[发明专利]轨道车辆用碳基制动材料

摘要

一种轨道车辆用碳基制动材料，该材料的制造方法包括以下几个步骤：酚醛泡沫的制备，酚醛泡沫的碳化热处理，泡沫碳预制体的致密化和高温热处理。在酚醛树脂中加入表面活性剂、发泡剂、固化剂和碳纤维或石墨粉，经过搅拌发泡得到酚醛泡沫。在碳化炉中，对酚醛泡沫进行碳化热处理得到泡沫碳预制体。用化学气相沉积(CVD)、沥青浸渍/碳化或者化学气相沉积(CVD)+沥青浸渍/碳化相结合的方式对泡沫碳进行致密化，得到泡沫碳增强碳基复合材料。对经过致密化的碳基复合材料进行高温热处理，即得该制动材料。该制动材料具有质量轻，耐腐蚀，耐磨损，抗氧化性能好，线膨胀系数低，摩擦数稳定、使用噪音小和性价比低。

主权项

1、一种轨道车辆用碳基制动材料的制造方法，其特征在于：该制造方法包括以下几个步骤：(1)酚醛泡沫的制备；(2)酚醛泡沫的碳化热处理；(3)泡沫碳预制体的致密化；(4)高温热处理；(1)酚醛泡沫的制备：①组成的成分及其重量百分比如下：酚醛树脂 60～80％固化剂 10～20％发泡剂 3～10％表面活性剂 3～8％添加剂 0～15％②制造方法：在酚醛树脂中加入表面活性剂，然后在40～60℃温度下预热酚醛树脂，然后加入发泡剂、固化剂和添加剂，用机械搅拌和超声波振荡相结合的方式对混合物进行搅拌后倒入模具中，在40～100℃温度下发泡就可得到酚醛泡沫；通过改变发泡剂的加入量，可以得到不同密度和孔径大小的酚醛泡沫；(2)酚醛泡沫的碳化热处理：将酚醛泡沫在真空碳化炉中，在真空状态下，以30～50℃/小时的升温速率，升温到1000～1200℃，并保温1～4小时，得到泡沫碳预制体，密度为0.1～0.5g/cm3；(3)泡沫碳预制体的致密化：泡沫碳预制体的致密化方法与制备碳纤维增强碳基体复合材料的方法相似：化学气相沉积、沥青浸渍/碳化，或者是化学气相沉积+沥青浸渍/碳化两种方法相结合；●化学气相沉积：将泡沫碳预制体放在CVD沉积炉中，升温到950～1200℃，以甲烷、丙烷或天然气等碳氢气体为沉积气源，氮气等气体为稀释气体，沉积压力为0.5～5千帕；当泡沫碳预制体处在这种环境中，碳氢气体分解出热解碳和废气；热解碳沉积在泡沫碳的孔隙、裂纹和纤维表面，而废气通过真空泵排出；通过控制反应气体的压力和流量、反应温度、样品的摆放，热解碳结构分为粗糙层，光滑层和各相同性层；●沥青浸渍/碳化：将泡沫碳预制体放在一个容器里，沥青放在另一个与之相通的容器里。通过真空泵，把泡沫碳预制体孔隙中的空气排出，然后将沥青升温到溶化点以上，接着把容器中的沥青倒入放泡沫碳的容器中并将泡沫碳覆盖，再通入氮气，使容器的压力达到一个大气压；由于溶化的沥青有较好的流动性，沥青就充满泡沫碳的孔隙，达到致密化的效果；对浸渍沥青的泡沫碳预制体进行碳化高温热处理，把材料放在真空碳化炉中，在真空状态下，以30～50℃/小时的升温速率，升温到1000～1200℃，并保温1～2小时；●化学气相沉积和沥青浸渍/碳化两种方法相结合：将泡沫碳预制体放在化学气相沉积炉中，升温到950～1200℃，以甲烷、丙烷或天然气等碳氢气体为沉积气源，氮气等气体为稀释气体，沉积压力为0.5～5千帕；当泡沫碳预制体处在这种环境中，碳氢气体分解出热解碳和废气；热解碳沉积在泡沫碳的孔隙、裂纹和纤维表面，而废气通过真空泵排出；通过控制反应气体的压力和流量、反应温度、样品的摆放，热解碳结构分为粗糙层，光滑层和各相同性层三种；将经过化学气相沉积的材料放在一个容器里，沥青放在另一个与之相通的容器里；通过真空泵，把泡沫碳预制体孔隙中的空气排出，然后将沥青升温到溶化点以上，接着把容器中的沥青倒入放泡沫碳的容器中并将泡沫碳覆盖，再通入氮气，使容器的压力达到一个大气压；由于溶化的沥青有较好的流动性，沥青就充满泡沫碳的孔隙，达到致密化的效果；然后对浸渍沥青的材料进行碳化高温热处理；把材料放在真空碳化炉中，在真空状态下，以30～50℃/小时的升温速率，升温到1000～1200℃，并保温1～2小时；(4)高温热处理：对经过致密化的材料进行高温热处理，是把材料放在真空碳化炉中，在真空状态下，以30～50℃/小时的升温速率，升温到1500～1800℃，并保温2～4小时，即得成品。