[发明专利]一种具有多层结构的碳陶制动盘及其制备方法

权利要求书

1.一种具有多层结构的碳陶制动盘，其特征在于：从内至外依次包含碳陶基体、陶瓷层、打底层、粘结层、摩擦层，所述碳陶基体以第一碳纤维预制体为增强体，碳、陶瓷为基体；所述陶瓷层以全网胎层为增强体，碳、陶瓷为基体；所述碳纤维预制体与全网胎层通过碳纤维针刺连接组合成第二碳纤维预制体，所述摩擦层为Si/SiC复合陶瓷层，其通过打底层、粘结层与陶瓷层、碳陶基体粘结为一体。

2.根据权利要求1所述的一种具有多层结构的碳陶制动盘，其特征在于：所述陶瓷层的厚度为0.1～1mm；所述打底层的厚度为0.1mm～0.5mm，所述粘结层的厚度为0.1mm～0.5mm；所述摩擦层的厚度为1mm～4mm。

3.根据权利要求2所述的一种具有多层结构的碳陶制动盘，其特征在于：

所述打底层由打底层浆料经固化、陶瓷化而得，所述粘结层由粘结层浆料经固化、陶瓷化而得，所述打底层浆料，按质量百分比计，其组成如下:树脂50％～70％、硅粉20％～50％、碳化硅粉0％～10％，所述粘结层浆料，按质量百分比计，其组成如下:树脂40％～50％、硅粉0％～20％、碳化硅粉30％～50％，所述打底层浆料的粘度小于粘结层浆料的粘度。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种具有多层结构的碳陶制动盘的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1在第一碳纤维预制体的表面铺设全网胎层，再垂直于铺面界面方向进行碳纤维针刺将第一碳纤维预制体与全网胎层连接组合获得第二碳纤维预制体，然后将第二碳纤维预制体依次进行热处理与增密获得密度为1.15g/cm³～1.40g/cm³的碳/碳复合材料，

步骤2在碳/碳复合材料的表面刷涂打底层浆料，热处理获得打底浆料层；然后再于打底浆料层表面刷涂粘结层浆料，并将摩擦层生坯置于刷涂了粘结层浆料的碳/碳复合材料表面，然后进行固化、碳化处理获得制动盘坯体，

步骤3然后将制动盘坯体经熔渗处理，熔渗处理的介质为硅或硅合金，即得碳陶制动盘。

5.根据权利要求4所述的一种具有多层结构的碳陶制动盘的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述第一碳纤维预制体采用一层无纬布与一层网胎交替叠层并逐层针刺制得，所述相邻两层碳布或无纬布中的长碳纤维取向按照0°/90°铺设；

步骤1中，全网胎层的厚度为0.5～0.15mm。

6.根据权利要求4所述的一种具有多层结构的碳陶制动盘的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述第二碳纤维预制体的密度为0.45～0.55g/cm³；步骤1中，第二碳纤维预制体热处理在Ar气氛的保护下进行，所述热处理的温度为2100℃～2400℃，保温的时间为1～3h。

7.根据权利要求4所述的一种具有多层结构的碳陶制动盘的制备方法，其特征在于：步骤2中，在碳/碳复合材料的表面刷涂打底层浆料，于100℃～150℃热处理10min～60min，获得打底浆料层；

步骤2中，所述打底浆料层的厚度为0.1mm～0.5mm。

8.根据权利要求4所述的一种具有多层结构的碳陶制动盘的制备方法，其特征在于：步骤2中，所述摩擦层生坯的制备过程为：将碳化硅粉、树脂、硅粉和/或短切碳纤维混合均匀后进行模压成型，于160℃～220℃进行固化1～3h、再于800℃～1000℃进行碳化1～3h即得；

步骤2中，所述制备摩擦层生坯的原料，按质量百分比计，其组成如下：树脂：30％～50％、碳化硅粉：30％～50％、硅粉：0％～20％、短切碳纤维：0％～10％。

所述摩擦层生坯的厚度为1mm～4mm；

所述摩擦层生坯中，碳化硅粉的粒径为10μm～100μm，硅粉的粒径为10um～100μm，短切碳纤维的长度为0.1mm～3mm。