【技术领域】

本发明涉及车辆用制动装置的起制动部件作用的旋转制动构件及 其防锈处理方法。特别涉及在滚筒式制动器的制动滚筒或者圆盘式制 动器的制动盘转子(brake dise rotor)的滑动面形成用于赋予防锈性 能的磷酸盐保护膜的构造及其防锈处理方法。

【背景技术】

机动车或其它车辆输出到海外时往往用船舶输送，这时，由于只 有经过在港口附近的货场的保管、装船后的航海、对方国家的港口附 近的货场的保管才被交付对方国家的用户，所以在该运输的过程中往 往在例如圆盘制动器的制动盘转子上生锈。

该生锈，例如由制动填料覆盖的部分和没有覆盖的部分产生某种 程度的差异，在该状态下，操作制动器时制动力矩发生变动。这被叫 做抖动现象，给驾驶员以不舒服的制动感觉。

因此，为了防止成为上述抖动现象原因的锈的产生，除了在制动 盘转子的滑动面上实施(dacrodized)处理或涂布防锈油等方法外， 还试用了例如日本特公平1-58372号公报所示的在制动盘转子的滑 动面上形成磷酸盐化学转化处理保护膜的方法。

无论哪一种方法，不仅要防止生锈，还需要满足作为制动部件的 本来功能的下述功能。

(a)在交付用户前的期间滑动面有足够的防锈性能，在交付用 户后对制动性能没有坏的影响。

(b)在初期制动时摩擦系数的降低尽可能少。

(c)在交付用户前的所谓试驾驶中的恢复制动力的次数尽可能 少。

(d)不容易产生负载车轮安装部分的摩擦系数降低而使车轮螺 母等松脱。

但是，在对制动盘转子的滑动面进行(dacrodized)处理的方法 中，不仅处理工序多，而且用于防锈处理的总的耗能成本也高，成本 上升是迫不得已的。除此而外，因为含有铬，还必须充分地考虑对环 境的影响。另外，在对滑动面涂布防锈油的方法中，虽然处理简便， 但是有不能长期维持防锈效果的缺点。

在前面例示的日本特公平1-58372号公报等提出的通过磷酸盐 化学转化处理形成例如磷酸锌合成保护膜的方法中，如果其膜厚不能 确保在最低的4μm以上就不能得到必要的充分的防锈性能，而且，为 使其保护膜加厚而使得处理时间变长，处理温度也变高，其结果，导 致设备大型化和能量效率降低，因此并不理想。

另外，由于在处理槽内不可避免地堆积泥浆，为了清除该泥浆， 需要多余的维护工时，除此而外，泥浆作为工业废弃物必需由专门的 人员和设施进行处理，整体成本的上升是迫不得已的。

【发明内容】

本发明着眼于上述课题，提供车辆用制动装置的旋转制动构件即 制动滚筒或者制动盘转子及其防锈处理方法，使之仅仅形成薄的磷酸 盐保护膜就能得到必需的充分的防锈性能，并且能够满足上述几个作 为制动要素的基本功能。

本发明的第1技术方案，一种车辆用制动装置的旋转制动构件， 其特征在于，该制动构件形成圆盘状或滚筒状并且由铁系材料制成，并 且至少在作为与对方摩擦构件相对滑动的滑动面的区域上被覆磷酸盐保 护膜，该磷酸盐保护膜通过下述方式形成：对该制动构件进行碱性脱脂， 在所述碱性脱脂之后，进行磷酸盐保护膜形成液的电解处理，所述磷酸 盐保护膜形成液含有20至70g/l的磷酸离子、20至50g/l的锌离子和30 至80g/l的硝酸离子，所形成的磷酸盐保护膜具有1至10μm的厚度，4 至35g/m2的质量和50μm以下的结晶粒度。

本发明的第2技术方案，一种旋转制动构件的防锈处理方法，其特 征在于，该制动构件形成圆盘状或滚筒状并且由铁系材料制成，该处理 方法包括以下步骤：对该制动构件进行碱性脱脂；并且在所述碱性脱脂 之后，通过含有20至70g/l磷酸离子、20至50g/l锌离子和30至80g/l 硝酸离子的磷酸盐保护膜形成液的电解处理，至少在制动构件的作为与 对方摩擦构件相对滑动的滑动面的区域上形成磷酸盐保护膜，所形成的 磷酸盐保护膜具有1至10μm的厚度，4至35g/m2的质量和50μm以下 的结晶粒度。

所谓上述旋转制动构件，指的是滚筒式制动器中的例如铸铁制的 制动滚筒或圆盘式制动器中的同样地铸铁制的制动盘转子。

另外，作为上述磷酸盐保护膜，例如使用日本磷化处理株式会社 的「PB-EL950M」，这时，分别含有例如磷酸离子20～70克/升， 锌离子20～50克/升，硝酸离子30～80克/升。

当用该磷酸盐保护膜形成液进行电解处理时，形成结晶粒度非常 致密的作为磷酸盐保护膜的磷酸锌保护膜，与原来的保护膜相比，防 锈性能飞跃地提高，即使在严酷的条件也可以显著地推迟生锈。

而且，上述那样的致密化了的磷酸盐保护膜，若其膜厚最少为1μm 就能得到所需要的充分的防锈性能，但是，即使加厚磷酸盐保护膜的 膜厚，由于在10μm左右，防锈效果的提高处于饱和状态，所以磷酸 盐保护膜的膜厚最大为8μm左右，考虑到防锈性能，最好膜厚为2～ 8μm的范围内。

优选地，通过将旋转制动构件设为阴极并将两个电极作为阳极，在 磷酸盐保护膜形成液中进行电解处理；其中，各个电极的尺寸与制动构 件的上述部分大致相同，并且隔开规定距离地与制动构件的所述部分相 对。

优选地，上述旋转制动构件是圆盘制动装置的制动盘转子。

优选地，所述碱性脱脂包括：提供包含作为主要成分的硅酸钠且pH 值大于或等于12的碱性清洁剂；将制动构件浸渍到该碱性清洁剂中。

优选地，磷酸盐保护膜形成液具有范围在15至20Pt的游离酸，范 围在55至65Pt的全酸，以及范围在3至8Pt的保护膜促进剂。

优选地，进一步包括在所述电解处理之前对制动构件进行表面调整 的步骤。

优选地，所述表面调整包括：提供胶状的以钛为主要成分的表面调 整剂；将制动构件浸渍到该表面调整剂中。

优选地，各个电极被局部掩盖，以便确定出小于制动构件的所述部 分的有效电极表面。

优选地，各电极的形状为环形，并且对电极的径向外部区域进行掩 盖，以便将所述有效电极表面确定在电极的径向内部区域中。

上述电解处理性能，除了电极形状而外，还依赖阳极和阴极的相 对距离、电流密度、处理时间、处理液浓度及温度等参量，所以需要 根据磷酸盐保护膜的膜厚要求等设定各参量。另外，在把磷酸盐保护 膜的生成限定在特定部位的情况下，根据需要对电极或者旋转制动构 件实施掩盖。再有，根据旋转制动构件的形状等因素，不一定需要通 过一次电解处理完成规定的膜厚，也可以分成几次进行电解处理。

因此，根据本发明的第1～4技术方案，在由铁系材料构成的制动 盘转子或者制动滚筒中的至少应该成为与相对摩擦构件滑动的滑动面 的区域上，通过在含有磷酸离子、锌离子和硝酸离子的磷酸盐保护膜 形成液中的电解处理，形成膜厚为1～10μm、质量为4～35g/m2、结 晶粒度为50μm以下的磷酸盐保护膜，因此与原有的技术相比，具有 虽然是薄膜处理，但是防锈性和耐腐蚀性都有飞跃提高的效果。

另外，根据本发明的第2～4技术方案，除了因为磷酸盐保护膜的 膜厚可薄膜化而可以缩短处理时间和提高能量效率而外，由于不产生 泥浆，所以对成本和环境都有好处。

【附图说明】

图1是表示本发明的理想的第1实施例的制动盘转子的防锈处理 顺序的概略说明图。

图2是详细表示作为旋转制动构件的制动盘转子的图，(A)是正 视图，(B)是沿同图(A)的a-a线剖切的剖面图。

图3是图2的(B)中的E部的放大图。

图4是表示形成磷酸盐保护膜处理时对于制动盘转子的电极配置 的说明图。

图5是表示进行防锈处理的磷酸盐保护膜的膜厚与制动次数的关 系的曲线图。

图6是表示进行防锈处理的磷酸盐保护膜的摩擦系数与制动次数 的关系的图。

图7是详细表示本发明的第2实施例的作为旋转制动构件的制动 滚筒的图，(A)是其正视图，(B)是沿图(A)的b-b线剖面图。

图8是图7的(B)中的F部的放大图。

【具体实施方式】

图1表示本发明的防锈处理方法中理想实施例的设计成风冷式的 制动盘转子的处理顺序，图2，3分别表示制动盘转子的详细结构，图 4表示图1中的电解处理工序的详细情况。

如图2，3所示，例如由一般的铸铁材料(例如FC250)构成的设 计成风冷式的制动盘转子1具有在车辆安装时位于外侧的外侧滑动板 2和隔开规定距离位于其内侧的内侧滑动板3以及放射状配置在它们 两者之间的多个的隔壁4，由上述双方滑动板2、3和各隔壁4围起来 的空间分别起到通风道的作用。5是与外侧滑动板2一体形成的做成 所谓帽型断面形状的筒状凸起部。

而且，上述凸起部5中的最外侧的面，起到设置车轮的车轮安装 面6的作用，如众所周知那样，由于在该车轮安装面6的螺栓孔7中 压入固定图中未示的轮毂螺栓，用轮毂螺栓和与其配合的图示外的车 轮螺母把车轮紧固在车轮安装面6上，同时在外侧和内侧各滑动面2a、 3a上形成用于防锈的规定膜厚为t的磷酸盐保护膜8，例如形成磷酸 锌保护膜。

上述磷酸盐保护膜8如后述那样，膜厚t为1～10μm，最好是2～ 8lμm，质量为4～35g/m2，结晶粒度为50lμm以下。

在用于形成磷酸盐保护膜8的电解处理之前，如图1所示，对经 最初机械加工后的制动盘转子1实施碱性脱脂处理。该碱性脱脂处理 是把制动盘转子1浸渍在以硅酸钠为主要成分的PH值为12以上的碱 性清洁剂(例如日本磷化处理株式会社制的「FC4360」，浓度为20～ 40克/升)中，在50～70℃的温度下，脱脂半分钟以上。

接下来，在常温下水洗半分钟以上，然后把制动盘转子1浸渍在 胶状的以钛为主要成分的表面调整剂(例如日本磷化处理株式会社制 的「PL-EL200」浓度为2克/升，钛浓度为50～100PPM)中进行表 面调整。进行该处理是为了在下道工序的电解处理时细化结晶粒度， 生成膜薄且组织致密的稳定的磷酸盐保护膜8。

电解处理是把制动盘转子1浸渍在含有磷离子、锌离子和硝酸离 子的磷酸盐保护膜形成液中，例如在温度为50℃、施加电流50～70A， 处理0.5～0.8分钟的条件下至少在制动盘转子1的滑动面2a、3a上生 成磷酸盐保护膜(磷酸锌保护膜)8。

上述磷酸盐保护膜形成液使用例如日本磷化处理株式会社的 「PB-EL950M」，分别调整成保护膜形成液游离酸(FA)浓度为15～ 20Pt，保护膜形成液全酸(TA)浓度为55～65Pt，保护膜形成促进剂 浓度为3～8Pt。另外，使该磷酸盐保护膜形成液中含有磷酸离子20～ 70克/升、锌离子20～50克/升、硝酸离子30～80克/升。

用于上述电解处理的电极配置如图4所示，即，应该把浸渍在磷 酸盐保护膜形成液中的作为被处理件的制动盘转子作为阴极，它与连 接于阴极侧电缆的电极板13接触，为使磷酸锌保护膜8的生成集中在 滑动面2a、3a上，作为阳极，使用与滑动面2a、3a的平面形状几乎 同样大小的与阳极侧电缆102连接的中空的圆板状的2块不溶解性电 极9、10。而且，使电极板9平行于内侧滑动面3a并隔开规定的距离 W(例如W＝80mm左右)地与内侧滑动面3a相对，与此同时，使电 极板10平行于外侧滑动面2a并隔开与上述同等距离地与外侧滑动面 2a相对，为了在前边所述那样地伴随上述电解处理把磷酸锌保护膜的 生成集中在各滑动面2a、3a上，在各电极板9、10上用不溶性的掩 盖件11、12实施局部掩盖。同时，同样地配置架设在电极板10和电 极板11之间的筒状的掩盖件14来实施掩盖而使车轮安装面6上不生 成磷酸锌保护膜8。

在该状态下，在阴极和阳极之间通电，由在各滑动面2a，3a上的 电解处理促进磷酸锌保护膜8的生成。即生成膜厚t为1～10μm、保 护膜质量为4～35g/m2、结晶粒度为50μm以下的磷酸锌保护膜8，最 好生成膜厚为2～8μm的磷酸锌保护膜8。这些值通过适当调整上述 处理液浓度、温度、电流值、处理时间以及电压或电流密度等进行控 制。

特别是，当磷酸锌保护膜8的膜厚小于1μm时，不能得到所希望 的防锈耐腐蚀性能，而即使超过10μm，随着膜厚的增加防锈耐腐蚀 性能的提高很缓慢，也没有什么意义。

如果上述的电解处理结束了，如图1所示，把制动盘转子1从磷 酸盐保护膜形成液中取出，在常温下水洗半分钟以上。

这样做了之后，进行盐水喷雾试验，用来评价在制动盘转子1的 滑动面2a、3a上形成的磷酸锌保护膜8的防锈性能。比较其防锈性能 的结果表示在表1中。

【表1】   盐水喷雾   经过时间   滑动面生锈率(％)   原有的化学转化处理   4μm   电解处理2μm   电解处理4μm   0.5Hr   1   0   0   1   5   0   0   2   18   0   0   3   25   0   0   4   32   0   0   5   45   0   0   6   55   0   0   7   60   0   0   8   68   0   0   9   73   1   1   10   80   1   1

在表1中表示了原来的4μm膜厚的磷酸盐合成保护膜和用本实施 例的电解处理形成的2μm和4μm膜厚的磷酸锌保护膜8的比较结果。 由表中可以看出，在原有的磷酸盐合成保护膜处理的情况下，随着盐 水喷雾后经过时间的增加生锈率增加，例如，盐水喷雾后经过10小 时上述制动盘转子1的滑动面2a、3a中的80％区域生了锈。与此相 反，在由本实施例的电解处理的磷酸锌保护膜处理的情况下，无论是 膜厚2μm和4μm的哪一种，在盐水喷雾后经过10小时时，生锈的区 域都不超过滑动面的1％左右，可以看出与原有的保护膜相比，防锈 性能大幅度提高。

另外，图5表示上述磷酸锌保护膜8的膜厚与制动次数的关系， 图6表示实施了上述磷酸锌保护膜形成处理的制动盘转子1的滑动面 2a、3a的摩擦系数与制动次数的关系。

如图5所表明的那样，在制动盘转子1的滑动面2a、3a上形成的 磷酸锌保护膜8，与原有的保护膜一样，直到进行50次左右制动之前 的期间，由于与制动器填料之间的摩擦力的作用，它几乎就消失了， 这意味着，例如输出到海外的车辆实际上在过渡到用户的过程中，保 护膜就消失了。特别是，即使实施了把防止输送过程中生锈为目的的 磷酸锌保护膜形成处理，也不会对圆转盘制动器本来的制动性能有任 何坏影响。

同样，从图6中可以看出，虽然只要在制动盘转子1的滑动面2a、 3a上残面磷酸锌保护膜8就会降低一些摩擦系数，但是可以可靠地确 保必需的最低值μ＝0.2，另外，当制动次数超过80次左右，如上述那 样磷酸锌保护膜8几乎消失时，滑动面2a、3a的摩擦系数稳定在 μ＝0.3～0.4的范围内。

图7、8表示适用于本发明的第2实施例的滚筒式制动器的制动滚 筒21时的例子。

如图7所示，有底圆筒状的制动滚筒21备有阶梯圆筒状的胴体部 22和底壁部23，同时，在底壁部23之中的中央部分上高出一段的部 分成为车轮安装面24，胴体部22内周的滑动面25和车轮安装面24 及开口端面26在铸造后进行机械加工，同时，在除去上述滑动面25 和开口端面26之外的部分上、即在含括车轮安装面24在内的底壁部 23和胴体部22的圆筒周面上进行涂漆。再在车轮安装面24上形成用 于安装轮毂螺栓的多个螺栓孔27。

而且，在上述涂漆之前，作为其基底处理在包括滑动面25和开口 端面26在内的全面上，通过与第1实施例同样的电解处理形成磷酸锌 保护膜8。

因此，在本实施例中也可以得到与前面第1实施例完全相同的效 果。

构件及其防锈处理方法