[发明专利]一种具有取向结构的高导热铜基刹车片的制备方法

权利要求书

1.一种具有取向结构的高导热铜基刹车片的制备方法，其特征在于，铜基刹车片中石墨沿垂直于摩擦面方向取向分布，通过采用预制备表面含有铜离子的具有单向取向结构的石墨/高分子复合纤维，随后对石墨/高分子复合纤维进行排布实现铜基刹车片石墨的排布；取向的石墨表面铜离子还原形成纳米铜颗粒，并与铜基底熔融结合形成高结合力的石墨/铜界面；

该方法的具体制备步骤为：

（1）原料组成的质量百分比为：15~30%的鳞片石墨，0.1~3%的羧甲基纤维素钠、0.1~3%的盐酸多巴胺、0.1~5%的聚乙烯吡咯烷酮之一种或两种以上，余量的水，通过搅拌和超声形成稳定的悬浮液体系；

（2）凝固液组成质量百分比为：1~10%的硫酸铜、1~10%的醋酸铜、1~10%的硝酸铜之一种或两种以上，余量的水、甲醇、乙醇、丙酮或氨水；

（3）将步骤1中的原料利用步骤2中的凝固液通过湿法纺丝的方法制备所得的纤维，其中湿法纺丝用推动泵的推进速度设置为0.4~0.6ml/min；然后将纤维卷绕后室温晾干，再经70~90℃烘干20~30h；

（4）基体材料组成质量百分比为：5~15%的铁粉，0.6~1.0%的铬粉，0.6~1%的镍粉，二氧化硅1~2%、二硫化钼1~2%、碳化硅1~2%、三氧化二铝1~3%之一种或两种以上，甘油0.1~1%，余量为铜粉；

（5）将步骤3烘干的纤维水平排布起来，并与步骤4中的基体材料通过1：8~1：15的质量比例，制成复合材料；经过步骤5的纤维排布平行均一，石墨在所制备的材料中的取向分布；

（6）将步骤5制备的复合材料翻转90°，使得纤维呈现垂直排列，然后采用冷压350~450MPa下成型后保持4~6min，后于450~550℃在氨分解气氛中进行烧结30~50min；经过步骤6的旋转初次加压烧结过程中高分子被分解，而铜离子被还原为纳米铜；

（7）将步骤6中烧结之后的铜块冷却后在550~650MPa压力下1100~1200℃下在氨分解气氛中进行二次加压烧结30~50min；经过步骤7的二次加压烧结之后，表面的纳米铜与基体金属熔融为一体，从而形成基体金属完全包覆石墨的铜基刹车片。

2.按照权利要求1所述的具有取向结构的高导热铜基刹车片的制备方法，其特征在于，通过纺丝方法制备获得具有单向取向的石墨/高分子复合纤维，将具有取向结构的石墨/高分子复合纤维排布，并与铜粉混合，采用复压复烧技术制备实现取向结构的刹车片。

3.按照权利要求1所述的具有取向结构的高导热铜基刹车片的制备方法，其特征在于，在步骤（6）第一次烧结之后，石墨表面产生铜纳米颗粒，其尺寸在10~100nm之间。

4.按照权利要求1所述的具有取向结构的高导热铜基刹车片的制备方法，其特征在于，铜基刹车片中石墨片的取向结构可控制，即石墨片沿垂直于摩擦面方向取向的含量和沿平行于摩擦面方向取向的含量根据设计调控。

5.按照权利要求1所述的具有取向结构的高导热铜基刹车片的制备方法，其特征在于，所选用的高分子为双亲性高分子，包括阳离子型高分子表面活性剂、阴离子型高分子表面活性剂、非离子型高分子表面活性剂。