創新表面處理造出如鑽石般的制動碟盤 成本卻遠低於碳陶瓷
Written by: Bear
Porsche全新世代Cayenne Turbo煞車系統所標準配置的碟盤,它既不會生銹,也幾乎不會產生任何煞車粉塵。但,它並非是大家耳熟能詳的CCB碳陶瓷煞車碟盤,而是一種較不費工經過表面處理過的高強度煞車碟盤,Porsche稱呼為Surface Coated Brake,簡稱為PSCB。
Porsche的這項概念其實就是將碳化鎢(Tungsten Carbide,化學式為WC)覆蓋到碟盤表面,因而能夠產生非常高的強度與耐久度表現。
相比於陶瓷1,830℃的耐熱度、2,000℃左右熔點的特性,碳化鎢合金的熔點更是達到了2,870°C,而硬度極高,摩氏硬度為8.5~9,硬度比鋼鐵硬十倍而僅次於鑽石,而電阻特性亦低,所以常被用做鑽頭、切削刀具、高硬度裝甲或穿甲彈彈芯,以及一些需要高硬度的運動器材零件,或原子筆的筆尖圓珠…等。
碳化鎢的製程早在1926年被發明出來,也就是由世界知名來自德國的鑽頭與切削工具品牌WIDIA所發明。WIDIA的名稱來自於「Wie Diamant」,也就是德語中的「Like Diamond」,形容它如鑽石般堅硬。
與CCB碳陶瓷煞車碟盤相比之下,SCB碳化鎢塗覆煞車碟盤仍是具有一般金屬表面的高光澤,不會氧化的特性,即使它已長久使用仍能保持非常良好的鏡面效果,就算拆下來放在牆壁上也會是一件很美觀的裝飾品。即使如此,但最重要的是它關於制動性能的CP值表現。
Porsche全新世代Cayenne Turbo所配置的PSCB制動系統,是全世界第一輛配置碳化鎢塗層煞車碟盤的車款。
PSCB成為Porsche的煉金搖錢樹
如果有一款煞車系統,其制動效果幾乎與碳陶瓷煞車系統無異,並具有相同的熱穩定性,可是成本卻只有大約三分之一,並且不須使用高磨耗的賽車及來令片,煞車粉塵少之外,大雨過後也從來不會生鏽,除了碳陶瓷煞車碟以外,找不到如此相同特性的碟盤了!這聽起來簡直就是煉金術(Porsche真的很會賺錢!)
「相信我,這是經過一個漫長的道路才能來這裡的。否則,我們早會在很久以前就推出它了」Porsche煞車系統研發部門負責人- Matthias Leber博士如此表示。
但也不代表碳化鎢塗覆煞車碟盤能夠完全取代CCB碳陶瓷煞車碟,因為上僅有樹脂、碳與矽三種成分的原因,CCB的重量表現絕對是優異得多!簡單來講,PSCB煞車系統正式結合了傳統鋼製碟盤低成本與CCB碳陶瓷煞車碟高性能而成的產品,更何況並不是天天都要賽車,PSCB更加適用於高性能的道路市售車款了。
然而,其實碳化鎢並不能直接與鋼鐵結合在一起,而這正是當初開發時最大的難題。在Porsche與Bosch/Buderus長期合作之下,取得了突破性進展。首先,鋼製碟盤經由鐳射加工來製做出對應的結構,然後再鍍鎳加工疊製出與碳化鎢之間的夾層以助於兩種材質的綁定。
然後再以高速氧燃料噴塗的方式將碳化鎢噴塗擴散至表面,其噴附速度達到非常驚人的超音速!那一瞬間,看起來像星際大戰絕地武士的光劍圍繞著碟盤攻擊一樣壯觀!結果是產生了大約100微米厚的塗層,雖然製作成本比CCB低廉很多,但PSCB煞車系統仍是需要配上專用的來令片,才能發揮最好的煞車效果。
因為極佳鏡面效果的碳化鎢塗覆煞車碟,不僅看起來像鏡子,實際在其表面摩擦也會產生手指與鏡子一樣的物理接觸,不會均勻滑動,而是保持帶有一瞬間的粘滯感。所以過於柔軟的來令片在高速度下作動會導致磨損得太快。因此,Porsche工程師在來令片裡加了一些非常堅硬的特殊材料,能穿透碳化鎢塗層的微觀微粒表面,讓來令片能夠更均勻地附著在煞車盤上。就像是船隻下錨般地牢牢扣住,尤其是在高速時的制動性能更是突出!
碳陶瓷煞車碟由於不具金屬成份,所以在輕量化表現方面仍是目前最有優勢的煞車系統。
然而PSCB煞車不僅成本僅有碳陶瓷的1/3,粉塵減少了90%,其使用壽命更是比傳統鋼製煞車增加了30%,它擁有與碳陶瓷煞車最重要的強項,當溫度越高超過600°C之後,不但不會熱衰退,反而作動效果更為犀利!未來,Porsche預計將PSCB煞車系統列為旗下90%車款的標準配備,尤其是電氣化的轉型,動力輸出比傳統內燃汽車更為直接而迅速,因此更是需要一套能夠綜合性能表現與耐用度的先進煞車系統。