[发明专利]铸铁摩擦部件的制造方法

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及一种铸铁摩擦部件的制造方法。

相关技术

要求用于车辆盘式制动器转子、制动鼓、机械工具的滑动部分等的铸铁摩擦部件的摩擦表面具有高耐腐蚀性和高耐磨性。因此，已经在铸铁摩擦部件的表面形成涂层薄膜或磷酸锌涂层。然而，涂层薄膜或涂层在长时间后磨损或脱层，因此难以确保足够的耐腐蚀性和耐磨性。

与上述相比，已对在铸铁摩擦部件的摩擦表面上进行氮碳共渗处理的技术进行了研究和利用。氮碳共渗处理是能够使氮和碳在A1转变点（727℃）或以下、通常为550℃至580℃的处理温度下同时进行间隙扩散的表面处理。在氮碳共渗处理中，由于在最外表面上形成氮化合物的硬质层，因此可以提高铸铁摩擦部件的耐腐蚀性和耐磨性。此外，由于在氮碳共渗处理中不伴有相变，因此与渗碳处理等相比引起的应变较小。作为氮碳共渗处理，可以例举的是盐浴氮碳共渗处理、气体氮碳共渗处理、等离子体氮化处理等。

例如，JP-A-H06-307471和JP-A-2010-053926公开了通过盐浴氮碳共渗处理在铸铁盘式制动器转子的表面上进行氮碳共渗处理，以便在所述表面上形成Fe-C-N系化合物层，从而提高耐腐蚀性和耐磨性。然而，由于使用有害的氰化物，盐浴氮碳共渗处理在安全性和环境负担方面存在问题。此外，盐浴氮碳共渗处理存在着易于在形成的化合物层的最外表面上形成多孔层的问题。

JP-B2-3303741公开了一种气体氮碳共渗处理，其中氮碳共渗处理过程在200Torr或以下的包含氨气的氮化气氛下，在450℃至560℃的处理温度下进行两次，并在其间插入扩散处理过程。在这种方法中，不使用有害的氰化物，并且可以使形成在铸铁摩擦部件表面上的化合物层致密。此外，由于能够抑制化合物层的厚度过分增加，因此能够提高表面耐用性。

然而，当具有在其表面上通过上述方法而形成的氮化合物层的铸铁摩擦部件长期暴露于外部环境时，由于温度和湿度的影响可能在表面上形成红铁锈（Fe₂O₃）。即使当车辆盘式制动器转子的表面经历过氮碳共渗处理时，如果表面被红铁锈（Fe₂O₃）侵蚀，在在制动时也可能发生振动或制动力可能降低。此外，近年来，具有高设计性质的铝合金车轮已被大量使用。因此，当转子表面上存在红铁锈（Fe₂O₃）时，即使使用肉眼从外部也能有确定地观察到，使得车辆的外观变差。

针对上述问题，在通过氮碳共渗处理获得的氮化合物层的表面上进一步形成具有被称为黑铁锈的Fe₃O₄作为主要组分的氧化铁层，是有效的。由于所述氧化铁层均匀且致密，因此能够有效地防止在铸铁摩擦部件的表面上形成红铁锈（Fe₂O₃）。

正如在JP-A-H03-285058中公开的，所述氧化铁层通过被称为蒸汽氧化处理的方法来形成，在所述方法中将目标产品暴露于400℃至500℃的蒸汽1至1.5小时。然而，蒸汽氧化处理的条件设置困难。因此，当温度过高或处理时间过长时，可能形成红铁锈（Fe₂O₃）。因此，在铸铁摩擦部件的整个摩擦表面上形成均匀且致密的黑氧化铁层是非常困难的。

作为替代蒸汽氧化处理的方法，JP-B-S53-000371公开了一种方法，在所述方法中，将钢材在氮化气体和渗碳气体的混合气体中，在500℃至600℃下处理0.5至3小时，在所述处理温度下将所述钢材从炉取出，将其在空气中保持60至120秒以便形成Fe₃O₄膜，然后将其上形成有所述膜的钢材在油中冷却至室温。按照这种方法，可以连续地进行氮碳共渗处理、氧化铁层形成和冷却处理，因此能够在钢材表面上形成质量良好的氧化铁层。

专利文献1：JP-A-H06-307471

专利文献2：JP-A-2010-053926

专利文献3：JP-B2-3303741

专利文献4：JP-A-H03-285058

专利文献5：JP-B-S53-000371

然而，按照JP-B-S53-000371中公开的方法，在进行氮碳共渗处理之后，将目标产品从炉取出，由于其处于被加热状态，因此形成氧化铁层，然后将目标产物快速冷却（油冷却）。因此，在氮化合物层或包含Fe₃O₄的氧化铁层中可能形成裂纹。

发明内容