CN103952582A - 一种用于轻量化制动盘的铝基复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于轻量化制动盘的铝基复合材料的制备方法，包括如下步骤：采用有机泡沫浸浆法制备Al2O3泡沫陶瓷，然后将SiC颗粒加入熔融的铝合金搅匀得到SiC颗粒增强铝基复合材料预制体，再使用高温压铸法使熔融的预制体渗入Al2O3泡沫陶瓷孔隙中，即可得到含SiC颗粒的Al2O3泡沫陶瓷增强铝基复合材料。制动盘面由含SiC颗粒的Al2O3泡沫陶瓷增强铝基复合材料制成，具有独特的耐磨性、耐高温性能，并且比重轻，比铸铁材料更能满足制动盘的安全性和耐磨性要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于轻量化制动盘的铝基复合材料的制备方法，属于汽车制造技术领域。
背景技术
中国的汽车消费在全球占越来越大的比例。由于世界上比较有名的大公司竞相进入中国市场，给国产汽车带来了巨大的挑战，国内汽车行业越来越重视自主研发，尤其是汽车节能减排方向。轻量化是汽车实现节能减排的有效方法之一，制动盘作为对行车安全起到重要作用的零部件，其轻量化也逐步受到关注。轻量化的制动盘不仅应具有良好的导热性，而且要有高而稳定的摩擦系数及耐磨性。但是目前常用的制动盘多为整块铸铁材料，在实际应用中存在以下问题，1、质量大，增加了汽车总重量，不利于节能减排的发展；2、耐磨性差，汽车在行驶一定里程后磨损度高，无法继续使用；3、耐高温性能差，在刹车过程中摩擦产生的热量使是制动盘的强度发生变化，此时遇水易产生热裂，安全性能变差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种用于轻量化制动盘的铝基复合材料的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于轻量化制动盘的铝基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
a.将有机泡沫先后用碱溶液和硅溶胶进行预处理；
b.将氧化铝粉、高岭土、膨润土、滑石粉按70:25:3:2的质量比称取并混匀，将混匀的陶瓷粉体和蒸馏水按3:2的质量比混合，同时选用聚丙烯酸铵作为分散剂，硅溶胶和羟甲基纤维素钠作为粘结剂，并加入其中，球磨2h，得到固相率为60%的浆料；
c.将预处理后的有机泡沫进行浸浆处理30分钟，并挤出多余的浆料后干燥，得到预制体；
d.将干燥的预制体以0.5℃/min升温到700℃，保温2h，再以3℃/min升温到1600℃，保温2h，随炉冷却后得到Al2O3泡沫陶瓷；
e.将SiC颗粒经高温预处理后再经HF浸泡，清洗后烘干备用；
f.将铝合金加热到半固体温度580℃并搅拌，半固态搅拌混合结束后，逐渐降低搅拌速度并升温至750℃待用；然后将SiC粉末压入熔体中以 825r/min搅拌90分钟，然后浇注成型得到SiC颗粒增强铝基复合材料；
g.清洗SiC颗粒增强铝基复合材料，烘干后，在已装有Al2O3泡沫陶瓷的洁净模具中，将SiC颗粒增强铝基复合材料放于Al2O3泡沫陶瓷之上，升温至950℃并在氮气气氛下保温4小时，机械加压使熔融的SiC颗粒增强铝基复合材料渗入Al2O3泡沫陶瓷孔隙中，随炉冷却至室温，取出，即得到含SiC颗粒的Al2O3泡沫陶瓷增强铝基复合材料。
与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著的优点：
由于本发明制动盘面采用所述的含SiC颗粒的Al2O3泡沫陶瓷增强铝基复合材料制作，这种材料不仅具有良好的加工性能，而且具有独特的耐磨损、耐高温、导热系数高，比重轻。含SiC颗粒的Al2O3泡沫陶瓷增强铝基复合材料更能满足刹车盘的安全性和耐磨性指标，高温摩擦磨损性能好，在300℃条件的摩擦系数比室温时更高，则汽车在长距离下坡制动过程中制动效果会越来越好，安全系数提高。比重轻，比铸铁材料要轻50%，使用该材料可以减轻整车的总重量，大大加速汽车轻量化的进程，起到节能减排的效果。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施例做进一步的说明。
本发明用于轻量化制动盘的铝基复合材料的制备方法包括以下步骤：
a.将相应尺寸的回弹性好的聚氨酯泡沫在2mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡6小时。碱处理过的聚氨酯泡沫干燥后在硅溶胶中浸泡2小时后取出干燥。
b.将氧化铝粉、高岭土、膨润土、滑石粉按70:25:3:2的质量比称取并混匀，将混匀的陶瓷粉体和蒸馏水按3:2的质量比混合，同时选用聚丙烯酸铵作为分散剂，硅溶胶和羟甲基纤维素钠作为粘结剂，并加入其中，球磨2h，得到固相率为60%的浆料；
c.处理好的聚氨酯泡沫浸入混匀的浆料中30分钟，并挤出多余的浆料后干燥，得到预制体；
d.干燥的预制体以0.5℃/min升温到700℃，保温2h，再以3℃/min升温到1600℃，保温2h；随炉冷却后得到Al2O3泡沫陶瓷；
e.将10μm的SiC颗粒置于坩埚中，放入电阻炉内，在600℃条件下保温3h，以除去SiC表面的结晶水和吸附物。然后将SiC颗粒经10%的HF浸泡3h后，用蒸馏水反复清洗后，在150℃烘干。
f.将铝合金加热到半固体温度580℃并搅拌，半固态搅拌混合结束后，逐渐降低搅拌速度并升温至750℃待用。然后将SiC粉末压入熔体中以 825r/min搅拌90分钟，然后浇注成型得到SiC颗粒增强铝基复合材料。
g. 清洗SiC颗粒增强铝基复合材料，烘干后，在已装有Al2O3泡沫陶瓷的洁净模具中，将SiC颗粒增强铝基复合材料放于Al2O3泡沫陶瓷之上，升温至950℃并在氮气气氛下保温4小时，机械加压使熔融的SiC颗粒增强铝基复合材料渗入Al2O3泡沫陶瓷孔隙中，随炉冷却至室温，取出，即得到含SiC颗粒的Al2O3泡沫陶瓷增强铝基复合材料。
Claims (1)
1.一种用于轻量化制动盘的铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.将有机泡沫先后用碱溶液和硅溶胶进行预处理；
b.将氧化铝粉、高岭土、膨润土、滑石粉按70:25:3:2的质量比称取并混匀，将混匀的陶瓷粉体和蒸馏水按3:2的质量比混合，同时选用聚丙烯酸铵作为分散剂，硅溶胶和羟甲基纤维素钠作为粘结剂，并加入其中，球磨2h，得到固相率为60%的浆料；
c.将预处理后的有机泡沫进行浸浆处理30分钟，并挤出多余的浆料后干燥，得到预制体；
d.将干燥的预制体以0.5℃/min升温到700℃，保温2h，再以3℃/min升温到1600℃，保温2h，随炉冷却后得到Al2O3泡沫陶瓷；
e.将SiC颗粒经高温预处理后再经HF浸泡，清洗后烘干备用；
f.将铝合金加热到半固体温度580℃并搅拌，半固态搅拌混合结束后，逐渐降低搅拌速度并升温至750℃待用；然后将SiC粉末压入熔体中以 825r/min搅拌90分钟，然后浇注成型得到SiC颗粒增强铝基复合材料；
g.清洗SiC颗粒增强铝基复合材料，烘干后，在已装有Al2O3泡沫陶瓷的洁净模具中，将SiC颗粒增强铝基复合材料放于Al2O3泡沫陶瓷之上，升温至950℃并在氮气气氛下保温4小时，机械加压使熔融的SiC颗粒增强铝基复合材料渗入Al2O3泡沫陶瓷孔隙中，随炉冷却至室温，取出，即得到含SiC颗粒的Al2O3泡沫陶瓷增强铝基复合材料。
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