一种碳纤维增强碳化硅复合材料螺钉的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102701772A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102701772A(43)申请公布日2012.10.03(21)申请号201210186721.7(22)申请日2012.06.07(71)申请人中国人民解放军国防科学技术大学地址410073湖南省长沙市开福区德雅路109号(72)发明人胡海峰张长瑞李广德张玉娣陈思安梅敏唐俊华张长琦(74)专利代理机构国防科技大学专利服务中心43202代理人郭敏(51)Int.Cl.C04B35/80(2006.01)C04B35/565(2006.01)C04B35/622(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书1212页页附图附图11页(54)发明名称一种碳纤维增强碳化硅复合材料螺钉的制备方法(57)摘要本发明公开了一种碳纤维增强碳化硅复合材料螺钉的制备方法，要解决的技术问题是提供一种能够明显改善C/SiC复合材料螺钉螺纹牙质量，且工艺简单、成本低的C/SiC复合材料螺钉的制备方法。技术方案是先预处理碳纤维预制件；然后制备螺钉毛坯件，选择C/SiC毛坯板相对密度为50~80%时加工螺纹，获得螺钉毛坯件；再采用螺纹改性溶液对螺钉毛坯件进行浸渍、固化和交联，利用金刚石砂轮进行螺纹加工，获得半成品螺钉；最后对半成品螺钉进一步致密化及抗氧化处理，获得成品C/SiC复合材料螺钉。采用本发明制备的C/SiC复合材料螺钉，相比于现有技术明显改善了螺纹牙质量，同时能够改善螺钉力学性能，且提高了螺纹加工效率，制备周期短、成本低。CN1027ACN102701772A权利要求书1/1页1.一种碳纤维增强碳化硅复合材料螺钉的制备方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，预处理碳纤维预制件：将碳纤维预制件置于高温真空炉中，抽真空后升温至1200～1800℃，保温0.5～3小时后随炉冷却；碳纤维预制件是碳纤维布与单向纤维布叠层穿刺或三维针刺毡或碳纤维布叠层穿刺；第二步，制备螺钉毛坯件：将预处理后的碳纤维预制件放入浸渍罐，抽真空后加入质量比1∶1的聚碳硅烷与二甲苯的先驱体溶液，浸渍3～10小时后取出自然晾干，再采用石墨模具加压固定，并在惰性气体或氮气保护下于1000~1400℃温度下裂解0.5~2小时，重复浸渍裂解过程直到获得相对密度为50%~80%的C/SiC毛坯板，再将C/SiC毛坯板进行机械加工，获得螺钉毛坯件；第三步，螺钉毛坯件改性：将螺钉毛坯件真空浸渍或对螺钉毛坯件表面刷涂螺纹改性溶液，并固化交联；螺纹改性溶液是环氧树脂、丙酮、二乙烯三胺的混合溶液或酚醛树脂与乙醇的混合溶液或聚碳硅烷与二乙烯基苯的混合溶液，选用环氧树脂、丙酮、二乙烯三胺的混合溶液时，环氧树脂、丙酮、二乙烯三胺质量比为1:1~2:0.2~0.8，其中二乙烯三胺为固化剂，室温固化交联；选用酚醛树脂与乙醇的混合溶液时，酚醛树脂与乙醇质量比为1:1~4，固化交联温度为100~150℃；选用聚碳硅烷与二乙烯基苯的混合溶液时，聚碳硅烷与二乙烯基苯质量比为1:0.5~2，固化交联温度为150~200℃；第四步，螺纹加工：利用金刚石砂轮，配合螺母在螺钉毛坯件上加工螺纹，形成半成品螺钉；第五步，后续致密化及抗氧化处理：将半成品螺钉多次在质量比1∶1的聚碳硅烷与二甲苯的先驱体溶液中浸渍裂解后，采用泥浆法进行抗氧化处理，即让泥浆代替聚碳硅烷与二甲苯的先驱体溶液，让半成品螺钉在泥浆中浸渍裂解以继续致密化，直到获得成品螺钉获得成品C/SiC复合材料螺钉。2.如权利要求1所述的一种碳纤维增强碳化硅复合材料螺钉的制备方法，其特征在于所述碳纤维布与单向纤维布叠层穿刺是指3K碳纤维布与单向纤维布依次叠层后沿厚度方向穿刺增强纤维，纤维体积分数为52%；所述三维针刺毡纤维体积分数为32%；所述碳纤维布叠层穿刺是指3K碳纤维布依次叠层后沿厚度方向穿刺增强纤维，纤维体积分数为40%。3.如权利要求1所述的一种碳纤维增强碳化硅复合材料螺钉的制备方法，其特征在于第一步所述升温的速率为10℃/分钟。4.如权利要求1所述的一种碳纤维增强碳化硅复合材料螺钉的制备方法，其特征在于第二步中所述机械加工指切、磨、车。5.如权利要求1所述的一种碳纤维增强碳化硅复合材料螺钉的制备方法，其特征在于第五步中采用泥浆法抗氧化处理时，所述泥浆是质量比为聚碳硅烷：二乙烯基苯：SiC粉=1~3：0.5~1.5：1~2的泥浆。2CN102701772A说明书1/12页一种碳纤维增强碳化硅复合材料螺钉的制备方法技术领域[0001]本发明涉及无机非金属材料螺钉的制备方法，尤其涉及一种碳纤维增强碳化硅复合材料螺钉的制备方法。背景技术[0002]碳纤维增强碳化硅复合材料（Carbonfiberreinforcedsiliconcarbidematrix