[发明专利]一种氮化硅结合碳化硅摩擦材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种C/SiC‑Si₃N₄摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：A)以丙烯为碳源，以氮气为稀释气体，将C/C预制体依次进行CVD增密和热处理，得到C/C多孔基体；B)将C/C多孔基体采用包埋法熔渗工艺进行渗硅，得到渗硅基体；C)将所述渗硅基体埋入陶瓷粉中，在氮气气氛下进行氮化处理，得到氮化基体；D)将所述氮化基体浸入涂层浸渍液中，真空条件下进行浸渍，然后进行固化处理，得到C/SiC‑Si₃N₄摩擦材料；所述涂层浸渍液包括A液和B液。本发明在包埋法制熔渗的工艺基础上加入氮化处理工序，对摩擦面进行了致密化处理，孔隙度≤5％，湿态刹车性能衰减6％～13％。

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种氮化硅结合碳化硅摩擦材料的制备方法。

背景技术

C/SiC摩擦材料是在C/C材料的基础上发展起来的高性能摩擦材料，与粉末冶金摩擦材料相比，他密度小重量轻，变形小，具有优良的耐热裂纹性。与C/C摩擦材料相比，它的湿态摩擦性能衰减小，静摩擦系数大。C/C摩擦材料在高温时可以获得稳定的制动能力，但低温时不能获得稳定的制动能力。C/SiC摩擦材料不仅高温时制动能力稳定，低温时的制动能力也非常稳定。

目前制备C/SiC摩擦材料的方法很多，有先驱体浸渍裂解法、等离子喷涂法、气相沉积法、反应熔渗法等。C/SiC摩擦材料制备的刹车已经在飞机和跑车上有应用，碳陶高铁刹车和载重车辆的碳陶刹车也在研发应用中。虽然C/SiC摩擦材料有一系列优良的摩擦特性，但仍然有震动大、摩擦曲线不稳定、啸叫等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氮化硅结合碳化硅摩擦材料的制备方法，本发明中的制备方法得到的C/SiC-Si₃N₄摩擦材料不仅可以消除刹车过程中的震动和啸叫问题，而且摩擦系数大(0.65)，摩擦曲线稳定，磨损小。

本发明提供一种氮化硅结合碳化硅摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：

A)以丙烯为碳源，以氮气为稀释气体，将C/C预制体依次进行化学气相沉积增密和热处理，得到C/C多孔基体；

B)将C/C多孔基体采用包埋法熔渗工艺进行渗硅，得到渗硅基体；

C)将所述渗硅基体埋入陶瓷粉中，在氮气气氛下进行氮化处理，得到氮化基体；

D)将所述氮化基体浸入涂层浸渍液中，真空条件下进行浸渍，然后进行固化处理，得到C/SiC-Si₃N₄摩擦材料；

所述涂层浸渍液包括A液和B液，所述A液包括以下摩尔比的组分：异丙醇铝：正硅酸乙酯：水：乙醇＝(0.5～5)：(0.5～5)：(1～10)：10；

所述B液为二氧化硅粉和氧化铝粉按照1：(0.5～5)的质量比混合后，得到的混合粉体与0.1～1mol/L的盐酸乙醇溶液按照1：(3～8)的质量比混合得到；

所述A液和B液的质量比为(10～3)：1。

优选的，所述C/C预制体采用一层聚丙烯腈炭纤维无纬布、一层炭纤维薄网胎交替铺层，连续针刺而成；

所述聚丙烯腈碳纤维无纬布与碳纤维薄网胎的质量比为(73～77)：(27～23)；

所述C/C预制体的体积密度为0.60±0.02g/cm³。

优选的，所述步骤A)中CVD增密的炉压为1.0～1.2Kpa，温度为950～1020℃，沉积时间为200～300小时；

优选的，所述步骤A)中丙烯与氮气的体积比为1：(1～5)。

优选的，所述步骤A)中热处理的温度为2100～2300℃；