用预陶瓷化聚合物树脂浸透的陶瓷衬制造技术

用于一种部件的耐磨损和耐腐蚀陶瓷衬的制备方法，其包括步骤： ａ）制成一种含孔的可浇注单片陶瓷材料衬； ｂ）用预陶瓷化聚合物树脂填充孔； ｃ）在足以使树脂在孔中转化为陶瓷的温度和时间下烧制用预陶瓷化聚合物树脂渗透的衬，从而制成增强的陶瓷复合体。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于机动车的具有陶瓷衬的铸造金属部件的制备，更精确地说涉及(1)制成具有抗破损的陶瓷衬的金属部件的方法，该方法包括步骤制成一种具有用于安装陶瓷衬的配合面的金属部件；制成一种含孔的陶瓷材料衬；用预陶瓷化(preceramic)聚合物树脂(在下文中可交换地使用术语聚合物衍生的陶瓷树脂)填充该孔；在可以使树脂在孔中转化为陶瓷的温度下烧制用预陶瓷化聚合物树脂渗透的衬，并且，将该陶瓷衬粘附在金属部件的配合面上；(2)可以完成相同结果的方法，该方法包括步骤制成一种含孔的陶瓷材料衬；用预陶瓷化聚合物树脂填充该孔；在可以使树脂在孔中转化为陶瓷的温度时间内烧制用预陶瓷化聚合物树脂渗透的衬；将衬放置在制备金属部件的模具中，并且使衬的配合面面向将要由制成部件的金属占据的模具部分；用熔融的金属填充模具以形成具有完整的、现场浇注的、陶瓷镶嵌物的部件；和(3)制成纤维增强陶瓷基复合材料(FRCMC)部件和衬的方法，该方法包括步骤由在纤维增强陶瓷基复合材料中可以使用的类纤维体系中的纤维(在下文中可交换地使用术语增强纤维)制成部件形状的预制件；将该预制件放置在部件形状的模具的空腔中；迫使液体状的聚合物衍生的陶瓷树脂通过空腔以填充该空腔和浸透预制件；在与聚合物衍生的陶瓷树脂有关的可以将被液体状的聚合物衍生陶瓷树脂浸透的预制件转化为聚合物复合材料部件的温度和时间下加热模具；从模具中取出聚合物复合材料部件；并且，在惰性气氛下，在与聚合物衍生的陶瓷树脂有关的可以将聚合物衍生陶瓷树脂转化为陶瓷的温度和时间下烧制聚合物复合材料部件，从而使聚合物复合材料部件转化为纤维增强的陶瓷基复合材料部件。由于各种不同的理由，例如为了减少由燃料的更完全燃烧产生的释放的污染物而改善燃烧效率和降低燃料空气比(例如稀混合气发动机)，已经提高了机动车和其它内燃机的操作温度。相应地，这里也存在保护承受这些高温的金属部件的需求。在现有技术中证明成功的显著的方法是给金属部件加陶瓷衬。因此，例如，在现有技术中已知存在具有单片陶瓷衬12的排气歧管10，如附附图说明图1中所描述，以及存在具有陶瓷衬12的动力头14(power head)，如附图2所描述。参照附图可以更好的理解这种现有技术中的方法所存在的问题。正如在放大的附图中所看到的一样，在现有技术中使用的衬12的单片陶瓷材料是具有许多孔16的多孔材料。因此，现有技术中的衬12是相当易碎的，具有极小的抗腐蚀性，并且如果部件跌落、碰撞或者承受巨大的外力，那么衬12容易破碎。如果动力头14的衬12破碎并且碎片掉入运转的发动机内部，那么发动机汽缸的内部将很可能被来回振动的坚硬陶瓷边擦伤。对于动力头14和排气歧管10这二者，陶瓷衬的任何裂缝或破损将最终导致损伤或破坏未保护的底层金属。贯穿排气歧管10或贯穿动力头14的开裂一般需要全部更换部件。同样，根据现有技术，使用单片陶瓷材料给部件加衬是一种复杂的、昂贵的和耗时的步骤。因此，本专利技术的目的是提供一种用于机动车内燃机部件或类似物的陶瓷衬，其中使该衬坚固以抗破损和耐腐蚀。本专利技术的另一目的是提供一种将陶瓷衬用于机动车内燃机部件或类似物的方法，该方法是简单的、花费不多的并且可以快速安装以便不影响机动车部件的高效生产进度。本专利技术的又一目的是提供一种将陶瓷衬用于机动车内燃机部件或类似物的方法，其中将衬浇注在部件中作为模制工序的一部分。本专利技术的目的还在于提供一种在镶衬的机动车内燃机部件中使用的纤维增强陶瓷基复合材料预制件的生产方法和机动车内燃机部件的制备方法。当结合说明书后面的附图阅读下面的说明书时，本专利技术的其他目的和优点将会更清楚。在本专利技术的第一方面中上述目的是通过制成一种具有抗磨损陶瓷衬的金属部件的方法实现的，该方法包括步骤制成一种具有用于安装陶瓷衬的配合面的金属部件；制成一种含孔的陶瓷材料衬；用预陶瓷化聚合物树脂填充该孔；在可以使树脂在孔中转化为陶瓷的温度和时间(由树脂的制造商规定)下烧制用预陶瓷化聚合物树脂渗透的衬；并且，将该陶瓷衬粘结在金属部件的配合面上。在一种实施方案中，制成含孔陶瓷材料衬的步骤包括将廉价的可浇注的胶凝料浆倒入衬形状的模具中，在可以使料浆转化为可处理的预陶瓷化制件的温度和时间下烧制该成形的料浆材料，从模具中取出预陶瓷化制件，在可以使预陶瓷化制件转化为含有通过排气产生的孔的陶瓷件的温度和时间下烧制预陶瓷化制件。并且，使用聚合物衍生的陶瓷树脂填充该孔的步骤包括将衬放置在含液体状预陶瓷化聚合物树脂的浴中直至孔被树脂充满。优选地，树脂是硅羧酸树脂(由Allied Signal出售，商品名为Blackglas)。在第二种实施方案中，制成含孔陶瓷材料衬的步骤包括将纤维预制件放置在衬形状的模具中以占据模具体积的30～60％，迫使液体状的预陶瓷化聚合物树脂流过预制件以使液体预陶瓷化聚合物树脂填充模具的剩余体积，在可以使其转化为可处理的预陶瓷化制件的温度和时间下烧制模具，从模具中取出预陶瓷化制件，在可以使液态预制聚合物树脂转化为含有通过排气产生的孔的陶瓷基复合材料部件的温度和时间下烧制预陶瓷化制件。优选地，液体预陶瓷化聚合物树脂是硅羧酸树脂例如Blackglas。在本专利技术的第二方面中上述目的也可以通过制成具有抗磨损陶瓷衬的金属部件的方法来实现，该方法包括步骤制成一种含孔的陶瓷材料衬；用预陶瓷化聚合物树脂填充该孔；在可以使树脂在孔中转化为陶瓷的温度和时间(由树脂的制造商规定)下烧制用预陶瓷化聚合物树脂渗透的衬；将衬放置在制备金属部件的模具中，并且使衬的配合面面向将要由制成部件的金属占据的模具部分；用熔融的金属填充模具以制成部件。正如第一方面的情况一样，制成含孔的陶瓷材料衬的步骤包括上述的二种方法之一。并且，使用聚合物衍生的陶瓷树脂填充孔的步骤还包括将衬放置在含液态预陶瓷化聚合物树脂的浴中直至孔被树脂充满；在树脂可以在孔内转化为陶瓷的温度和时间下烧制预陶瓷化聚合物树脂渗透的衬。在所有的通过排气产生的孔被填充的情况下，优选重复几次填充孔和再加热步骤以便实际上完全从最终产品中除去孔。在本专利技术的另一方面，公开了制备纤维增强陶瓷基复合材料机动车部件的方法，该方法包括步骤由在纤维增强陶瓷基复合材料中可以使用的类纤维体系中的纤维制成部件形状的预制件；将该预制件放置在部件形状的模具的空腔中；迫使液体状的聚合物衍生的陶瓷树脂通过空腔以填充该空腔和浸透预制件；在与聚合物衍生的陶瓷树脂有关的可以将被液体状的聚合物衍生陶瓷树脂浸透的预制件转化为聚合物复合材料部件的温度和时间下加热模具；从模具中取出聚合物复合材料部件；并且，在惰性气氛下，在与聚合物衍生的陶瓷树脂有关的可以将聚合物衍生陶瓷树脂转化为陶瓷的温度和时间下烧制聚合物复合材料部件，从而使聚合物复合材料部件转化为纤维增强的陶瓷基复合材料部件。优选地，该方法同样包括步骤将含有在烧制期间通过排气产生的孔的纤维增强陶瓷基复合材料部件浸没在液态聚合物衍生陶瓷树脂浴中以便使液态聚合物衍生陶瓷树脂填充孔；在惰性气氛下，在与聚合物衍生的陶瓷树脂有关的可以将聚合物衍生陶瓷树脂在孔中转化为陶瓷的温度和时间下烧制纤维增强陶瓷基复合材料部件；并且，重复该过程直至在最终纤维增强陶瓷基复合材料部件中孔密度小于预定的给该部件提供最大强度的百分比。该优选的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：S·阿特默，E·斯特拉瑟，
申请(专利权)人：诺思路·格鲁曼公司，
类型：发明
国别省市：