[发明专利]碳陶复合材料刹车盘及制备方法

说明书

本发明公开了一种碳陶复合材料内陶瓷粉分布均匀、制备成本低的碳陶复合材料刹车盘制备方法，它包括以下步骤：⑴制备陶瓷浆料；⑵制备碳陶复合材料刹车盘湿坯；⑶制备碳陶复合材料刹车盘干坯；⑷粗加工；⑸气相沉积；⑹精加工；本发明实现了在室温下通过物理方式将陶瓷粉体及包括石墨粉或石墨烯的润滑剂引入到碳纤维预制体中，经气相沉积后制备得碳陶复合材料刹车盘，具有工艺简单，生产周期短，制备成本低，耐磨性能好等特点；制备的碳陶复合材料刹车盘的开气孔率为1﹪～3.5﹪，密度为2.0g/㎝³～2.3g/㎝³，抗弯强度为390MPa～480MPa，摩擦系数为0.35～0.42，磨损率为0.3×10^‑7㎝³/(N·m)～0.5×10^‑7㎝³/(N·m)。

技术领域

本发明涉及一种碳陶复合材料制备，具体地说是一种碳陶复合材料刹车盘及制备方法，特别是涉及一种碳陶复合材料内陶瓷粉分布均匀、制备成本低的碳陶复合材料刹车盘及制备方法。

背景技术

盘式制动器是目前乘用车最普遍使用的制动器，它具有结构简单、反应迅速、效果稳定、易维修等优点。制动盘是盘式制动系统的核心部件，它的性能决定着汽车的制动安全性的驾驶舒适性。

碳陶刹车材料是近年来既粉末冶金刹车材料和C/C摩擦材料之后发展的一种高性能刹车材料。该材料不但具有现有摩擦材料的高强度、耐高冲击，良好的导热性和韧性，优良的摩擦系数等特点。还具备低密度，使用温度高，磨耗低的优点，被公认为下一代理想刹车材料。

目前，碳陶复合材料的制备方法主要包括如下几种：(1)化学气相渗透沉积法（CVI），该方法是在高温下通过硅有机物裂解产生的气体沉积到预制体内部形成碳陶复合材料，其缺点是制备周期长，沉积陶瓷基体均匀性差，制备成本高；(2)先驱体浸渍裂解法（PIP），该方法是采用聚合物硅烷作为先驱体浸渍到多孔的纤维预制体中然后高温裂解原位生成陶瓷基体，经过多次处理最终得到碳陶复合材料，其缺点是制备周期长，碳化硅在纤维上的附着力较差导致摩擦磨损过程中磨耗大；(3)熔融渗硅法（RMI），该方法是在高温下将硅粉熔融，通过毛细作用渗透到碳纤维预制体中，然后与碳预制体中的热解碳反应生成碳化硅最终得到碳陶复合材料。该方法简单、快捷、成本较低，但存在着碳化硅颗粒粗大且分布不均匀，熔体硅不但与沉积碳反应也与碳纤维反应导致材料整体力学性能下降，且多余的硅影响碳陶复合材料的稳定性和高温性能等缺点。

专利CN 1 02128225A 公开了一种碳陶复合材料刹车盘的制造方法，该方法先制备碳/碳坯体，然后通过加工渗硅通孔，最后熔渗得到碳陶复合材料刹车盘，该方法较传统的熔渗工艺在结构上做了调整能提高碳/碳坯体的渗硅效率，改善了坯体内部碳化硅的均匀度，但是由于工艺本身的条件制约，导致碳化硅在材料内部仍然呈梯度分布，表面含量多内部含量少，从而影响产品摩擦性能的稳定性。

专利CN 1 05565839A 公开了一种碳陶刹车材料的制备方法和一种碳陶复合材料刹车盘的制造方法，该方法通过预先制备碳纤维预制体，在将配好的陶瓷浆料通过先真空后加压的方式引入到碳纤维预制体中，然后高温处理得到第一多孔碳/碳-陶瓷粉复合材料，最后高温渗硅得到碳陶刹车材料。该方法虽然改善了碳化硅分布的均一性，但是基体里外仍然存在梯度差，且成型方法也相应变复杂，不利于工业化生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳陶复合材料内陶瓷粉分布均匀、制备成本低的碳陶复合材料刹车盘及制备方法。

本发明是采用如下技术方案实现其发明目的的，一种碳陶复合材料刹车盘制备方法，它包括以下步骤：