【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及剎車盤制造，尤其涉及一種高強碳陶剎車盤及其制備方法。
技術介紹
1、剎車盤是安裝在汽車、摩托車等車輛上的一種重要零部件，用于制動車輛。它通常位于車輪之間，與剎車系統中的剎車鉗、剎車片等配合工作。剎車盤是汽車制動系統中的一部分。盤式制動除了剎車盤以外，還有卡鉗、剎車片、剎車喉管等零件。剎車盤隨車輪一起轉動。而剎車片則安裝在卡鉗內部，相對剎車盤靜止不動。當駕駛員踩下剎車后，剎車喉管里面的剎車油充當液壓媒介，向卡鉗里面的活塞施加壓力，讓剎車片死死抱住剎車盤，通過摩擦力讓剎車盤停止轉動，進而起到減速或停車的作用。剎車盤的種類按材料劃分可以分為三個種。灰鑄鐵、碳碳以及碳陶剎車盤。碳陶剎車材料作為一種新型剎車材料，與傳統的金屬和半金屬剎車材料相比，其具有密度低、摩擦系數穩定、制動比大、不銹蝕和使用壽命長等優點，尤其是長時間連續剎車時不會產生熱衰退。其在高速列車、汽車、飛機等剎車領域具有廣泛的應用前景。目前碳陶剎車盤的制備工藝分為長纖工藝和短纖工藝。其中短纖工藝首先將碳纖維進行cvi沉積保護，再將沉積纖維短切，和樹脂以及相應的添加劑混合，經過碳化滲硅得到。cvi的沉積碳對碳纖維具有較好的保護作用，但是在短切時容易對纖維造成破壞，且熱壓時，壓制壓力也會對cvi纖維產生破壞，導致纖維分成多束，在滲硅時纖維容易出現硅對纖維的腐蝕，導致產品強度下降。
2、因此提出一種高強碳陶剎車盤，針對化學氣相沉積的碳纖維在短切和壓制時容易被破壞的問題，降低在短切和壓制時纖維束受到的損傷，提高材料的強度和韌性。
1、本專利技術目的在于提供一種高強碳陶剎車盤，以解決剎車盤在cvi處理后強度韌性不足的問題。
2、為達此目的，本專利技術提供一種高強碳陶剎車盤，所述高強碳陶剎車盤包含40-60vol％的碳，30-55vol％碳化硅和3-13vol％的硅。所述碳包括樹脂碳纖相和沉積碳纖相，所述樹脂碳纖相包括樹脂碳和被樹脂碳包覆的骨架碳纖維。所述沉積碳纖相包括沉積碳和被沉積碳包覆的填充碳纖維；所述樹脂碳纖相含量為35-55％，所述沉積碳纖相含量為3-15％。
3、優選的，所述樹脂碳纖相中骨架碳纖維含量為40-60％，樹脂碳含量為40-60％，樹脂碳的消光角小于18°。
4、優選的，所述沉積碳纖相中填充碳纖維含量為35-55％，沉積碳的含量為45-65％，沉積碳的消光角大于18°。
5、優選的，所述骨架碳纖維的k值為3-12k，所述填充碳纖維的k值為0.3-3k。
6、優選的，所述骨架碳纖維的長度為6-15mm，所述填充碳纖維的長度為5-13mm。
7、優選的，所述樹脂碳纖相中骨架碳纖維具有和纖維長度方向平行的多條凹槽，所述凹槽深度為0.05-1μm。
8、本專利技術還提出一種高強碳陶剎車盤的制備方法，用于上述高強碳陶剎車盤，制備方法如下：
9、s1：將3-12k的碳纖維進行氧化處理，去除表面的上漿劑，得到氧化碳纖維，所述氧化處理采用濃硝酸浸泡或空氣氣氛加熱處理；
10、s2：將所述氧化碳纖維進行樹脂浸漬處理得到預浸碳纖維，浸漬后樹脂體積為樹脂和氧化碳纖維總體積的57-75％；
11、s3：將所述預浸碳纖維進行短切，短切后長度為6-15mm，得到短切預浸碳纖維；
12、s4：將0.3-3k的碳纖維進行cvi沉積，得到沉積長碳纖維，所述沉積長碳纖維的碳纖維含量為35-55％，沉積碳的含量為45-65％；
13、s5：將所述沉積長碳纖維進行短切，得到沉積短碳纖維，長度為5-13mm；
14、s6：將所述沉積短碳纖維、短切預浸碳纖維和酚醛樹脂按照一定比例混合，得到混合料，將所述混合料放入模具中進行壓制固化得到預坯體，壓力為20-30mpa，溫度為120-160℃，保溫3-4h；
15、s7：將所述預坯體進行碳化處理得到碳化體，碳化溫度為800-1200℃，保溫2-6h；
16、s8：對所述碳化體進行機械加工得到剎車盤坯體，然后將所述剎車盤坯體放入氮化硼坩堝中；
17、s9：將裝有剎車盤坯體的氮化硼坩堝放入滲硅爐中進行滲硅處理，滲硅處理完后進行表面打磨和外輪廓尺寸加工，得到所述高強碳陶剎車盤。
18、優選的，步驟s6中混合料中包含4-17vol％的沉積短碳纖維、40-65vol％的短切預浸碳纖維以及余量為酚醛樹脂。
19、優選的，所述氮化硼坩堝中預先放置有剎車盤坯體質量1.1倍的硅粉。
20、優選的，所述滲硅處理溫度為1600-1800℃，保溫時間為2-6h，爐膛壓力小于1000pa。
21、有益效果：本專利技術提供了一種高強碳陶剎車盤，該高強碳陶剎車盤基體內包含一定比例的樹脂碳纖相和沉積碳纖相，針對化學氣相沉積的碳纖維在短切和壓制時容易被破壞的問題，該高強碳陶剎車盤碳以樹脂碳纖相為主，采用樹脂浸漬纖維并固化后，再進行短切，樹脂碳纖相在短切、浸漬時由于樹脂的保護，纖維損傷少，有效提高了剎車盤的強度；本專利技術在基體中還添加部分經過化學氣相沉積，但是纖維束k值更小的填充纖維，沉積碳纖相由于沉積碳/碳纖維的界面存在，在產品中可以發揮其對裂紋的偏折作用，保證了材料的韌性，可以解決單獨用樹脂浸漬的纖維，在碳化后產生的樹脂碳和碳纖維之間的結合力強造成剎車盤韌性降低的問題。同時，因為剎車盤中樹脂碳纖相占比較多，沉積碳纖相占比少，樹脂碳纖相中骨架碳纖維不需要經過cvi處理，可使制備成本大大降低。本專利技術還提出一種高強碳陶剎車盤的制備方法，采用兩種不同方式處理的短纖維束對基體進行增強，樹脂碳纖相在短切、浸漬時由于樹脂的保護，纖維損傷少，保證了材料的強度；而沉積碳纖相由于沉積碳/碳纖維的界面存在，對材料的韌性有所提升。且相比于直接浸漬樹脂，在浸漬前對纖維表面的上漿劑進行去除，降低了樹脂碳和碳纖維的結合強度，對材料的韌性提升也有幫助。大部分纖維采用樹脂碳纖相，降低了cvi保護碳纖維的用量，有效降低了材料成本。
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1.一種高強碳陶剎車盤，其特征在于，所述高強碳陶剎車盤包含40-60vol％的碳，30-55vol％碳化硅和3-13vol％的硅；所述碳包括樹脂碳纖相和沉積碳纖相，所述樹脂碳纖相包括樹脂碳和被樹脂碳包覆的骨架碳纖維；所述沉積碳纖相包括沉積碳和被沉積碳包覆的填充碳纖維；所述樹脂碳纖相含量為35-55％，所述沉積碳纖相含量為3-15％。
2.如權利要求1所述的高強碳陶剎車盤，其特征在于，所述樹脂碳纖相中骨架碳纖維含量為40-60％，樹脂碳含量為40-60％，樹脂碳的消光角小于18°。
3.如權利要求1所述的高強碳陶剎車盤，其特征在于，所述沉積碳纖相中填充碳纖維含量為35-55％，沉積碳的含量為45-65％，沉積碳的消光角大于18°。
4.如權利要求1所述的高強碳陶剎車盤，其特征在于，所述骨架碳纖維的k值為3-12k，所述填充碳纖維的k值為0.3-3k。
5.如權利要求4所述的高強碳陶剎車盤，其特征在于，所述骨架碳纖維的長度為6-15mm，所述填充碳纖維的長度為5-13mm。
6.如權利要求1所述的高強碳陶剎車盤，其特征在于，
7.一種高強碳陶剎車盤的制備方法，用于制備如權利要求1-5任一所述的高強碳陶剎車盤，其特征在于，制備方法如下：
8.如權利要求7所述的高強碳陶剎車盤的制備方法，其特征在于，步驟S6中混合料中包含4-17vol％的沉積短碳纖維、40-65vol％的短切預浸碳纖維以及余量為酚醛樹脂。
9.如權利要求7所述的高強碳陶剎車盤的制備方法，其特征在于，所述氮化硼坩堝中預先放置有剎車盤坯體質量1.1倍的硅粉。
10.如權利要求7所述的高強碳陶剎車盤的制備方法，其特征在于，所述滲硅處理溫度為1600-1800℃，保溫時間為2-6h，爐膛壓力小于1000Pa。
...【技術特征摘要】
1.一種高強碳陶剎車盤，其特征在于，所述高強碳陶剎車盤包含40-60vol％的碳，30-55vol％碳化硅和3-13vol％的硅；所述碳包括樹脂碳纖相和沉積碳纖相，所述樹脂碳纖相包括樹脂碳和被樹脂碳包覆的骨架碳纖維；所述沉積碳纖相包括沉積碳和被沉積碳包覆的填充碳纖維；所述樹脂碳纖相含量為35-55％，所述沉積碳纖相含量為3-15％。
2.如權利要求1所述的高強碳陶剎車盤，其特征在于，所述樹脂碳纖相中骨架碳纖維含量為40-60％，樹脂碳含量為40-60％，樹脂碳的消光角小于18°。
3.如權利要求1所述的高強碳陶剎車盤，其特征在于，所述沉積碳纖相中填充碳纖維含量為35-55％，沉積碳的含量為45-65％，沉積碳的消光角大于18°。
4.如權利要求1所述的高強碳陶剎車盤，其特征在于，所述骨架碳纖維的k值為3-12k，所述填充碳纖維的k值為0.3-3k。
5.如權利要求4所述的高強碳陶剎車...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉松青，劉凱，
申請(專利權)人：深圳市佰斯倍新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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