[发明专利]一种夹心结构的炭/陶刹车盘

说明书

本发明涉及一种夹心结构的炭/陶刹车盘，属于车辆制动零件技术领域。该刹车盘是由摩擦功能层、力学功能层以及摩擦功能层按顺序组成的夹心结构，且摩擦功能层与力学功能层之间还通过卯榫连接，具体是由炭布复合层、短纤维层、炭布复合层通过模压形成的夹芯结构基体经过高温裂解、硅熔渗反应制备得到的。本发明所述刹车盘具有优异的整体力学性能、耐摩擦磨损性能以及长寿命，而且通过固态环境模压、裂解、熔渗制备得到，制备工艺简单、生产周期短、生产成本低，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种夹心结构的炭/陶刹车盘，属于车辆制动零件技术领域。

背景技术

作为新一代制动材料，C/C-SiC（炭/陶）制动材料最早应用于航空制动系统领域，随后被应用于高速列车、高档跑车、赛车等领域。C/C-SiC制动材料具有优良的耐高温性能和摩擦性能，其密度仅为钢制制动材料的1/3左右，可以明显减轻汽车的非簧载质量，提高汽车的节油水平和操控性能；另外，还具有使用寿命长、维护保养成本低、湿态摩擦系数高和无粉尘污染等优点，是市场前景广阔的新一代轻量化汽车制动材料。

目前，国内外C/C-SiC陶瓷基摩擦材料的制备主要集中在采用长纤维通过化学气相渗透、熔融渗硅或液态聚合物浸渍等方法上，其存在生产周期长和生产成本高等缺点，仅能用于部分高档跑车、赛车等领域。为拓宽炭/陶刹车盘在汽车刹车领域的应用，有必要开发一种生产工艺简单、使用寿命长、成本低廉的制备方法，同时制备的炭/陶刹车盘具有安全可靠性能。

短纤维炭/陶刹车盘是通过将一定长度的短切炭纤维、树脂、添加剂在液态或固态环境下模压、裂解、熔渗制备出的刹车盘，具有性能好、效率高、成本低、周期短等优点。目前短纤维炭/陶刹车盘应用的最大瓶颈在于制备工艺的实现，同时兼顾产品高性能和生产低成本。相关资料如下：

中国专利CN108658613A“一种短纤维模压制备汽车刹车盘的方法”将短切炭纤维和树脂粉以及添加剂通过液态环境模压、裂解、熔渗制备出刹车盘，与长纤维盘相比，其制备周期短、生产成本低，但与固态模压相比，其生产步骤相对较多、批量化生产设备成本高、生产环境相对较差，同时产品表层存在短纤维盘易崩边问题，影响产品使用寿命。

中国专利CN113548902A“一种碳纤维增强碳化硅刹车盘的制备方法”将短切炭纤维和树脂粉以及添加剂通过固态模压、裂解、熔渗制备出刹车盘，与液态环境模压、裂解、熔渗制备的刹车盘相比，其在固态条件下直接模压定型然后裂解渗硅，简化了加工工艺，但存在短纤维刹车盘表层易崩边问题，影响刹车盘制动效果和使用寿命。

中国专利CN107266075A“一种C/C-SiC复合材料及其制备方法和应用”采用多层对称梯度结构，从外层到内层依次为0.5～12mm短切炭纤维层、3～25mm短切炭纤维层、炭纤维布层，通过固态模压、裂解、熔渗制备出C/C-SiC复合材料，加工工艺简单，但多层结构之间结合力弱，尤其是短切炭纤维层与炭纤维布层之间，层与层界面连接仅靠树脂粘连，结合力较差，受力时易脱粘分层。同时，由于内层到外层纤维含量逐渐降低，产品密度由内到外递减，导致C/C-SiC复合材料表层强度不足，易出现崩坏现象，影响使用寿命。

发明内容

针对目前短纤维炭/陶刹车盘存在的问题，本发明提供一种夹心结构的炭/陶刹车盘，该刹车盘是由摩擦功能层、力学功能层以及摩擦功能层组成夹心结构，且摩擦功能层与力学功能层之间还通过卯榫连接，使刹车盘具有优异的整体力学性能、耐摩擦磨损性能以及长寿命，而且制备周期短、成本低，具有很好的应用前景。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种夹心结构的炭/陶刹车盘，是由摩擦功能层、力学功能层以及摩擦功能层按顺序组成的夹心结构，且摩擦功能层与力学功能层之间还通过卯榫连接，具体是由炭布复合层、短纤维层、炭布复合层通过模压形成的夹芯结构基体经过高温裂解、硅熔渗反应制备得到的，炭布复合层对应摩擦功能层以及短纤维层对应力学功能层；