陶瓷均匀复合碳纤维的碳陶刹车盘复合工艺制造技术

本发明专利技术涉及刹车材料领域，具体关于陶瓷均匀复合碳纤维的碳陶刹车盘复合工艺；本发明专利技术采用FeSi75改性C/C

【技术实现步骤摘要】
陶瓷均匀复合碳纤维的碳陶刹车盘复合工艺


[0001]本专利技术涉及刹车材料
，尤其是一种陶瓷均匀复合碳纤维的碳陶刹车盘复合工艺。

技术介绍

[0002]C/C
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SiC复合材料最早在20世纪80年代作为热结构材料出现，如航天器的发动机、宇宙飞船的热防护器，是一种能够很好满足1650℃条件下使用的新型结构与功能材料。到20世纪90年代初期，德国宇航院（DLR）WalterKrenkel等人才开始着手研究采用RMI法制备的C/C
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SiC复合材料，对RMI法制备C/SiC刹车盘的工艺、性能以及对C/SiC刹车盘的结构设计进行了深入的研究。在1994
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1997年间生产出了高速列车以及客车全尺寸C/C
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SiC刹车盘模型。到2001年，C/C
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SiC刹车盘已首次成功应用于保时捷911GT2刹车装置。在2008年，C/C
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SiC已经开始成批生产，开始慢慢取代在重载汽车上使用的铸铁和铸钢刹车盘。此外，电梯和起重机上也已经开始使用C/C
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SiC复合材料。
[0003]申请号为CN201510991783.9的中国专利，公开了一种碳陶刹车材料的制备方法，包括以下步骤：1）第一碳纤维预制体的制备；2）酚醛树脂溶液的制备；3）酚醛树脂与陶瓷粉混合浆料的制备；4）第二碳纤维预制体的制备；5）第二碳纤维预制体烘干；6）烘干预制体的热压固化；7）碳/酚醛
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陶瓷复合材料裂解；8）第一多孔碳/碳
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陶瓷粉复合材料进行高温处理。该专利技术还提供了一种碳陶刹车盘的制备方法，包括上述8个步骤外，还包括以下步骤：9）预加工；10）第一刹车盘的渗硅处理；11）终加工。该专利技术大幅降低了碳陶刹车材料的制造周期和成本，并且工艺简单、重复性好，适于工业化批量生产。
[0004]申请号为CN201810988553.0的中国专利，公开了一种碳陶刹车盘制备方法。该专利技术碳陶刹车盘的制备方法将气相沉积法、先驱体浸渍法和熔融渗硅法结合起来，并通过限定各个步骤中溶剂、气体的种类和用量，调节反应中的参数，实现了各个方法的优劣互补，提供一种力学性能优异、断裂韧性高、导热性好、热膨胀系数小、抗热震性优异的碳陶刹车盘。
[0005]申请号为CN202010190744.X的中国专利，公开了一种碳陶刹车盘的制备方法，包括如下步骤：1）制备碳纤维预制体；2）CVI致密化：将上述制备的碳纤维预制体装入CVI炉中，以天然气为碳源气体，进行CVI致密化，经预沉积、加速沉积、调隙沉积后，得到C/C刹车盘；3）石墨化处理：将C/C刹车盘放入高温热处理炉中，即可得到所需碳陶刹车盘。该专利技术可精确有效地控制碳陶预制体的密度和开气孔率，采用该本专利技术制备的碳陶预制体的密度能够精确地控制在（1.45
±
0.05）g/cm3，开气孔率为（25
±
5）%。
[0006]上述专利及现有技术制备的碳陶刹车盘，其中的陶瓷相SiC和Si的存在可以显著提高碳陶刹车材料的摩擦系数，但是在刹车过程中，材料中Si相的存在会引起高频振动，从而造成刹车材料磨损率大、刹车不平稳；另外碳陶刹车盘的制备工艺较复杂，尤其是浆料浸渍阶段，需要多次浸渍，生产周期较长，因此生产成本较高。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是提供一种陶瓷均匀复合碳纤维的碳陶刹车盘复合工艺，以解决
技术介绍
中提出问题。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：一种陶瓷均匀复合碳纤维的碳陶刹车盘复合工艺，其操作步骤为：S1：按重量份，称取20
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30份C/C多孔复合材料，100
‑
200份碳纤维处理剂，50
‑
70℃搅拌时间为5
‑
10h，过滤，烘干，得到分散均匀的C/C多孔复合材料；S2：加入3
‑
7份FeSi75合金粉，升温，反应结束后，制得FeSi75改性C/C
‑
SiC复合材料；S3：然后将FeSi75改性C/C
‑
SiC复合材料在真空条件下，进行热处理；S4：最后将复合材料加工成型，得到碳陶刹车盘。
[0009]优选的，所述的S2的反应温度为1350
‑
1500℃，时间为0.5
‑
2h。
[0010]优选的，所述的S3的热处理温度为1600
‑
1700℃。
[0011]优选的，所述的C/C多孔复合材料的制备方法为：S1：在氩气保护气氛下，通入45
‑
70份天然气和丙烷的混合气体，配比为1:1，在三维针刺C纤维预制体内沉积热解碳；S2：再进行高温热处理，制得C/C多孔复合材料。
[0012]优选的，所述的沉积热解碳温度为900
‑
1200℃，沉积时间为800
‑
1000h。
[0013]优选的，所述的高温热处理温度为1800
‑
2500℃。
[0014]优选的，所述的三维针刺C纤维预制体的制备方法为：S1：将C纤维制成短纤维胎网和无纬布；S2：将0
°
无纬布、短纤维胎网、90
°
无纬布依次重复叠加；S3：然后利用针刺技术，将短纤维胎网处纤维引向垂直方向，使短纤维胎网层与无纬布层成为一体，制得所需的三维针刺C纤维预制体。
[0015]优选的，所述碳纤维处理剂的制备方法为：S1：按重量份，将350
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450份2
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癸基十四烷醇，220
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305份对巯基对苯二甲酸，3
‑
8份硫酸，升温搅拌反应；S2：继续加入0.3
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3.8份乙烯基二茂铁，0.03
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0.8份丙烯基倍半硅氧烷，0.03
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0.8份叔丁醇钠，1000
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2000份白油，升温搅拌反应，蒸馏除去白油，得到碳纤维处理剂。
[0016]优选的，所述S1在60
‑
80℃搅拌反应1
‑
4h。
[0017]优选的，所述S2在60
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70℃搅拌反应100
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200min。
[0018]反应机理：本专利技术中通过2
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癸基十四烷醇与对巯基对苯二甲酸进行酯化反应，得到2
‑
癸基十四烷对巯基对苯二甲酸酯；2
‑
癸基十四烷对巯基对苯二甲酸酯与乙烯基二茂铁，丙烯基倍半硅氧烷，叔丁醇钠发生巯基加成反应，得到碳纤维处理剂。
[0019]有益效果：本专利技术的一种陶瓷均匀复合碳纤维的碳陶刹车盘复合工艺，与现有技术相比，本专利技术具有以下显著效果：1、本专利技术制备的碳陶刹车盘，在制动最初阶段就立刻能产生最大的刹车力，可以大幅提高摩擦磨损性能，线磨损率大幅降低。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷均匀复合碳纤维的碳陶刹车盘复合工艺，其特征在于：其操作步骤为：S1：按重量份，称取20
‑
30份C/C多孔复合材料，100
‑
200份碳纤维处理剂，50
‑
70℃搅拌时间为5
‑
10h，过滤，烘干，得到分散均匀的C/C多孔复合材料；S2：加入3
‑
7份FeSi75合金粉，升温，反应结束后，制得FeSi75改性C/C
‑
SiC复合材料；S3：然后将FeSi75改性C/C
‑
SiC复合材料在真空条件下，进行热处理；S4：最后将复合材料加工成型，得到碳陶刹车盘。2.根据权利要求1所述的陶瓷均匀复合碳纤维的碳陶刹车盘复合工艺，其特征在于：所述的S2的反应温度为1350
‑
1500℃，时间为0.5
‑
2h。3.根据权利要求1所述的陶瓷均匀复合碳纤维的碳陶刹车盘复合工艺，其特征在于：所述的S3的热处理温度为1600
‑
1700℃。4.根据权利要求1所述的陶瓷均匀复合碳纤维的碳陶刹车盘复合工艺，其特征在于：所述的C/C多孔复合材料的制备方法为：S1：在氩气保护气氛下，通入45
‑
70份天然气和丙烷的混合气体，配比为1:1，在三维针刺C纤维预制体内沉积热解碳；S2：再进行高温热处理，制得C/C多孔复合材料。5.根据权利要求4所述的陶瓷均匀复合碳纤维的碳陶刹车盘复合工艺，其特征在于：所述的沉积热解碳温度为900
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1200℃，沉积时间为800
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1000h。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪军，
申请(专利权)人：烟台奥森制动材料有限公司，
类型：发明
国别省市：