一种碳纤维增强碳化硅复合材料螺钉的制备方法

摘要

本发明公开了一种碳纤维增强碳化硅复合材料螺钉的制备方法，要解决的技术问题是提供一种能够明显改善C/SiC复合材料螺钉螺纹牙质量，且工艺简单、成本低的C/SiC复合材料螺钉的制备方法。技术方案是先预处理碳纤维预制件；然后制备螺钉毛坯件，选择C/SiC毛坯板相对密度为50~80%时加工螺纹，获得螺钉毛坯件；再采用螺纹改性溶液对螺钉毛坯件进行浸渍、固化和交联，利用金刚石砂轮进行螺纹加工，获得半成品螺钉；最后对半成品螺钉进一步致密化及抗氧化处理，获得成品C/SiC复合材料螺钉。采用本发明制备的C/SiC复合材料螺钉，相比于现有技术明显改善了螺纹牙质量，同时能够改善螺钉力学性能，且提高了螺纹加工效率，制备周期短、成本低。

主权项

一种碳纤维增强碳化硅复合材料螺钉的制备方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，预处理碳纤维预制件：将碳纤维预制件置于高温真空炉中，抽真空后升温至1200～1800℃，保温0.5～3小时后随炉冷却；碳纤维预制件是碳纤维布与单向纤维布叠层穿刺或三维针刺毡或碳纤维布叠层穿刺；第二步，制备螺钉毛坯件：将预处理后的碳纤维预制件放入浸渍罐，抽真空后加入质量比1∶1的聚碳硅烷与二甲苯的先驱体溶液，浸渍3～10小时后取出自然晾干，再采用石墨模具加压固定，并在惰性气体或氮气保护下于1000~1400℃温度下裂解0.5~2小时，重复浸渍裂解过程直到获得相对密度为50%~80%的C/SiC毛坯板，再将C/SiC毛坯板进行机械加工，获得螺钉毛坯件；第三步，螺钉毛坯件改性：将螺钉毛坯件真空浸渍或对螺钉毛坯件表面刷涂螺纹改性溶液，并固化交联；螺纹改性溶液是环氧树脂、丙酮、二乙烯三胺的混合溶液或酚醛树脂与乙醇的混合溶液或聚碳硅烷与二乙烯基苯的混合溶液，选用环氧树脂、丙酮、二乙烯三胺的混合溶液时，环氧树脂、丙酮、二乙烯三胺质量比为1:1~2:0.2~0.8，其中二乙烯三胺为固化剂，室温固化交联；选用酚醛树脂与乙醇的混合溶液时，酚醛树脂与乙醇质量比为1:1~4，固化交联温度为100~150℃；选用聚碳硅烷与二乙烯基苯的混合溶液时，聚碳硅烷与二乙烯基苯质量比为1:0.5~2，固化交联温度为150~200℃；第四步，螺纹加工：利用金刚石砂轮，配合螺母在螺钉毛坯件上加工螺纹，形成半成品螺钉；第五步，后续致密化及抗氧化处理：将半成品螺钉多次在质量比1∶1的聚碳硅烷与二甲苯的先驱体溶液中浸渍裂解后，采用泥浆法进行抗氧化处理，即让泥浆代替聚碳硅烷与二甲苯的先驱体溶液，让半成品螺钉在泥浆中浸渍裂解以继续致密化，直到获得成品螺钉获得成品C/SiC复合材料螺钉。