一种碳陶瓷材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于材料技术领域，具体涉及一种碳陶瓷材料及其制备方法和应用

【技术实现步骤摘要】
一种碳陶瓷材料及其制备方法和应用、碳陶瓷制动盘及其制备方法


[0001]本专利技术属于材料
，具体涉及一种碳陶瓷材料及其制备方法和应用
、
碳陶瓷制动盘及其制备方法
。

技术介绍

[0002]汽车制动盘在刹车过程中，承受着巨大的摩擦力和压力，且处在冷热交替的状态下，容易变形开裂
。
目前市场上使用的制动盘主要是铸铁盘，主要原料是灰铸铁，传统的铸铁盘基本在
10~15
万公里左右的寿命
。
随着汽车性能的提高，对环保
、
轻量化要求的提升，市场对汽车制动盘的品质
、
要求也越来越高，传统的铸铁盘已经逐渐的不能满足需求
。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种碳陶瓷材料及其制备方法和应用
、
碳陶瓷制动盘及其制备方法，本专利技术提供的碳陶瓷材料强度高，具有优异的耐热性能和耐磨性能，用其制备的碳陶瓷制动盘使用寿命长，轻量化，能提高汽车的续航能力
。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种碳陶瓷材料，所用制备原料包括混合料和硅粉；
[0006]以质量百分含量计，所述混合料包括：碳纤维丝
30~50%
，碳粉
10~30%
，酚醛树脂
10~30%
和碳化硅粉
20~30%。
[0007]本专利技术还提供了上述技术方案所述碳陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]将混合料依次进行热压和碳化处理，得到碳化材料；
[0009]将所述碳化材料置于铺设硅粉的石墨板上，进行陶瓷化处理，得到碳陶瓷材料
。
[0010]优选的，所述碳纤维丝的长度为
9~11mm
，宽度为
4~6mm。
[0011]优选的，所述热压的温度为
145~155℃
，压力为
30MPa
，保温保压时间为
3h。
[0012]优选的，所述碳化处理的温度为
800℃
，保温时间为
72h。
[0013]优选的，所述陶瓷化处理为在
30~35h
内升温至
1690~1710℃。
[0014]本专利技术还提供了上述技术方案所述碳陶瓷材料或上述技术方案所述制备方法制备的碳陶瓷材料在制动盘中的应用
。
[0015]本专利技术还提供了一种碳陶瓷制动盘，包括依次结合的呈三明治结构的第一碳陶瓷摩擦片
、
铝合金
、
第二碳陶瓷摩擦片；
[0016]所述第一碳陶瓷摩擦片和第二碳陶瓷摩擦片的一面具有倒梯形结构，一面为平面结构；
[0017]所述第一碳陶瓷摩擦片和第二碳陶瓷摩擦片的具有倒梯形结构的一面相对，形成的中部空间被铝合金填充；
[0018]所述第一碳陶瓷摩擦片和第二碳陶瓷摩擦片的材质为上述技术方案所述碳陶瓷材料或上述技术方案所述制备方法制备的碳陶瓷材料
。
[0019]本专利技术还提供了上述技术方案所述碳陶瓷制动盘的制备方法，包括以下步骤：
[0020]将第一碳陶瓷摩擦片和第二碳陶瓷摩擦片经第一机加工后，固定在固定模具中，使具有倒梯形结构的一面相对形成灌注空间，在所述灌注空间中注入半固态铝合金，压铸后，进行第二机加工，得到碳陶瓷制动盘
。
[0021]优选的，所述压铸的温度为
720~740℃
，压力为
80~100T
，保温保压时间为
180~600s。
[0022]本专利技术提供了一种碳陶瓷材料，所用制备原料包括混合料和硅粉；以质量百分含量计，所述混合料包括：碳纤维丝
30~50%
，碳粉
10~30%
，酚醛树脂
10~30%
和碳化硅粉
20~30%。
本专利技术提供的碳陶瓷材料的密度约为铁的
1/3
，用其制备制动盘可以达到轻量化的目的，增加汽车的续航能力；而且碳陶瓷材料的耐高温度在
1000℃
以上，具有优异的耐热性能，而汽车制动产生的温度远远达不到
1000℃
，碳陶瓷材料在
1000℃
以下非常稳定，用其制备制动盘不会在汽车制动时因遇热变形；而且碳陶瓷材料硬度高，具有非常强的耐磨性，使用该碳陶瓷材料制备的碳陶瓷制动盘使用寿命长，寿命可达
50W
公里以上
。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例1制备的碳陶瓷摩擦片结构示意图；
[0024]图2为本专利技术实施例1制备的碳陶瓷制动盘中铝合金结构示意图；
[0025]图3为本专利技术实施例1制备的碳陶瓷制动盘中铝合金和碳陶瓷摩擦片组合结构示意图；
[0026]图4为本专利技术实施例1制备的碳陶瓷制动盘中碳陶瓷摩擦片
、
铝合金和碳陶瓷摩擦片组成的三明治结构示意图
。
具体实施方式
[0027]本专利技术提供了一种碳陶瓷材料，所用制备原料包括混合料和硅粉；
[0028]以质量百分含量计，所述混合料包括：碳纤维丝
30~50%
，碳粉
10~30%
，酚醛树脂
10~30%
和碳化硅粉
20~30%。
[0029]如无特殊说明，本专利技术对所用制备原料的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的市售商品即可
。
[0030]在本专利技术中，所述碳纤维丝的质量百分含量优选为
35~45%
，所述碳粉的质量百分含量优选为
20~25%
，所述酚醛树脂的质量百分含量优选为
15~25%
，所述碳化硅粉的质量百分含量优选为
20~25%。
[0031]在本专利技术中，所述碳纤维丝优选由长碳纤维丝经过浸胶
、
干燥和裁切而得
。
在本专利技术中，所述浸胶优选用质量浓度为
50%
的酚醛树脂溶液进行；所述浸胶的时间优选为
60s
；所述干燥的温度优选为
75℃
；所述干燥的时间优选为优选为
15min
；所述裁切优选用铝合金裁剪刀进行
。
[0032]在本专利技术中，所述碳纤维丝的形状优选为长方形；所述碳纤维丝的长度优选为
9~11mm
，更优选为
10mm
，宽度优选为
4~6mm
，更优选为
5mm
，厚度优选为
0.7mm。
[0033]本专利技术还提供了上述技术方案所述碳陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
[0034]将混合料依次进行热压和碳化处理，得到碳化材料；
[0035]将所述碳化材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种碳陶瓷材料，其特征在于，所用制备原料包括混合料和硅粉；以质量百分含量计，所述混合料包括：碳纤维丝
30~50%
，碳粉
10~30%
，酚醛树脂
10~30%
和碳化硅粉
20~30%
；所述碳陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：将混合料依次进行热压和碳化处理，得到碳化材料；将所述碳化材料置于铺设硅粉的石墨板上，进行陶瓷化处理，得到碳陶瓷材料；所述碳纤维丝的长度为
9~11mm
，宽度为
4~6mm
；所述热压的温度为
145~155℃
，压力为
30MPa
，保温保压时间为
3h
；所述碳化处理的温度为
800℃
，保温时间为
72h
；所述陶瓷化处理为在
30~35h
内升温至
1690~1710℃。2.
权利要求1所述碳陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将混合料依次进行热压和碳化处理，得到碳化材料；将所述碳化材料置于铺设硅粉的石墨板上，进行陶瓷化处理，得到碳陶瓷材料；所述碳纤维丝的长度为
9~11mm
，宽度为
4~6mm
；所述热压的温度为
145~155℃
，压力为
30MPa
，保温...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪丹枫，林贤勋，边金川，
申请(专利权)人：上海康碳辉驰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：