[发明专利]一种碳刹车盘的制备方法

摘要

本发明公开了一种碳刹车盘的制备方法。本发明将热处理与化学气相沉积纤维表面处理相结合，获得改良的碳纤维预制体。由于纤维表面CVD改性与二次热处理过程固化了纤维改性结果，增加了纤维表面基体形核点，增强了碳/碳复合处理的界面效应，提高了摩擦面凸起的抗剪切力；同时，提高了碳盘的沉积化效率，使碳刹车盘的沉积周期由以前的800-1200h，缩短至目前的450-600h，节约了制备成本。本发明所采用的技术方案能够提高界面结合强度、增强界面效应、改善基体生长模式，延长低速低能条件下碳刹车盘使用寿命。

主权项

一种碳刹车盘的制备方法，其特征在于，具体过程包括以下步骤：步骤1，对纤维表面改性；将30层～50层碳纤维预制体装入等温气相沉积炉中；所述碳纤维预制体中纤维的体积含量为20％～35％；调节沉积炉温度至800℃～1050℃；沉积气源为天然气或丙稀气；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，使纤维预制体的质量增加0.1％‑1％；沉积中调节气氛压力小于12kPa；步骤2，对改性碳纤维预制体进行热处理；热处理的工艺参数为：热处理温度为2100℃～2600℃，热处理时间1h～4h，抽真空至≤100Pa后通入氩气保护；步骤3，沉积改性后的碳纤维预制体；沉积总时间为450h～600h，沉积的过程为：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；对经过第一阶段CVD的改性碳纤维预制体进行热处理，得到经过初步沉积的碳纤维预制体；热处理的工艺参数为：热处理温度为1600℃～1900℃，热处理时间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250h～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；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；最终获得密度超过1.72g/cm3的沉积态刹车盘；步骤4，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。