[发明专利]一种碳/碳刹车盘的制备方法

摘要

本发明涉及一种碳/碳刹车盘的制备方法，本发明通过对碳纤维预制体采用真空浸渍CoSO4·7H2O溶液，通过H2还原制得含有金属Co的碳纤维预制体，以丙烯或天然气作为反应气体在碳纤维预制体中沉积热解碳获得碳刹车盘半成品，最后经过石墨化处理及机械加工得到碳刹车盘成品，与传统CVI工艺比较，采用本发明提出的CVI工艺制备碳刹车盘，沉积时间缩短27.8％～29.2％，制备周期减少34.2％～37.5％，力学性能均有不同程度的提高，提高幅度为11.7％～25.8％。本发明工艺简单、重复性好，适于批量生产。

主权项

一种碳/碳刹车盘的制备方法，该方法依次包括以下步骤：步骤1，碳纤维预制体的制备将若干层的单层0°无纬布、胎网、90°无纬布、胎网依次循环叠加到碳纤维预制体的厚度，并通过接力针刺制备出碳纤维预制体；针刺密度为25～30针/cm2，体积密度为0.4～0.55g/cm3，其中胎网层与无纬布层的体积比约为1∶1～1∶3；步骤2，对碳纤维预制体进行热处理将步骤1制备的碳纤维预制体放入热处理炉内，抽真空至≤1KPa时升温；当升温至1350～1450℃时，充Ar进行保护；继续升温至2050～2150℃，保温进行热处理，得到热处理的碳纤维预制体；步骤3，碳纤维预制体改性将步骤2制备的热处理的碳纤维预制体置于真空干燥器中，抽真空至≤1KPa时注入0.1mol/L～1.0mol/L的CoSO4·7H2O溶液，完全浸渍后，将碳纤维预制体取出进行烘干，得到干燥的碳纤维预制体；步骤4，H2还原将步骤3制备的干燥的碳纤维预制体放入等温化学气相沉积炉内，抽真空至≤1KPa时升温；当升温至350～500℃时，通入H2和Ar混合气体进行还原，H2流量500～650L/h，Ar流量1250～1350L/h，炉膛压力≤5KPa；步骤5，CVI致密化保温还原结束后，停止送H2和Ar；抽真空至≤1KPa，继续升温至沉积温度，通入丙烯气和氮气进行沉积，其中，丙烯气流量1500L/h～2800L/h、氮气流量1000L/h～1800L/h、沉积温度800℃～920℃、炉膛压力为1KPa～5KPa；当沉积到400～450h时出炉进行加工并称重测密，调整装炉顺序后继续沉积，最终得到密度≥1.75g/cm3的碳刹车盘半成品；步骤6，石墨化处理将步骤5制备的碳刹车盘半成品放入热处理炉内，抽真空至≤1KPa时升温；当升温至1400～1450℃时，充Ar进行保护；继续升温至2000～2600℃，保温进行石墨化处理，得到石墨化的碳刹车盘半成品；步骤7，精加工将步骤6制备的石墨化的碳刹车盘半成品按车盘尺寸要求进行机械加工。