專利名稱：車輛用制動(dòng)裝置的旋轉(zhuǎn)制動(dòng)構(gòu)件及其防銹處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛用制動(dòng)裝置的起制動(dòng)部件作用的旋轉(zhuǎn)制動(dòng)構(gòu)件及其防銹處理方法。特別涉及在滾筒式制動(dòng)器的制動(dòng)滾筒或者圓盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤轉(zhuǎn)子(brake dise rotor)的滑動(dòng)面形成用于賦予防銹性能的磷酸鹽保護(hù)膜的構(gòu)造及其防銹處理方法。
背景技術(shù)：
機(jī)動(dòng)車或其它車輛輸出到海外時(shí)往往用船舶輸送，這時(shí)，由于只有經(jīng)過在港口附近的貨場的保管、裝船后的航海、對(duì)方國家的港口附近的貨場的保管才被交付對(duì)方國家的用戶，所以在該運(yùn)輸?shù)倪^程中往往在例如圓盤制動(dòng)器的制動(dòng)盤轉(zhuǎn)子上生銹。
該生銹，例如由制動(dòng)填料覆蓋的部分和沒有覆蓋的部分產(chǎn)生某種程度的差異，在該狀態(tài)下，操作制動(dòng)器時(shí)制動(dòng)力矩發(fā)生變動(dòng)。這被叫做抖動(dòng)現(xiàn)象，給駕駛員以不舒服的制動(dòng)感覺。
因此，為了防止成為上述抖動(dòng)現(xiàn)象原因的銹的產(chǎn)生，除了在制動(dòng)盤轉(zhuǎn)子的滑動(dòng)面上實(shí)施(dacrodized)處理或涂布防銹油等方法外，還試用了例如日本特公平1-58372號(hào)公報(bào)所示的在制動(dòng)盤轉(zhuǎn)子的滑動(dòng)面上形成磷酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化處理保護(hù)膜的方法。
無論哪一種方法，不僅要防止生銹，還需要滿足作為制動(dòng)部件的本來功能的下述功能。
(a)在交付用戶前的期間滑動(dòng)面有足夠的防銹性能，在交付用戶后對(duì)制動(dòng)性能沒有壞的影響。
(b)在初期制動(dòng)時(shí)摩擦系數(shù)的降低盡可能少。
(c)在交付用戶前的所謂試駕駛中的恢復(fù)制動(dòng)力的次數(shù)盡可能少。
(d)不容易產(chǎn)生負(fù)載車輪安裝部分的摩擦系數(shù)降低而使車輪螺母等松脫。
但是，在對(duì)制動(dòng)盤轉(zhuǎn)子的滑動(dòng)面進(jìn)行(dacrodized)處理的方法中，不僅處理工序多，而且用于防銹處理的總的耗能成本也高，成本上升是迫不得已的。除此而外，因?yàn)楹秀t，還必須充分地考慮對(duì)環(huán)境的影響。另外，在對(duì)滑動(dòng)面涂布防銹油的方法中，雖然處理簡便，但是有不能長期維持防銹效果的缺點(diǎn)。
在前面例示的日本特公平1-58372號(hào)公報(bào)等提出的通過磷酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化處理形成例如磷酸鋅合成保護(hù)膜的方法中，如果其膜厚不能確保在最低的4μm以上就不能得到必要的充分的防銹性能，而且，為使其保護(hù)膜加厚而使得處理時(shí)間變長，處理溫度也變高，其結(jié)果，導(dǎo)致設(shè)備大型化和能量效率降低，因此并不理想。
另外，由于在處理槽內(nèi)不可避免地堆積泥漿，為了清除該泥漿，需要多余的維護(hù)工時(shí)，除此而外，泥漿作為工業(yè)廢棄物必需由專門的人員和設(shè)施進(jìn)行處理，整體成本的上升是迫不得已的。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明著眼于上述課題，提供車輛用制動(dòng)裝置的旋轉(zhuǎn)制動(dòng)構(gòu)件即制動(dòng)滾筒或者制動(dòng)盤轉(zhuǎn)子及其防銹處理方法，使之僅僅形成薄的磷酸鹽保護(hù)膜就能得到必需的充分的防銹性能，并且能夠滿足上述幾個(gè)作為制動(dòng)要素的基本功能。
本發(fā)明的第1技術(shù)方案，是一種車輛用制動(dòng)裝置的旋轉(zhuǎn)制動(dòng)構(gòu)件，其特征在于，在由鐵系材料構(gòu)成的圓盤狀或者滾筒狀的旋轉(zhuǎn)制動(dòng)構(gòu)件中的至少制動(dòng)襯墊或制動(dòng)片等的成為與對(duì)方摩擦構(gòu)件相滑動(dòng)的滑動(dòng)面的區(qū)域上由在含有磷酸離子、鋅離子和硝酸離子的磷酸鹽保護(hù)膜形成液中的電解處理形成膜厚為1～10μm、質(zhì)量為4～33克/m2、結(jié)晶粒度為50μm以下的磷酸鹽保護(hù)膜。
本發(fā)明的第2技術(shù)方案，是從方法方面把握上述第1技術(shù)方案的，作為旋轉(zhuǎn)制動(dòng)構(gòu)件的防銹處理方法，其特征在于，在由鐵系材料構(gòu)成的圓盤狀或者滾筒狀的旋轉(zhuǎn)制動(dòng)構(gòu)件中至少成為與對(duì)方摩擦構(gòu)件相滑動(dòng)的滑動(dòng)面區(qū)域上由在含有磷酸離子、鋅離子和硝酸離子的磷酸鹽保護(hù)膜形成液中實(shí)施電解處理形成膜厚為1～10μm、質(zhì)量為4～35克/m2、結(jié)晶粒度為50μm以下的磷酸鹽保護(hù)膜。
所謂上述旋轉(zhuǎn)制動(dòng)構(gòu)件，指的是滾筒式制動(dòng)器中的例如鑄鐵制的制動(dòng)滾筒或圓盤式制動(dòng)器中的同樣地鑄鐵制的制動(dòng)盤轉(zhuǎn)子。
另外，作為上述磷酸鹽保護(hù)膜，例如使用日本磷化處理株式會(huì)社的「PB-EL950M」，這時(shí)，分別含有例如磷酸離子20～70克/升，鋅離子20～50克/升，硝酸離子30～80克/升。
當(dāng)用該磷酸鹽保護(hù)膜形成液進(jìn)行電解處理時(shí)，形成結(jié)晶粒度非常致密的作為磷酸鹽保護(hù)膜的磷酸鋅保護(hù)膜，與原來的保護(hù)膜相比，防銹性能飛躍地提高，即使在嚴(yán)酷的條件也可以顯著地推遲生銹。
而且，上述那樣的致密化了的磷酸鹽保護(hù)膜，若其膜厚最少為1μm就能得到所需要的充分的防銹性能，但是，即使加厚磷酸鹽保護(hù)膜的膜厚，由于在10μm左右，防銹效果的提高處于飽和狀態(tài)，所以磷酸鹽保護(hù)膜的膜厚最大為8μm左右，考慮到防銹性能，最好膜厚為2～8μm的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的第3技術(shù)方案，是以第2技術(shù)方案作為前提，其特征在于，上述電解處理，把浸漬在磷酸鹽保護(hù)膜形成液中的旋轉(zhuǎn)制動(dòng)構(gòu)件作為陰極，把與旋轉(zhuǎn)制動(dòng)構(gòu)件中的應(yīng)該成為滑動(dòng)面的區(qū)域隔開規(guī)定距離并與其相對(duì)向電極作為陽極來進(jìn)行處理。
另外，本發(fā)明的第4技術(shù)方案，明確了第2技術(shù)方案或者第3技術(shù)方案中的旋轉(zhuǎn)制動(dòng)構(gòu)件是圓盤制動(dòng)裝置的制動(dòng)盤轉(zhuǎn)子。
上述電解處理性能，除了電極形狀而外，還依賴陽極和陰極的相對(duì)距離、電流密度、處理時(shí)間、處理液濃度及溫度等參量，所以需要根據(jù)磷酸鹽保護(hù)膜的膜厚要求等設(shè)定各參量。另外，在把磷酸鹽保護(hù)膜的生成限定在特定部位的情況下，根據(jù)需要對(duì)電極或者旋轉(zhuǎn)制動(dòng)構(gòu)件實(shí)施掩蓋。再有，根據(jù)旋轉(zhuǎn)制動(dòng)構(gòu)件的形狀等因素，不一定需要通過一次電解處理完成規(guī)定的膜厚，也可以分成幾次進(jìn)行電解處理。
因此，根據(jù)本發(fā)明的第1～4技術(shù)方案，在由鐵系材料構(gòu)成的制動(dòng)盤轉(zhuǎn)子或者制動(dòng)滾筒中的至少應(yīng)該成為與相對(duì)摩擦構(gòu)件滑動(dòng)的滑動(dòng)面的區(qū)域上，通過在含有磷酸離子、鋅離子和硝酸離子的磷酸鹽保護(hù)膜形成液中的電解處理，形成膜厚為1～10μm、質(zhì)量為4～35g/m2、結(jié)晶粒度為50μm以下的磷酸鹽保護(hù)膜，因此與原有的技術(shù)相比，具有雖然是薄膜處理，但是防銹性和耐腐蝕性都有飛躍提高的效果。
另外，根據(jù)本發(fā)明的第2～4技術(shù)方案，除了因?yàn)榱姿猁}保護(hù)膜的膜厚可薄膜化而可以縮短處理時(shí)間和提高能量效率而外，由于不產(chǎn)生泥漿，所以對(duì)成本和環(huán)境都有好處。

圖1是表示本發(fā)明的理想的第1實(shí)施例的制動(dòng)盤轉(zhuǎn)子的防銹處理順序的概略說明圖。
圖2是詳細(xì)表示作為旋轉(zhuǎn)制動(dòng)構(gòu)件的制動(dòng)盤轉(zhuǎn)子的圖，(A)是正視圖，(B)是沿同圖(A)的a-a線剖切的剖面圖。
圖3是圖2的(B)中的E部的放大圖。
圖4是表示形成磷酸鹽保護(hù)膜處理時(shí)對(duì)于制動(dòng)盤轉(zhuǎn)子的電極配置的說明圖。
圖5是表示進(jìn)行防銹處理的磷酸鹽保護(hù)膜的膜厚與制動(dòng)次數(shù)的關(guān)系的曲線圖。
圖6是表示進(jìn)行防銹處理的磷酸鹽保護(hù)膜的摩擦系數(shù)與制動(dòng)次數(shù)的關(guān)系的圖。
圖7是詳細(xì)表示本發(fā)明的第2實(shí)施例的作為旋轉(zhuǎn)制動(dòng)構(gòu)件的制動(dòng)滾筒的圖，(A)是其正視圖，(B)是沿圖(A)的b-b線剖面圖。
圖8是圖7的(B)中的F部的放大圖。
具體實(shí)施方式圖1表示本發(fā)明的防銹處理方法中理想實(shí)施例的設(shè)計(jì)成風(fēng)冷式的制動(dòng)盤轉(zhuǎn)子的處理順序，圖2，3分別表示制動(dòng)盤轉(zhuǎn)子的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，圖4表示圖1中的電解處理工序的詳細(xì)情況。
如圖2，3所示，例如由一般的鑄鐵材料(例如FC250)構(gòu)成的設(shè)計(jì)成風(fēng)冷式的制動(dòng)盤轉(zhuǎn)子1具有在車輛安裝時(shí)位于外側(cè)的外側(cè)滑動(dòng)板2和隔開規(guī)定距離位于其內(nèi)側(cè)的內(nèi)側(cè)滑動(dòng)板3以及放射狀配置在它們兩者之間的多個(gè)的隔壁4，由上述雙方滑動(dòng)板2、3和各隔壁4圍起來的空間分別起到通風(fēng)道的作用。5是與外側(cè)滑動(dòng)板2一體形成的做成所謂帽型斷面形狀的筒狀凸起部。
而且，上述凸起部5中的最外側(cè)的面，起到設(shè)置車輪的車輪安裝面6的作用，如眾所周知那樣，由于在該車輪安裝面6的螺栓孔7中壓入固定圖中未示的輪轂螺栓，用輪轂螺栓和與其配合的圖示外的車輪螺母把車輪緊固在車輪安裝面6上，同時(shí)在外側(cè)和內(nèi)側(cè)各滑動(dòng)面2a、3a上形成用于防銹的規(guī)定膜厚為t的磷酸鹽保護(hù)膜8，例如形成磷酸鋅保護(hù)膜。
上述磷酸鹽保護(hù)膜8如后述那樣，膜厚t為1～10μm，最好是2～8μm，質(zhì)量為4～35g/m2，結(jié)晶粒度為50μm以下。
在用于形成磷酸鹽保護(hù)膜8的電解處理之前，如圖1所示，對(duì)經(jīng)最初機(jī)械加工后的制動(dòng)盤轉(zhuǎn)子1實(shí)施堿性脫脂處理。該堿性脫脂處理是把制動(dòng)盤轉(zhuǎn)子1浸漬在以硅酸鈉為主要成分的PH值為12以上的堿性清潔劑(例如日本磷化處理株式會(huì)社制的「FC4360」，濃度為20～40克/升)中，在50～70℃的溫度下，脫脂半分鐘以上。
接下來，在常溫下水洗半分鐘以上，然后把制動(dòng)盤轉(zhuǎn)子1浸漬在膠狀的以鈦為主要成分的表面調(diào)整劑(例如日本磷化處理株式會(huì)社制的「PL-EL200」?jié)舛葹?克/升，鈦濃度為50～100PPM)中進(jìn)行表面調(diào)整。進(jìn)行該處理是為了在下道工序的電解處理時(shí)細(xì)化結(jié)晶粒度，生成膜薄且組織致密的穩(wěn)定的磷酸鹽保護(hù)膜8。
電解處理是把制動(dòng)盤轉(zhuǎn)子1浸漬在含有磷離子、鋅離子和硝酸離子的磷酸鹽保護(hù)膜形成液中，例如在溫度為50℃、施加電流50～70A，處理0.5～0.8分鐘的條件下至少在制動(dòng)盤轉(zhuǎn)子1的滑動(dòng)面2a、3a上生成磷酸鹽保護(hù)膜(磷酸鋅保護(hù)膜)8。
上述磷酸鹽保護(hù)膜形成液使用例如日本磷化處理株式會(huì)社的「PB-EL950M」，分別調(diào)整成保護(hù)膜形成液游離酸(FA)濃度為15～20PA，保護(hù)膜形成液全酸(TA)濃度為55～65Pt，保護(hù)膜形成促進(jìn)劑濃度為3～8Pt。另外，使該磷酸鹽保護(hù)膜形成液中含有磷酸離子20～70克/升、鋅離子20～50克/升、硝酸離子30～80克/升。
用于上述電解處理的電極配置如圖4所示，即，應(yīng)該把浸漬在磷酸鹽保護(hù)膜形成液中的作為被處理件的制動(dòng)盤轉(zhuǎn)子作為陰極，它與連接于陰極側(cè)電纜的電極板13接觸，為使磷酸鋅保護(hù)膜8的生成集中在滑動(dòng)面2a、3a上，作為陽極，使用與滑動(dòng)面2a、3a的平面形狀幾乎同樣大小的與陽極側(cè)電纜102連接的中空的圓板狀的2塊不溶解性電極9、10。而且，使電極板9平行于內(nèi)側(cè)滑動(dòng)面3a并隔開規(guī)定的距離W(例如W＝80mm左右)地與內(nèi)側(cè)滑動(dòng)面3a相對(duì)，與此同時(shí)，使電極板10平行于外側(cè)滑動(dòng)面2a并隔開與上述同等距離地與外側(cè)滑動(dòng)面2a相對(duì)，為了在前邊所述那樣地伴隨上述電解處理把磷酸鋅保護(hù)膜的生成集中在各滑動(dòng)面2a、3a上，在各電極板9、10上用不溶性的掩蓋件11、12實(shí)施局部掩蓋。同時(shí)，同樣地配置架設(shè)在電極板10和電極板11之間的筒狀的掩蓋件14來實(shí)施掩蓋而使車輪安裝面6上不生成磷酸鋅保護(hù)膜8。
在該狀態(tài)下，在陰極和陽極之間通電，由在各滑動(dòng)面2a，3a上的電解處理促進(jìn)磷酸鋅保護(hù)膜8的生成。即生成膜厚t為1～10μm、保護(hù)膜質(zhì)量為4～35g/m2、結(jié)晶粒度為50μm以下的磷酸鋅保護(hù)膜8，最好生成膜厚為2～8μm的磷酸鋅保護(hù)膜8。這些值通過適當(dāng)調(diào)整上述處理液濃度、溫度、電流值、處理時(shí)間以及電壓或電流密度等進(jìn)行控制。
特別是，當(dāng)磷酸鋅保護(hù)膜8的膜厚小于1μm時(shí)，不能得到所希望的防銹耐腐蝕性能，而即使超過10μm，隨著膜厚的增加防銹耐腐蝕性能的提高很緩慢，也沒有什么意義。
如果上述的電解處理結(jié)束了，如圖1所示，把制動(dòng)盤轉(zhuǎn)子1從磷酸鹽保護(hù)膜形成液中取出，在常溫下水洗半分鐘以上。
這樣做了之后，進(jìn)行鹽水噴霧試驗(yàn)，用來評(píng)價(jià)在制動(dòng)盤轉(zhuǎn)子1的滑動(dòng)面2a、3a上形成的磷酸鋅保護(hù)膜8的防銹性能。比較其防銹性能的結(jié)果表示在表1中。
表1
在表1中表示了原來的4μm膜厚的磷酸鹽合成保護(hù)膜和用本實(shí)施例的電解處理形成的2μm和4μm膜厚的磷酸鋅保護(hù)膜8的比較結(jié)果。由表中可以看出，在原有的磷酸鹽合成保護(hù)膜處理的情況下，隨著鹽水噴霧后經(jīng)過時(shí)間的增加生銹率增加，例如，鹽水噴霧后經(jīng)過10小時(shí)上述制動(dòng)盤轉(zhuǎn)子1的滑動(dòng)面2a、3a中的80％區(qū)域生了銹。與此相反，在由本實(shí)施例的電解處理的磷酸鋅保護(hù)膜處理的情況下，無論是膜厚2μm和4μm的哪一種，在鹽水噴霧后經(jīng)過10小時(shí)時(shí)，生銹的區(qū)域都不超過滑動(dòng)面的1％左右，可以看出與原有的保護(hù)膜相比，防銹性能大幅度提高。
另外，圖5表示上述磷酸鋅保護(hù)膜8的膜厚與制動(dòng)次數(shù)的關(guān)系，圖6表示實(shí)施了上述磷酸鋅保護(hù)膜形成處理的制動(dòng)盤轉(zhuǎn)子1的滑動(dòng)面2a、3a的摩擦系數(shù)與制動(dòng)次數(shù)的關(guān)系。
如圖5所表明的那樣，在制動(dòng)盤轉(zhuǎn)子1的滑動(dòng)面2a、3a上形成的磷酸鋅保護(hù)膜8，與原有的保護(hù)膜一樣，直到進(jìn)行50次左右制動(dòng)之前的期間，由于與制動(dòng)器填料之間的摩擦力的作用，它幾乎就消失了，這意味著，例如輸出到海外的車輛實(shí)際上在過渡到用戶的過程中，保護(hù)膜就消失了。特別是，即使實(shí)施了把防止輸送過程中生銹為目的的磷酸鋅保護(hù)膜形成處理，也不會(huì)對(duì)圓轉(zhuǎn)盤制動(dòng)器本來的制動(dòng)性能有任何壞影響。
同樣，從圖6中可以看出，雖然只要在制動(dòng)盤轉(zhuǎn)子1的滑動(dòng)面2a、3a上殘面磷酸鋅保護(hù)膜8就會(huì)降低一些摩擦系數(shù)，但是可以可靠地確保必需的最低值μ＝0.2，另外，當(dāng)制動(dòng)次數(shù)超過80次左右，如上述那樣磷酸鋅保護(hù)膜8幾乎消失時(shí)，滑動(dòng)面2a、3a的摩擦系數(shù)穩(wěn)定在μ＝0.3～0.4的范圍內(nèi)。
圖7、8表示適用于本發(fā)明的第2實(shí)施例的滾筒式制動(dòng)器的制動(dòng)滾筒21時(shí)的例子。
如圖7所示，有底圓筒狀的制動(dòng)滾筒21備有階梯圓筒狀的胴體部22和底壁部23，同時(shí)，在底壁部23之中的中央部分上高出一段的部分成為車輪安裝面24，胴體部22內(nèi)周的滑動(dòng)面25和車輪安裝面24及開口端面26在鑄造后進(jìn)行機(jī)械加工，同時(shí)，在除去上述滑動(dòng)面25和開口端面26之外的部分上、即在含括車輪安裝面24在內(nèi)的底壁部23和胴體部22的圓筒周面上進(jìn)行涂漆。再在車輪安裝面24上形成用于安裝輪轂螺栓的多個(gè)螺栓孔27。
而且，在上述涂漆之前，作為其基底處理在包括滑動(dòng)面25和開口端面26在內(nèi)的全面上，通過與第1實(shí)施例同樣的電解處理形成磷酸鋅保護(hù)膜8。
因此，在本實(shí)施例中也可以得到與前面第1實(shí)施例完全相同的效果。
權(quán)利要求
1.一種車輛用制動(dòng)裝置的旋轉(zhuǎn)制動(dòng)構(gòu)件，其特征在于，在由鐵系材料構(gòu)成的圓盤狀或者滾筒狀的旋轉(zhuǎn)制動(dòng)構(gòu)件中的、至少成為與對(duì)方摩擦構(gòu)件相對(duì)滑動(dòng)的滑動(dòng)面的區(qū)域上由在含有磷酸離子、鋅離子和硝酸離子的磷酸鹽保護(hù)膜形成液中的電解處理形成膜厚為1～10μm、質(zhì)量為4～35克/m2、結(jié)晶粒度為50μm以下的磷酸鹽保護(hù)膜。
2.一種旋轉(zhuǎn)制動(dòng)構(gòu)件的防銹處理方法，其特征在于，在由鐵系材料構(gòu)成的圓盤狀或者滾筒狀的旋轉(zhuǎn)制動(dòng)構(gòu)件中的、至少成為與對(duì)方摩擦構(gòu)件相對(duì)滑動(dòng)的滑動(dòng)面的區(qū)域上由在含有磷酸離子、鋅離子和硝酸離子的磷酸鹽保護(hù)膜形成液中的電解處理形成膜厚為1～10μm、質(zhì)量為4～35克/m2、結(jié)晶粒度為50μm以下的磷酸鹽保護(hù)膜。
3.如權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)制動(dòng)構(gòu)件的防銹處理方法，其特征在于，上述電解處理把浸漬在磷酸鹽保護(hù)膜形成液中的旋轉(zhuǎn)制動(dòng)構(gòu)件作為陰極，把相對(duì)于旋轉(zhuǎn)制動(dòng)構(gòu)件中的應(yīng)該成為滑動(dòng)面的區(qū)域隔開規(guī)定距離地相對(duì)的電極作為陽極來進(jìn)行處理。
4.如權(quán)利要求2或3所述的旋轉(zhuǎn)制動(dòng)構(gòu)件的防銹處理方法，其特征在于，上述旋轉(zhuǎn)制動(dòng)構(gòu)件是圓盤制動(dòng)裝置的制動(dòng)盤轉(zhuǎn)子。
全文摘要
在鑄鐵制的圓盤制動(dòng)器(1)的內(nèi)外側(cè)的各滑動(dòng)面上，通過在含有磷酸離子、鋅離子和硝酸離子的磷酸鹽保護(hù)膜形成液中的電解處理形成磷酸鋅保護(hù)膜(8)。由此，飛躍地提高滑動(dòng)面(2a)、(3a)的防銹耐腐蝕性能。磷酸鋅保護(hù)膜作成膜厚為1～10μm、質(zhì)量為4～35g/m
文檔編號(hào)F16D65/10GK1457407SQ02800400
公開日2003年11月19日 申請(qǐng)日期2002年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月23日
發(fā)明者上原浩, 長島伸明, 幢崎康介, 川越亮助, 村田元治 申請(qǐng)人:汽龍株式會(huì)社, 日本巴卡萊近估股份有限公司