[发明专利]一种炭纤维增强陶瓷基汽车刹车片的制造方法

权利要求书

1.一种炭纤维增强陶瓷基汽车刹车片的制造方法，首先采用针刺的方法制备炭纤维全网胎，对其进行高温热处理后采用等温化学气相渗透法制得低密度炭纤维增强基体炭(C/C)复合材料，对低密度C/C复合材料进行机加工后在高温真空炉中进行定向熔渗制得C/C-SiC制动衬片，最后将C/C-SiC制动衬片与钢背进行铆接，制得所需的汽车制动系统用C/C-SiC刹车片，其特征在于：包括下列步骤：

(1)、针刺炭纤维全网胎：

首先按配比选取10mm～80mm长的炭纤维制成胎网，然后采用接力式针刺的方法制成密度为0.10～0.30g/cm³之间的全网胎；

(2)、高温热处理：

将制得的炭纤维预制体在高温处理炉进行1500～2100℃的高温热处理，缓解炭纤维预制体在编织过程中产生的应力，并去除炭纤维束表面的胶；

(3)、等温化学气相渗透：

采用等温化学气相渗透法对经过高温热处理后的炭纤维预制体进行热解炭增密，制得密度为1.0～1.6g/cm³的低密度C/C复合材料；

(4)、机加工

将低密度C/C复合材料按相应汽车刹车片尺寸进行机加工；

(5)、熔渗剂配比：

取低密度C/C复合材料坯体理论需硅量的1.1～2.0倍硅粉，并添加铁粉，铁粉的量为硅粉质量含量的5～25％，将硅粉和铁粉混合成熔渗剂；

(6)、定向熔渗反应：

将熔渗剂后置于石墨坩锅中铺平，将低密度C/C复合材料坯体平铺于粉末上并轻压；将石墨坩锅叠置于高温真空炉中进行定向熔渗制得密度为1.8～2.4g/cm³的C/C-SiC制动衬片；定向熔渗过程中，熔渗剂在毛细管力的驱动下顺着低密度C/C复合材料坯体的内部孔隙渗入材料内部，硅与热解炭及铁分别反应生成了SiC和硅铁化合物，得到C/C-SiC制动衬片；

(7)、连接钢背：

将制得的C/C-SiC制动衬片进行表面加工后，与钢背进行冷铆接制得C/C-SiC汽车刹车片。

2.根据权利要求1所述的炭纤维增强陶瓷基汽车刹车片的制造方法，其特征在于：所述的步骤(2)中热处理温度为1500～2100℃， 全程时间5～20小时，压力为微正压即略微超过真空压力表0刻度，氩气惰性气体保护。

3.根据权利要求1或2所述的炭纤维增强陶瓷基汽车刹车片的制造方法，其特征在于：所述的步骤(3)中等温化学气相渗透的碳源气体为甲烷、丙稀、丙烷或者天然气，稀释气体为氮气、氢气或其混合气体，碳源气体与稀释气体之比为1∶1～3，沉积时间为120～300小时，沉积温度为900～1100。

4.根据权利要求1或2所述的炭纤维增强陶瓷基汽车刹车片的制造方法，其特征在于：所述的步骤(4)中将制得的低密度C/C复合材料按相应衬片尺寸进行机加工，低密度C/C复合材料四周的尺寸按衬片尺寸的负公差加工，在厚度方向留出1～2mm的后续加工余量，得到低密度C/C复合材料坯体；并且在低密度C/C复合材料坯体上加工与钢背铆钉连接的沉孔。

5.根据权利要求1或2所述的炭纤维增强陶瓷基汽车刹车片的制造方法，其特征在于：所述的步骤(6)中以纯度99.3％、粒度为0.01～0.1mm的硅粉为硅源，纯度99.0％、粒度为0.01～0.15mm的还原铁粉为铁源。熔融渗硅的温度为1500～1900、在最高温度点保温0.5～2.0h。