[发明专利]一种管类碳/碳复合材料快速制备方法

摘要

本发明公开一种管类碳/碳复合材料快速制备方法，其方法是利用表面处理后的碳纤维，采用缠绕成型方法制备管类碳/碳复合材料胚体，然后经压力液相浸渍和后期表面化学气相沉积结合方法，制备出了各类碳/碳复合细管、碳/碳复合材料细长管和碳/碳复合薄壁粗管等管类碳/碳复合材料。前期胚体制备工艺简单快捷，后期机加工简单，而且圆周方向单丝成型张力恒定，后期材料圆周方向各项性能均匀，尺寸稳定性好，解决现有管类碳/碳复合材料加工困难，各项性能随纤维取向存在差异等问题。

主权项

一种管类碳/碳复合材料快速制备方法，其特征通过以下步骤实现：a. 利用空气氧化工艺对碳纤维进行表面处理，处理温度400‑500℃，处理时间5‑20分钟；b. 将处理好的碳纤维用复合粘接剂浸渍，浸渍工艺在振动平台上进行，并保持加压3‑9MPa，浸渍时间20‑24小时；c. 将浸渍好的碳纤维利用缠绕机缠绕成管状预成型体，碳纤维缠绕张力为单丝2N‑6N；；d. 将上述碳/碳复合材料预成型体放入固化炉内，90℃固化3‑4小时，180℃‑230℃固化6小时，随炉降温，固化过程中保持预成型体以20‑50转/分钟低速转动；e. 将上述固化好的碳/碳复合材料预成型体放入氮气保护炭化炉中，升温至550℃‑600℃，450℃‑600℃低温碳化1‑2小时；f. 将步骤e中得到的碳/碳复合材料预成型体脱去心模，再放入氮气保护炭化炉，升温至900℃‑950℃碳化2‑3小时；g. 将步骤f中得到的碳/碳复合材料预成型体，放入压力浸渍炉中进行压力增密，增密压力为35‑60MPa，增密时间8‑10小时；h. 将步骤g中增密后的碳/碳复合材料预成型体再按步骤f碳化；    i. 将步骤g、h重复2‑3次，直到管状碳/碳复合材料达到所需密度要求；将步骤i中获得的管状碳/碳复合材料放入高温炉，升温至2000℃‑2400℃，石墨化处理2‑4小时；j. 将步骤i中获得的管状碳/碳复合材料进行表面机加工成所需产品；k .将步骤k中获得的机加工产品放入化学气相沉积炉中，升温至950℃‑1050℃，通入碳源气体和保护氩气，控制炉压3000‑4000Pa，处理16‑20小时，进行表面沉积碳涂层处理，得到最终产品。