[發明專利]一種C/C-SiC剎車材料表面耐磨Si-SiC涂層制備方法

有效

• 申請號: 202010764087.5
• 申請日: 2020-08-01
• 公開（公告）號: CN111960860B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 范尚武;欒承華;馬旭;李偉;成來飛;張立同
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C04B41/87
• 分類號: C04B41/87
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 王鮮凱

本發明涉及一種C/C?SiC剎車材料表面耐磨Si?SiC涂層制備方法，特征包括：1)漿料的制備；2)在C/C剎車材料表面涂刷漿料；3)C/C剎車材料表面耐磨Si?SiC涂層預制體的熱處理；4)C/C剎車材料表面耐磨Si?SiC涂層素胚的滲Si處理。本發明工藝簡單，原材料成本低，漿料涂覆工藝操作簡便，設備要求低，可以實現批量生產。SiC作為硬質顆粒,莫氏硬度的等級達到了10，使得Si?SiC涂層十分的耐磨，與傳統剎車材料相比具有更低的線磨損率，使用壽命增加。

技術領域

本發明屬于碳陶摩擦材料領域，涉及一種C/C-SiC剎車材料表面耐磨Si-SiC涂層制備方法。

背景技術

繼樹脂基摩擦材料、金屬基摩擦材料和C/C剎車材料之后，C/C-SiC復合材料由于其優異的力學性能、摩擦磨損性能、熱物理性能以及抗氧化性能等優點而被廣泛應用于飛機、高檔轎車。并且在高鐵，工程機械領域也有廣泛的應用前景。

制備C/C-SiC剎車材料的方法有化學氣相沉積法(CVI)、前驅體浸漬(PIP)和反應熔體滲透(RMI)。RMI相比于PIP工藝制備周期短，成本低等優點。CVI結合RMI法是目前商業化生產高性能C/C-SiC剎車盤最具競爭力的工藝。

降低制造成本，延長使用壽命是目前C/C-SiC剎車盤研究的熱點。有多種解決途徑，一種是采用更廉價的合金粉代替Si粉，如Fe-Si合金，或通過設計碳纖維預制體結構，減少碳纖維用量，降低原材料成本。另一種是耐磨涂層的制備，在剎車材料上，采用CVD的方法制備出SiC涂層、SiC/石墨涂層；采用溶膠凝膠制備出SiC涂層、Ni改性SiC涂層和SiC納米線增韌SiC涂層；采用RMI技術，對表面含有一層C粉和Si粉的短纖維C/C預制體進行滲Si，使C/C-SiC剎車材料表面得到SiC涂層。

采用CVD的方法雖然可以達到延長使用壽命的要求，但成本高，周期長，摩擦性能不穩定。目前，RMI工藝制備的SiC涂層是在短纖維樹脂預浸料模壓-裂解制備的二維C/C材料上實現的，其表層的C粉和Si粉層是在模壓-裂解過程中原位形成的，該方法難以在挪用到CVI結合RMI工藝制備的C/C-SiC剎車材料上。在CVI結合RMI工藝制備的C/C-SiC剎車材料，還沒有經濟實惠，工藝簡單，行之有效的表面耐磨Si-SiC涂層制備方法。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種C/C-SiC剎車材料表面耐磨Si-SiC涂層制備方法，采用漿料涂刷法結合RMI工藝在C/C-SiC剎車材料表面制備耐磨Si-SiC涂層，該方法工藝簡單，設備要求不高，可實施性好，可以實現批量生產，并且在涂層摩損殆盡后，可以再次制備耐磨Si-SiC涂層，達到二次利用。

技術方案

一種C/C-SiC剎車材料表面耐磨Si-SiC涂層制備方法，其特征在于步驟如下：

步驟1、漿料的制備：按照組分質量分數為5～20wt.％的C粉；10％～30wt.％的SiC粉；PVA溶液；40～60wt.％的H₂O；混合后放入球磨罐中球磨24～48h得到漿料；所述各組分的質量百分比之和為100％；

步驟2、C/C復合材料表面耐磨Si-SiC涂層預制體的制備：在C/C剎車材料表面多次涂刷漿料，每次涂刷后放入烘箱在60-80℃烘干；在C/C復合材料表面獲得厚度為0.5～1.5mm的耐磨Si-SiC涂層預制體；

步驟3、C/C復合材料表面耐磨Si-SiC涂層預制體的熱處理：將步驟2的表面處理后具有耐磨Si-SiC涂層預制體的C/C復合材料在Ar氣氛加熱升溫，熱處理溫度為160～300℃，保溫30～90min，得到C/C剎車材料表面耐磨Si-SiC涂層的素胚；