[发明专利]一种碳/碳-碳化硅-碳化锆刹车盘的制备工艺

说明书

本发明涉及一种碳/碳‑碳化硅‑碳化锆刹车盘的制备工艺，解决了现有技术制备工艺步骤繁琐、成本较高，及较难实现工业化生产的问题。采用的技术方案是一种碳/碳‑碳化硅‑碳化锆刹车盘的制备工艺，包括：带通孔的碳/碳刹车盘胚体制备、碳/碳‑碳化硅‑碳化锆刹车盘制备。其中碳/碳‑碳化硅‑碳化锆刹车盘制备是碳/碳刹车盘胚体包埋在硅锆合金的熔渗剂粉料中，在高温下熔硅浸渗。本发明将硅锆合金作为熔渗剂浸渗对碳/碳刹车盘胚体改性，增加了ZrC相，提升了碳陶刹车盘的抗氧化性能，在制备过程中不需要再制备防氧化涂层，简化了制备工艺，同时采用热压、碳化、熔融金属浸渗生产周期短，单位成本较低，对设备要求简单，适用于工业化批产。

技术领域

本发明属于刹车盘制备领域，具体涉及一种碳/碳-碳化硅-碳化锆刹车盘的制备工艺。

背景技术

近十年来，碳陶复合材料发展迅速，其应用已经大规模拓展到摩擦材料应用领域。迄今为止，摩擦材料由粉末冶金材料、灰口铸铁发展到碳/碳复合材料以及碳陶复合材料。相比于市场上现有的灰口铸铁刹车盘和碳/碳复合材料刹车盘，灰口铸铁刹车盘有耐温低的缺点；而碳/碳复合材料刹车盘有湿态摩擦性能衰减严重、抗氧化性能差的不足，在非摩擦面需涂覆抗氧化涂层；碳陶复合材料刹车盘具有重量轻、高温摩擦性能优良、湿态摩擦性能不衰减、耐磨损等优点，已成功应用于中高端乘用车如保时捷、宾利、路虎等。随着科技的发展，列车的速度越来越快、能载越来越高，相应对列车制动性能的要求也越来越高。碳化锆是一种难熔金属碳化物，熔点高达3500℃，不仅表现出优异的耐温性能和抗氧化性能，而且是一种优良的耐磨材料，经常被用作碳/碳复合材料的改性剂。

中国专利201310412248.4公开了一种C/C-SiC-ZrC陶瓷基复合材料及其制备方法，该方法是将碳纤维编织或叠层制备增强结构，通过化学气相渗透的方法沉积热解碳，进行高温石墨化处理合成C/C骨架，再通过聚碳硅烷液相浸渍裂解引入SiC增密复合材料，第二步再浸渍硼酚醛树脂，高温裂解，通过熔渗法渗金属锆，再进行高温热处理，得到C/C-SiC-ZrC陶瓷基复合材料。该发明专利成功引入了两种基体，但步骤繁琐，单位成本较高，且制备过程中需多次高温处理，容易损伤纤维基体。

中国专利201610392206.2公开了一种C/C-SiC-ZrC陶瓷基复合材料刹车盘及其制备方法，该方法采用碳纤维预制体叠层针刺制备增强结构，再通过有机聚合物聚碳硅烷和聚锆硅烷的混合溶液液相浸渍裂解将SiC基体和ZrC基体引入C/C复合材料中，最终完成C/C-SiC-ZrC陶瓷基复合材料刹车盘的致密。但该方法有着传统先躯体浸渍裂解工艺的缺点，需要多次浸渍裂解，直至达到要求密度，制备周期长，且最终孔隙率较大，同时，先躯体有机聚合物成本较高，不易获取，较难实现工业化生产。

发明内容

本发明目的是提供一种碳/碳-碳化硅-碳化锆复合材料刹车盘的制备工艺，以解决现有技术制备工艺步骤繁琐、成本较高，以及较难实现工业化生产的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种碳/碳-碳化硅-碳化锆刹车盘的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)制备碳/碳刹车盘多孔体；

2)在碳/碳刹车盘多孔体表面涂上脱模剂，并将其包埋在硅锆合金的熔渗剂粉料中，在1400～1900℃进行硅锆合金渗硅，得到碳化锆改性的碳陶复合材料，制备出碳/碳-碳化硅-碳化锆刹车盘。

进一步地，所述步骤1)具体是：

1.1)短切碳纤维预浸料制备：将聚丙烯腈碳纤维浸胶、挤胶、干燥、切割制得短切碳纤维预浸料；

1.2)混料：首先将短切碳纤维预浸料和胶体石墨混合，使短切碳纤维预浸料表面包覆胶体石墨，再将包覆胶体石墨的预浸料与石油焦、酚醛树脂、石墨粉混合均匀；

1.3)热压成型；将所得均匀混料用刹车盘模具热压成型制得刹车盘素胚；