專利名稱：一種碳陶剎車盤涂層的修補(bǔ)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳陶剎車盤涂層的修補(bǔ)方法，涉及一種碳陶剎車盤涂層在線修補(bǔ)方法。
背景技術(shù)：
航空剎車副裝置是飛機(jī)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)和保障飛行安全的關(guān)鍵部件之一，它是利用相對(duì)運(yùn)動(dòng)的摩擦表面之間產(chǎn)生摩擦來達(dá)到制動(dòng)的目的。飛機(jī)在著陸剎車的幾十秒內(nèi)，需要依靠剎車裝置將其巨大的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苌l(fā)，而制動(dòng)時(shí)在剎車盤表面產(chǎn)生急劇的溫升，可使表面溫度達(dá)到600°C -800°C以上。碳陶材料是目前剎車盤應(yīng)用較為廣泛的材料，具有密度低、耐磨、抗氧化性及抗熱震性好等特點(diǎn)。碳材料的顯著特點(diǎn)是在較大的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，它的最大缺點(diǎn)是在 400°C以上空氣中易發(fā)生氧化。碳陶剎車材料表面存在裸露的碳纖維和碳基體。這些裸露的碳纖維和碳基體在高溫氧化性環(huán)境中容易被氧化。輕度氧化時(shí)材料的密度降低，強(qiáng)度下降，隨著溫度升高，復(fù)合材料氧化加劇，嚴(yán)重氧化時(shí)材料會(huì)出現(xiàn)分層，甚至變?yōu)樾鯛?，完全喪失材料的力學(xué)性能，導(dǎo)致飛機(jī)剎車失效，甚至發(fā)生事故。因此碳陶剎車材料的防氧化主要是防止表面裸露的碳纖維和碳基體的氧化。碳陶剎車材料生產(chǎn)成本高，價(jià)格昂貴，因氧化造成剎車副過早失效在經(jīng)濟(jì)上也是極大的損失。為此必須解決材料的抗氧化性問題，所以對(duì)于碳陶剎車材料防氧化涂層的研究具有重要的意義。目前對(duì)于這方面的研究成果顯著。涂層主要制備方法有化學(xué)氣相沉積法，溶膠-凝膠法，液相法，固滲法等，這些方法所制備的涂層都能在程度上很好的保護(hù)基體。但是存在的問題是剎車盤在裝備過程中會(huì)造成表面涂層有一定破壞，從而影響涂層的保護(hù)作用，影響碳陶材料的正常使用。為了解決這一問題，研究涂層在線修復(fù)技術(shù)成為一個(gè)執(zhí)占。目前的涂層制備技術(shù)較多，但均不能進(jìn)行在線修補(bǔ)，比如溶膠凝膠法，需要經(jīng)過高溫處理才能形成涂層，這就限制了其在線修補(bǔ)行為。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種碳陶剎車盤涂層的修補(bǔ)方法，是一種簡(jiǎn)單有效并且可以進(jìn)行在線修補(bǔ)的技術(shù)，在室溫下制備，并可以在較高溫度下對(duì)材料進(jìn)行防護(hù)。技術(shù)方案一種碳陶剎車盤涂層的修補(bǔ)方法，其特征在于修補(bǔ)步驟如下步驟1 采用清水將待修補(bǔ)的碳陶剎車盤進(jìn)行超聲清洗20 30分鐘，然后置于 100°C烘箱內(nèi)經(jīng)20 30分鐘烘干；步驟2 將軟化點(diǎn)為650 750°C的玻璃粉、溶劑、有機(jī)硅烷和固態(tài)填充物混合，經(jīng)球磨得到混合均勻的漿料；然后將漿料刷涂于受損涂層處，80 120°C低溫下使其固化，獲得內(nèi)涂層；所述玻璃粉溶劑有機(jī)硅烷固態(tài)填充物的質(zhì)量比為3 4 3 4 1 1. 5 1 1. 5步驟3 將軟化點(diǎn)為450 550°C的玻璃粉、溶劑、有機(jī)硅烷混合，經(jīng)球磨得到混合均勻的漿料；然后將漿料刷涂于內(nèi)涂層上，80 120°C下使其固化，得到中間涂層；所述玻璃粉溶劑有機(jī)硅烷的質(zhì)量比為3 4 3 4 1 1.5步驟4 將軟化點(diǎn)為350 400°C的玻璃粉、溶劑、有機(jī)硅烷和固態(tài)填充物混合，經(jīng)球磨得到混合均勻的漿料；然后將漿料刷涂于中間涂層，80 120°C下使其固化，得到外涂層；所述玻璃粉、溶劑、有機(jī)硅烷和固態(tài)填充物的質(zhì)量比為3 4 3 4 1 1.5 1 1. 5所述固態(tài)填充物為氫氧化鋁或氧化鋁。所述步驟2、步驟3和步驟4中的固化采用紅外燈照射使其固化。所述玻璃粉為鉍玻璃粉、鉛玻璃粉、釩玻璃粉、磷酸鹽玻璃粉或硼硅酸鹽玻璃粉。所述有機(jī)硅烷粘合劑為聚氮硅烷、聚硅氧烷、聚碳硅烷或聚硼氮硅烷。有益效果本發(fā)明提出的一種碳陶剎車盤涂層的修補(bǔ)方法，所要解決的問題是一種碳陶剎車盤涂層的修補(bǔ)方法，該方法可有效解決碳陶剎車盤在裝備過程中涂層損傷問題。采用該方法制備的玻璃涂層致密度高、工藝穩(wěn)定性好、制備周期短，能有效提高復(fù)合材料的抗氧化性能。同時(shí)本方法也是一種低溫制備涂層技術(shù)，可對(duì)碳纖維增強(qiáng)碳基體復(fù)合材料(C/C復(fù)合材料)，碳纖維增強(qiáng)碳、碳化硅基體復(fù)合材料(C/C-SiC復(fù)合材料)起到很好的氧化防護(hù)作用。本發(fā)明的有益效果是(1)低熔點(diǎn)玻璃粉融化后起到封填孔隙的作用，有效的阻擋了氧氣的進(jìn)入，防止碳纖維的氧化；(2)涂層制備工藝過程簡(jiǎn)單，周期短、成本低，且可以進(jìn)行在線修補(bǔ)，方便易行。


圖1 涂層在低溫固化后表面SEM圖；圖2 涂層試樣在700°C氧化實(shí)驗(yàn)開始之前涂層表面SEM圖；圖3 涂層試樣在700°C氧化實(shí)驗(yàn)開始之前涂層斷面SEM圖；圖4 涂層試樣在700°C，空氣中氧化10小時(shí)后涂層表面SEM圖；圖5 涂層試樣在700°C，空氣中氧化10小時(shí)后涂層斷面SEM圖；圖6 涂層試樣在700°C，熱震50次后涂層表面SEM圖；圖7 涂層試樣在700°C，熱震50次后涂層斷面SEM圖；圖8 涂層試樣的氧化動(dòng)力曲線。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)施例1 步驟1 對(duì)于待修補(bǔ)的碳陶剎車盤材料采用清水進(jìn)行超聲清洗30分鐘，然后置于 100°c烘箱內(nèi)經(jīng)30分鐘烘干，待用；
步驟2 以B-Si玻璃粉添加80-100%的乙醇作為溶劑、添加15_25%的聚氮硅烷作為粘合劑，添加15-25%的氫氧化鋁作為固態(tài)填充物，球磨約10-15min，得到混合均勻的漿料；步驟3 將混合均勻的漿料刷涂于基材表面，1200C (現(xiàn)場(chǎng)可采用紅外燈照射)左右經(jīng)5-6小時(shí)使其固化，從而獲得內(nèi)涂層；步驟4 以Bi玻璃粉添加80-100%的乙醇作為溶劑、添加15_25 %的聚氮硅烷作為粘合劑，球磨約10-15min，得到混合均勻的漿料；步驟5 將混合均勻的漿料刷涂于步驟2、3制備的內(nèi)涂層上，1200C (現(xiàn)場(chǎng)可采用紅外燈照射)左右經(jīng)5-6小時(shí)使其完全固化，即可得到中間涂層；步驟6 以1 玻璃粉添加80-100%的乙醇作為溶劑、添加15_25 %的聚氮硅烷作為粘合劑，添加15-25%的氫氧化鋁作為固態(tài)填充物，球磨約10-15min，得到混合均勻的漿料；步驟7 將混合均勻的漿料刷涂于步驟4、5制備的中間涂層上，1200C (現(xiàn)場(chǎng)可采用紅外燈照射)左右經(jīng)10-12小時(shí)使其完全固化，從而獲得外涂層；對(duì)已制備的涂層試樣和無(wú)涂層試樣和進(jìn)行氧化實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示在700°C保溫1小時(shí)涂層試樣失重為0. 19%左右，而未加涂層的試樣失重為16. 19%，70(TC保溫10小時(shí)涂層試樣失重為5. 10%，而未加涂層的試樣失重為41. 5%，由此顯示了該方案對(duì)基體可起到很好的防氧化作用。經(jīng)700°C X:3min——室溫Xaiiin 50次實(shí)熱沖擊試驗(yàn)(共計(jì)氧化 150min)，氧化失重率為1. 60%，涂層保持完整，沒有明顯的裂紋與剝落，表明涂層具有較好的抗熱震性。實(shí)施例2 步驟1 對(duì)于待修補(bǔ)的碳陶剎車盤材料采用清水進(jìn)行超聲清洗30分鐘，然后置于 100°c烘箱內(nèi)經(jīng)30分鐘烘干，待用；步驟2 以B-Si玻璃粉添加80-100%的乙醇作為溶劑、添加15_25%的聚硅氧烷和聚氮硅烷(質(zhì)量比為1 1)作為粘合劑，添加15-25%的氫氧化鋁作為固態(tài)填充物，球磨約10-15min，得到混合均勻的漿料；步驟3 將混合均勻的漿料刷涂于基材表面，1200C (現(xiàn)場(chǎng)可采用紅外燈照射)左右經(jīng)5-6小時(shí)使其固化，從而獲得內(nèi)涂層；步驟4 以Bi玻璃粉添加80-100%的乙醇作為溶劑、添加15_25 %的聚硅氧烷和聚氮硅烷(質(zhì)量比為1 1)作為粘合劑，球磨約10-15min，得到混合均勻的漿料；步驟5 將混合均勻的漿料刷涂于步驟2、3制備的內(nèi)涂層上，1200C (現(xiàn)場(chǎng)可采用紅外燈照射)左右經(jīng)5-6小時(shí)使其完全固化，即可得到中間涂層；步驟6 以1 玻璃粉添加80-100%的乙醇作為溶劑、添加15_25 %的聚硅氧烷和聚氮硅烷(質(zhì)量比為1 1)作為粘合劑，添加15-25%的氫氧化鋁作為固態(tài)填充物，球磨約 10-15min，得到混合均勻的漿料；步驟7 將混合均勻的漿料刷涂于步驟4、5制備的中間涂層上，1200C (現(xiàn)場(chǎng)可采用紅外燈照射)左右經(jīng)10-12小時(shí)使其完全固化，從而獲得外涂層；對(duì)已制備的涂層試樣和無(wú)涂層試樣和進(jìn)行氧化實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示在450°C氧化10小涂層試樣失重為0. 40%左右，而未加涂層的試樣失重為1. 14%。
實(shí)施例3 步驟1 對(duì)于待修補(bǔ)的碳陶剎車盤材料采用清水進(jìn)行超聲清洗30分鐘，然后置于 100°c烘箱內(nèi)經(jīng)30分鐘烘干，待用；步驟2 以B-Si玻璃粉添加80-100%的乙醇作為溶劑、添加20%的聚碳硅烷作為粘合劑，添加15-25%的氫氧化鋁作為固態(tài)填充物，球磨約10-15min，得到混合均勻的漿料；步驟3 將混合均勻的漿料刷涂于基材表面，1200C (現(xiàn)場(chǎng)可采用紅外燈照射)左右經(jīng)5-6小時(shí)使其固化，從而獲得內(nèi)涂層；步驟4 以Pb玻璃粉添加80% -100%的乙醇作為溶劑、添加20%的聚碳硅烷作為粘合劑，添加15-25%的氫氧化鋁作為固態(tài)填充物，球磨約10-15min，得到混合均勻的漿料；步驟5 將混合均勻的漿料刷涂于步驟2、3制備的內(nèi)涂層上，1200C (現(xiàn)場(chǎng)可采用紅外燈照射)左右經(jīng)10-12小時(shí)使其完全固化，從而獲得外涂層；對(duì)已制備的涂層試樣和無(wú)涂層試樣和進(jìn)行氧化實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示在550°C氧化10小涂層試樣失重為4. 30%左右，而未加涂層的試樣失重為17. 26%。實(shí)施例4 步驟1 對(duì)于待修補(bǔ)的碳陶剎車盤材料采用清水進(jìn)行超聲清洗30分鐘，然后置于 100°c烘箱內(nèi)經(jīng)30分鐘烘干，待用；步驟2 以B-Si玻璃粉添加80-100%的乙醇作為溶劑、添加15-25%的聚硅氧烷和聚氮硅烷(質(zhì)量比為1 1)作為粘合劑，添加15-25%的氫氧化鋁作為固態(tài)填充物，球磨約10-15min，得到混合均勻的漿料；步驟3 將混合均勻的漿料刷涂于基材表面，1200C (現(xiàn)場(chǎng)可采用紅外燈照射)左右經(jīng)5-6小時(shí)使其固化，從而獲得內(nèi)涂層；步驟4 以Bi玻璃粉添加80-100%的乙醇作為溶劑、添加15_25%的聚硅氧烷和聚氮硅烷(質(zhì)量比為1 1)作為粘合劑，添加15-25%的氫氧化鋁作為固態(tài)填充物，球磨約 10-15min，得到混合均勻的漿料；步驟5 將混合均勻的漿料刷涂于步驟2、3制備的內(nèi)涂層上，1200C (現(xiàn)場(chǎng)可采用紅外燈照射)左右經(jīng)10-12小時(shí)使其完全固化，從而獲得外涂層。
權(quán)利要求
1.一種碳陶剎車盤涂層的修補(bǔ)方法，其特征在于修補(bǔ)步驟如下步驟1 采用清水將待修補(bǔ)的碳陶剎車盤進(jìn)行超聲清洗20 30分鐘，然后置于100°C 烘箱內(nèi)經(jīng)20 30分鐘烘干；步驟2 將軟化點(diǎn)為650 750°C的玻璃粉、溶劑、有機(jī)硅烷和固態(tài)填充物混合，經(jīng)球磨得到混合均勻的漿料；然后將漿料刷涂于受損涂層處，80 120°C低溫下使其固化，獲得內(nèi)涂層；所述玻璃粉溶劑有機(jī)硅烷固態(tài)填充物的質(zhì)量比為3 4 3 4 1 1. 5 1 1. 5步驟3 將軟化點(diǎn)為450 550°C的玻璃粉、溶劑、有機(jī)硅烷混合，經(jīng)球磨得到混合均勻的漿料；然后將漿料刷涂于內(nèi)涂層上，80 120°C下使其固化，得到中間涂層；所述玻璃粉溶劑有機(jī)硅烷的質(zhì)量比為3 4 3 4 1 1.5步驟4 將軟化點(diǎn)為350 400°C的玻璃粉、溶劑、有機(jī)硅烷和固態(tài)填充物混合，經(jīng)球磨得到混合均勻的漿料；然后將漿料刷涂于中間涂層，80 120°C下使其固化，得到外涂層； 所述玻璃粉、溶劑、有機(jī)硅烷和固態(tài)填充物的質(zhì)量比為3 4 3 4 1 1.5 1 1. 5所述固態(tài)填充物為氫氧化鋁或氧化鋁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述碳陶剎車盤涂層的修補(bǔ)方法，其特征在于所述步驟2、步驟3 和步驟4中的固化采用紅外燈照射使其固化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述碳陶剎車盤涂層的修補(bǔ)方法，其特征在于所述玻璃粉為鉍玻璃粉、鉛玻璃粉、釩玻璃粉、磷酸鹽玻璃粉或硼硅酸鹽玻璃粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述碳陶剎車盤涂層的修補(bǔ)方法，其特征在于所述有機(jī)硅烷粘合劑為聚氮硅烷、聚硅氧烷、聚碳硅烷或聚硼氮硅烷。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種碳陶剎車盤涂層的修補(bǔ)方法，技術(shù)特征在于將待修補(bǔ)的碳陶剎車盤進(jìn)行超聲清洗，制備3種不同軟化點(diǎn)的玻璃粉、溶劑、有機(jī)硅烷和固態(tài)填充物混合漿料，分3層涂敷得到內(nèi)涂層、中間涂層和外涂層，固化后將碳陶剎車盤修補(bǔ)完畢。本發(fā)明的方法制備的玻璃涂層致密度高、工藝穩(wěn)定性好、制備周期短，能有效提高復(fù)合材料的抗氧化性能。同時(shí)本方法也是一種低溫制備涂層技術(shù)，可對(duì)碳纖維增強(qiáng)碳基體復(fù)合材料(C/C復(fù)合材料)，碳纖維增強(qiáng)碳、碳化硅基體復(fù)合材料(C/C-SiC復(fù)合材料)起到很好的氧化防護(hù)作用。
文檔編號(hào)C04B41/85GK102491783SQ201110372669
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月21日
發(fā)明者張立同, 成來飛, 楊娟, 王一光 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)