一种碳陶刹车盘的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111362714A(43)申请公布日2020.07.03(21)申请号202010190744.X(22)申请日2020.03.18(71)申请人德翼高科（杭州）科技有限公司地址311600浙江省杭州市建德市寿昌镇建德经济开发区文化路5号楼301-1(72)发明人孔令华杜东伟赵美玲(74)专利代理机构杭州凌通知识产权代理有限公司33316代理人叶绿林(51)Int.Cl.C04B35/83(2006.01)C04B35/622(2006.01)C04B38/00(2006.01)F16D65/12(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种碳陶刹车盘的制备方法(57)摘要本发明公开了一种碳陶刹车盘的制备方法，包括如下步骤：①制备碳纤维预制体；②CVI致密化：将上述制备的碳纤维预制体装入CVI炉中，以天然气为碳源气体，进行CVI致密化，经预沉积、加速沉积、调隙沉积后，得到C/C刹车盘；③石墨化处理：将C/C刹车盘放入高温热处理炉中，即可得到所需碳陶刹车盘。本发明可精确有效地控制碳陶预制体的密度和开气孔率，采用本发明制备的碳陶预制体的密度能够精确地控制在(1.45±0.05)g/cm3，开气孔率为(25±5)％。CN111362714ACN111362714A权利要求书1/1页1.一种碳陶刹车盘的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：①制备碳纤维预制体：用无纬单向碳布与碳纤维网胎复合，以碳布纤维方向0°/60°/120°铺设叠层，铺成厚度(15—25)mm且保证(15±1)层/cm，体积密度(0.6±0.03)g/cm3；②CVI致密化：将上述制备的碳纤维预制体装入CVI炉中，以天然气为碳源气体，进行CVI致密化，经预沉积、加速沉积、调隙沉积后，得到C/C刹车盘；③石墨化处理：将C/C刹车盘放入高温热处理炉中，抽真空至真空计值≤100Pa，保压12h后，要求真空计值≤1kPa，即可升温；在升温速率为200℃/h，升温到1300℃，充Ar气至炉压(-0.05)MPa—(-0.03)MPa，然后停Ar气，继续以100℃/h的升温速率升温至2100℃，保温1h—4h；降温至150℃以下出炉，即可得到所需碳陶刹车盘。2.如权利要求1所述碳陶刹车盘的制备方法，其特征在于：在步骤②中所述预沉积工艺使所有的碳纤维表面都均匀裹覆一层致密热解碳，其工艺参数如下：沉积温度：1000—1020℃；主气体流量：天然气40—80SLM；辅助气体流量：乙烷20—40SLM；炉膛压力：(2±0.5)kPa；沉积时间：50—100h。3.如权利要求1所述碳陶刹车盘的制备方法，其特征在于：在步骤②中所述加速沉积是加速对热解碳的沉积，以保证后期与Si反应的足够的热解碳，其工艺参数如下：沉积温度：1000—1020℃；主气体流量：天然气50—100SLM；辅助气体流量：丙烷30—60SLM；炉膛压力：(4±0.5)kPa；沉积时间：150—200h。4.如权利要求1所述碳陶刹车盘的制备方法，其特征在于：在步骤②中所述调隙沉积是加速对热解碳的沉积，以保证后期与Si反应有足够的热解碳，其工艺参数如下：沉积温度：(1010±5)℃；主气体流量：天然气30—60SLM；辅助气体流量：乙烷10—20SLM，丙烷5—15SLM；炉膛压力：(3±0.5)kPa；沉积时间：(50±)10h。2CN111362714A说明书1/4页一种碳陶刹车盘的制备方法技术领域[0001]本发明属于碳陶复合材料制动领域，尤其涉及一种碳陶刹车盘的制备方法。背景技术[0002]碳陶复合刹车材料(以下简称碳陶)，是以高强度碳纤维为增强体，以热解碳、碳化硅为基体的两相或多相结合而成的一种新型复合材料，该材料集粉末冶金刹车材料和C/C刹车材料的优点于一体，并有效地克服了上述两种材料的缺点，具有重量轻、比强度高、比热大、摩擦性能稳定、机械性能稳定等优点，尤其是冲击韧性高，耐海水、盐雾腐蚀能力强。[0003]目前国际上一些主要的发达国家正在研究碳陶刹车盘以取代目前正在使用的C/C刹车盘。美国橡树岭国家重点实验室牵头联合了其它一些研究机构，开发了用于第四代战机的碳陶刹车盘。德国宇航院(DLR)和SGL公司以高档轿车刹车盘为背景，引入SiC粉料，用RMI工艺制备碳陶刹车盘，现已经在保时捷911型车和新款奥迪A8L等高档汽车上得到了成功应用。碳陶刹车盘在国内研究也正处于热点，航空工业514厂、西北工业大学、中南大学等都已经以飞机刹车片为背景展开对碳陶刹车盘的研究，其中航空工业514厂研制的某型号飞机的碳陶刹车盘已经随飞机成功首飞。[0004]如专利号CN109095929A公开了一种碳陶刹车盘制备方法，其通过气相沉积法制备低