[发明专利]一种碳陶汽车刹车盘的制备方法

说明书

本发明公开了一种碳陶汽车刹车盘的制备方法，包括如下步骤：以密度为0.8‑1.0g/cm³的C/C复合材料为坯体依次经过PIP处理、高温处理、RMI处理即获得密度为1.9‑2.0g/cm³的碳陶复合材料；然后再将碳陶复合材料进行渗低熔点金属处理即获得碳陶汽车刹车盘，所述低熔点金属的熔点＜1200℃；所述RMI处理的过程为，将经高温处理的坯体置于铺设有硅粉和无定型碳化硅粉的石墨模具中，在真空条件下，渗硅反应，所述无定型碳化硅粉由碳化硅陶瓷先驱体于800‑1000℃烧结获得。本发明提供的是一种成本较低、摩擦性能稳定、散热性优良的碳陶汽车刹车盘的制备方法。

技术领域

本发明属于制动材料开发领域，具体涉及一种碳陶汽车刹车盘的制备方法。

背景技术

碳陶材料是近二十年来出现并发展的一类新型摩擦材料，具有密度低、耐高温、摩擦性能高且稳定等优点，在汽车、高速列车、飞机等高能刹车领域具有广泛的应用前景。和高速列车以及飞机相比，汽车刹车盘更偏向于功能性要求，其摩擦性能在保证安全的前提下，对其使用寿命、刹车减震、成本等方面有更高的要求。

碳陶材料主要是采用先驱体浸渍裂解法(PIP)和反应渗硅法(RMI) 制备，目前，碳陶摩擦材料制备方法主要有先驱体浸渍裂解(PIP) 和反应渗硅工艺(RMI)。这两种制备方法的基础是碳碳复合材料，而碳碳复合材料在制备过程中其热解碳基体的分布均匀性很难控制，且密度越高，不均匀性梯度越大。在反应渗硅工艺中，由于需消耗部分碳，要求碳碳坯体密度较高，且坯体中的大孔中填充的大量液态硅与碳又不能完全反应，导致硅的残余量高，制备的碳陶摩擦材料内部与表面微观结构和组分有较大差异，且在融渗过程中，液态硅与热解碳或部分碳纤维生成过强界面，造成材料强度损伤。因而采用RMI制备的汽车刹车盘，刹车系数偏高，刹车过程中震动较大。而PIP工艺可以很好的消除碳碳材料在制备过程中引起的不均匀性，但是先驱体裂解生成的碳化硅与碳碳坯体或自身的结合能力较反应渗硅弱，因而用PIP法制备的汽车刹车盘，在刹车过程中，刹车性能稳定，无震动，但其成本较高，磨损量偏大

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种成本较低、摩擦性能稳定、散热性优良的碳陶汽车刹车盘的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明一种碳陶汽车刹车盘的制备方法，包括如下步骤：以密度为0.8-1.0g/cm³的C/C复合材料为坯体依次经过PIP处理、高温处理、 RMI处理即获得密度为1.9-2.0g/cm³的碳陶复合材料；然后再将碳陶复合材料进行渗低熔点金属处理即获得碳陶汽车刹车盘，所述低熔点金属的熔点＜1200℃；所述RMI处理的过程为，将经高温处理的坯体置于铺设有硅粉和无定型碳化硅粉的石墨模具中，在真空条件下，渗硅反应，所述无定型碳化硅粉由碳化硅陶瓷先驱体于800-1000℃烧结获得。

本发明的制备方法，采用PIP和RMI工艺的结合，在RMI过程中同时以硅粉及无定型碳化硅粉作为渗硅原料，无定型碳化硅是由陶瓷先驱体于低温裂解所得的，发明人通过测试发现，当同时采用硅粉及无定型碳化硅粉作为渗硅原料，所得刹车材料的结合性能更佳，摩擦曲线更加平稳，磨损率降低，且具有湿态摩擦系数无衰减的特点，发明人推断，这是由于无定型碳化硅在较低温度开始即有很大的蒸发量，可以促进产品中PIP制备的碳化硅晶粒长大，同时，发现其在 1300℃以上，在真空条件下，会被蒸发进入工件内，并作为一种粘结剂，可以促进两种碳化硅的烧结为一体，主要是利用重结晶碳化硅烧结的蒸发凝聚机理，无定型碳化硅粉蒸发后，在真空条件下，会进入工件中，在两种工艺生成的碳化硅颗粒间凝聚，形成烧结颈，促进两种碳化硅间的结合。