CN110981525A - 一种炭炭复合材料的修补方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种炭炭复合材料的修补方法,包括以下步骤:第一步,检查产品破损程度:在自然光照明下检查产品受损程度,在线不足的情况下可以人工补光;第二步,配制粘结剂;第三步,修补区域表面处理;第四步,选择及裁剪增强材料;第五步,涂胶修补;第六步,固化;第七步,打磨表面处理;第八步,碳化处理;第九步,高温纯化处理;第十步,成品检验。该修复方法通过多组程序来对碳碳复合材料进行修复,并且通过多组检测,保证修复的质量,从而可以让受损的炭炭复合材料经过修复后可以重复使用,避免造成资源和成本浪费。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料的修补应用技术领域,特别涉及一种炭炭复合材料的修补方法。
背景技术
炭炭复合材料是指以碳纤维或者其织物为增强相,以化学气相沉积的热解炭或液相浸渍--炭化的树脂炭、沥青炭为基体组成的一种纯炭多相结构材料。碳纤维是一种含碳量在90%以上的高强度高模量的特种纤维。是用腈纶和粘胶纤维做原料,经过高温氧化碳化而成。是制造航天航空等高技术器材的优良材料。具有耐高温、抗摩擦、导电及耐腐蚀等特性,外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物,由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向,因此沿纤维轴方向有很高的强度和模量。碳纤维的密度小,因此比强度和比模量高。碳纤维的主要用途是作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭复合,制造先进复合材料。
炭炭复合材料是一种新型高性能结构功能复合材料,具有高强度、高模量、高断裂韧性、高导热、隔热优异和低密度等优异特性,在机械、化工、冶金和核能等领域中广泛应用,并且在航空航天和国防领域中的关键部件上大量应用。
然而现有技术中没有一种修补方法可以实现炭炭复合材料的修补作用,导致受损的炭炭复合材料不能重复使用,造成资源和成本浪费,为弥补现有技术不足,本文阐述了一种修补工艺方案供人们使用。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明的目的是用碳纤维编制不同样式的碳布,平纹布、斜纹布、无维布,将编制好的碳布用酚醛树脂浸渍后晾干,用石墨粉、短纤维、碳粉(碳/碳复合材料加工后车削掉的过滤粉)和树脂均匀混合,制成类似于碳胶泥的填充物,将编制好浸渍晾干后的平纹布、斜纹布、无维布按顺序周期性交替铺平至所需尺寸,每层布中间刷上配好的胶泥,放入真空袋中将多余的碳胶泥抽出以便重复利用,将抽完真空的板材放入热压机上进行加热加压固化,再将固化好的碳/碳复合材料板进行碳化处理,处理后密度可到达1.4-1.5g/cm³,之后根据所需密度可继续浸渍碳化增密,若密度满足使用要求可做高温处理,后做一次短时间沉积表面强化处理,就可得到周期短,工艺简单,效率高且性能好的碳/碳复合材料板材,克服碳/碳复合材料板材制备过程中周期长、效率低、成本高等问题中提出的一种周期短,工艺简单,效率高成本低的碳/碳复合材料板材的制备方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:
一种炭炭复合材料的修补方法,包括以下步骤:
第一步,检查产品破损程度:在自然光照明下检查产品受损程度,在光线不足的情况下可以人工补光;第二步,配制粘结剂;第三步,修补区域表面处理;第四步,选择及裁剪增强材料;第五步,涂胶修补;第六步,固化;第七步,打磨表面处理;第八步,碳化处理;第九步,高温纯化处理;第十步,成品检验。
进一步的,所述操作步骤第二步中,所述粘结剂采用300g氨酚醛树脂的酒精饱和溶液,100g碳化硼,100g石墨粉,50g二氧化硅粉搅拌均匀,其中二氧化硅粉或石墨粉不能出现团聚的颗粒。
进一步的,所述操作步骤第三步中,对修补区域进行打磨处理,去除疏松以及即将掉落部分,根据受损程度和受损区域大小决定打磨范围、打磨深度及坡度,一般打磨范围比受损区域宽度大20~30mm,打磨深度即为受损区域最深处深度,打磨坡度在打磨区域平缓过渡形成。
进一步的,所述操作步骤第四步中,对于面积较大的区域选择用碳纤维布作为增强材料,根据受损区域的形状裁剪增强材料;细长的区域选择用碳纤维束作为增强材料;浅而小的区域选择用短的碳纤维作为增强材料,碳纤维布和碳纤维束使用之前用氨酚醛树脂预浸。
进一步的,所述操作步骤第五步中,修补前用吸尘器将修补区域的浮灰清理干净,对于轻度受损及麻坑可将短碳纤维和粘结剂混合均匀直接涂布修补,对于受损区域较大的先均匀涂布一层粘结剂,然后再贴一层用氨酚醛树脂预浸过的碳纤维布或碳纤维束,然后再均匀涂布一层粘结剂,为防止酒精挥发过快产生龟裂,可在修补处表面贴一层硫酸纸,对于受损部位严重的可分多次修补,在涂布过程中要求涂布均匀无气泡。
进一步的,所述操作步骤第六步中,采用烘箱对修补后的产品加热固化,加热固化过程中,起始升温阶段(80℃以下)升温速率要慢,防止酒精挥发过快造成修补处龟裂。
进一步的,所述操作步骤第七步中,将加热固化后的修补产品用砂纸或者砂轮打磨处理修补区域表面,然后检验打磨处理后的修补产品修补处是否合格,检验合格的进入下一步工序,检验不合格的继续修补直至合格。
进一步的,所述操作步骤第八步中,对上一步检验合格的修补产品进行碳化处理,使修补处的树脂裂解生成树脂炭,碳化完成后检验修补处外观是否合格,检验合格进入下一步工序,检验不合格返回继续修补。
进一步的,所述操作步骤第九步中,对上一步检验合格的产品进行高温纯化处理,处理温度应该比产品使用温度高200~300℃。
进一步的,所述操作步骤第九步中,对高温纯化处理完的产品进行打磨检验,检验合格的可以包装使用,检验不合格返回继续修补。
综上所述,本发明具有以下有益效果:
1.该修复方法通过针对性的检查破损、表面处理、涂胶修复、固化、表面打磨、碳化处理和成品检测,通过多组程序来对碳碳复合材料进行修复,并且通过多组检测,保证修复的质量,从而可以让受损的炭炭复合材料经过修复后可以重复使用,避免造成资源和成本浪费。
附图说明
图1是本发明中一种炭炭复合材料的修补方法流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是,下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向,词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
本发明中一种炭炭复合材料的修补方法,如图1所示,包括以下步骤:
第一步,检查产品破损程度:在自然光照明下检查产品受损程度,在光线不足的情况下可以人工补光;
第二步,配制粘结剂:粘结剂采用300g氨酚醛树脂的酒精饱和溶液,100g碳化硼,100g石墨粉,50g二氧化硅粉搅拌均匀,其中二氧化硅粉或石墨粉不能出现团聚的颗粒;
第三步,修补区域表面处理:对修补区域进行打磨处理,去除疏松以及即将掉落部分,根据受损程度和受损区域大小决定打磨范围、打磨深度及坡度,一般打磨范围比受损区域宽度大20~30mm,打磨深度即为受损区域最深处深度,打磨坡度在打磨区域平缓过渡形成;
第四步,选择及裁剪增强材料:对于面积较大的区域选择用碳纤维布作为增强材料,根据受损区域的形状裁剪增强材料;细长的区域选择用碳纤维束作为增强材料;浅而小的区域选择用短的碳纤维作为增强材料,碳纤维布和碳纤维束使用之前用氨酚醛树脂预浸;
第五步,涂胶修补:修补前用吸尘器将修补区域的浮灰清理干净,对于轻度受损及麻坑可将短碳纤维和粘结剂混合均匀直接涂布修补,对于受损区域较大的先均匀涂布一层粘结剂,然后再贴一层用氨酚醛树脂预浸过的碳纤维布或碳纤维束,然后再均匀涂布一层粘结剂,为防止酒精挥发过快产生龟裂,可在修补处表面贴一层硫酸纸,对于受损部位严重的可分多次修补,在涂布过程中要求涂布均匀无气泡;
第六步,固化:采用烘箱对修补后的产品加热固化,加热固化过程中,起始升温阶段(80℃以下)升温速率要慢,防止酒精挥发过快造成修补处龟裂;
第七步,打磨表面处理:将加热固化后的修补产品用砂纸或者砂轮打磨处理修补区域表面,然后检验打磨处理后的修补产品修补处是否合格,检验合格的进入下一步工序,检验不合格的继续修补直至合格;
第八步,碳化处理:对上一步检验合格的修补产品进行碳化处理,使修补处的树脂裂解生成树脂炭,碳化完成后检验修补处外观是否合格,检验合格进入下一步工序,检验不合格返回继续修补;
第九步,高温纯化处理:对上一步检验合格的产品进行高温纯化处理,处理温度应该比产品使用温度高200~300℃;
第十步,成品检验:对高温纯化处理完的产品进行打磨检验,检验合格的可以包装使用,检验不合格返回继续修补。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种炭炭复合材料的修补方法,其特征在于:包括以下步骤:
第一步,检查产品破损程度:在自然光照明下检查产品受损程度,在线不足的情况下可以人工补光;第二步,配制粘结剂;第三步,修补区域表面处理;第四步,选择及裁剪增强材料;第五步,涂胶修补;第六步,固化;第七步,打磨表面处理;第八步,碳化处理;第九步,高温纯化处理;第十步,成品检验。
2.根据权利要求1所述的一种炭炭复合材料的修补方法,其特征在于:所述操作步骤第二步中,所述粘结剂采用300g氨酚醛树脂的酒精饱和溶液,100g碳化硼,100g石墨粉,50g二氧化硅粉搅拌均匀,其中二氧化硅粉或石墨粉不能出现团聚的颗粒。
3.根据权利要求1所述的一种炭炭复合材料的修补方法,其特征在于:所述操作步骤第三步中,对修补区域进行打磨处理,去除疏松以及即将掉落部分,根据受损程度和受损区域大小决定打磨范围、打磨深度及坡度,一般打磨范围比受损区域宽度大20~30mm,打磨深度即为受损区域最深处深度,打磨坡度在打磨区域平缓过渡形成。
4.根据权利要求1所述的一种炭炭复合材料的修补方法,其特征在于:所述操作步骤第四步中,对于面积较大的区域选择用碳纤维布作为增强材料,根据受损区域的形状裁剪增强材料;细长的区域选择用碳纤维束作为增强材料;浅而小的区域选择用短的碳纤维作为增强材料,碳纤维布和碳纤维束使用之前用氨酚醛树脂预浸。
5.根据权利要求1所述的一种炭炭复合材料的修补方法,其特征在于:所述操作步骤第五步中,修补前用吸尘器将修补区域的浮灰清理干净,对于轻度受损及麻坑可将短碳纤维和粘结剂混合均匀直接涂布修补,对于受损区域较大的先均匀涂布一层粘结剂,然后再贴一层用氨酚醛树脂预浸过的碳纤维布或碳纤维束,然后再均匀涂布一层粘结剂,在涂布过程中要求涂布均匀无气泡。
6.根据权利要求5所述的一种炭炭复合材料的修补方法,其特征在于:所述操作步骤第六步中,采用烘箱对修补后的产品加热固化。
7.根据权利要求1所述的一种炭炭复合材料的修补方法,其特征在于:所述操作步骤第七步中,将加热固化后的修补产品用砂纸或者砂轮打磨处理修补区域表面,然后检验打磨处理后的修补产品修补处是否合格,检验合格的进入下一步工序,检验不合格的继续修补直至合格。
8.根据权利要求1所述的一种炭炭复合材料的修补方法,其特征在于:所述操作步骤第八步中,对上一步检验合格的修补产品进行碳化处理,使修补处的树脂裂解生成树脂炭,碳化完成后检验修补处外观是否合格,检验合格进入下一步工序,检验不合格返回继续修补。
9.根据权利要求1所述的一种炭炭复合材料的修补方法,其特征在于:所述操作步骤第九步中,对上一步检验合格的产品进行高温纯化处理,处理温度应该比产品使用温度高200~300℃。
10.根据权利要求1所述的一种炭炭复合材料的修补方法,其特征在于:所述操作步骤第九步中,对高温纯化处理完的产品进行打磨检验,检验合格的可以包装使用,检验不合格返回继续修补。
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