CN114773081A - 一种汽车刹车盘的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车刹车盘的制备方法，涉及汽车刹车盘制造技术领域，包括将得到的经过浸渗固化处理的汽车刹车盘半成品进行高温处理。本发明通过采用碳纤维预浸料与改性氨酚醛树脂作为预浸料，并进行模压制备出汽车刹车副预制体，并以聚氮硅烷溶液和聚碳硅烷溶液作为陶瓷先驱体，采用交替浸渗热解法增密，得到密度≥1.80g/cm3的碳纤维增强碳基/陶瓷基汽车刹车副，与传统三维针刺碳纤维预制体采用化学气相渗透法(CVI)+熔硅浸渗法(RMI)增密工艺相比，采用一体成型模压工艺制备汽车刹车副预制体，使预制体密度＞1.4g/cm3，再利用液态陶瓷先驱体浸渍碳纤维汽车刹车副预制件，液态先驱体在交联固化后再经过高温裂解转化为陶瓷基体，降低生产成本，提高增密效率。

Description

一种汽车刹车盘的制备方法
技术领域
本发明涉及汽车刹车盘制造技术领域，具体涉及一种汽车刹车盘的制备方法。
背景技术
汽车的制动方式有两种，即盘式刹车和鼓式刹车。由于盘式刹车相较鼓式刹车散热性好，在高速制动状态下，不容易产生热衰退。因此，现在很多中高级轿车采用全盘式刹车。盘式制动器主要零部件有制动盘、分泵、制动钳、油管等。制动盘固定在车轮上，随车轮转动；分泵固定在制动器的底板上；制动钳上的两个摩擦闸片分别装在制动盘的两侧。刹车时，分泵的活塞受油管输送来的液压作用，推动摩擦闸片压向制动盘发生摩擦制动。由于摩擦作用，刹车闸片和制动盘会被逐渐磨损。
针对现有技术存在以下问题：
目前，大部分汽车使用的是碳/陶复合材料刹车盘，具有重量轻、比强度高、比热容较大、导热系数高、动静摩擦系数匹配、刹车性能稳定、抗冲击性能好等优点，但是此制备方法存在生产周期长、工艺成本高、沉碳效率低等缺点；
发明内容
本发明提供一种汽车刹车盘的制备方法，有效的解决了现有技术中存在的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种汽车刹车盘的制备方法，包括由以下步骤组成：
步骤一、以短切碳纤维与改性氨酚醛树脂作为基料，并进行混合，形成的混合料，作为预浸料。
步骤二、将混合好的预浸料均匀分散在料盘上，并进行烘干备用。
步骤三、制备出汽车刹车副预制体。
步骤四、将得到的汽车刹车副预制体进行碳化处理，并进行浸渗固化处理。
步骤五、将得到的经过浸渗固化处理的汽车刹车盘半成品进行高温处理。
步骤六、经过多次处理的汽车刹车盘半成品进行称重测密度。
步骤七、根据图纸要求对汽车刹车盘半成品进行精加工。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述短切碳纤维与改性氨酚醛树脂的质量比为百分之五十：百分之五十，且短切碳纤维的长度分为两种，分别为15毫米和30毫米，并按照1:1的比例进行混合。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤二还包括有烘干温度为65-75摄氏度，烘干时间为1-2h，烘干设备为烘干风机，烘干风机的功率为100-200瓦。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤三还包括，先将汽车刹车副的模具预热至所需温度，并保持该温度，然后将所述的预浸料进行称重，所述称重的公式为预浸料重量＝预浸料密度*坯体体积，并将其均匀的铺散在模具型腔内。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤三还包括将预压头放置在模具型腔内，并启动液压机，通过预压头对铺设在模具型腔内的预浸料实施预压制，所施加的压力为7.0Mpa，压制时间为1-2min，压制温度为120摄氏度，得到表面设有通风槽和安装孔的预制体，完成预压制，压制固化成型时，在该预制体坯料的通风槽内放置金属预埋件。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤三还包括继续向模具型腔内装填第二次的预浸料，然后进行合模，再通过液压机采用阶梯增压以及阶梯升温的方式进行压制固化成型，之后对其进行脱模，得到汽车刹车盘预制体。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤四还包括将得到的汽车刹车盘预制体放入马弗炉内，并将其抽真空至小于1KPa时开始升温，升温至150摄氏度时，保温2小时，保温结束后，再将炉内温度升至900摄氏度，再将其保温2小时，并随着炉体冷却，取出汽车刹车盘预制体，然后放入至有聚碳硅烷溶液的浸渍炉中，浸渍时间为1-2小时，结束后将其取出，进行烘干处理，得到汽车刹车盘半成品。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤五还包括，热处理时的温度为1000摄氏度－1200摄氏度，并保温1-3小时，所述步骤六还包括得到汽车刹车盘半成品的密度要大于1.8克每立方厘米，若达不到，则重复步骤四和步骤五，直至达到，方可进入到步骤七。
由于采用了上述技术方案，本发明相对现有技术来说，取得的技术进步是：
1、本发明提供一种汽车刹车盘的制备方法，采用碳纤维预浸料与改性氨酚醛树脂作为预浸料，并进行模压制备出汽车刹车副预制体，并以聚氮硅烷溶液和聚碳硅烷溶液作为陶瓷先驱体，采用交替浸渗热解法增密，得到密度≥1.80g/cm3的碳纤维增强碳基/陶瓷基汽车刹车副，与传统三维针刺碳纤维预制体采用化学气相渗透法(CVI)+熔硅浸渗法(RMI)增密工艺相比，采用一体成型模压工艺制备汽车刹车副预制体，使预制体密度＞1.4g/cm3，再利用液态陶瓷先驱体浸渍碳纤维汽车刹车副预制件，液态先驱体在交联固化后再经过高温裂解转化为陶瓷基体，降低生产成本，提高增密效率。
2、本发明提供一种汽车刹车盘的制备方法，碳纤维预浸料一体成型模压制备汽车刹车副预制体较为均匀，一方面树脂可以较均匀地浸渍碳纤维，在纤维上有一层均匀的树脂，没有树脂聚集区，另一方面树脂在碳化过程中由于其向孔中间收缩特性，不会因碳化收缩堵塞孔隙而形成闭孔，使得后期浸渗热解法增密更加均匀，其次在碳化后使碳纤维周围有一定的树脂碳包围，有利于浸渗过程中对碳纤维的保护，再经过聚氮硅烷和聚碳硅烷浸渗使硅聚合物直接热解为SiC基体，相比RMI法，没有残余硅的存在，不会导致材料的断裂韧性和抗蠕变性能降低，从而节约成本，提高生产效率。
3、本发明提供一种汽车刹车盘的制备方法，通过对时间以及各项工艺的参数上的严格把控，以及随后重复浸渍－裂解过程以最终制得碳纤维增强碳基/陶瓷基复合材料，不仅大大缩短生产周期，降低生产成本，提高增密效率，而且通过聚碳硅烷与聚氮硅烷的浸渗比例调节，能够同时优化汽车刹车副的摩擦性能与机械强度。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
实施例1
如图1所示，本发明提供了一种汽车刹车盘的制备方法，由以下步骤组成：
步骤一、以短切碳纤维与改性氨酚醛树脂作为基料，并进行混合，形成的混合料，作为预浸料；
步骤二、将混合好的预浸料均匀分散在料盘上，并进行烘干备用；
步骤三、制备出汽车刹车副预制体；
步骤四、将得到的汽车刹车副预制体进行碳化处理，并进行浸渗固化处理；
步骤五、将得到的经过浸渗固化处理的汽车刹车盘半成品进行高温处理；
步骤六、经过多次处理的汽车刹车盘半成品进行称重测密度；
步骤七、根据图纸要求对汽车刹车盘半成品进行精加工。
短切碳纤维与改性氨酚醛树脂的质量比为百分之五十：百分之五十，且短切碳纤维的长度分为两种，分别为15毫米和30毫米，并按照1:1的比例进行混合，步骤二还包括有烘干温度为65-75摄氏度，烘干时间为1-2h，烘干设备为烘干风机，烘干风机的功率为100-200瓦，步骤三还包括，先将汽车刹车副的模具预热至所需温度，并保持该温度，然后将的预浸料进行称重，称重的公式为预浸料重量＝预浸料密度*坯体体积，并将其均匀的铺散在模具型腔内。
进一步的是，采用碳纤维预浸料与改性氨酚醛树脂作为预浸料，并进行模压制备出汽车刹车副预制体，并以聚氮硅烷溶液和聚碳硅烷溶液作为陶瓷先驱体，采用交替浸渗热解法增密，得到密度≥1.80g/cm3的碳纤维增强碳基/陶瓷基汽车刹车副。与传统三维针刺碳纤维预制体采用化学气相渗透法(CVI)+熔硅浸渗法(RMI)增密工艺相比，采用一体成型模压工艺制备汽车刹车副预制体，使预制体密度＞1.4g/cm3，再利用液态陶瓷先驱体浸渍碳纤维汽车刹车副预制件，液态先驱体在交联固化后再经过高温裂解转化为陶瓷基体，降低生产成本，提高增密效率
实施例2
如图1所示，在实施例1的基础上，本发明提供一种技术方案：优选的，步骤三还包括将预压头放置在模具型腔内，并启动液压机，通过预压头对铺设在模具型腔内的预浸料实施预压制，所施加的压力为7.0Mpa，压制时间为1-2min，压制温度为120摄氏度，得到表面设有通风槽和安装孔的预制体，完成预压制，压制固化成型时，在该预制体坯料的通风槽内放置金属预埋件，步骤三还包括继续向模具型腔内装填第二次的预浸料，然后进行合模，再通过液压机采用阶梯增压以及阶梯升温的方式进行压制固化成型，之后对其进行脱模，得到汽车刹车盘预制体。
此外，碳纤维预浸料一体成型模压制备汽车刹车副预制体较为均匀，一方面树脂可以较均匀地浸渍碳纤维，在纤维上有一层均匀的树脂，没有树脂聚集区，另一方面树脂在碳化过程中由于其向孔中间收缩特性，不会因碳化收缩堵塞孔隙而形成闭孔，使得后期浸渗热解法增密更加均匀，其次在碳化后使碳纤维周围有一定的树脂碳包围，有利于浸渗过程中对碳纤维的保护，再经过聚氮硅烷和聚碳硅烷浸渗使硅聚合物直接热解为SiC基体，相比RMI法，没有残余硅的存在，不会导致材料的断裂韧性和抗蠕变性能降低，从而节约成本，提高生产效率。
实施例3
如图1所示，在实施例1的基础上，本发明提供一种技术方案：优选的，步骤四还包括将得到的汽车刹车盘预制体放入马弗炉内，并将其抽真空至小于1KPa时开始升温，升温至150摄氏度时，保温2小时，保温结束后，再将炉内温度升至900摄氏度，再将其保温2小时，并随着炉体冷却，取出汽车刹车盘预制体，然后放入至有聚碳硅烷溶液的浸渍炉中，浸渍时间为1-2小时，结束后将其取出，进行烘干处理，得到汽车刹车盘半成品，步骤五还包括，热处理时的温度为1000摄氏度－1200摄氏度，并保温1-3小时，步骤六还包括得到汽车刹车盘半成品的密度要大于1.8克每立方厘米，若达不到，则重复步骤四和步骤五，直至达到，方可进入到步骤七。
值得一提的是，通过对时间以及各项工艺的参数上的严格把控，以及随后重复浸渍－裂解过程以最终制得碳纤维增强碳基/陶瓷基复合材料，不仅大大缩短生产周期，降低生产成本，提高增密效率，而且通过聚碳硅烷与聚氮硅烷的浸渗比例调节，能够同时优化汽车刹车副的摩擦性能与机械强度。
下面具体说一下该汽车刹车盘的制备方法的工作原理。
如图1所示，首先以短切碳纤维与改性氨酚醛树脂作为基料，并进行混合，形成的混合料，作为预浸料以短切碳纤维与改性氨酚醛树脂作为基料，并进行混合，形成的混合料，作为预浸料，将混合好的预浸料均匀分散在料盘上，并进行烘干备用，将预压头放置在模具型腔内，并启动液压机，通过预压头对铺设在模具型腔内的预浸料实施预压制，所施加的压力为7.0Mpa，压制时间为1-2min，压制温度为120摄氏度，得到表面设有通风槽和安装孔的预制体，完成预压制，压制固化成型时，在该预制体坯料的通风槽内放置金属预埋件，继续向模具型腔内装填第二次的预浸料，然后进行合模，再通过液压机采用阶梯增压以及阶梯升温的方式进行压制固化成型，之后对其进行脱模，制备出汽车刹车副预制体，将得到的汽车刹车副预制体进行碳化处理，并进行浸渗固化处理，将得到的经过浸渗固化处理的汽车刹车盘半成品进行高温处理，将得到的汽车刹车盘预制体放入马弗炉内，并将其抽真空至小于1KPa时开始升温，升温至150摄氏度时，保温2小时，保温结束后，再将炉内温度升至900摄氏度，再将其保温2小时，并随着炉体冷却，取出汽车刹车盘预制体，然后放入至有聚碳硅烷溶液的浸渍炉中，浸渍时间为1-2小时，结束后将其取出，进行烘干处理，得到汽车刹车盘半成品，然后进行热处理时的温度为1000摄氏度－1200摄氏度，并保温1-3小时，得到汽车刹车盘半成品的密度要大于1.8克每立方厘米，若达不到，则重复以上步骤，直至达到，方可根据图纸要求对汽车刹车盘半成品进行精加工。
上文一般性的对本发明做了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之做一些修改或改进，这对于技术领域的一般技术人员是显而易见的。因此，在不脱离本发明思想精神的修改或改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种汽车刹车盘的制备方法，其特征在于：由以下步骤组成：
步骤一、以短切碳纤维与改性氨酚醛树脂作为基料，并进行混合，形成的混合料，作为预浸料；
步骤二、将混合好的预浸料均匀分散在料盘上，并进行烘干备用；
步骤三、制备出汽车刹车副预制体；
步骤四、将得到的汽车刹车副预制体进行碳化处理，并进行浸渗固化处理；
步骤五、将得到的经过浸渗固化处理的汽车刹车盘半成品进行高温处理；
步骤六、经过多次处理的汽车刹车盘半成品进行称重测密度；
步骤七、根据图纸要求对汽车刹车盘半成品进行精加工。
2.根据权利要求1所述的一种汽车刹车盘的制备方法，其特征在于：所述短切碳纤维与改性氨酚醛树脂的质量比为百分之五十：百分之五十，且短切碳纤维的长度分为两种，分别为15毫米和30毫米，并按照1:1的比例进行混合。
3.根据权利要求1所述的一种汽车刹车盘的制备方法，其特征在于：所述步骤二还包括有烘干温度为65-75摄氏度，烘干时间为1-2h，烘干设备为烘干风机，烘干风机的功率为100-200瓦。
4.根据权利要求1所述的一种汽车刹车盘的制备方法，其特征在于：所述步骤三还包括，先将汽车刹车副的模具预热至所需温度，并保持该温度，然后将所述的预浸料进行称重，所述称重的公式为预浸料重量＝预浸料密度*坯体体积，并将其均匀的铺散在模具型腔内。
5.根据权利要求1所述的一种汽车刹车盘的制备方法，其特征在于：所述步骤三还包括将预压头放置在模具型腔内，并启动液压机，通过预压头对铺设在模具型腔内的预浸料实施预压制，所施加的压力为7.0Mpa，压制时间为1-2min，压制温度为120摄氏度，得到表面设有通风槽和安装孔的预制体，完成预压制，压制固化成型时，在该预制体坯料的通风槽内放置金属预埋件。
6.根据权利要求5所述的一种汽车刹车盘的制备方法，其特征在于：所述步骤三还包括继续向模具型腔内装填第二次的预浸料，然后进行合模，再通过液压机采用阶梯增压以及阶梯升温的方式进行压制固化成型，之后对其进行脱模，得到汽车刹车盘预制体。
7.根据权利要求1所述的一种汽车刹车盘的制备方法，其特征在于：所述步骤四还包括将得到的汽车刹车盘预制体放入马弗炉内，并将其抽真空至小于1KPa时开始升温，升温至150摄氏度时，保温2小时，保温结束后，再将炉内温度升至900摄氏度，再将其保温2小时，并随着炉体冷却，取出汽车刹车盘预制体，然后放入至有聚碳硅烷溶液的浸渍炉中，浸渍时间为1-2小时，结束后将其取出，进行烘干处理，得到汽车刹车盘半成品。
8.根据权利要求1所述的一种汽车刹车盘的制备方法，其特征在于：所述步骤五还包括，热处理时的温度为1000摄氏度－1200摄氏度，并保温1-3小时，所述步骤六还包括得到汽车刹车盘半成品的密度要大于1.8克每立方厘米，若达不到，则重复步骤四和步骤五，直至达到，方可进入到步骤七。
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