CN107827475A - 一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法。本制造方法包括四步，第一步制备碳纤维预制体；第二步制成碳/碳坯体；第三步进行高温高热处理；第四步进行机械加工。制备碳纤维预制体，经天然气化学气相沉积制成碳/碳坯体，接着进行高温热处理，最后进行机械加工制成碳/碳复合材料离合器摩擦片。碳/碳复合材料：碳纤维增强热解碳基复合材料。本发明用于离合器摩擦片。
Description
技术领域：
本发明涉及一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法。
背景技术：
作为汽车传动系统中重要的一部分，离合器在汽车驾驶过程中必不可少，而其中的易损件从动盘摩擦片的性能在其中起着决定性的作用。传统摩擦片的材料多为纸基或者粉末冶金材料，纸基材料由于成本较低因此得到了一定程度的应用，但这种材料耐温性较差；粉末冶金材料耐温性有了一定的提升，但自身强度低韧性差，传递扭矩较小。
发明内容：
本发明的目的是提供一种质量轻、低惯量、耐高温和低磨损的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，本制造方法包括四步，第一步制备碳纤维预制体；第二步制成碳/碳坯体；第三步进行高温高热处理；第四步进行机械加工。
所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，所述的第一步制备碳纤维预制体是采用无纬布与薄网胎复合为单元层，以0°--135°顺时针铺层，逐层铺层针刺，形成准三维的环状坯体结构的碳纤维预制体。
所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，所述的第二步制成碳/碳坯体是将第一步制备的碳纤维预制体装入真空感应炉中，炉内抽真空后充入第一种保护气，使用天然气和丙烷作为碳源气体进行化学气相沉积，提高预制体的致密化程度从而得到碳/碳坯体。
所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，所述的第三步进行高温高热处理是将碳/碳坯体装入真空石墨化炉中，炉内抽真空后充入第二种保护气，在高温下对坯体进行石墨化处理。
所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，所述的第四步进行机械加工是利用机械加工磨平石墨化处理后的坯体表面，内圆位置的键槽再进行精加工，即可得到碳/碳复合材料离合器摩擦片。
所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法， 所述的第一步中无纬布与薄网胎复合铺层密度为10-16层/cm，碳纤维预制体的体积密度为0.2-0.6g/cm3；所述的碳纤维预制体中长纤维与短纤维的质量比为70:30。
所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，所述的第二步中的第一种保护气为高纯氮气；所述的化学气相沉积的工艺温度为900-1150℃，时间为100-300h；所述的天然气的流量为30-80L/min，丙烷的流量为3-10L/min。
所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，所述的第三步中的第二种保护气为氩气；所述的高温高热处理温度为1500-2400℃。
所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，所述的第四步中的机械加工过程为一次精加工到位，得到最终产品。
所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，所述的第一步制备碳纤维预制体是采用无纬布与薄网胎复合为单元层，以0°或135°顺时针铺层，逐层铺层针刺，形成准三维的环状坯体结构的碳纤维预制体。
有益效果：
1.本发明采用的碳/碳复合材料是以高强度碳纤维作为增强体，以热解碳作为基体的两相结合的新型复合材料。
2.本发明的碳/碳复合材料具有密度低、耐高温、高强度、摩擦性能好、磨损率低的优点，以此材料生产的离合器摩擦片具有显著的减重和耐高温性能，弥补了纸基材料和粉末冶金材料的不足，能够很大程度地提高汽车传动系统的传动效率。
3.本发明的摩擦片具有质量轻、低惯量、耐高温和低磨损的特点，能够解决现有纸基摩擦片耐温性差和粉末冶金摩擦片成本高韧性差的不足。
附图说明：
附图1是本产品的离合器摩擦片的正面示意图。
附图2是附图1的左视图。
具体实施方式：
实施例1：
一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，本制造方法包括四步，第一步制备碳纤维预制体；第二步制成碳/碳坯体；第三步进行高温高热处理；第四步进行机械加工。制备碳纤维预制体，经天然气化学气相沉积制成碳/碳坯体，接着进行高温热处理，最后进行机械加工制成碳/碳复合材料离合器摩擦片。碳/碳复合材料：碳纤维增强热解碳基复合材料。
实施例2：
实施例1所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，所述的第一步制备碳纤维预制体是采用无纬布与薄网胎复合为单元层，以0°--135°顺时针铺层，逐层铺层针刺，形成准三维的环状坯体结构的碳纤维预制体。
实施例3：
实施例1所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，所述的第二步制成碳/碳坯体是将第一步制备的碳纤维预制体装入真空感应炉中，炉内抽真空后充入第一种保护气，使用天然气和丙烷作为碳源气体进行化学气相沉积，提高预制体的致密化程度从而得到碳/碳坯体。
实施例4：
实施例1所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，所述的第三步进行高温高热处理是将碳/碳坯体装入真空石墨化炉中，炉内抽真空后充入第二种保护气，在高温下对坯体进行石墨化处理。
实施例5：
实施例1所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，所述的第四步进行机械加工是利用机械加工磨平石墨化处理后的坯体表面，内圆位置的键槽再进行精加工，即可得到碳/碳复合材料离合器摩擦片。
实施例6：
实施例1或2所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法， 所述的第一步中无纬布与薄网胎复合铺层密度为10-16层/cm，碳纤维预制体的体积密度为0.2-0.6g/cm3；所述的碳纤维预制体中长纤维与短纤维的质量比为70:30。
实施例7：
实施例1或3所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，所述的第二步中的第一种保护气为高纯氮气（氮气的纯度＞99.999%）；所述的化学气相沉积的工艺温度为900-1150℃，时间为100-300h；所述的天然气的流量为30-80L/min，丙烷的流量为3-10L/min。
实施例8：
实施例1或4所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，所述的第三步中的第二种保护气为氩气；所述的高温高热处理温度为1500-2400℃。
实施例9：
实施例1或5所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，所述的第四步中的机械加工过程为一次精加工到位，得到最终产品。
实施例10：
实施例2所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，所述的第一步制备碳纤维预制体是采用无纬布与薄网胎复合为单元层，以0°顺时针铺层，逐层铺层针刺，形成准三维的环状坯体结构的碳纤维预制体。
实施例11：
实施例2所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，所述的第一步制备碳纤维预制体是采用无纬布与薄网胎复合为单元层，以45°顺时针铺层，逐层铺层针刺，形成准三维的环状坯体结构的碳纤维预制体。
实施例12：
实施例2所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法， 所述的第一步制备碳纤维预制体是采用无纬布与薄网胎复合为单元层，以90°顺时针铺层，逐层铺层针刺，形成准三维的环状坯体结构的碳纤维预制体。
实施例13：
实施例2所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，所述的第一步制备碳纤维预制体是采用无纬布与薄网胎复合为单元层，以135°顺时针铺层，逐层铺层针刺，形成准三维的环状坯体结构的碳纤维预制体。
实施例14：
实施例6所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法， 所述的第一步中无纬布与薄网胎复合铺层密度为10层/cm，碳纤维预制体的体积密度为0.2g/cm3；所述的碳纤维预制体中长纤维与短纤维的质量比为70:30。
实施例15：
实施例6所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法， 所述的第一步中无纬布与薄网胎复合铺层密度为16层/cm，碳纤维预制体的体积密度为0.6g/cm3；所述的碳纤维预制体中长纤维与短纤维的质量比为70:30。
实施例16：
实施例6所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法， 所述的第一步中无纬布与薄网胎复合铺层密度为14层/cm，碳纤维预制体的体积密度为0.4g/cm3；所述的碳纤维预制体中长纤维与短纤维的质量比为70:30。
实施例17：
实施例7所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，所述的第二步中的第一种保护气为高纯氮气；所述的化学气相沉积的工艺温度为900℃，时间为100h；所述的天然气的流量为30L/min，丙烷的流量为3L/min。
实施例18：
实施例7所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，所述的第二步中的第一种保护气为高纯氮气；所述的化学气相沉积的工艺温度为1150℃，时间为300h；所述的天然气的流量为80L/min，丙烷的流量为10L/min。
实施例19：
实施例7所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，所述的第二步中的第一种保护气为高纯氮气；所述的化学气相沉积的工艺温度为1000℃，时间为200h；所述的天然气的流量为50L/min，丙烷的流量为5L/min。
实施例20：
实施例7所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，所述的第二步中的第一种保护气为高纯氮气；所述的化学气相沉积的工艺温度为1100℃，时间为260h；所述的天然气的流量为60L/min，丙烷的流量为7L/min。
实施例21：
上述实施例所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，
本制造方法包括步骤如下：
步骤1，制备碳纤维预制体
采用质量比为70:30的无纬布与薄网胎复合为单元层，以0°/45°/90°/135°顺时针铺层，铺层密度为16层/cm，逐层铺层针刺，形成体积密度为0.6g/cm3的准三维环状坯体结构。
步骤2，制成碳/碳坯体
将制备的碳纤维预制体装入真空感应炉中，炉内抽真空后充入高纯氮气作为第一种保护气，使用天然气和丙烷作为碳源气体，天然气的流量为80L/min，丙烷的流量为10L/min，在1150℃的工艺温度下进行化学气相沉积反应100h，提高预制体的致密化程度从而得到碳/碳坯体。
步骤3，高温热处理
将碳/碳坯体装入真空石墨化炉中，炉内抽真空后充入氩气作为第二种保护气，在1500℃的高温下对坯体进行石墨化处理。
步骤4，机械加工
利用机械加工磨平石墨化处理后的坯体表面，内圆位置的键槽再进行精加工，一次精加工到位，即可得到碳/碳复合材料离合器摩擦片。
实施例22：
上述实施例所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，
本制造方法包括步骤如下：
步骤1，制备碳纤维预制体
采用质量比为70:30的无纬布与薄网胎复合为单元层，以0°/45°/90°/135°顺时针铺层，铺层密度为13层/cm，逐层铺层针刺，形成体积密度为0.4g/cm3的准三维环状坯体结构。
步骤2，制成碳/碳坯体
将制备的碳纤维预制体装入真空感应炉中，炉内抽真空后充入高纯氮气作为第一种保护气，使用天然气和丙烷作为碳源气体，天然气的流量为55L/min，丙烷的流量为6L/min，在1020℃的工艺温度下进行化学气相沉积反应200h，提高预制体的致密化程度从而得到碳/碳坯体。
步骤3，高温热处理
将碳/碳坯体装入真空石墨化炉中，炉内抽真空后充入氩气作为第二种保护气，在1950℃的高温下对坯体进行石墨化处理。
步骤4，机械加工
利用机械加工磨平石墨化处理后的坯体表面，内圆位置的键槽再进行精加工，一次精加工到位，即可得到碳/碳复合材料离合器摩擦片。
实施例23：
上述实施例所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，
本制造方法包括步骤如下：步骤1，制备碳纤维预制体
采用质量比为70:30的无纬布与薄网胎复合为单元层，以0°/45°/90°/135°顺时针铺层，铺层密度为10层/cm，逐层铺层针刺，形成体积密度为0.2g/cm3的准三维环状坯体结构。
步骤2，制成碳/碳坯体
将制备的碳纤维预制体装入真空感应炉中，炉内抽真空后充入高纯氮气作为第一种保护气，使用天然气和丙烷作为碳源气体，天然气的流量为30L/min，丙烷的流量为3L/min，在900℃的工艺温度下进行化学气相沉积反应300h，提高预制体的致密化程度从而得到碳/碳坯体。
步骤3，高温热处理
将碳/碳坯体装入真空石墨化炉中，炉内抽真空后充入氩气作为第二种保护气，在2400℃的高温下对坯体进行石墨化处理。
步骤4，机械加工
利用机械加工磨平石墨化处理后的坯体表面，内圆位置的键槽再进行精加工，一次精加工到位，即可得到碳/碳复合材料离合器摩擦片。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例24：
一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片，其组成包括：摩擦片1，所述的摩擦片具有中心孔2，所述的中心孔绕圆周连接一组长方形透槽3，所述的长方形透槽的外侧端部为圆弧4，所述的中心孔与所述的长方形透槽相通。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，其特征是: 本制造方法包括四步，第一步制备碳纤维预制体；第二步制成碳/碳坯体；第三步进行高温高热处理；第四步进行机械加工。
2.根据权利要求1所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，其特征是: 所述的第一步制备碳纤维预制体是采用无纬布与薄网胎复合为单元层，以0°--135°顺时针铺层，逐层铺层针刺，形成准三维的环状坯体结构的碳纤维预制体。
3.根据权利要求1所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，其特征是: 所述的第二步制成碳/碳坯体是将第一步制备的碳纤维预制体装入真空感应炉中，炉内抽真空后充入第一种保护气，使用天然气和丙烷作为碳源气体进行化学气相沉积，提高预制体的致密化程度从而得到碳/碳坯体。
4.根据权利要求1所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，其特征是: 所述的第三步进行高温高热处理是将碳/碳坯体装入真空石墨化炉中，炉内抽真空后充入第二种保护气，在高温下对坯体进行石墨化处理。
5.根据权利要求1所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，其特征是: 所述的第四步进行机械加工是利用机械加工磨平石墨化处理后的坯体表面，内圆位置的键槽再进行精加工，即可得到碳/碳复合材料离合器摩擦片。
6.根据权利要求1或2所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，其特征是: 所述的第一步中无纬布与薄网胎复合铺层密度为10-16层/cm，碳纤维预制体的体积密度为0.2-0.6g/cm3；所述的碳纤维预制体中长纤维与短纤维的质量比为70:30。
7.根据权利要求1或3所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，其特征是: 所述的第二步中的第一种保护气为高纯氮气；所述的化学气相沉积的工艺温度为900-1150℃，时间为100-300h；所述的天然气的流量为30-80L/min，丙烷的流量为3-10L/min。
8.根据权利要求1或4所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，其特征是: 所述的第三步中的第二种保护气为氩气；所述的高温高热处理温度为1500-2400℃。
9.根据权利要求1或5所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，其特征是:所述的第四步中的机械加工过程为一次精加工到位，得到最终产品。
10.根据权利要求2所述的一种新型碳/碳复合材料离合器摩擦片的制造方法，其特征是: 所述的第一步制备碳纤维预制体是采用无纬布与薄网胎复合为单元层，以0°或135°顺时针铺层，逐层铺层针刺，形成准三维的环状坯体结构的碳纤维预制体。
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