【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高粘结强度碳陶制动涂层盘的制备方法，属于碳陶复合材料的制备。
技术介绍
1、近年来，碳纤维增强碳基及碳化硅陶瓷基复合材料(简称：碳陶)由于具有耐磨、质轻以及耐高温等优异性能，其可作为新一代制动领域的高性能摩擦材料而广泛应用制动盘的制备。
2、然而，现有的碳陶制动盘通常都是采用高温熔渗的工艺对碳/碳复合材料(碳纤维增强碳基复合材料)进行渗硅，液硅从碳/碳复合材料内部的孔隙进入其内部，与碳/碳复合材料中的碳基反应生成具有优异耐磨性能的碳化硅。考虑到碳/碳复合材料本身材料内部的孔隙大小以及孔径的分布不均匀，导致生成的碳化硅也会存在分布不均匀。若将其应用于高速列车制动领域时，由于刹车过程中会产生巨大的热量使得制动盘温度急剧上升(可达到1000□以上的高温)，对于碳陶制动盘表面有碳化硅材料覆盖的部分可承受高温的冲击，但对于未被碳化硅覆盖的碳纤维或碳基体则容易在高温条件下发生氧化，从而导致碳陶制动盘表现形成一定的氧化侵蚀凹坑，最终影响到整个碳陶制动盘的使用寿命以及制动性能的稳定性。
3、另外，考虑到碳陶材料不易加工的特性，目前的碳陶制动盘的加工工序一般是在对碳/碳复合材料进行高温熔渗工艺处理之前，先将碳/碳复合材料按照制动盘的外形尺寸加工至大致差不多的尺寸(留有一定余量)后，然后分别再进行高温熔渗处理和精加工处理。然而，对于碳/碳复合材料在经过高温熔渗处理后很容易出现材料本身尺寸的微变形，这样很容易导致在精加工处理过程中出现某些区域过加工而尺寸无法满足产品的标准尺寸要求。
4、专利cn1
5、专利cn113277869a采用将碳/碳复合材料盘体的上、下表面均进行开槽处理，然后先在上表面的槽中进行涂层浆料的涂刷，直至涂层浆料将上表面的槽填满，然后再翻转碳/碳复合材料盘体，于下表面的槽中进行涂层浆料的涂刷，直至涂层浆料将下表面的槽填满，获得含涂层浆料的碳/碳复合材料盘体，依次进行固化、碳化以及陶瓷化处理即得碳陶制动涂层盘。该方法制作的涂层在更严苛的环境中涂层粘结力不足，涂层易开裂或者剥落；另外制备过程中需要将上下表面分步进行，制作周期长，能耗高，过程中有害的溶剂挥发影响环境，且若需要更改涂层厚度需要重新加工槽深，操作不方便。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术问题，开发出一种高粘结强度碳陶制动涂层盘制备技术。本专利技术工艺所制备的碳陶制动涂层盘，上下表面涂层一次成型、过程中无有害溶剂挥发、涂层厚度容易通过添加质量进行轻易调节且涂层粘结强度高，且易于批量化工业生产。
2、为了实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术一种高粘结强度碳陶制动涂层盘的制备方法，包括如下步骤：将碳/碳复合材料盘体上下表面刮平，然后进行开槽且拉毛处理，将涂层中非树脂粉体材料进行表面活化处理并晾干，然后与树脂混合，将一份涂层混合物平铺进模具中，放入开槽和拉毛的碳/碳复合材料盘体，再放一份一样的涂层混合物在盘体上方并铺平；然后进行热压、碳化和陶瓷化，获得碳陶制动涂层盘；
4、所述涂层所用原料以质量百分比计，包括下述组分：
5、碳化硅粉15-45wt％、优选为20-40％、进一步优选为25-35％；
6、硅粉15-35wt％、优选为20-40％、进一步优选为25-35％；
7、纤维粉5-25wt％、优选为6-20％、进一步优选为10-15％；
8、树脂粉10-30wt％、优选为10-25％、进一步优选为10-20％；
9、偶联剂；其中偶联剂的用量为(碳化硅粉+硅粉+纤维粉)总质量的0.1～1.5％、优选为0.3-1.2％、进一步优选为0.5-1.0％。
10、非树脂粉体材料进行表面活化处理并晾干是：将配取的碳化硅粉、硅粉、纤维粉、偶联剂混合均匀后晾干。
11、所述碳/碳复合材料盘体将密度为0.45g/cm3～0.55g/cm3的碳纤维预制体经cvi沉积增密和/或浸渍增密获得。
12、在工业上应用时，本专利技术一种高粘结强度碳陶制动涂层盘的制备方法，可以包括下述步骤：
13、步骤1：制备碳/碳复合材料盘体
14、将密度为0.45g/cm3～0.55g/cm3的碳纤维预制体经cvi沉积增密和/或浸渍增密获得。
15、步骤2：预处理材料
16、将碳/碳复合材料盘体上下表面刮平，然后进行开槽且拉毛处理，将涂层中非树脂粉体原材料进行表面活化处理并晾干。
17、步骤3，混料
18、将表面活化处理的非树脂粉体材料与树脂混合，得到涂层混合物；
19、步骤4，热压涂层
20、按照涂层厚度要求添加相应重量的涂层混合物至模具中，摊平；将开槽处理后的碳/碳复合材料盘体放入模具中；将与下层同样重量的涂层混合物加入模具中，摊平；合模并按程序升温和加压，完成后得到带涂层的碳/碳复合材料盘体；
21、步骤5，碳化
22、将带涂层的碳/碳复合材料盘体进行碳化；
23、步骤6，陶瓷化
24、将碳化后的涂层盘再陶瓷化，得到高粘结强度碳陶制动涂层盘。
25、作为优选，碳/碳复合材料盘体上槽的形状为u型、o型或者s型等。进一步优选为o型或u型。
26、作为优选，槽的宽度0.5-3mm宽度，0.2-3mm深度。
27、当碳/碳复合材料盘体上槽的形状为o型时，相邻的槽呈同心圆；且相邻的槽之间的间距为3-18mm、优选为5-15mm、进一步优选为9-15mm。作为优选相邻的槽的间距相等。
28、当碳/碳复合材料盘体上槽的形状为u型时，u型开口端到闭口端的最大直线距离为25-65mm、开口端的宽度为10-35mm、在与盘面呈同心圆的圆面上，相邻u型槽的间距为3-20mm。
29、当碳/碳复合材料盘体上槽的形状为u型，且多个u型槽构成的圆环至少为2个以上时，相邻连两个圆上，最为接近两个u型槽的间距为5-15mm。
30、当多个u型槽构成一个圆环时，当一个u型槽的开口端朝着碳/碳复合材料盘体的外沿；那么与这个u型槽相邻的u型槽的闭口端朝着碳/碳复合材料盘体的外沿。如此交替排布，构成一个圆环。
31、作为优选，挖槽刀具转速≤10000r/min，使槽的表面产生的碳纤维毛絮；优选的转速为1000-5000r/min。
32、作为优选，所述的纤维粉为碳纤维、碳化硅纤维、长石纤维等中的一种或者多种；<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高粘结强度碳陶制动涂层盘的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将碳/碳复合材料盘体上下表面刮平，然后进行开槽且拉毛处理，将涂层中非树脂粉体材料进行表面活化处理并晾干，然后与树脂混合，将一份涂层混合物平铺进模具中，放入开槽和拉毛的碳/碳复合材料盘体，再放一份一样的涂层混合物在盘体上方并铺平；然后进行热压、碳化和陶瓷化，获得碳陶制动涂层盘；
2.根据权利要求1所述的一种高粘结强度碳陶制动涂层盘的制备方法，其特征在于：碳/碳复合材料盘体上槽的形状为U型、O型或者S型等中的至少要一种；优选为U型和/或O型。
3.根据权利要求2所述的一种高粘结强度碳陶制动涂层盘的制备方法，其特征在于：槽的宽度0.5-3mm宽度，0.2-3mm深度。
4.根据权利要求2所述的一种高粘结强度碳陶制动涂层盘的制备方法，其特征在于：挖槽刀具转速≤10000r/min，使槽的表面产生的碳纤维毛絮；优选的转速为1000-5000r/min。
5.根据权利要求1所述的一种高粘结强度碳陶制动涂层盘的制备方法，其特征在于：所述的纤维粉为碳纤维、碳化硅纤维、长石纤维等中
6.根据权利要求1所述的一种高粘结强度碳陶制动涂层盘的制备方法，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂。
7.根据权利要求1所述的一种高粘结强度碳陶制动涂层盘的制备方法，其特征在于：所述偶联剂选自KH550、KH560、KH570中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种高粘结强度碳陶制动涂层盘的制备方法，其特征在于：碳/碳复合材料盘体密度为1.35-1.5g/cm3，盘体为长纤维盘或者短纤维盘。
9.根据权利要求1所述的一种高粘结强度碳陶制动涂层盘的制备方法，其特征在于：热压过程中压力为0.5-25MPa，固化温度为150-210℃，固化时间为30-60min。
10.根据权利要求1所述的一种高粘结强度碳陶制动涂层盘的制备方法，其特征在于：所述碳化处理的温度为800℃～1000℃，保温时间为2～4h；升温速率≤30℃/h，优选10℃/h～20℃/h；降温速率≤60℃/h，优选20℃～40℃/h；
...【技术特征摘要】
1.一种高粘结强度碳陶制动涂层盘的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将碳/碳复合材料盘体上下表面刮平，然后进行开槽且拉毛处理，将涂层中非树脂粉体材料进行表面活化处理并晾干，然后与树脂混合，将一份涂层混合物平铺进模具中，放入开槽和拉毛的碳/碳复合材料盘体，再放一份一样的涂层混合物在盘体上方并铺平；然后进行热压、碳化和陶瓷化，获得碳陶制动涂层盘；
2.根据权利要求1所述的一种高粘结强度碳陶制动涂层盘的制备方法，其特征在于：碳/碳复合材料盘体上槽的形状为u型、o型或者s型等中的至少要一种；优选为u型和/或o型。
3.根据权利要求2所述的一种高粘结强度碳陶制动涂层盘的制备方法，其特征在于：槽的宽度0.5-3mm宽度，0.2-3mm深度。
4.根据权利要求2所述的一种高粘结强度碳陶制动涂层盘的制备方法，其特征在于：挖槽刀具转速≤10000r/min，使槽的表面产生的碳纤维毛絮；优选的转速为1000-5000r/min。
5.根据权利要求1所述的一种高粘结强度碳陶制动涂层盘的制备方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄彩霞，李金伟，陈振宇，欧永兴，
申请(专利权)人：湖南世鑫新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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