專利名稱：一種碳剎車盤用纖維的表面處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種飛機(jī)碳剎車盤的制造方法，特別是一種通過化學(xué)氣相沉積方法對(duì)碳纖維預(yù)制體進(jìn)行改性，提高復(fù)合處理界面效應(yīng)的飛機(jī)剎車盤的制造方法。
背景技術(shù)：
碳/碳復(fù)合材料比重小、比熱大、高溫力學(xué)性能好、摩擦性能優(yōu)異，特別適用于飛機(jī)剎車材料，即指碳/碳復(fù)合材料剎車盤，簡(jiǎn)稱碳盤。法國(guó)Messier公司與美國(guó)goodrich公司以Novoltex 3D細(xì)編制還體為纖維預(yù)制體,直接進(jìn)行化學(xué)氣相沉積形成熱解碳,英國(guó)Dunlop公司多采用預(yù)氧絲為預(yù)制體沉積熱解碳，目前國(guó)內(nèi)幾乎所有碳剎車盤生產(chǎn)廠家以準(zhǔn)三維整體針刺氈為預(yù)制體?；w包括熱解碳、樹脂碳、浙青碳或它們的混合型基體。而對(duì)于制備碳/碳剎車材料的預(yù)制體纖維的表面改性與界面效應(yīng)卻極少關(guān)注，而已有的改性技術(shù)存在效率低、不適應(yīng)生產(chǎn)等缺點(diǎn)，并且未凸顯界面效應(yīng)。通常纖維表面狀況不僅決定界面的優(yōu)異程度，同時(shí)對(duì)基體的形成模式、織構(gòu)排布起到?jīng)Q定性作用。特別是碳剎車盤，摩擦面形成摩擦膜的難以程度、摩擦膜的耐磨程度、次摩擦面的厚度、次摩擦面與復(fù)合材料的結(jié)合形式等也與此緊密相連。在復(fù)合材料中，可以通過氣相氧化法、液相氧化法、陽(yáng)極氧化法、等離子體氧化法等改善纖維表面狀況，提高表面效應(yīng)，以獲得性能優(yōu)異的復(fù)合材料。然而以上方法存在以下缺點(diǎn):(1)對(duì)纖維的改性與復(fù)合材料材料制備過程分離，增加制備周期，且成本較高；(2)對(duì)于碳剎車盤而言，以上方法適用性差；(3)對(duì)界面的形成影響較小，而對(duì)基體組織的形成影響更小。因此，針對(duì)碳/碳復(fù)合材料或碳剎車盤提出的纖維有效改性方法極少。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)對(duì)纖維表面改性適用性差，難以形成碳/碳復(fù)合材料有效界面的缺點(diǎn)，從而導(dǎo)致正常使用條件下碳盤使用壽命低的結(jié)果，本發(fā)明提出了一種碳剎車盤用纖維的表面處理方法。本發(fā)明的具體過程是:步驟1，對(duì)纖維表面改性；將30 50層碳纖維預(yù)制體裝入等溫氣相沉積爐中，并在各層碳纖維預(yù)制體之間加裝石墨墊環(huán)，使各層碳纖維預(yù)制體之間形成沉積氣體的通道；所述碳纖維預(yù)制體中纖維的體積含量為20% 35% ;沉積氣源為丙烯氣或天然氣；當(dāng)沉積氣源為丙烯氣時(shí)，所述丙烯氣的流量為1.8m3/h 3.6m3/h，丙烯氣的沉積溫度為800°C 940°C，當(dāng)沉積氣源為天然氣時(shí)，所述天然氣的流量為2.5m3/h 4.0m3/h，天然氣的沉積溫度為900°C 960°C ;沉積時(shí)間為0.5h 10h。沉積中調(diào)節(jié)氣氛壓力小于12kPa。步驟2，沉積改性后的碳纖維預(yù)制體；沉積的總時(shí)間為450 600h，沉積的過程是:第一步，初步沉積碳纖維預(yù)制體；對(duì)碳纖維預(yù)制體進(jìn)行200h 300h的第一階段CVD ;沉積氣源與纖維表面處理氣源一致；沉積氣源為丙烯氣或天然氣；當(dāng)沉積氣源為丙烯氣時(shí)，所述丙烯氣的流量為2.4m3/h 3.6m3/h，丙烯氣的沉積溫度為910°C 940°C ；當(dāng)沉積氣源為天然氣時(shí)，所述天然氣的流量為3.0mVh 4.0m3/h，天然氣的沉積溫度為950°C 1050°C;沉積中調(diào)節(jié)氣氛壓力小于4kPa ;將經(jīng)過第一階段CVD的改性碳纖維預(yù)制體置于熱處理爐中進(jìn)行熱處理，得到經(jīng)過初步沉積的碳纖維預(yù)制體；熱處理的溫度為1600 1900°C，熱處理的時(shí)間Ih 4h，抽真空至彡IOOPa后通入氬氣保護(hù)；第二步，對(duì)得到的經(jīng)過初步沉積的碳纖維預(yù)制體進(jìn)行機(jī)械加工，以去除碳纖維預(yù)制體表面游積的熱解碳；第三步，最終沉積碳纖維預(yù)制體；對(duì)碳纖維預(yù)制體進(jìn)行200h 300h的第二階段CVD ;第二階段CVD與第一階段CVD氣源一致；沉積氣源為丙烯氣或天然氣；當(dāng)沉積氣源為丙烯氣時(shí)，所述丙烯氣的流量為2.4m3/h 3.6m3/h，丙烯氣的沉積溫度為910°C 940°C ；當(dāng)沉積氣源為天然氣時(shí)，所述天然氣的流量為3.0mVh 4.0m3/h，天然氣的沉積溫度為950°C 1050°C ;沉積中調(diào)節(jié)氣氛壓力小于4kPa ;對(duì)經(jīng)過初步沉積的碳纖維預(yù)制體進(jìn)行沉積，即可獲得密度超過1.72g/cm3的沉積態(tài)剎車盤；步驟3，石墨化處理；將熱處理爐升溫至210(TC 260(TC并保溫Ih 4h，對(duì)得到的沉積態(tài)剎車盤進(jìn)行石墨化處理，得到經(jīng)化學(xué)氣相沉積法改性后的低磨損率飛機(jī)炭剎車盤；石墨化處理中對(duì)熱處理爐抽真空至彡IOOPa后通入氬氣保護(hù)。由于本發(fā)明采取的上述技術(shù)方案，使本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，增加了熱解碳界面層，該熱解碳界面層有別于沉積熱解碳基體而增加了界面效應(yīng)。熱解碳界面的提出提高了沉積化效率，根據(jù)選擇氣體的不同設(shè)定沉積溫度與后續(xù)的沉積工藝或熱處理溫度，使碳剎車盤的沉積周期由以前的800 1200h,縮短至目前的450 600h,碳盤最終密度可達(dá)
1.72g/cm3以上，緩解了等溫氣相化學(xué)氣相沉積法密度增長(zhǎng)率隨沉積時(shí)間衰減過快的缺點(diǎn)。

本發(fā)明克服了 C/C復(fù)合材料現(xiàn)有纖維處理方法的不足，提供一種碳纖維表面的處理方法，提高了界面結(jié)合強(qiáng)度、改善基體生長(zhǎng)模式，延長(zhǎng)了剎車盤使用壽命。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一:本實(shí)施例是一種碳剎車盤用纖維的表面處理方法，其具體過程包括以下步驟:步驟1，對(duì)纖維表面改性。將采用常規(guī)方法處理后的30層碳纖維預(yù)制體裝入等溫氣相沉積爐中，并在各層碳纖維預(yù)制體之間加裝石墨墊環(huán)，使各層碳纖維預(yù)制體之間形成沉積氣體的通道。所述碳纖維預(yù)制體中纖維的體積含量為20%。調(diào)節(jié)沉積爐溫度至800°C。通入丙烯氣，所述丙烯氣的流量為1.8m3/h，調(diào)節(jié)氣氛壓力不大于12.0kPa，經(jīng)過IOh的沉積，完成預(yù)制體的CVD改性處理，使碳纖維預(yù)制體的重量百分比提高0.7 %，得到改性后的碳纖維預(yù)制體。步驟2，沉積改性后的碳纖維預(yù)制體。沉積的總時(shí)間為600h，沉積的過程分為三步，具體是:第一步，初步沉積碳纖維預(yù)制體。對(duì)碳纖維預(yù)制體進(jìn)行300h的第一階段CVD。對(duì)等溫氣相沉積爐升溫至900°C，通入丙烯氣，所述丙烯氣的流量為2.4m3/h，控制等溫氣相沉積爐的爐壓< 4kPa，對(duì)改性后的碳纖維預(yù)制體進(jìn)行沉積。當(dāng)完成200h的第一階段CVD后，將經(jīng)過第一階段CVD的改性碳纖維預(yù)制體置于熱處理爐中進(jìn)行熱處理，得到經(jīng)過初步沉積的碳纖維預(yù)制體。熱處理的溫度為1600°C，熱處理的時(shí)間4h，抽真空至彡IOOPa后通入氬氣保護(hù)。第二步，對(duì)得到的經(jīng)過初步沉積的碳纖維預(yù)制體進(jìn)行機(jī)械加工，清除表面淤積的沉積碳。第三步，最終沉積碳纖維預(yù)制體。對(duì)碳纖維預(yù)制體進(jìn)行300h的第二階段CVD。將等溫氣相沉積爐升溫至900°C，通入丙烯氣，所述丙烯氣的流量為2.4m3/h ;控制等溫氣相沉積爐的爐壓< 4kPa，對(duì)經(jīng)過初步沉積的碳纖維預(yù)制體進(jìn)行沉積，即可獲得密度超過1.72g/cm3的沉積態(tài)剎車盤。步驟3，石墨化處理。將熱處理爐升溫至2100°C并保溫4h，對(duì)得到的沉積態(tài)剎車盤進(jìn)行高溫處理，得到經(jīng)化學(xué)氣相沉積法改性后的低磨損率飛機(jī)炭剎車盤。高溫石墨化處理中對(duì)熱處理爐抽真空至彡IOOPa后通入氬氣保護(hù)。實(shí)施例二本實(shí)施例是一種碳剎車盤用纖維的表面處理方法，其具體過程包括以下步驟:步驟1，對(duì)纖維表面改性。將采用常規(guī)方法處理后的40層碳纖維預(yù)制體裝入等溫氣相沉積爐中，并在各層碳纖維預(yù)制體之間加裝石墨墊環(huán)，使各層碳纖維預(yù)制體之間形成沉積氣體的通道。所述碳纖維預(yù)制體中纖維的體積含量為30%。調(diào)節(jié)沉積爐溫度至900°C。通入丙烯氣，所述丙烯氣的流量為2.2m3/h，調(diào)節(jié)氣氛壓力< 12.0kPa，經(jīng)過5h的沉積，完成預(yù)制體的CVD表面處理，使碳纖維預(yù)制體的重量百分比提高0.6%，得到改性后的碳纖維預(yù)制體。步驟2，沉積改性后的碳纖維預(yù)制體。沉積的總時(shí)間為550h，沉積的過程分為三步，具體是:
第一步，初步沉積碳纖維預(yù)制體。對(duì)碳纖維預(yù)制體進(jìn)行300h的第一階段CVD。對(duì)等溫氣相沉積爐升溫至910°C，通入丙烯氣，所述丙稀氣的流量為2.8m3/h，控制等溫氣相沉積爐的爐壓< 4.0kPa，對(duì)改性后的碳纖維預(yù)制體進(jìn)行沉積。當(dāng)完成200h的第一階段CVD后，將經(jīng)過第一階段CVD的改性碳纖維預(yù)制體置于熱處理爐中進(jìn)行熱處理，得到經(jīng)過初步沉積的碳纖維預(yù)制體。熱處理的溫度為1700°C，熱處理的時(shí)間2h，抽真空至彡IOOPa后通入氬氣保護(hù)。第二步，對(duì)得到的經(jīng)過初步沉積的碳纖維預(yù)制體進(jìn)行機(jī)械加工，清除表面淤積的沉積碳。第三步，最終沉積碳纖維預(yù)制體。對(duì)碳纖維預(yù)制體進(jìn)行250h的第二階段CVD。將等溫氣相沉積爐升溫至910°C，通入丙烯氣，所述丙烯氣的流量為2.8m3/h ;控制等溫氣相沉積爐的爐壓< 4kPa，對(duì)經(jīng)過初步沉積的碳纖維預(yù)制體進(jìn)行沉積，即可獲得密度超過1.72g/cm3的沉積態(tài)剎車盤。步驟3，石墨化處理。將熱處理爐升溫至2300°C并保溫lh，對(duì)得到的沉積態(tài)剎車盤進(jìn)行高溫處理，得到經(jīng)化學(xué)氣相沉積法改性后的低磨損率飛機(jī)炭剎車盤。高溫石墨化處理中對(duì)熱處理爐抽真空至彡IOOPa后通入氬氣保護(hù)。實(shí)施例三本實(shí)施例是一種碳剎車盤用纖維的表面處理方法，其具體過程包括以下步驟:步驟1，對(duì)纖維表面改性。將采用常規(guī)方法處理后的50層碳纖維預(yù)制體裝入等溫氣相沉積爐中，并在各層碳纖維預(yù)制體之間加裝石墨墊環(huán)，使各層碳纖維預(yù)制體之間形成沉積氣體的通道。所述碳纖維預(yù)制體中纖維的體積含量為35%。調(diào)節(jié)沉積爐溫度至940°C。通入丙烯氣，所述丙烯氣的流量為3.6m3/h，調(diào)節(jié)氣氛壓力< 12.0kPa，經(jīng)過0.5h的沉積，完成預(yù)制體的CVD表面處理，使碳纖維預(yù)制體的重量百分比提高0.3%，得到改性后的碳纖維預(yù)制體。步驟2，沉積改性后的碳纖維預(yù)制體。沉積的總時(shí)間為500h，沉積的過程分為三步，具體是:第一步，初步沉積碳纖維預(yù)制體。對(duì)碳纖維預(yù)制體進(jìn)行300h的第一階段CVD。對(duì)等溫氣相沉積爐升溫至940°C，通入丙烯氣，所述丙稀氣的流量為3.6m3/h，控制等溫氣相沉積爐的爐壓< 4.0kPa，對(duì)改性后的碳纖維預(yù)制體進(jìn)行沉積。當(dāng)完成200h的第一階段CVD后，將經(jīng)過第一階段CVD的改性碳纖維預(yù)制體置于熱處理爐中進(jìn)行熱處理，得到經(jīng)過初步沉積的碳纖維預(yù)制體。熱處理的溫度為1900°C，熱處理的時(shí)間lh，抽真空至彡IOOPa后通入氬氣保護(hù)。 第二步，對(duì)得到的經(jīng)過初步沉積的碳纖維預(yù)制體進(jìn)行機(jī)械加工，清除表面淤積的沉積碳。第三步，最終沉積碳纖維預(yù)制體。對(duì)碳纖維預(yù)制體進(jìn)行200h的第二階段CVD。將等溫氣相沉積爐升溫至940°C，通入丙烯氣，所述丙烯氣的流量為3.6m3/h ;控制等溫氣相沉積爐的爐壓< 4kPa，對(duì)經(jīng)過初步沉積的碳纖維預(yù)制體進(jìn)行沉積，即可獲得密度超過1.72g/cm3的沉積態(tài)剎車盤。步驟3，石墨化處理。將熱處理爐升溫至2400°C并保溫lh，對(duì)得到的沉積態(tài)剎車盤進(jìn)行高溫處理，得到經(jīng)化學(xué)氣相沉積法改性后的低磨損率飛機(jī)炭剎車盤。高溫石墨化處理中對(duì)熱處理爐抽真空至彡IOOPa后通入氬氣保護(hù)。實(shí)例四:本實(shí)施例是一種碳剎車盤用纖維的表面處理方法，其具體過程包括以下步驟:步驟1，對(duì)纖維表面改性。將采用常規(guī)方法處理后的30層碳纖維預(yù)制體裝入等溫氣相沉積爐中，并在各層碳纖維預(yù)制體之間加裝石墨墊環(huán)，使各層碳纖維預(yù)制體之間形成沉積氣體的通道。所述碳纖維預(yù)制體中纖維的體積含量為20%。調(diào)節(jié)沉積爐溫度至900°C。通入天然氣，所述天然氣的流量為2.5m3/h，調(diào)節(jié)氣氛壓力不大于10.0kPa，經(jīng)過8h的沉積，完成預(yù)制體的CVD表面處理，使碳纖維預(yù)制體的重量百分比提高0.7%，得到改性后的碳纖維預(yù)制體。步驟2，沉積改性后的碳纖維預(yù)制體。沉積的總時(shí)間為550h，沉積的過程分為三步，具體是:第一步，初步沉積碳纖維預(yù)制體。對(duì)碳纖維預(yù)制體進(jìn)行250h的第一階段CVD。對(duì)等溫氣相沉積爐升溫至950°C，通入天然氣，所述天然氣的流量為3.0m3/h，控制等溫氣相沉積爐的爐壓< 4kPa，對(duì)改性后的碳纖維預(yù)制體進(jìn)行沉積。當(dāng)完成200h的第一階段CVD后，將經(jīng)過第一階段CVD的改性碳纖維預(yù)制體置于熱處理爐中進(jìn)行熱處理，得到經(jīng)過初步沉積的碳纖維預(yù)制體。熱處理的溫度為1600°C，熱處理的時(shí)間4h，抽真空至彡IOOPa后通入氬氣保護(hù)。第二步，對(duì)得到的經(jīng)過初步沉積的碳纖維預(yù)制體進(jìn)行機(jī)械加工，清除表面淤積的沉積碳。第三步，最終沉積碳纖維預(yù)制體。對(duì)碳纖維預(yù)制體進(jìn)行300h的第二階段CVD。將等溫氣相沉積爐升溫至950°C，通入天然氣，所述天然氣的流量為3.0mVh ;控制等溫氣相沉積爐的爐壓< 4kPa，對(duì)經(jīng)過初步沉積的碳纖維預(yù)制體進(jìn)行沉積，即可獲得密度超過1.72g/cm3的沉積態(tài)剎車盤。步驟3，石墨化處理。將熱處理爐升溫至2100°C并保溫4h，對(duì)得到的沉積態(tài)剎車盤進(jìn)行高溫處理，得到經(jīng)化學(xué)氣相沉積法改性后的低磨損率飛機(jī)炭剎車盤。高溫石墨化處理中對(duì)熱處理爐抽真空至彡IOOPa后通入氬氣保護(hù)。實(shí)例五:本實(shí)施例是一種碳剎車盤用纖維的表面處理方法，其具體過程包括以下步驟:步驟1，對(duì)纖維表面改性。將采用常規(guī)方法處理后的40層碳纖維預(yù)制體裝入等溫氣相沉積爐中，并在各層碳纖維預(yù)制體之間加裝石墨墊環(huán)，使各層碳纖維預(yù)制體之間形成沉積氣體的通道。所述碳纖維預(yù)制體中纖維的體積含量為30%。調(diào)節(jié)沉積爐溫度至940°C。通入天然氣，所述天然氣的流量為3.2m3/h，調(diào)節(jié)氣氛壓力不大于10.0kPa，經(jīng)過4h的沉積，完成預(yù)制體的CVD表面處理，使碳纖維預(yù)制體的重量百分比提高0.5%，得到改性后的碳纖維預(yù)制體。步驟2，沉積改性后的碳纖維預(yù)制體。沉積的總時(shí)間為500h，沉積的過程分為三步，具體是:第一步，初步沉積碳纖維預(yù)制體。對(duì)碳纖維預(yù)制體進(jìn)行200h的第一階段CVD。對(duì)等溫氣相沉積爐升溫至1020°C，通入天然氣，所述天然氣的流量為3.6m3/h，控制等溫氣相沉積爐的爐壓< 4kPa，對(duì)改性后的碳纖維預(yù)制體進(jìn)行沉積。當(dāng)完成200h的第一階段CVD后，將經(jīng)過第一階段CVD的 改性碳纖維預(yù)制體置于熱處理爐中進(jìn)行熱處理，得到經(jīng)過初步沉積的碳纖維預(yù)制體。熱處理的溫度為1800°C，熱處理的時(shí)間2h，抽真空至彡IOOPa后通入氬氣保護(hù)。第二步，對(duì)得到的經(jīng)過初步沉積的碳纖維預(yù)制體進(jìn)行機(jī)械加工，清除表面淤積的沉積碳。第三步，最終沉積碳纖維預(yù)制體。對(duì)碳纖維預(yù)制體進(jìn)行300h的第二階段CVD。將等溫氣相沉積爐升溫至1020°C，通入天然氣，所述天然氣的流量為3.6m3/h ;控制等溫氣相沉積爐的爐壓< 4kPa，對(duì)經(jīng)過初步沉積的碳纖維預(yù)制體進(jìn)行沉積，即可獲得密度超過1.72g/cm3的沉積態(tài)剎車盤。步驟3，石墨化處理。將熱處理爐升溫至2400°C并保溫2h，對(duì)得到的沉積態(tài)剎車盤進(jìn)行高溫處理，得到經(jīng)化學(xué)氣相沉積法改性后的低磨損率飛機(jī)炭剎車盤。高溫石墨化處理中對(duì)熱處理爐抽真空至彡IOOPa后通入氬氣保護(hù)。實(shí)例六:本實(shí)施例是一種碳剎車盤用纖維的表面處理方法，其具體過程包括以下步驟:步驟1，對(duì)纖維表面改性。將采用常規(guī)方法處理后的50層碳纖維預(yù)制體裝入等溫氣相沉積爐中，并在各層碳纖維預(yù)制體之間加裝石墨墊環(huán)，使各層碳纖維預(yù)制體之間形成沉積氣體的通道。所述碳纖維預(yù)制體中纖維的體積含量為35%。調(diào)節(jié)沉積爐溫度至960°C。通入天然氣，所述天然氣的流量為4.0m3/h，調(diào)節(jié)氣氛壓力不大于10.0kPa，經(jīng)過6h的沉積，完成預(yù)制體的CVD表面處理，使碳纖維預(yù)制體的重量百分比提高0.8%，得到改性后的碳纖維預(yù)制體。步驟2，沉積改性后的碳纖維預(yù)制體。沉積的總時(shí)間為450h，沉積的過程分為三步，具體是:第一步，初步沉積碳纖維預(yù)制體。對(duì)碳纖維預(yù)制體進(jìn)行250h的第一階段CVD。對(duì)等溫氣相沉積爐升溫至1050°C，通入天然氣，所述天然氣的流量為4.0m3/h，控制等溫氣相沉積爐的爐壓< 4kPa，對(duì)改性后的碳纖維預(yù)制體進(jìn)行沉積。當(dāng)完成200h的第一階段CVD后，將經(jīng)過第一階段CVD的改性碳纖維預(yù)制體置于熱處理爐中進(jìn)行熱處理，得到經(jīng)過初步沉積的碳纖維預(yù)制體。熱處理的溫度為1900°C，熱處理的時(shí)間lh，抽真空至彡IOOPa后通入氬氣保護(hù)。第二步，對(duì)得到的經(jīng)過初步沉積的碳纖維預(yù)制體進(jìn)行機(jī)械加工，清除表面淤積的沉積碳。第三步，最終沉積碳纖維預(yù)制體。對(duì)碳纖維預(yù)制體進(jìn)行200h的第二階段CVD。將等溫氣相沉積爐升溫至1050°C，通入天然氣，所述天然氣的流量為4.0mVh ;控制等溫氣相沉積爐的爐壓< 4kPa，對(duì)經(jīng)過初步沉積的碳纖維預(yù)制體進(jìn)行沉積，即可獲得密度超過1.72g/cm3的沉積態(tài)剎車盤。步驟3，石墨化處理。將熱處理爐升溫至2600°C并保溫lh，對(duì)得到的沉積態(tài)剎車盤進(jìn)行高溫處理，得到經(jīng)化學(xué)氣相沉積法改性后的低磨損率飛機(jī)炭剎車盤。高溫石墨化處理中對(duì)熱處理爐抽真空至彡IO OPa后通入氬氣保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種碳剎車盤用纖維的表面處理方法，其特征在于，其具體過程是: 步驟1，對(duì)纖維表面處理；將30層 50層碳纖維預(yù)制體裝入等溫氣相沉積爐中，并在各層碳纖維預(yù)制體之間加裝石墨墊環(huán)，使各層碳纖維預(yù)制體之間形成沉積氣體的通道；所述碳纖維預(yù)制體中纖維的體積含量為20% 35% ;沉積氣源為丙烯氣或天然氣；當(dāng)沉積氣源為丙烯氣時(shí)，所述丙烯氣的流量為1.8m3/h 3.6m3/h，丙烯氣的沉積溫度為800°C 9400C ;當(dāng)沉積氣源為天然氣時(shí)，所述天然氣的流量為2.5m3/h 4.0m3/h，天然氣的沉積溫度為900°C 1050°C ;沉積時(shí)間為0.5h IOh ;沉積中調(diào)節(jié)氣氛壓力小于12kPa ； 步驟2，沉積改性后的碳纖維預(yù)制體；沉積的總時(shí)間為400 600h，沉積的過程是:第一步，初步沉積碳纖維預(yù)制體；對(duì)碳纖維預(yù)制體進(jìn)行200h 300h的第一階段CVD ；沉積氣源與纖維表面處理氣源一致；沉積氣源為丙烯氣或天然氣；當(dāng)沉積氣源為丙烯氣時(shí)，所述丙烯氣的流量為2.4m3/h 3.6m3/h，丙烯氣的沉積溫度為910°C 940°C ;當(dāng)沉積氣源為天然氣時(shí)，所述天然氣的流量為3.0mVh 4.0m3/h，天然氣的沉積溫度為950°C 10500C ;沉積中調(diào)節(jié)氣氛壓力小于4kPa;將經(jīng)過第一階段CVD的改性碳纖維預(yù)制體置于熱處理爐中進(jìn)行熱處理，得到經(jīng)過初步沉積的碳纖維預(yù)制體；熱處理的溫度為1600 1900°C，熱處理的時(shí)間Ih 4h，抽真空至彡IOOPa后通入氬氣保護(hù)； 第二步，對(duì)得到的經(jīng)過初步沉積的碳纖維預(yù)制體進(jìn)行機(jī)械加工，以去除碳纖維預(yù)制體表面淤積的熱解碳； 第三步，最終沉積碳纖維預(yù)制體；對(duì)碳纖維預(yù)制體進(jìn)行200h 300h的第二階段CVD ；第二階段CVD與第一階段CVD氣源一致；沉積氣源為丙烯氣或天然氣； 對(duì)等溫氣相沉積爐升溫至800°C 1050°C ;通入天然氣或丙烯氣；當(dāng)沉積氣源為丙烯氣時(shí)，所述丙烯氣的流量為2.4m3/h 3.6m3/h，丙烯氣的沉積溫度為910°C 940°C ;當(dāng)沉積氣源為天然氣時(shí)，所述天然氣的流量為3.0mVh 4.0m3A,天然氣的沉積溫度為950°C 1050°C;沉積中調(diào)節(jié)氣氛壓力小于4kPa ;對(duì)經(jīng)過初步沉積的碳纖維預(yù)制體進(jìn)行沉積，即可獲得密度超過1.72g/cm3的沉積態(tài)剎車盤； 步驟3，石墨化處 理；將熱處理爐升溫至2100°C 2600°C并保溫lh_4h，對(duì)得到的沉積態(tài)剎車盤進(jìn)行石墨化處理，得到經(jīng)化學(xué)氣相沉積法改性后的低磨損率飛機(jī)炭剎車盤；石墨化處理中對(duì)熱處理爐抽真空至< IOOPa后通入氬氣保護(hù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種碳剎車盤用纖維的表面處理方法。本發(fā)明通過對(duì)纖維表面改性處理，將沉積與熱處理相結(jié)合，通過分段沉積，得到經(jīng)化學(xué)氣相沉積法改性后的低磨損率飛機(jī)炭剎車盤。由于本發(fā)明采取的技術(shù)方案，使本發(fā)明增加了熱解碳界面層，該熱解碳界面層有別于沉積熱解碳基體而增加了界面效應(yīng)。通過熱解碳界面提高了沉積化效率，根據(jù)選擇氣體的不同設(shè)定沉積溫度與后續(xù)的沉積工藝或熱處理溫度，縮短了碳剎車盤的沉積周期，所得到的碳盤最終密度可達(dá)1.72g/cm3以上，緩解了等溫氣相化學(xué)氣相沉積法密度增長(zhǎng)率隨沉積時(shí)間衰減過快的缺點(diǎn)，提供一種碳纖維表面的處理方法，提高了界面結(jié)合強(qiáng)度、改善基體生長(zhǎng)模式，延長(zhǎng)了剎車盤使用壽命。
文檔編號(hào)C04B35/83GK103172398SQ20121010032
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月7日
發(fā)明者王小憲, 張曉偉, 盧剛認(rèn), 劉海平, 施偉偉 申請(qǐng)人:西安航空制動(dòng)科技有限公司