[發(fā)明專利]一種汽車剎車盤的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910484126.3
• 申請日: 2019-06-05
• 公開（公告）號: CN110131343B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邢少敏;郭飛毅;李娜;李培元;雷哲峰
• 申請（專利權(quán)）人: 西安航空制動科技有限公司
• 主分類號: F16D69/02
• 分類號: F16D69/02;C09K3/14
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

一種汽車剎車盤的制備方法，采用碳纖維預(yù)浸料一體成型模壓制備汽車剎車副預(yù)制體，以聚氮硅烷溶液和聚碳硅烷溶液作為陶瓷先驅(qū)體，先采用一體成型模壓工藝制備汽車剎車副預(yù)制體，使預(yù)制體密度＞1.4g/cm³，再利用液態(tài)陶瓷先驅(qū)體浸漬碳纖維汽車剎車副預(yù)制件，液態(tài)先驅(qū)體在交聯(lián)固化后再經(jīng)過高溫裂解轉(zhuǎn)化為陶瓷基體，隨后重復(fù)浸漬?裂解過程以最終制得碳纖維增強碳基/陶瓷基復(fù)合材料。不僅大大縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，提高增密效率，而且通過聚碳硅烷與聚氮硅烷的浸滲比例調(diào)節(jié)，能夠同時優(yōu)化汽車剎車副的摩擦性能與機械強度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種碳纖維增強碳基/陶瓷基復(fù)合材料制造領(lǐng)域，涉及一種碳/陶汽車剎車盤的制備方法。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代交通運輸工具和動力機械向高速度高能載發(fā)展，對摩擦材料提出了更高效能、更高安全性、可靠性和更苛刻環(huán)境適應(yīng)性等要求。世界上最快的跑車極速達到431km/h，在此速度下強行制動，則普通摩擦材料會迅速失效。因此，高性能和高可靠摩擦材料能夠滿足制動系統(tǒng)在高速度高能載工況條件下的安全運轉(zhuǎn)是當(dāng)前的迫切需求。

汽車的制動方式有兩種，即盤式剎車和鼓式剎車。由于盤式剎車相較鼓式剎車散熱性好，在高速制動狀態(tài)下，不容易產(chǎn)生熱衰退。因此，現(xiàn)在很多中高級轎車采用全盤式剎車。盤式制動器主要零部件有制動盤、分泵、制動鉗、油管等。制動盤固定在車輪上，隨車輪轉(zhuǎn)動；分泵固定在制動器的底板上；制動鉗上的兩個摩擦閘片分別裝在制動盤的兩側(cè)。剎車時，分泵的活塞受油管輸送來的液壓作用，推動摩擦閘片壓向制動盤發(fā)生摩擦制動。由于摩擦作用，剎車閘片和制動盤會被逐漸磨損。目前，大部分汽車使用的是樹脂基剎車片或者粉末冶金剎車片。然而，樹脂基剎車片受高溫下樹脂熱解的影響，摩擦材料的工作溫度不能過高(一般在400℃以下)。粉末冶金剎車片的缺點在于密度大(約7.0g/cm³)，抗腐蝕性差，與對偶件易黏著，同時其力學(xué)性能受溫度的影響較大。

碳/陶復(fù)合材料剎車盤具有重量輕、比強度高、比熱容較大、導(dǎo)熱系數(shù)高、動靜摩擦系數(shù)匹配、剎車性能穩(wěn)定、抗沖擊性能好等優(yōu)點，尤其是具有耐海水、抗鹽霧腐蝕能力強的特性。碳/陶復(fù)合材料剎車盤與傳統(tǒng)的粉末冶金剎車盤相比，碳/陶復(fù)合材料剎車盤的重量減輕了大約60％，非懸掛質(zhì)量平均減輕了20千克，這令懸掛系統(tǒng)的反應(yīng)更快，因而能夠提升車輛整體的操控水平；粉末冶金剎車盤容易在全力制動下或高速高能載下因制動產(chǎn)生的高熱量引起熱衰退，而碳/陶復(fù)合材料剎車盤能有效而穩(wěn)定的抵抗熱衰退；碳/陶復(fù)合材料剎車盤在制動最初階段就立刻能產(chǎn)生最大剎車力，整體制動比粉末冶金剎車盤反應(yīng)更快；碳/陶復(fù)合材料剎車盤擁有非凡的耐用性，如果正常使用可達到終生免更換，而粉末冶金剎車盤一般用上5年左右就需更換。

目前，國內(nèi)碳/陶復(fù)合材料汽車剎車盤的制備方法一般是選取三維針刺碳纖維預(yù)制體采用化學(xué)氣相滲透法(CVI)+熔硅浸滲法(RMI)增密工藝或者采用化學(xué)氣相滲透法(CVI)+聚合物浸滲熱解法(PIP)增密工藝。而這兩種工藝存在生產(chǎn)周期長、工藝成本高、沉碳效率低等缺點。

在公開號為103342570A的發(fā)明創(chuàng)造中公開了一種低成本熔硅浸滲法制備C/SiC復(fù)合材料的方法，將碳?xì)纸胩?碳化硅漿料水溶液中進浸滲進行一次熔融滲硅處理，再浸入酚醛樹脂碳化處理，最后進行二次熔融滲硅處理，得到C/SiC復(fù)合材料制備剎車片。該工藝工序繁瑣，且多次高溫熔融滲硅處理會腐蝕碳纖維，造成力學(xué)性能降低，且較多的殘余硅會導(dǎo)致在剎車過程中剎車片粘結(jié)。

在公開號為105016759A的發(fā)明創(chuàng)造中公開了一種利用聚合物浸滲熱解法(PIP)結(jié)合放電等離子燒結(jié)(SPS)快速制備C/SiC復(fù)合材料的方法，適用于厚度小于0.3mm的薄層碳纖維預(yù)制體作為復(fù)合材料增強體，先采用CVI法增密，再使用PIP法使得薄層復(fù)合材料密度超過80％，最終進行SPS燒結(jié)使其致密化。該方法只適用于小型致密結(jié)構(gòu)件，無法快速制備中型及大型結(jié)構(gòu)件，且生產(chǎn)設(shè)備成本較高。

發(fā)明內(nèi)容