一种乘用车用碳陶刹车片的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种乘用车用碳陶刹车片的制备方法，通过制备出三维针刺预制体先后经化学气相沉积与先驱体浸渍裂解组合工艺在多孔碳/碳复合材料内部原位反应生成碳化硅，使传统碳碳复合材料引入硅相。本发明专利技术所述的一种乘用车用碳陶刹车片的制备方法，此方法制备出刹车片可以达到降低材料磨损率，提高摩擦性能以及抗热震能力的目的，解决了传统粉末冶金刹车片高温强度下降显著、使用寿命短等缺点，满足了碳/陶刹车盘的实际应用工况需求，同时此设计合理、操作简便，且能有效提高刹车片材料摩擦系数、抗热震性且大幅减轻重量、延长其使用寿命，其实用价值高，成型工艺简单、可加工性强、易于实现批量化。易于实现批量化。易于实现批量化。

【技术实现步骤摘要】
一种乘用车用碳陶刹车片的制备方法


[0001]本专利技术涉及碳纤维增强陶瓷基复合材料制备工艺
，特别涉及一种乘用车用碳陶刹车片的制备方法。

技术介绍

[0002]随着科学技术的发展人们对交通运输工具和动力机械的速度、负荷和安全性要求越来越高，高速列车、重载货车、轿车、赛车、摩托车等重载、高速行驶、制动频繁的民用运载工具，以及使用环境恶劣的装甲车、坦克、直升机等，都对响应快、摩擦系数足够高而且稳定、抗热衰退性能良好、重量轻、长寿命和环境适应性强的高性能摩擦材料提出了迫切的需求。
[0003]目前广泛用于高速列车、汽车和飞机上的刹车材料主要是粉末冶金和C/C复合材料，然而，粉末冶金刹车材料存在高温容易粘结、摩擦性能易衰退、高温强度下降显著、抗热震能力差、使用寿命短等缺点。
[0004]碳陶刹车材料作为近年来继粉末冶金材料和C/C复合材料之后发展的一种高性能刹车材料，与传统金属及半金属刹车材料相比，其具有密度低、强度高、摩擦性能稳定、摩擦量小、制动比大、耐高温、使用寿命长等优点，与C/C复合材料相比，由于引入了适量SiC陶瓷硬质材料作基体，材料的抗氧化性和摩擦系数得以提高，而且摩擦性能对外界环境介质不敏感，因此，碳陶瓷C/SiC刹车材料在高速列车、汽车、飞机等领域具有广阔应用前景。
[0005]因此，提出一种乘用车用碳陶刹车片的制备方法来解决上述问题很有必要。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种乘用车用碳陶刹车片的制备方法，可以有效解决
技术介绍
中的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0008]一种乘用车用碳陶刹车片的制备方法，所述包括以下操作步骤：
[0009]S1：将制备好的三维针刺预制体通过化学气相渗透CVI沉积热解碳，先驱体为甲烷，记为CH4，稀释气体为氮气，记为N2，以此制备出密度为1.35
‑
1.45g/cm3的碳碳复合材料；
[0010]S2：配制用于浸渍的前驱体溶液，使用分析天平按照一定的质量比称量前驱体溶质、二乙烯基苯，记为DVB与二甲苯，记为C8H
10
，将其分别加入干燥的锥形瓶内，盖上锥形瓶胶塞，放入超声波清洗器内使前驱体溶质逐渐分散溶解，然后置于磁力搅拌器内搅拌直至混合均匀，前驱体溶液的配制要保证前驱体溶质充分溶解于二甲苯和二乙烯基苯且溶液内无固态的前驱体溶质存在；
[0011]S3：将S1得到的碳碳复合材料完全浸没于S2配制的前驱体溶液中，共同置入一小型浸渍工装中在浸渍炉内进行真空加压浸渍，以此完成对碳碳复合材料的浸渍；
[0012]S4：将浸渍后的碳碳复合材料先在通风橱内晾置一段时间，使溶剂二甲苯尽可能地挥发后放入电热鼓风干燥箱中烘干固化；
[0013]S5：将烘干固化后的碳碳复合材料置于高温炉进行热解，陶瓷产物随温度的升高逐渐转变为SiC晶体；
[0014]S6：重复S1
‑
S5的浸渍、固化、热解过程，直到孔隙率小于10％为止，以保证SiC陶瓷尽可能多的填充到碳纤维预制体孔隙中；
[0015]S7：对S6得到的碳陶复合材料进行加工和打磨处理后即可制备相应规格型号的碳陶刹车片。
[0016]优选的，所述S2配制前驱体溶液时使用的前驱体溶质可以为聚碳硅烷，记为PCS、聚硅氮烷，记为PSZ以及聚硅氧烷，记为PSO等含硅的聚合物。
[0017]优选的，所述S3真空加压浸渍时浸渍的压力为2
‑
5MPa，时间为5
‑
8h。
[0018]优选的，所述S4中，热鼓风干燥箱中烘干固化时采取梯度升温的方式升温至120
‑
150℃左右并保温固化1h以上。
[0019]优选的，所述S5中，高温炉热解过程中，热解温度为1200℃
‑
1300℃，时间为2
‑
4h。
[0020]优选的，所述S6中重复浸渍、固化、热解过程后碳陶复合材料的最终密度需要达到2.0g/cm3‑
2.5g/cm3之间。
[0021]有益效果
[0022]与现有技术相比，本专利技术提供了一种乘用车用碳陶刹车片的制备方法，具备以下有益效果：
[0023]1、该乘用车用碳陶刹车片的制备方法，本制备方法设计合理、操作简便，且能有效提高刹车片材料摩擦系数、抗热震性且大幅减轻重量、延长其使用寿命，通过化学气相沉积制备一定密度的碳碳复合材料，然后再进行树脂浸渍裂解，既防止了直接浸渍出现的材料变形问题，又通过浸渍裂解引入了碳化硅，改善现有技术制备碳陶刹车片存在的摩擦系数过高、磨损过大以及刹车啸叫等问题，实用价值高，成型工艺简单、可加工性强、易于实现批量化，适用范围广，可用于各种不同规格、型号、尺寸的碳陶刹车片材料，经济成本低，通过化学气相沉积结合先驱体裂解工艺，使得制备周期缩短，生产成本降低。
附图说明
[0024]图1是本专利技术制备流程图；
[0025]图2是本专利技术碳陶复合材料的物理及力学性能测试图。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。
[0027]如图1所示，一种乘用车用碳陶刹车片的制备方法，包括以下操作步骤：
[0028]S1：将制备好的三维针刺预制体通过化学气相渗透CVI沉积热解碳，先驱体为甲烷，记为CH4，稀释气体为氮气，记为N2，以此制备出密度为1.35
‑
1.45g/cm3的碳碳复合材料。
[0029]S2：配制用于浸渍的前驱体溶液，使用分析天平按照一定的质量比称量前驱体溶质、二乙烯基苯，记为DVB与二甲苯，记为C8H
10
，将其分别加入干燥的锥形瓶内，盖上锥形瓶胶塞，放入超声波清洗器内使前驱体溶质逐渐分散溶解，然后置于磁力搅拌器内搅拌直至混合均匀，前驱体溶液的配制要保证前驱体溶质充分溶解于二甲苯和二乙烯基苯且溶液内
无固态的前驱体溶质存在，配制前驱体溶液时使用的前驱体溶质可以为聚碳硅烷，记为PCS、聚硅氮烷，记为PSZ以及聚硅氧烷，记为PSO等含硅的聚合物。
[0030]S3：将S1得到的碳碳复合材料完全浸没于S2配制的前驱体溶液中，共同置入一小型浸渍工装中在浸渍炉内进行真空加压浸渍，以此完成对碳碳复合材料的浸渍，真空加压浸渍时浸渍的压力为2
‑
5MPa，时间为5
‑
8h。
[0031]S4：将浸渍后的碳碳复合材料先在通风橱内晾置一段时间，使溶剂二甲苯尽可能地挥发后放入电热鼓风干燥箱中烘干固化，热鼓风干燥箱中烘干固化时采取梯度升温的方式升温至120
‑
150℃左右并保温固化1h以上。
[0032]S5：将烘干固化后的碳碳复合材料置于高温炉进行热解，陶瓷产物随温度的升高逐渐转变为SiC晶体高温炉热解过程中，热解温度为1200℃
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种乘用车用碳陶刹车片的制备方法，其特征在于：所述包括以下操作步骤：S1：将制备好的三维针刺预制体通过化学气相渗透CVI沉积热解碳，先驱体为甲烷，记为CH4，稀释气体为氮气，记为N2，以此制备出密度为1.35
‑
1.45g/cm3的碳碳复合材料；S2：配制用于浸渍的前驱体溶液，使用分析天平按照一定的质量比称量前驱体溶质、二乙烯基苯，记为DVB与二甲苯，记为C8H
10
，将其分别加入干燥的锥形瓶内，盖上锥形瓶胶塞，放入超声波清洗器内使前驱体溶质逐渐分散溶解，然后置于磁力搅拌器内搅拌直至混合均匀，前驱体溶液的配制要保证前驱体溶质充分溶解于二甲苯和二乙烯基苯且溶液内无固态的前驱体溶质存在；S3：将S1得到的碳碳复合材料完全浸没于S2配制的前驱体溶液中，共同置入一小型浸渍工装中在浸渍炉内进行真空加压浸渍，以此完成对碳碳复合材料的浸渍；S4：将浸渍后的碳碳复合材料先在通风橱内晾置一段时间，使溶剂二甲苯尽可能地挥发后放入电热鼓风干燥箱中烘干固化；S5：将烘干固化后的碳碳复合材料置于高温炉进行热解，陶瓷产物随温度的升高逐渐转变为SiC晶体；S6：重复S1
‑
S5的浸渍、固化、热解过程，直到孔隙率小于10％为止，以保证SiC陶瓷尽...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫，邵海成，高大恩，郭建刚，贺文强，贺耀廷，许馨，周文，田新华，
申请(专利权)人：内蒙古栢特新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：