一种刹车盘用外加碳化硅颗粒增强硅铝合金基复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及刹车盘技术领域，具体涉及一种刹车盘用外加碳化硅颗粒增强硅铝合金基复合材料的制备方法，其技术方案是：复合材料的原料由硅铝合金为基体，通过浸润碳化硅颗粒增强；其中硅铝合金的以Al-26Si铝合金坯料、ZAlSi9Mg铝合金坯料以及为主体，通过加入适量的Cu、Ni、Ti、Mn等元素熔炼而成；碳化硅颗粒浸润前需要进行化学镀铜处理。本发明专利技术制备的铝基复合材料重量轻、比强度比刚度高、热膨胀系数低，具有良好的导热性和抗磨耐磨性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及刹车盘
，具体涉及。
技术介绍
刹车盘是汽车制动系统的重要组成部分，其制动性能的好坏直接关系到车辆的行驶安全。目前广泛使用的铸铁刹车盘因制动摩擦发热而使其表面温度高达6 O (TC，其工作表面温度很高且温度梯度大，易形成热点而产生热裂，并且铸铁刹车盘的重量重且耐磨性较差。目前行业内尝试用铝合金来代替铸铁材料铸造刹车盘，尽管其重量轻、导热性能好，但其强度和硬度较低，阻碍了其在刹车盘上的应用。
技术实现思路
本专利技术提供，可以解决现有铸铁刹车盘重量重、导热性差、耐磨性差、易热裂等缺陷。本专利技术是通过以下技术方案实现的:复合材料的原料包括基体硅铝合金以及碳化硅；其中基体硅铝合金的制备原料包括16.5-18.1重量份的Al-26Si铝合金坯料(Si含量为26%的硅铝合金)、2.5-2.9重量份的ZAlSi9Mg铝合金坯料、1.3-1.5重量份的AZ91D镁合金坯料、0.29-0.35重量份的中间合金A1-40CU (Cu含量为40%的铜铝合金)、2.6-2.8重量份的中间合金Al-8Ni (Ni含量为8%的镍铝合金)、1.0-1.1重量份的中间合金Al_5Ti(Ti含量为5%的钛铝合金)、1.0-1.2重量份的中间合金Al-1OMn (Mn含量为10%的钛铝合金)、0.35-0.42重量份的变质剂、0.15-0.2重量份的精炼剂；所述复合材料具体的制备方法如下:(1)、将Al-26Si铝合金坯料、ZAlSi9Mg铝合金坯料、中间合金Al_40Cu、中间合金Α1-8Ν 、中间合金Α1-5 和中间合金Al-1OMn分别预热至420-425 V ； (2)、将变质剂、精炼剂分别预热至180-185°C ; (3)、将AZ91D镁合金坯料预热至200_250°C ； (4)、将预热好的Al-26Si铝合金坯料和ZAlSi9Mg铝合金坯料混合后开始升温熔炼；(5)熔炼至810_820°C时，加入预热好的中间合金A1-40CU、中间合金Al-8Ni和中间合金Al-1OMn ; (6)、降温至785-790 V，加入预热好的中间合金Α1-5 ，(7)、升温至800 V，加入预热好的AZ91D镁合金坯料；(8)、降温至765-770°C，加入40%预热的精炼剂进行初次精炼并打渣；(9)、降温至750-755°C，加入30%预热的精炼剂进行再次精炼并打渣；(10)、升温至810-815°C，力口入变质剂进行变质；(11)、升温至860-865°C，加入剩余预热的精炼剂进行最后精炼并打渣；(12)、降温至700-720°C，加入6-6.5重量份的碳化硅搅拌均匀，所述的碳化硅为平均粒度为10-15 μ m、纯度大于98.5%的碳化硅粉末；(13)、降温浇筑得到复合材料，然后在在510-520°C固熔处理4-6小时，淬火，然后在170-175°C时效处理6-8小时后得到碳化硅颗粒增强硅铝合金基复合材料。 上述步骤进一步改进为:所述的ZAlSi9Mg铝合金坯料化学成分重量百分比为 S1:8.84%、Mg:0.33%、Fe:0.18%、Mn:0.18%、T1:0.09%、Zn:0.01%，余量为 Al ;所述的AZ91D镁合金坯料化学成分重量百分比为Al:8.8%, Zn:0.86%, Mn:0.25%, S1:0.032%、Cu:0.012%、N1:0.007%、Fe:0.0020%，余量为Mg ;所述的变质剂为PM磷盐变质剂；所述的精炼剂为六氯乙烷或者无机复合精炼剂，所述无机复合精炼剂由13-17重量份硝酸钠、14-18重量份氯化钠、24-26重量份硝酸钾、6-7重量份Na2SiF6 ,7-12重量份Na3AlF6、4_6重量份氟化钙、6-12重量份石墨以及2-4重量份碳酸钠混合而成。所述的基体硅铝合金的制备原料还包括0.09-0.1重量份的纯度不低于99%的高纯Mo，0.8-1.0重量份的中间合金Fe-5Nb (铌含量为5%的铌铁合金)或者0.05重量份纯度大于99%的高纯铌；所述的高纯Mo、Fe-5Nb以及高纯铌在制备步骤(I)中预热至420-425°C，并在步骤(5)中加入熔炼。加入少量Nb组分(铌)，可以增强基体硅铝合金的吸振性、热传导性、抗热裂性能等，而Mo (钥)与碳有较强的亲和力，能够提高碳化硅与基体合金的结合强度，提高复合材料的硬度。所述步骤(12)中的的碳化硅加入前，需要进行化学镀铜预处理，处理步骤为:(I)、将碳化硅粉末放入电阻炉加热升温至210-220°C，保温1-1.5小时，然后加热升温至420-425°C，保温I小时，继续升温至900-950°C，在无气氛保护下焙烧I小时，然后降温至200-300°C保温2小时，降温至室温；(2)、取上述碳化硅粉末10重量份，加入到质量分数为6-8%的氢氧化钠溶液中，通过超声波进行清洗10-15分钟,然后进行过滤并干燥碳化娃粉末；(3)、将10体积份的质量分数为37%的盐酸、10体积份的氢氟酸与100体积分的蒸馏水混合后，将碳化硅粉末加入其中，通过超声波进行清洗10-15分钟，然后进行过滤并干燥碳化娃粉末；(4)、将碳化娃粉末加入到敏化液中，超声波分散10-15分钟,然后磁力搅拌10分钟，然后过滤、水洗、干燥，所述的敏化液按照氯化亚锡4-5g、质量分数37%的盐酸10-12ml以及蒸馏水150ml的比例混合而制得；(5)、将敏化后的碳化硅加入到活化剂中磁力搅拌25-30分钟，然后过滤、水洗、干燥，所述的活化剂按照PdCl20.025-0.03g、质量分数37%的盐酸8-9ml以及蒸馏水180ml的比例混合而制得；(6)、按照以下配料比例配置化学镀液:称取8-10g五水硫酸铜加水溶解后,然后加入15-18ml质量分数37%的甲醛混合制得溶液A,同时称取8-10g无水碳酸钠加水溶解后,然后加入35-40g酒石酸甲钠并溶解后制得溶液B，将A溶液缓慢加入到B溶液中，并加入蒸馏水稀释至IOOOml即得到化学镀液；将活化后的碳化硅加入到化学镀液中，其中碳化硅与化学镀液中Cu元素的质量比为3.5-3.8:1，并加入10%的氢氧化钠溶液调节PH为12.5-13，30-40°C反应30-45分钟后过滤干燥；(7)、将镀铜后的碳化娃在205_210°C下通入氢气还原1-1.5小时后备用。所述步骤(6)镀铜反应中加入稳定剂，所述的稳定剂为a，a'联吡啶、亚铁氰化钾，2，9 二甲基邻菲罗林、硫脲、2 —巯基苯骈噻唑以及甲醇中的一种或者任意几种的混合。所述的稳定剂为亚铁氰化钾和甲醇的混合，且保持二者在化学镀液中的含量分别为 130mg/L和 80ml/L。 本专利技术制备的铝基复合材料重量轻、比强度比刚度高、热膨胀系数低，具有良好的导热性和抗磨耐磨性，并且制备比较容易、成本低而且增强相在基体内弥散分布且具有各向同性，适用于各种复杂应力状态。具体实施方式以下通过具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1，原料包括基体硅铝合金以及碳化硅；其中基体硅铝合金的制备原料包括16.5重量份的Al-26Si铝合金坯料、2.5重量份的ZAlSi9Mg铝合金坯料、1.3重量份的AZ91D镁合金坯料、0.29重量份的中间合金Al-40Cu、2.6重量份的中间合金Al-8N1、l.0重量份的中间合金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种刹车盘用外加碳化硅颗粒增强硅铝合金基复合材料的制备方法，其特征在于，所述复合材料的原料包括基体硅铝合金以及碳化硅；其中基体硅铝合金的制备原料包括16.5?18.1重量份的Al?26Si铝合金坯料、2.5?2.9重量份的ZAlSi9Mg铝合金坯料、1.3?1.5重量份的AZ91D镁合金坯料、0.29?0.35重量份的中间合金Al?40Cu、2.6?2.8重量份的中间合金Al?8Ni、1.0?1.1重量份的中间合金Al?5Ti、1.0?1.2重量份的中间合金Al?10Mn、0.35?0.42重量份的变质剂、0.15?0.2重量份的精炼剂；所述复合材料具体的制备方法如下：（1）、将Al?26Si铝合金坯料、ZAlSi9Mg铝合金坯料、中间合金Al?40Cu、中间合金Al?8Ni、中间合金Al?5Ti和中间合金Al?10Mn分别预热至420?425℃；（2）、将变质剂、精炼剂分别预热至180?185℃；（3）、将AZ91D镁合金坯料预热至200?250℃；（4）、将预热好的Al?26Si铝合金坯料和ZAlSi9Mg铝合金坯料混合后开始升温熔炼；（5）熔炼至810?820℃时，加入预热好的中间合金Al?40Cu、中间合金Al?8Ni和中间合金Al?10Mn；（6）、降温至785?790℃，加入预热好的中间合金Al?5Ti，（7）、升温至800℃，加入预热好的AZ91D镁合金坯料；（8）、降温至765?770℃，加入40%预热的精炼剂进行初次精炼并打渣；（9）、降温至750?755℃，加入30%预热的精炼剂进行再次精炼并打渣；（10）、升温至810?815℃，加入变质剂进行变质；（11）、升温至860?865℃，加入剩余预热的精炼剂进行最后精炼并打渣；（12）、降温至700?720℃，加入6?6.5重量份的碳化硅搅拌均匀，所述的碳化硅为平均粒度为10?15μm、纯度大于98.5%的碳化硅粉末；（13）、降温浇筑得到复合材料，然后在在510?520℃固熔处理4?6小时，淬火，然后在170?175℃时效处理6?8小时后得到碳化硅颗粒增强硅铝合金基复合材料。...

【技术特征摘要】
1.一种刹车盘用外加碳化硅颗粒增强硅铝合金基复合材料的制备方法，其特征在于，所述复合材料的原料包括基体硅铝合金以及碳化硅；其中基体硅铝合金的制备原料包括16.5-18.1重量份的Al-26Si铝合金坯料、2.5-2.9重量份的ZAlSi9Mg铝合金坯料、1.3-1.5重量份的AZ91D镁合金坯料、0.29-0.35重量份的中间合金Al_40Cu、2.6-2.8重量份的中间合金Al-8N1、l.0-1.1重量份的中间合金Al-5T1、l.0-1.2重量份的中间合金Al-1OMn,0.35-0.42重量份的变质剂、0.15-0.2重量份的精炼剂；所述复合材料具体的制备方法如下:(1)、将Al-26Si铝合金坯料、ZAlSi9Mg铝合金坯料、中间合金A1-40CU、中间合金Al-8N1、中间合金Α1-5Τ 和中间合金Al-1OMn分别预热至420-425°C ; (2)、将变质剂、精炼剂分别预热至180-1850C ;(3)、将AZ91D镁合金坯料预热至200-250°C ;(4)、将预热好的Al-26Si铝合金坯料和ZAlSi9Mg铝合金坯料混合后开始升温熔炼；(5)熔炼至810-820°C时，加入预热好的中间合金A1-40CU、中间合金Al_8Ni和中间合金Al-1OMn ；(6)、降温至785-790°C，加入预热好的中间合金Al-5Ti，(7)、升温至800°C，加入预热好的AZ91D镁合金坯料；(8)、降温至765-770°C，加入40%预热的精炼剂进行初次精炼并打渣；(9)、降温至750-755°C，加入30%预热的精炼剂进行再次精炼并打渣；(10)、升温至810-815°C，加入变质剂进行变质；(11)、升温至860-865°C，加入剩余预热的精炼剂进行最后精炼并打渣；(12)、降温至700-720°C，加入6-6.5重量份的碳化硅搅拌均匀，所述的碳化硅为平均粒度为10-15 μ m、纯度大于98.5%的碳化硅粉末；(13)、降温浇筑得到复合材料，然后在在510-520°C固熔处理4-6小时，淬火，然后在170_175°C时效处理6_8小时后得到碳化硅颗粒增强硅铝合金基复合材料。2.根据权利要求1所述的刹车盘用外加碳化硅颗粒增 强硅铝合金基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的ZAlSi9Mg铝合金坯料化学成分重量百分比为S1:8.84%、Mg:0.33%、Fe:0.18%、Mn:0.18%、Ti:0.09%、Zn:0.01%，余量为 Al ;所述的 AZ91D 镁合金坯料化学成分重量百分比为 Al:8.8%, Zn:0.86%, Mn:0.25%, Si:0.032%、Cu:0.012%、Ni:0.007%、Fe:0.0020%，余量为Mg ;所述的变质剂为PM磷盐变质剂；所述的精炼剂为六氯乙烷或者无机复合精炼剂，所述无机复合精炼剂由13-17重量份硝酸钠、14-18重量份氯化钠、24-26重量份硝酸钾、6_7重量份Na2SiF6 >7-12重量份Na3AlF6、4_6重量份氟化I丐、6_12重量份石墨...

【专利技术属性】
技术研发人员：商好峰，李广全，宋立伟，
申请(专利权)人：山东正诺机械科技有限公司，
类型：发明
国别省市：