[发明专利]硬质合金真空炉用碳纤维复合材料制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种碳纤维复合材料，具体地说本发明涉及一种硬质合金真空炉用碳纤维复合材料制备方法。

【背景技术】

已知的，碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90％以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小，因此有很高的比强度。

现有硬质合金真空炉用碳纤维材料材料大部分选择碳纤维毡状材料缠绕缝制，碳纤维毡的挥发物多，操作工劳动强度大，综合维护成本较高；这是由于硬质合金产品在生产制造过程中，需要在高温，高真空下进行，现有产品在缠绕缝制过程中会破坏碳纤维毡状材料组织机构，容易出现粉末状物质，而粉末物质会随着开炉频率增加，更换周期一般在6个月，寿命比较短。此外硬质合金炉正常使用温度在1700℃，碳纤维毡状保温材料最高处理温度只有1500℃，生产就会有不同氧化现象，严重时将直接导致烧结产品报废，造成较大损失。

【发明内容】

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种硬质合金真空炉用碳纤维复合材料制备方法，通过将石墨箔、碳纤维毡和碳纤维布由胶粘接，然后经过本发明加工工艺后获取硬质合金真空炉用碳纤维复合材料，本发明相对于现有碳纤维毡基保温材料寿命延长一倍以上，挥发物低，不污染环境，节能环保。

为了实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：

一种硬质合金真空炉用碳纤维复合材料制备方法，包含以下工艺步骤：选料、配料、喷胶、加热固化、碳化、二次加热固化、三次加热固化、气相沉积体积增密处理、机械加工和成品入库；

一、选料

选择碳纤维毡，碳纤维布，石墨箔，酚醛树脂，变定剂作为原材料；

二、配料

通过恒定18度室温状态下，按照酚醛树脂80～100重量份，变定剂10～15重量份混合配料备用形成胶；

三、喷胶

将配料装入自动喷胶机内，在一次性既定规格成型模具上，开启喷胶设备，按照碳纤维布-石墨箔-碳纤维毡-石墨箔-碳纤维布均匀喷涂胶状配料后，采用模压设备制成三明治状；

四、加热固化

然后加热200℃进行固化处理，升温曲线自室温至100℃，保温1小时后，二次升温至200℃停炉降温，自然冷却60℃出炉；

五、碳化

胚体装入碳化炉，检查真空压力正常后开始升温，第一次按照20℃/h加热升温至500℃停炉，恒温2小时，打开真空排气系统将水汽抽出；

六、二次加热固化

第二次升温按照10℃/h加热升温至1500℃停炉，恒温1小时，打开真空排气系统将胶质抽出；

七、三次加热固化

第三次升温按照50℃/h加热升温至2200℃停炉，恒温5小时，打开真空排气系统将其他杂质抽出；慢慢冷却60℃或常温出炉；

八、气相沉积体积增密处理

装入CVD炉后，自室温升至1000℃，进行化学气相沉积体积增密处理，保温1.5～2.5小时后，冷却60℃出炉；

九、机械加工

按照既定图纸技术要求，机械加工处理，裁剪出合适尺寸，制得具有自支撑，质轻，薄厚均匀，不易变形的硬质合金真空炉用碳纤维复合材料；

十、成品入库

将机械加工后获取的碳纤维复合材料装箱入库。

通过上述公开内容，本发明的有益效果是：

本发明所述的硬质合金真空炉用碳纤维复合材料制备方法，通过将石墨箔、碳纤维毡和碳纤维布由胶粘接，然后经过选料、配料、喷胶、加热固化、碳化、二次加热固化、三次加热固化、气相沉积体积增密处理、机械加工步骤后获取具有自支撑、外观光滑、质轻、可任意加工成型、薄厚均匀、不易变形、保温隔热效果稳定，使用寿命长的硬质合金真空炉用碳纤维复合材料，结合附图3给出的比照表可以看出，本发明性能优异，相对于现有碳纤维毡基保温材料寿命延长一倍以上，挥发物低，不污染环境，节能环保。本发明在炉内惰性气体冲刷下不起毛，抗氧化，理化指标稳定等特点。

【附图说明】

图1是本发明的工艺路线图；

图2是本发明的获取物碳纤维复合材料结构示意图；

图3是本发明与现有技术的性能指标对照表；

在图2中：1、石墨箔；2、碳纤维毡；3、碳纤维布；4、胶。

【具体实施方式】