[发明专利]一种C/C-SiC刹车材料表面耐磨Si-SiC涂层制备方法

说明书

本发明涉及一种C/C‑SiC刹车材料表面耐磨Si‑SiC涂层制备方法，特征包括：1)浆料的制备；2)在C/C刹车材料表面涂刷浆料；3)C/C刹车材料表面耐磨Si‑SiC涂层预制体的热处理；4)C/C刹车材料表面耐磨Si‑SiC涂层素胚的渗Si处理。本发明工艺简单，原材料成本低，浆料涂覆工艺操作简便，设备要求低，可以实现批量生产。SiC作为硬质颗粒,莫氏硬度的等级达到了10，使得Si‑SiC涂层十分的耐磨，与传统刹车材料相比具有更低的线磨损率，使用寿命增加。

技术领域

本发明属于碳陶摩擦材料领域，涉及一种C/C-SiC刹车材料表面耐磨Si-SiC涂层制备方法。

背景技术

继树脂基摩擦材料、金属基摩擦材料和C/C刹车材料之后，C/C-SiC复合材料由于其优异的力学性能、摩擦磨损性能、热物理性能以及抗氧化性能等优点而被广泛应用于飞机、高档轿车。并且在高铁，工程机械领域也有广泛的应用前景。

制备C/C-SiC刹车材料的方法有化学气相沉积法(CVI)、前驱体浸渍(PIP)和反应熔体渗透(RMI)。RMI相比于PIP工艺制备周期短，成本低等优点。CVI结合RMI法是目前商业化生产高性能C/C-SiC刹车盘最具竞争力的工艺。

降低制造成本，延长使用寿命是目前C/C-SiC刹车盘研究的热点。有多种解决途径，一种是采用更廉价的合金粉代替Si粉，如Fe-Si合金，或通过设计碳纤维预制体结构，减少碳纤维用量，降低原材料成本。另一种是耐磨涂层的制备，在刹车材料上，采用CVD的方法制备出SiC涂层、SiC/石墨涂层；采用溶胶凝胶制备出SiC涂层、Ni改性SiC涂层和SiC纳米线增韧SiC涂层；采用RMI技术，对表面含有一层C粉和Si粉的短纤维C/C预制体进行渗Si，使C/C-SiC刹车材料表面得到SiC涂层。

采用CVD的方法虽然可以达到延长使用寿命的要求，但成本高，周期长，摩擦性能不稳定。目前，RMI工艺制备的SiC涂层是在短纤维树脂预浸料模压-裂解制备的二维C/C材料上实现的，其表层的C粉和Si粉层是在模压-裂解过程中原位形成的，该方法难以在挪用到CVI结合RMI工艺制备的C/C-SiC刹车材料上。在CVI结合RMI工艺制备的C/C-SiC刹车材料，还没有经济实惠，工艺简单，行之有效的表面耐磨Si-SiC涂层制备方法。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种C/C-SiC刹车材料表面耐磨Si-SiC涂层制备方法，采用浆料涂刷法结合RMI工艺在C/C-SiC刹车材料表面制备耐磨Si-SiC涂层，该方法工艺简单，设备要求不高，可实施性好，可以实现批量生产，并且在涂层摩损殆尽后，可以再次制备耐磨Si-SiC涂层，达到二次利用。

技术方案

一种C/C-SiC刹车材料表面耐磨Si-SiC涂层制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、浆料的制备：按照组分质量分数为5～20wt.％的C粉；10％～30wt.％的SiC粉；PVA溶液；40～60wt.％的H₂O；混合后放入球磨罐中球磨24～48h得到浆料；所述各组分的质量百分比之和为100％；

步骤2、C/C复合材料表面耐磨Si-SiC涂层预制体的制备：在C/C刹车材料表面多次涂刷浆料，每次涂刷后放入烘箱在60-80℃烘干；在C/C复合材料表面获得厚度为0.5～1.5mm的耐磨Si-SiC涂层预制体；

步骤3、C/C复合材料表面耐磨Si-SiC涂层预制体的热处理：将步骤2的表面处理后具有耐磨Si-SiC涂层预制体的C/C复合材料在Ar气氛加热升温，热处理温度为160～300℃，保温30～90min，得到C/C刹车材料表面耐磨Si-SiC涂层的素胚；