【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及刹车材料，具体涉及一种多孔碳/碳坯体结合rmi制备碳陶刹车盘的方法。
技术介绍
1、刹车材料经历了从铸铁、合成材料、粉末冶金材料到碳/碳复合材料和碳/陶复合材料的发展。碳/碳化硅陶瓷基复合材料是继粉末冶金材料和碳/碳复合材料之后，近几年发展起来的一种高性能刹车材料，以热解碳、碳化硅等为基体，高强碳纤维为增强体的多相复合刹车材料，在碳/碳复合材料基础上引入硬质陶瓷材料碳化硅作为基体，实现了密度低、耐高温、高强度、摩擦性能稳定、磨损量小、制动比大和使用寿命长的特点，可满足飞机、高铁、民用车等多个领域的制动要求，具备广泛的应用前景。
2、目前碳/碳化硅复合刹车材料的制备方法主要有化学气相渗透法(cvi)、先驱体浸渍裂解法(pip)、反应熔体浸渗法(rmi)等。化学气相渗透法(cvi)具有对碳纤维损伤少、基体均匀、力学性能良好的优点，但与此同时制备周期长、成本高；先驱体浸渍裂解法(pip)工艺简单、制备周期短，缺点是孔隙率大、体积变形大；反应熔体渗透法(rmi)具有操作简单、实施周期短、成本低、致密度高、可制备复杂形状组件的优点，但同时渗硅均匀性难以控制，反应后会残留部分硅，其与碳纤维发生反应，导致碳纤维强度下降，进而影响材料的性能。上述方法都具有一定的局限性，单一方法难以满足刹车材料的严苛服役环境的使用要求，也难以达到产业化生产的需求。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种多孔碳/碳坯体结合rmi制备碳陶刹车盘的方法，以解决现有碳陶
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
3、一种多孔碳/碳坯体结合rmi制备碳陶刹车盘的方法，包括以下步骤：
4、(1)将树脂、有机溶剂和固化剂以及催化剂和/或成孔剂混合，制得树脂基溶液；
5、(2)将碳纤维三维针刺预制体浸渍于步骤(1)制得的树脂基溶液中，然后经固化、裂解制得多孔碳/碳坯体；
6、(3)将步骤(2)制得的多孔碳/碳坯体经机械加工后，通过反应熔体渗透法进行陶瓷化，制得。
7、本专利技术的有益效果为：本专利技术在先驱体浸渍裂解法(pip)过程中，通过有机树脂裂解以及引入镍源催化剂的作用，使大块的玻璃碳转变为小块石墨化程度更高的碳，通过添加成孔剂促使玻璃碳成为多孔碳结构，更有利于后续反应熔体浸渗法(rmi)的进行，以解决碳陶刹车盘在制备过程中出现的石墨化程度低，均匀性差等问题。
8、进一步地，步骤(1)中树脂和有机溶剂质量比为5-70：30-95；固化剂的添加量为树脂质量的5-15％；催化剂的添加量为树脂质量的1-5％；成孔剂的添加量为树脂质量的1-5％。
9、进一步地，树脂为酚醛树脂或环氧树脂；有机溶剂为乙醇、糠醛或乙二醇；催化剂为镍源催化剂；成孔剂为铁盐；固化剂为六次甲基四胺。
10、采用上述进一步技术方案的有益效果为：本专利技术将镍源催化剂添加到树脂基溶液的制备工艺中，可以有效的催化有机树脂高温裂解后的大块玻璃碳转化为小块的石墨化程度更高的碳；同时加入的铁盐成孔剂，也有利于促使有机树脂高温裂解后产生的大块玻璃碳转化成为多孔碳结构，利于后续反应熔体渗透法(rmi)的进行。
11、进一步地，混合的条件为：先将催化剂和/或成孔剂置于有机溶剂中，超声至完全溶解，然后依次加入树脂和固化剂，进行球磨。
12、进一步地，球磨的条件为：球料比3-10：1，球磨的转速为50-300r/min，时间为2-12h。
13、优选地，球磨的条件为：球料比3：1，球磨的转速为50r/min，时间为12h。
14、采用上述进一步技术方案的有益效果为：本专利技术通过先将引入的催化剂和/或成孔剂超声溶解于有机溶剂，后加入树脂和固化剂的方式，可以极大的提高催化剂和/或成孔剂在有机溶剂中的分散效率以及分散效果，缩短树脂基溶液的制备时间，提高树脂基溶液的均匀程度。
15、进一步地，步骤(2)中浸渍的条件为：浸渍温度为30-80℃，先真空浸渍时间为0.5-5h，然后压力浸渍0.5-1h。
16、优选地，步骤(2)中浸渍的条件为：浸渍温度为55℃，先真空浸渍30min，再压力浸渍30min，压力浸渍的气压为8kpa。
17、进一步地，步骤(2)中固化的温度为60-150℃，时间为4-8h。
18、进一步地，步骤(2)中固化的条件为先于60-90℃固化0.5-1.5h，再于100-120℃固化0.5-1.5h，最后于130-150℃固化2-5h。
19、优选地，步骤(2)中固化的条件为先于80℃固化1h，再于100℃固化1h，最后于150℃固化4h。
20、采用上述进一步技术方案的有益效果为：本专利技术通过三段式固化的方法，可以使浸渍后的碳纤维三维针刺预制体固化的更加彻底，避免出现部分区域固化不均匀的现象。
21、进一步地，步骤(2)中裂解的温度为800-1200℃。
22、进一步地，步骤(3)中反应熔体渗透法的反应前驱体为硅粉末和铁硅粉末中的至少一种，温度为1500-1800℃，时间为2-6h。
23、优选地，步骤(3)中反应熔体渗透法的反应前驱体为硅粉末和铁硅粉末组成的混合粉末，温度为1600℃，时间为4h。
24、本专利技术具有以下有益效果：
25、(1)本专利技术将先驱体浸渍裂解法(pip)和反应熔体渗透法(rmi)结合的方式制备碳陶刹车盘，通过在pip工艺中添加镍源催化剂，催化有机树脂高温裂解后产生的大块玻璃碳转化为小块石墨化程度更高的碳，通过添加成孔剂促使玻璃碳转化为多孔碳结构，更有利于后续rmi的进行，解决了碳陶刹车盘在制备过程中出现的残碳率高、力学性能差、石墨化程度低、均匀性差等问题。
26、(2)本专利技术中的pip工艺在碳纤维表面沉碳的方式相较于纯cvi工艺，本专利技术的制备过程更加简单，周期更短，成本更低。
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1.一种多孔碳/碳坯体结合RMI制备碳陶刹车盘的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的多孔碳/碳坯体结合RMI制备碳陶刹车盘的方法，其特征在于，所述步骤(1)中树脂和有机溶剂质量比为5-70：30-95；固化剂的添加量为树脂质量的5-15％；催化剂的添加量为树脂质量的1-5％；成孔剂的添加量为树脂质量的1-5％。
3.根据权利要求1或2所述的多孔碳/碳坯体结合RMI制备碳陶刹车盘的方法，其特征在于，所述树脂为酚醛树脂或环氧树脂；所述有机溶剂为乙醇、糠醛或乙二醇；所述催化剂为镍源催化剂；所述成孔剂为铁盐；所述固化剂为六次甲基四胺。
4.根据权利要求1所述的多孔碳/碳坯体结合RMI制备碳陶刹车盘的方法，其特征在于，所述混合的条件为：先将催化剂和/或成孔剂置于有机溶剂中，超声至完全溶解，然后依次加入树脂和固化剂，进行球磨。
5.根据权利要求4所述的多孔碳/碳坯体结合RMI制备碳陶刹车盘的方法，其特征在于，所述球磨的条件为：球料比3-10：1，球磨的转速为50-300r/min，时间为2-12h。
6.根据权
7.根据权利要求1所述的多孔碳/碳坯体结合RMI制备碳陶刹车盘的方法，其特征在于，所述步骤(2)中固化的温度为60-150℃，时间为4-8h。
8.根据权利要求1所述的多孔碳/碳坯体结合RMI制备碳陶刹车盘的方法，其特征在于，所述步骤(2)中裂解的温度为800-1200℃。
9.根据权利要求1所述的多孔碳/碳坯体结合RMI制备碳陶刹车盘的方法，其特征在于，所述步骤(3)中反应熔体渗透法的反应前驱体为硅粉末和铁硅粉末中的至少一种，温度为1500-1800℃，时间为2-6h。
10.一种碳陶刹车盘，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的方法制得。
...【技术特征摘要】
1.一种多孔碳/碳坯体结合rmi制备碳陶刹车盘的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的多孔碳/碳坯体结合rmi制备碳陶刹车盘的方法，其特征在于，所述步骤(1)中树脂和有机溶剂质量比为5-70：30-95；固化剂的添加量为树脂质量的5-15％；催化剂的添加量为树脂质量的1-5％；成孔剂的添加量为树脂质量的1-5％。
3.根据权利要求1或2所述的多孔碳/碳坯体结合rmi制备碳陶刹车盘的方法，其特征在于，所述树脂为酚醛树脂或环氧树脂；所述有机溶剂为乙醇、糠醛或乙二醇；所述催化剂为镍源催化剂；所述成孔剂为铁盐；所述固化剂为六次甲基四胺。
4.根据权利要求1所述的多孔碳/碳坯体结合rmi制备碳陶刹车盘的方法，其特征在于，所述混合的条件为：先将催化剂和/或成孔剂置于有机溶剂中，超声至完全溶解，然后依次加入树脂和固化剂，进行球磨。
5.根据权利要求4所述的多孔碳/碳坯体结合rmi制备碳陶刹车盘的方法，其特征在于，所述球磨的条...
【专利技术属性】
技术研发人员：王芙愿，郑伟，史思涛，董强，王静，
申请(专利权)人：国投陶瓷基复合材料研究院西安有限公司，
类型：发明
国别省市：
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