、したがって、被覆層４を貫通しない。くぼみ６の下にある被覆層４の残りの厚さは、被覆層４での亀裂形成を引き続き回避するために十分な厚さであるべきである。
【００４９】
くぼみ６は、パルスレーザーを用いて被覆層４内に導入してもよい。パルスレーザーを用いて、被覆層４は、被覆層４に大きな力を加えることなく、加工され得る。それによって、被覆層４の損傷は、被覆層４の層厚が薄い場合であっても回避され得る。
【００５０】
更に、パルスレーザーは、くぼみ６をほぼ任意の形状にすることを可能にする。例えば、表面とくぼみ６との間に、急勾配の縁部又は緩やかな移行部が可能である。
【００５１】
更にパルスレーザーを用いて、表面の色調変化９もまた可能になり得る。そのようにして、例えば、シリアルナンバー、型番、又は商標表示は、ブレーキディスク１の摩擦面８上に提供され得る。同様に、くぼみ６をブレーキディスク１のマーキングのために利用することが可能である。
【００５２】
以下に、本発明による色調変化９が導入され得る、例示的な被覆層４の実施形態を説明する。
【００５３】
ブレーキディスク１の基体を形成する基材２の表面に、窒化、浸炭、浸炭窒化、及び／又は酸化によって、硬化された表面層３が形成されており、表面層３上に被覆層４が塗布されている。被覆層４は、金属マトリックス及びそれの一部であるセラミック成分からなるサーメット材料からなり、セラミック成分は、サーメット材料の３０〜７０重量％となっている。
【００５４】
図４に示した別法として実施されたブレーキディスクは、硬化された表面層３と被覆層４との間に、ニッケル系合金製、好ましくは、耐腐食性かつ耐高温性のニッケルクロム合金製の追加的な中間層１０を有する。
【００５５】
以下で、追加的な中間層１０を有する実施形態での本発明によるブレーキディスク１の層を詳細にまとめた図５に基づいて、本発明によるブレーキディスク１の製造を説明する。
【００５６】
本発明によるブレーキディスクは、鋳造されたブレーキディスク未加工鋳造品１２を形成する基材２上に、硬化された表面層３を有し、表面層３は、好ましくは、ＩＯＮＩＴ  ＯＸ（商標）処理後に浸炭窒化、プラズマ活性化、及び酸化によって形成されるが、場合により他の窒化プロセス、浸炭プロセス、浸炭窒化プロセス、及び／又は酸化プロセスによってもまた形成される。任意選択的に、基材２の表面は、あらかじめ機械的に粗面化されてもよい。表面層３は、基材２を起点として、拡散層３１、結合層３２、及び酸化層３３から構成される。浸炭窒化中に、窒素及び炭素は、基材２の表面内に侵入し、層厚が２〜３０μｍの範囲にある結合層３２では、大部分がε−窒化鉄又はε−鉄窒化炭素、並びにより少ない量のγ'−窒化鉄及び特殊窒化物が形成される。結合層３２の下で、拡散層３１は、基材２内に及んでおり、結合層３２内よりも少ない、内部に拡散した窒素及び炭素を有し、基材構造内の「解決策」中の窒素は、特殊窒化物、炭化物、及び窒化物析出物と並んで存在する。拡散層３１の厚さは、０．１〜０．８ｍｍの範囲にあり、処理条件及び基材特性にもまた依存する。
【００５７】
結合層３２の表面は、プラズマ活性化後に酸化され、その結果、画定された細孔構造を有する結合層３２上に、１〜５μｍの範囲の層厚を有するＦｅ3Ｏ4からなる広範囲が封止された酸化層３３が形成される。
【００５８】
図５に基づく層構造を得るために、ニッケル系合金又はマトリックス金属からなる中間層１０は、被覆層４の形成のためにサーメット材料が塗布される前に、酸化層３３上に塗布される。中間層１０は、３０〜１２０μｍの範囲の層厚を有してもよく、被覆層４は、１００〜５００μｍの範囲の層厚を有してもよい。
【００５９】
中間層１０と酸化層３３との間に、中間層１０がない実施例では対応してサーメット被覆層４と酸化層３３との間に、混合帯１１があり、混合帯内では、酸化層３３の酸化鉄は、中間層１０のニッケル系合金若しくはマトリックス金属と（又は被覆層４のマトリックス金属と）混合している。中間層１０が、マトリックス金属とは異なるニッケル系合金からなる場合には、被覆層４と中間層１０との間にもまた混合帯１１がある。混合帯１１の厚さは、塗布手法及び塗布パラメータに応じて変化してもよい。
【００６０】
中間層１０の形成のためのニッケル系合金又はマトリックス金属の塗布だけではなく、被覆層４の形成のためのサーメット材料の塗布もまた、溶射によって行ってもよい。
【００６１】
図６の撮影した顕微鏡写真は、表面に刻み加工した基材２を示している。硬化された表面層３は、約３０μｍの結合層３２及び３μｍの酸化層３３の層厚を有する基材２の表面にあり、破線によって示されている。刻み加工された基材２上に、詳しく言えば表面層３上に、この実施例では、平均約１００μｍの層厚を有するニッケル系中間層１０が塗布されている。写真で分かるように、中間層１０の層厚は、基材２の刻み加工された表面に起因して変化する。サーメットからなる被覆層４は、約３５０μｍの平均厚さを有する。層厚の変化は、ここでもまた基材２の刻み加工された表面に由来して生じているが、その表面は、有利には、その噛み合わせ効果によって、被覆層４と中間層１０で被覆された基材２との間のより良好な結合をもたらす。
【００６２】
被覆層４及びその下にある層３、１０は、摩擦学的負荷がかかる面、すなわち、ブレーキディスクの摩擦面上に限定されていてもよい。
【００６３】
マトリックス金属は、高合金ＣｒＮｉＭｏ鋼鉄又はＮｉＣｒＭｏ合金であってもよい。追加的な中間層１０は、ニッケル系合金、好ましくは、ＮｉＣｒ合金、又はセラミック成分を含まない純粋マトリックス金属である。
【００６４】
被覆層４の金属マトリックス形成のために適したＣｒＮｉＭｏ鋼鉄は、Ｆｅ２８Ｃｒ１６Ｎｉ４．５Ｍｏ１．５Ｓｉ１．７５Ｃの組成を有する。適したＮｉＣｒＭｏ合金は、Ｎｉ２０−２３Ｃｒ＜５Ｆｅ８−１０Ｍｏ３，１５−４，１５Ｎｂ（＋Ｔａ）（ＩｎｃｏｎｅｌＴＭ６２５  Ｓｐｅｃｉａｌ  Ｍｅｔａｌｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈｕｎｔｉｎｇｔｏｎ，Ｗｅｓｔ  Ｖｉｒｇｉｎｉａ，ＵＳＡ）の組成を含み、Ｎｉ２１．５Ｃｒ２．５Ｆｅ９．０Ｍo３．７（Ｎｂ＋Ｔａ）が特に好ましく適している。
【００６５】
中間層１０を形成するための材料として、別のニッケル系合金、特にＮｉＣｒ合金を考慮の対象としてもよい。
【００６６】
被覆層４のセラミック成分は、例えば、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、及びＭｇＡｌ2Ｏ4（スピネル）などの酸化物セラミックを含有する。これは、サーメットのセラミック成分として単一で又は組み合わせで選択されてもよい。そのようにして、セラミック成分は、例えば、主成分としてＡｌ2Ｏ3の他に、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＭｇＡｌ2Ｏ4を含む群から選択される少なくとも１種の別の酸化物セラミックを副成分として含有してもよい。セラミック成分全体に対するＡｌ2Ｏ3の割合は、サーメット材料におけるセラミック成分の割合がサーメット材料の３０〜７０重量％の範囲である場合、６０〜９０重量％になる。したがって、別の酸化物セラミックＴｉＯ2、ＺｒＯ2、及び／又はＭｇＡｌ2Ｏ4は、セラミック成分全体の１０〜４０重量％の割合である。好ましくは、全セラミック成分でのＡｌ2Ｏ3の割合は、７５〜８５重量％の範囲、特に８０重量％である。
【００６７】
例えば、溶射によって塗布されたサーメット材料からなる被覆層４は、５％未満の多孔性及び３００ＨＶ０３〜１０００ＨＶ０３のミクロ硬度を有する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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