一种炭纤维/树脂基体复合材料汽车自行车架的制备方法与流程

文档序号:17920606发布日期:2019-06-15 00:04阅读:258来源:国知局
一种炭纤维/树脂基体复合材料汽车自行车架的制备方法与流程

本发明涉及一种汽车配件及其制备方法,尤其涉及一种炭纤维/树脂基体复合材料汽车自行车架的制备方法。



背景技术:

根据汽车固定自行车的位置或者固定方式的不同,自行车架目前分三大类:顶置式、后备式、拖车球式,目前欧美最时尚最流行的是拖车球式。

第一类是置顶自行车架:也叫车顶自行车架,优点是可以搭载自行车的同时快速行驶,专业、安全,稳定,深受自行车俱乐部和专业运动员的喜爱。缺点是在轿车的车顶固定自行车后,高度显著增加,通过性会受到一定影响;世界上最稳固安全的顶置自行车架都采用了双支臂的设计,比如德国的骑乐自行车架和中国的铠维自行车架。

第二类是后背式自行车架:靠金属挂钩与后尾门的钣金缝隙相连,一般不影响后尾门的开启,优点是相对于顶置自行车架,取放自行车更加方便,缺点是起固定作用的金属挂钩会对车身钣金或多或少带来一定影响,有时候自行车是悬空挂着可能会遮挡车号牌,这类产品种类较多,没有一个品牌具有最明显的优势。

第三类拖车球式自行车架:也叫球式后拖钩自行车架,很多车辆可以在尾部加装50mm直径的拖车球,这是欧洲通用的拖车球标准,拖车球的作用不仅可以拖房车、摩托艇或者其他装备,还可以承载自行车架,一般常被安装在高档suv、mpv或者高端商务车上,深受商务人士和女性客户的欢迎,市场上最专业的拖车球式自行车架同样也产自德国,分别是德国的威斯法利、strada速达和atlas爱踏,目前都已进入国内市场。拖车球式自行车架缺点:价格贵。

炭纤维复合材料具有密度低(相当于铝合金材料密度的三分之一)、高的机械强度、高的抗冲击韧性、耐磨以及耐腐蚀性能,可以应用于汽车自行车架材料,并可大大提高汽车美观性和安全性能。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种工艺简单、致密效果好、重量轻、机械强度高、抗冲击韧性好、耐磨性和耐腐蚀性优异的炭纤维/树脂基体复合材料汽车自行车架及其制备方法。

为了实现上述目的,本发明所采用的技术方案是:一种炭纤维/树脂基体复合材料汽车自行车架的制备方法,其特征在于该方法包括以下步骤:

步骤一:采用炭纤维布穿刺体作为预制体材料,预制体密度控制在0.25g/cm3-0.60g/cm3

步骤二:将步骤一中预制体进行化学气相沉积致密,采用天然气作为碳源气体,气体流量为1.0m3/h-16.0m3/h,当密度≥1.25g/cm3时转入下道致密工序。

步骤三:将步骤二制备的经过化学气相沉积处理后的坯体进行树脂加压浸渍,压力为0.5mpa-3.0mpa下进行浸渍1h-8h,然后进行固化处理,固化处理温度为150℃-250℃,保温1h-5h,出炉后转炭化炉炭化处理,其炭化温度为850℃-1000℃,保温2h-4h,反复数次,反复数次致密,至坯体密度≥1.80g/cm3

步骤四:将步骤三出炉的炭/炭复合材料坯体经过机械加工后,制得炭纤维/树脂基体复合材料汽车自行车架。

上述的一种炭纤维/树脂基体复合材料汽车自行车架的制备方法,其特征在于,步骤一中所述的炭纤维布为1k或3k平纹或斜纹炭布,穿刺采用炭纤维/树脂基体棒进行穿刺,炭纤维棒中纤维丝束为1k-6k,炭纤维棒在预制体中穿刺间距为1mm-20mm。

上述的一种炭纤维/树脂基体复合材料汽车自行车架的制备方法,其特征在于,步骤二中所述的化学气相沉积致密工艺,升温速率为10℃/h-80℃/h,沉积温度为800℃-1100℃,沉积时间为100h-300h。

上述的一种炭纤维/树脂基体复合材料汽车自行车架的制备方法,其特征在于,步骤三中所述的树脂包括环氧树脂和酚醛树脂,树脂溶液的配置采用树脂中加工业酒精进行配置,工业酒精纯度大于99%,树脂:酒精重量比例为1:(0.2-2.0),固化处理升温速率5℃/h-30℃/h,炭化升温速率为2℃/h-50℃/h。

本发明与现有技术相比具有以下优点:

1、与汽车自行车架的制备技术相比,本发明利用炭纤维复合材料具有重量轻、高强度、高的抗冲击韧性、耐磨和耐腐蚀性能等特点,采用天然气和树脂对炭/炭复合材料进行致密,可设计性强,可以加工成不同形状和尺寸的汽车自行车架。

2、本发明采用炭纤维复合材料低密度、高强度的特性,相对于合金材料汽车自行车架,最少可减重三分之一以上,使汽车配件能够轻量化,同时利用其抗冲击韧性大大提高了汽车的安全性能,利用其耐磨、耐腐蚀性特点可延长汽车的使用寿命。

附图说明

图1是本发明制备炭纤维/树脂基体复合材料汽车自行车架的工艺流程框图。

具体实施方式

实施例1

步骤一:采用1k平纹炭纤维布穿刺体作为预制体材料,炭纤维棒中纤维丝束为1k,炭纤维棒在预制体中穿刺间距为1mm,预制体密度控制在0.25g/cm3

步骤二:将步骤一中预制体进行化学气相沉积致密,采用天然气作为碳源气体,气体流量为1.0m3/h,升温速率为10℃/h,沉积温度为800℃,沉积时间为100h。当密度≥1.25g/cm3时转入下道致密工序。

步骤三:将步骤二制备的经过化学气相沉积处理后的坯体进行树脂加压浸渍,树脂为环氧树脂,工业酒精纯度大于99%,树脂:酒精重量比例为1:0.2,压力为0.5mpa下进行浸渍8h,然后进行固化处理,固化处理温度为150℃,保温5h,固化处理升温速率30℃/h,出炉后转炭化炉炭化处理,其炭化温度为850℃,炭化升温速率为2℃/h,保温2h,反复数次致密,至坯体密度≥1.80g/cm3

步骤四:将步骤三出炉的炭/炭复合材料坯体经过机械加工后,制得炭纤维/树脂基体复合材料汽车自行车架。

实施例2

步骤一:采用3k平纹炭纤维布穿刺体作为预制体材料,炭纤维棒中纤维丝束为3k,炭纤维棒在预制体中穿刺间距为10mm,预制体密度控制在0.50g/cm3

步骤二:将步骤一中预制体进行化学气相沉积致密,采用天然气作为碳源气体,气体流量为5.0m3/h,升温速率为30℃/h,沉积温度为900℃,沉积时间为200h。当密度≥1.25g/cm3时转入下道致密工序。

步骤三:将步骤二制备的经过化学气相沉积处理后的坯体进行树脂加压浸渍,树脂为酚醛树脂,工业酒精纯度大于99%,树脂:酒精重量比例为1:1,压力为1.5mpa下进行浸渍4h,然后进行固化处理,固化处理温度为200℃,保温3h,固化处理升温速率15℃/h,出炉后转炭化炉炭化处理,其炭化温度为980℃,炭化升温速率为25℃/h,保温3h,反复数次致密,至坯体密度≥1.80g/cm3

步骤四:将步骤三出炉的炭/炭复合材料坯体经过机械加工后,制得炭纤维/树脂基体复合材料汽车自行车架。

实施例3

步骤一:采用1k斜纹炭纤维布穿刺体作为预制体材料,炭纤维棒中纤维丝束为6k,炭纤维棒在预制体中穿刺间距为20mm,预制体密度控制在0.60g/cm3

步骤二:将步骤一中预制体进行化学气相沉积致密,采用天然气作为碳源气体,气体流量为16.0m3/h,升温速率为80℃/h,沉积温度为1100℃,沉积时间为300h。当密度≥1.25g/cm3时转入下道致密工序。

步骤三:将步骤二制备的经过化学气相沉积处理后的坯体进行树脂加压浸渍,树脂为酚醛树脂,工业酒精纯度大于99%,树脂:酒精重量比例为1:2,压力为3.0mpa下进行浸渍1h,然后进行固化处理,固化处理温度为250℃,保温2h,固化处理升温速率5℃/h,出炉后转炭化炉炭化处理,其炭化温度为1000℃,炭化升温速率为50℃/h,保温4h,反复数次致密,至坯体密度≥1.80g/cm3

步骤四:将步骤三出炉的炭/炭复合材料坯体经过机械加工后,制得炭纤维/树脂基体复合材料汽车自行车架。

以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

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