[發明專利]碳化硅泡沫陶瓷/鋁合金復合材料制動盤及制備方法

有效

• 申請號: 201410195034.0
• 申請日: 2014-05-09
• 公開（公告）號: CN104235237B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 房殊;喻亮;房明
• 申請（專利權）人: 石家莊東大匯通新材料有限公司
• 主分類號: F16D65/04
• 分類號: F16D65/04;F16D65/78;F16D69/02;B22D18/04;C04B38/02;C04B35/565;C04B35/622
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司13100
• 代理人: 楊欽祥

1.一種碳化硅泡沫陶瓷/鋁合金復合材料制動盤，其特征在于：所述制動盤（1）包括摩擦層（2）以及散熱筋（4）；所述摩擦層（2）與制動塊抵觸的摩擦面上一體鑄有碳化硅泡沫陶瓷骨架（3）；所述碳化硅泡沫陶瓷骨架（3）占碳化硅泡沫陶瓷/鋁合金復合摩擦層材料的體積百分比為10~50 %；所述制動盤（1）中鑄入的碳化硅泡沫陶瓷骨架（3）的厚度為5~15 mm；所述制動盤（1）非摩擦面的圓周方向上一體鑄有若干散熱筋（4）；所述散熱筋（4）的形狀為圓柱狀、橢圓柱狀、板條狀、T字形、工字形中的一種或幾種的組合；所述制動盤（1）的盤體有安裝孔（7）；

所述的碳化硅泡沫陶瓷/鋁合金復合材料制動盤的制備方法，包括如下步驟：

1）碳化硅泡沫陶瓷骨架（3）的制備，

2）步驟1）所制得的碳化硅泡沫陶瓷骨架的預處理，

3）制動盤鑄造模具的制作，

4）低壓鑄造，

5）熱處理，

6）精密加工；

所述步驟4）中的低壓鑄造具體為： Al/SiC_foam制動盤在鋼模具溫度為200~500℃，鋁合金熔液溫度為630~780℃時，將碳化硅泡沫陶瓷骨架（3）和砂芯放入鋼模具的型腔中固定，然后開始低壓鑄造；升液階段，加壓時間0.5~12s；充型階段，金屬液面上升速度0.5~10 mm/s，鋁合金熔液充型的速度為0.5~10 kg/s，充型時間1~20s，充型增壓速度為0.004~0.030 MPa/s；增壓階段，在充型增壓值基礎上再增壓0.010~0.035 MPa，保壓時間3~60s；保壓凝固階段，時間為20~300s。

2.根據權利要求1所述的碳化硅泡沫陶瓷/鋁合金復合材料制動盤，其特征在于：所述制動盤（1）的摩擦層（2）采用的金屬材料的材質為ZLXXX、7XXX、6XXX、5XXX、4XXX、2XXX或1XXX系列鋁合金；制動盤（1）的摩擦層（2）上鑄有散熱槽（5）、通風孔（6）。

3.根據權利要求1或2所述的碳化硅泡沫陶瓷/鋁合金復合材料制動盤，其特征在于：所述散熱筋（4）的具體規格如下：

當采用圓柱狀散熱筋時，其直徑為5~25 mm；

當采用橢圓柱狀散熱筋時，其長軸長為10~30 mm，短軸長為5~20 mm；

當采用T字形或工字形散熱筋時，T字形、工字形散熱筋的長邊長為20~40 mm，短邊長為4~10 mm；

當采用板條狀散熱筋時，其為矩形的或弧線形條狀，長邊長為20~120 mm，短邊長為3~30 mm。

4.根據權利要求1所述的碳化硅泡沫陶瓷/鋁合金復合材料制動盤，其特征在于：所述碳化硅泡沫陶瓷骨架（3）的制備具體方法為：

采用模板注漿法、前驅體浸漬法、凝膠—注模法、發泡法或三維打印方法中的一種，先制備出泡沫陶瓷坯體，再采用無壓燒結方法：燒結溫度1950~2280℃，保溫0.5~3h，制得氣孔率為40~90%，網孔直徑1~8 mm的碳化硅泡沫陶瓷片，然后將碳化硅泡沫陶瓷片切割成所需尺寸得到碳化硅泡沫陶瓷骨架（3）；碳化硅泡沫陶瓷骨架中碳化硅所占質量百分比70~99%，長度為10~400 mm，寬度為10~400 mm，厚度為3~15 mm。

5.根據權利要求4所述的碳化硅泡沫陶瓷/鋁合金復合材料制動盤，其特征在于：所述步驟2）中碳化硅泡沫陶瓷骨架（3）的預處理采用如下四種方式進行：

①將碳化硅泡沫陶瓷骨架（3）置于800~950℃氧化氣氛爐內，保溫0.5~12h，進行氧化處理；

②或在碳化硅泡沫陶瓷骨架（3）的表面噴涂一層含有碳或石墨的漿料，所述碳選自下述原料中的一種：納米碳管、石油焦、炭黑或導電炭漿，所述石墨為印刷用的油墨制成，經烘干獲得厚度20~500 μm的碳或石墨層；

③或采用表面活性劑對碳化硅泡沫陶瓷骨架（3）進行表面活化處理，在陶瓷骨架的表面覆蓋上氧化鉻、氧化釔、稀土氧化物或堿土氧化物薄膜中的一種，厚度10~500 μm；或Ni、Cu、Ti和Cr中的一種金屬薄膜，厚度為100～800 μm；

④或對碳化硅泡沫陶瓷骨架（3）不作任何的處理。

6.根據權利要求4所述碳化硅泡沫陶瓷/鋁合金復合材料制動盤，其特征在于：制備泡沫陶瓷坯體的碳化硅漿料中添加有二硼化鈦、Ti₃SiC₂、二硼化鋯或二硅化鉬。