[发明专利]一种碳刹车盘用纤维的表面处理方法

摘要

本发明公开了一种碳刹车盘用纤维的表面处理方法。本发明通过对纤维表面改性处理，将沉积与热处理相结合，通过分段沉积，得到经化学气相沉积法改性后的低磨损率飞机炭刹车盘。由于本发明采取的技术方案，使本发明增加了热解碳界面层，该热解碳界面层有别于沉积热解碳基体而增加了界面效应。通过热解碳界面提高了沉积化效率，根据选择气体的不同设定沉积温度与后续的沉积工艺或热处理温度，缩短了碳刹车盘的沉积周期，所得到的碳盘最终密度可达1.72g/cm3以上，缓解了等温气相化学气相沉积法密度增长率随沉积时间衰减过快的缺点，提供一种碳纤维表面的处理方法，提高了界面结合强度、改善基体生长模式，延长了刹车盘使用寿命。

主权项

一种碳刹车盘用纤维的表面处理方法，其特征在于，其具体过程是：步骤1，对纤维表面处理；将30层～50层碳纤维预制体装入等温气相沉积炉中，并在各层碳纤维预制体之间加装石墨垫环，使各层碳纤维预制体之间形成沉积气体的通道；所述碳纤维预制体中纤维的体积含量为20％～35％；沉积气源为丙烯气或天然气；当沉积气源为丙烯气时，所述丙烯气的流量为1.8m3/h～3.6m3/h，丙烯气的沉积温度为800℃～940℃；当沉积气源为天然气时，所述天然气的流量为2.5m3/h～4.0m3/h，天然气的沉积温度为900℃～1050℃；沉积时间为0.5h～10h；沉积中调节气氛压力小于12kPa；步骤2，沉积改性后的碳纤维预制体；沉积的总时间为400～600h，沉积的过程是：第一步，初步沉积碳纤维预制体；对碳纤维预制体进行200h～300h的第一阶段CVD；沉积气源与纤维表面处理气源一致；沉积气源为丙烯气或天然气；当沉积气源为丙烯气时，所述丙烯气的流量为2.4m3/h～3.6m3/h，丙烯气的沉积温度为910℃～940℃；当沉积气源为天然气时，所述天然气的流量为3.0m3/h～4.0m3/h，天然气的沉积温度为950℃～1050℃；沉积中调节气氛压力小于4kPa；将经过第一阶段CVD的改性碳纤维预制体置于热处理炉中进行热处理，得到经过初步沉积的碳纤维预制体；热处理的温度为1600～1900℃，热处理的时间1h～4h，抽真空至≤100Pa后通入氩气保护；第二步，对得到的经过初步沉积的碳纤维预制体进行机械加工，以去除碳纤维预制体表面淤积的热解碳；第三步，最终沉积碳纤维预制体；对碳纤维预制体进行200h～300h的第二阶段CVD；第二阶段CVD与第一阶段CVD气源一致；沉积气源为丙烯气或天然气；对等温气相沉积炉升温至800℃～1050℃；通入天然气或丙烯气；当沉积气源为丙烯气时，所述丙烯气的流量为2.4m3/h～3.6m3/h，丙烯气的沉积温度为910℃～940℃；当沉积气源为天然气时，所述天然气的流量为3.0m3/h～4.0m3/h，天然气的沉积温度为950℃～1050℃；沉积中调节气氛压力小于4kPa；对经过初步沉积的碳纤维预制体进行沉积，即可获得密度超过1.72g/cm3的沉积态刹车盘；步骤3，石墨化处理；将热处理炉升温至2100℃～2600℃并保温1h‑4h，对得到的沉积态刹车盘进行石墨化处理，得到经化学气相沉积法改性后的低磨损率飞机炭刹车盘；石墨化处理中对热处理炉抽真空至≤100Pa后通入氩气保护。