[发明专利]一种碳陶刹车盘的制备方法

说明书

本发明提供了一种碳陶刹车材料的制备方法。该方法通过将低密度碳/碳坯体置于硅粉浸渍浆料中，浸渍完成后烘干，然后将硅粉浸渍后的碳/碳坯体装入硅化处理炉中，高温下碳坯体内的硅粉与坯体表面的沉积碳原位发生熔融化学反应，形成SiC陶瓷相。该方法无需在熔融渗硅过程中使用工装坩埚，节省了装炉空间和渗硅原材料。且工艺简单，实施方便，渗硅量易控易调，形成的陶瓷相弥散性、均匀性好，残留硅含量低，性能稳定。

技术领域

本发明涉及刹车制动材料技术领域，具体涉及一种碳陶刹车盘的制备方法。

背景技术

盘式制动器是目前最普遍使用的制动器，制动盘是盘式制动系统的核心部件，它的性能决定着交通工具的制动安全性和驾驶舒适性。碳陶刹车材料是近年来继粉末冶金刹车材料和C/C摩擦材料之后发展的一种高性能刹车材料。该材料不但具有现有摩擦材料的高强度、耐高冲击，良好的导热性和韧性，还具备低密度，使用温度高，磨耗低的优点，被公认为下一代理想刹车材料。

碳陶刹车盘通常采用恒温CVD工艺制备低密度的碳/碳坯体，然后将碳/碳坯体埋入装有硅粉的坩埚里，再置入硅化处理炉中，在高温条件下熔融渗硅发生化学反应，从而在碳/碳坯体中形成SiC陶瓷相。现行制备工艺装炉量少，生产效率低；坩埚和硅粉需求量大，造成硅粉和坩埚浪费大，成本高。

现有技术20110030568.4(以下简称专利1)公开了一种碳陶刹车盘的制造方法，其采用恒温CVD制备低密度的碳/碳坯体，然后将碳/碳坯体埋入装有硅粉的石墨坩埚里，再置入渗硅炉中，在高温条件下进行熔融渗硅化学反应，在碳/碳坯体中形成陶瓷相的飞机刹车盘。由于熔融渗硅需要将碳坯体装入石墨坩埚中(这一过程如图2所示)，导致碳坯体装炉量少，生产效率低；且熔融渗硅是硅粉在高温下熔化由坯体表面沿厚度方向渗入，渗入过程中熔融硅与坯体孔道内的沉积碳反应生成碳化硅陶瓷相，因此无法保证渗硅的均匀性。

现有技术201910694494.X(以下简称专利2)公开了一种碳陶飞机刹车盘的制备方法，其以密度为1.0～1.5g/cm³的C/C复合材料为坯体，依次经过PIP处理、高温处理、RMI处理获得密度为2.0～2 2g/cm³的碳陶复合材料，将碳陶复合材料于真空下多次浸泡于硅熔胶中，烘干直至碳陶复合材料的增重率为1.0～1.4％，然后热处理获得碳陶刹车盘。所述RMI处理的过程为将经高温处理的坯体置于铺设有硅粉和无定型碳化硅粉的石墨模具中，在真空条件下渗硅反应。该制备方法工艺过程复杂，浸硅多次反复，生产周期长。特别是无定型碳化硅粉制备成本高，RMI处理过程与专利1相同，仍需石墨模具(坩埚)，刹车盘装炉量少，生产效率低。

现有技术CN105565839B(以下简称专利3)公开了一种碳陶刹车材料的制备方法，其采用酚醛树脂与陶瓷粉混合浆料浸渍碳纤维预制体，然后热压固化使酚醛树脂裂解形成树脂碳基体，最后与陶瓷粉混合制成碳陶刹车材料。该材料热力学性能差，基体强度低，使用中易龟裂、掉渣、磨损大。且石墨化度很难提高，难以满足飞机大能载的使用要求。

从上述现有技术可以看出，现有的碳陶刹车材料的制备方法在渗硅过程中装炉量少，生产效率低。且对坩埚和硅粉的需求量大，造成硅粉和坩埚的大量浪费，提高生产成本。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳陶刹车盘的制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明涉及一种碳陶刹车盘的制备方法，包括以下步骤：

1)按碳陶刹车盘的实际规格要求制备碳纤维预制体毛坯，然后对所述毛坯进行第一真空热处理；

优选地，所述第一真空热处理温度为1500～1700℃，时间为2～4h。