[发明专利]一种城市轨道车辆用炭陶制动闸瓦及其制造方法

权利要求书

1.一种城市轨道车辆用炭陶制动闸瓦，以连续炭纤维为增强纤维，热解炭和SiC陶瓷材料为基体材料，采用化学气相渗透法制得热解炭基体，采用定向熔硅浸渗法制得陶瓷基体，其特征在于：所述的陶瓷基体的各组分重量比如下：

炭纤维：12-24％；

热解炭：16-32％；

碳化硅：18-46％；

硅铜化合物：6-19％；

钛化碳：1-5％；

单质铜：2-12％。

2.制造权利要求1所述的城轨车辆用炭陶制动闸瓦的方法，其特征是：包括以下工艺步骤：

(1)、针刺炭纤维整体毡：

将单层0°无纬布、胎网、90°无纬布、胎网依次循环叠加，然后采用带下倒钩刺的针对叠加的无纬布和网胎进行反复针刺制成炭纤维整体毡，其密度为0.40～0.60g/cm³之间；

(2)、高温热处理：

将制得的炭纤维整体毡在高温处理炉进行900～1600℃的高温热处理；

(3)、化学气相渗透：

将经过高温热处理后的炭纤维预制体进行化学气相渗透制得炭基体，得到密度为0.9～1.5g/cm³的低密度C/C多孔体材料；

(4)、石墨化处理：

将低密度C/C多孔体材料进行1800～2400℃的石墨化处理；

(5)、机加工：

将C/C多孔体材料按闸瓦尺寸加工，并且加工出与骨架铆接的沉孔；

(6)、熔渗剂配比：

由炭陶制动闸瓦的预期密度和低密度C/C多孔体材料坯体密度两者之差计算出熔融渗硅过程中需生成的SiC含量，进而计算出硅与炭反应中理论需硅量；取理论需硅量的1.1～2.0倍硅粉；同时为改善炭陶闸瓦的热性能，添加20％～80％硅粉重量的铜粉，另外为改善铜粉和热解炭的润湿性，添加8％～12％铜粉重量的钛粉；把粉末混合后制成熔渗剂；

(7)、定向熔硅浸渗：

将熔渗剂置于石墨坩锅中铺平，将C/C多孔体材料平铺于熔渗剂上并轻压；将石墨坩锅叠置于高温真空炉中进行定向熔硅浸渗，使熔渗剂熔化后通过毛细管力的作用从下往上渗透C/C多孔体，制得密度为1.8～2.4g/cm³的炭陶摩擦块；

(8)、铆接：

将制得的炭陶摩擦块与钢制骨架铆接，骨架两端冲裁出插销定位凹槽，制得城市轨道车辆用炭陶制动闸瓦。

3.根据权利要求2所述的制造城轨车辆用炭陶制动闸瓦的方法，其特征是：上述步骤(2)中高温热处理温度为900～1600℃，全程时间5～20小时，压力为微正压即略微超过真空压力表0刻度，氩气惰性气体保护。

4.根据权利要求2所述的制造城轨车辆用炭陶制动闸瓦的方法，其特征是：上述步骤(3)中化学气相渗透的碳源气体为甲烷、丙稀、丙烷或者天然气，稀释气体为氮气、氢气或其混合气体，碳源气体与稀释气体之比为1∶1～3，沉积时间为100～400小时，沉积温度为900～1100℃。

5.根据权利要求2所述的制造城轨车辆用炭陶制动闸瓦的方法，其特征是：上述步骤(4)中石墨化处理温度为1500～2400℃，全程时间15～30小时，压力为微正压即略微超过真空压力表0刻度，氩气惰性气体保护。

6.根据权利要求2所述的制造城轨车辆用炭陶制动闸瓦的方法，其特征是：上述步骤(6)中硅粉纯度为99.3％、粒度为0.01～0.1mm；Cu粉纯度为99.8％，粒度为0.05～0.075mm；钛粉纯度为99％、粒度为0.04～0.07mm。

7.根据权利要求2所述的制造城轨车辆用炭陶制动闸瓦的方法，其特征是：上述步骤(7)中熔融渗硅的温度为1500～1900℃、在最高温度点保温0.5～2.5h。