[发明专利]一种碳刹车盘的制备方法

摘要

本发明涉及一种碳刹车盘的制备方法，本发明通过浸渍CoSO4·7H2O饱和溶液对碳纤维预制体进行改性，以丙烯或天然气作为反应气体在改性后的碳纤维预制体内沉积热解碳获得碳纤维表面含金属Co的碳刹车盘半成品，最后对碳刹车盘半成品进行石墨化处理及机械加工得到碳刹车成品，本发明与传统工艺制备碳刹车盘比较具有制备周期短、高强、高韧及良好的摩擦磨损性能。本发明工艺简单、重复性好，适于批量生产。

主权项

一种碳刹车盘的制备方法，该方法包括以下步骤：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气进行保护；继续升温至2050～2150℃，保温进行热处理，得到处理后的碳纤维预制体；步骤3，碳纤维预制体改性将步骤2制备的热处理后的碳纤维预制体置于真空干燥器中，抽真空至≤1KPa时注入0.2mol/L～0.8mol/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350～450℃时，通入H2和Ar混合气体进行保温还原，H2流量400‑700L/h，Ar流量1200～1350L/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，通入天然气和丙烷气进行沉积，其中，天然气流量2000L/h～3500L/h、丙烷流量500L/h～1000L/h、沉积温度920℃～1050℃、炉膛压力为1KPa～5KPa；当沉积到350～400h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1350～1400℃时，充Ar进行保护；继续升温至1800℃～2400℃，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，精加工将石墨化的碳刹车盘半成品进行机械加工成碳刹车盘。