常壓燒結微孔碳化矽石墨自潤滑密封環及其製造方法
2023-07-04 21:36:36 1
專利名稱：常壓燒結微孔碳化矽石墨自潤滑密封環及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種密封環，特別是微孔碳化矽石墨自潤滑密封環及其常壓燒結 的製造方法。
技術背景陶瓷密封環如碳化矽燒結陶瓷密封環，由於其硬度高，耐磨性能好，耐高溫、 耐化學腐蝕等優良性能，被廣泛使用於惡劣工作條件的密封。目前國內反應燒結 生產的碳化矽密封環耐高溫性能差，特別是溫度超過1400'C時碳化矽陶瓷的抗 彎強度急劇下降。純碳化矽密封環存在的這些缺陷難以適應許多惡劣工況條件中 使用，特別是在硬對硬密封摩擦時，容易產生兩端工作面粘合，而造成兩端面在 工作狀態下，摩擦係數增大，導緻密封提前失效。CN1830900A提出一種碳化矽 密封環製造方法，它採用納米級材料，超高溫燒結工藝，使密封環產品的碳化矽 含量提高，硬度大、耐腐蝕性好、彎曲強度高。但硬度提高，在硬對硬密封磨擦 時，同樣會產生兩工作面貼合，仍會發生工作磨擦係數增大，導緻密封提前失效。 因此在提高碳化矽密封環耐高溫、耐磨損、耐腐蝕的同時，如何降低磨擦係數， 防止硬對硬的密封磨擦時產生工作面粘合，成為提高陶瓷密封環使用壽命的技術 難題之一。 發明內容本發明要解決的技術問題是通過改進材料成分和燒結工藝，達到提高碳化矽 密封環耐高溫、耐磨損、耐腐蝕和彎曲強度高的同時，具有良好的自潤滑性和幹 磨性等功效。本發明採用下述技術方案實現上述目的。常壓燒結微孔碳化矽石墨自潤滑密封環，其特徵是原料組成為碳化矽粉90 96%重量，石墨粉2 8%重量，聚乙烯醇2 5%重量。常壓燒結微孔碳化矽石墨自潤滑密封環製造方法，其特徵在於包括以下步驟a、將碳化矽微粉、石墨微粉和聚乙烯醇按組成稱重，並將碳矽微粉和石墨微粉混合均勻；b將聚乙烯醇加入去離子水中，邊攪拌邊加熱升溫至完全溶化，稀釋濃度為 4 6 %;e、將已混合均勻的粉料用聚乙烯醇水溶液按粉料聚乙烯醇水溶液為l: 05 的體積比稀釋，攪拌成漿料，在球磨機內常溫球磨1 6小時；d、 將上述球磨過的漿料置於噴霧乾燥塔中噴霧造粒，泵出壓力為1 4MPa， 進口溫度180 220°C，出口溫度60 150。C;e、 將噴霧造粒粉在混合機中再充分攪拌混合均勻，裝入桶中密封保存；f、 將已拌和均勻的噴霧造粒粉置於模具內施以70 200MPa/cn^壓製成型；g、 將己壓製成型的製品放入真空高溫爐中燒結，在溫度升至120(TC以上用 氬氣保護，燒結溫度2000 228(TC燒結5小時，保溫0.5 4小時後，降至室溫 出爐。本發明的有益效果在於，碳化矽密封環原料組成中添加石墨微粉和聚乙烯 醇，使碳化矽密封環中既含有游離石墨，又含有碳化矽與聚乙烯醇粘結形成的交 聯孔隙。採用常壓燒結工藝，即高溫真空燒結，使聚乙烯醇粘結的碳化矽由於聚 乙烯醇在高溫中分解產生微小孔隙，游離石墨和交聯孔隙的存在降低了碳化矽密 封環的硬度，增加彈性，改善了碳化矽密封環的自潤滑性，既提高了幹磨擦性也 改善了其耐熱衝擊性，提高了硬對硬情況下壓力、轉速的承載能力。碳化矽密封 環含有的交聯孔隙將作為流體介質的儲槽使介質起到分流潤滑效果，使碳化矽密 封環產品含有自潤滑性能的石墨和具有均勻微孔分布的自吸液膜功能。使碳化矽 密封環的耐幹磨性和耐熱衝擊性同時提高，因而在硬對硬摩擦組合中，能起緩衝 作用，降低動磨擦係數，阻止密封環的失效，利用本方法製造的產品使用壽命比 傳統方法生產的碳化矽延長2倍。
具體實施方式
主要原材料來源碳化矽SiC、亞微米級a—SiC，粒度(d50) 0. 5 0. 8 u m， 純度》98.5%， Fe203《0.05%，市售商品，山東維坊或河南鄭州產。石墨C，為高純度石墨粉M106，純度>95%，粒度30 120目，市售商品。交聯劑，聚乙烯醇PVA，產品規格型號1788。實施例l:常壓燒結微孔碳化矽石墨自潤滑密封環的組成成份ci一碳化矽粉90%重 量，'石墨粉7%重量，聚乙烯醇3%重量。工藝步驟將符合純度和粒度要求的a —碳化矽微粉、石墨微粉和聚乙烯醇按上述組成 成份稱重，並將所述碳化矽與石墨混合均勻；將聚乙烯醇加入去離子水中，邊投料邊攪拌邊加熱升溫80 卯'C至完全溶 化，稀釋濃度為6%;將已混合均勻的粉料用聚乙烯醇水溶液按粉料聚乙烯醇水溶液為1: 0.5 的體積比稀釋，攪拌成漿料，在球磨桶內球磨機速度200 500轉/分，球磨1 6 小時；將上述已球磨過的漿料置於噴霧乾燥塔中噴霧造粒GL-25離子噴霧乾燥機， 泵出壓力l 4MPa，進口溫度控制在180 220。C，出口溫度60 150°C;將噴霧造粒粉放在混合豐幾中再攪拌混合均勻，裝入桶中密封保存6 12小時；將經混合均勻、密封保存的噴霧造粒粉放在成型模具中，用液壓機施以70 200MPa/cW壓製成型。將巳壓製成型的製品放在真空高溫爐中燒結，在溫度升至120(TC以上用氬 氣保護，燒結溫度2000 2280'C燒結5小時，保溫0.5 4小時後，降至室溫出 爐；將己燒結成型的產品表面研磨修正，檢驗入庫。 試製品性能指標試製品按產品抽樣方式，送樣給上海矽酸鹽所檢測結果如下 SiC含量>90%重量，碳和其它雜質90%重量，碳和其它雜質<10%重量，體積密度2. 6 2. 9g/cm3， 努氏硬度(Knoop) 2800Kg/mm2，抗壓強度〉1800Mpa，抗彎強度M50Mpa，晶粒尺 寸3-9um，最大不超過55um，石墨顆粒不超過260um,微孔尺寸最大不超過 55um，氣孔率4% 7%。
權利要求
1. 常壓燒結微孔碳化矽石墨自潤滑密封環，其特徵是原料組成為碳化矽粉90～96％重量，石墨粉2～8％重量，聚乙烯醇2～5％重量。
2、 根據權利要求1所述的常壓燒結微孔碳化矽石墨自潤滑密封環，其特徵 是常壓燒結微孔碳化矽石墨自潤滑密封環的性能指標為碳化矽含量>90%重量， 碳和其它雜質<10%重量，體積密度2. 6 2. 9g/cm3，努氏硬度2600 2800Kg/ram2， 抗壓強度〉1700Mpa，抗彎強度〉140Mpa，晶粒尺寸3~10um最大不超過60um， 石墨顆粒尺寸不超過280um，微孔尺寸最大不超過60um，氣孔率4%~7%。
3、 .常壓燒結微孔碳化矽石墨自潤滑密封環製造方法，其特徵在於包括以下 步驟a、將碳化矽微粉、石墨微粉和聚乙烯醇按組成稱重，並將碳矽微粉和石墨微 粉混合均勻；b將聚乙烯醇加入去離子水中，邊攪拌邊加熱升溫至完全溶化，稀釋濃度為 4 6%;C、將已混合均勻的粉料用聚乙烯醇水溶液按粉料聚乙烯醇水溶液為l: 05 的體積比稀釋，攪拌成漿料，在球磨機內常溫球磨1 6小時；d、 將上述球磨過的槳料置於噴霧乾燥塔中噴霧造粒，泵出壓力為1 4MPa， 進口溫度180 220。C，出口溫度60 150。C;e、 將噴霧造粒粉在混合機中再充分攪拌混合均勻，裝入桶中密封保存；f、 將已拌和均勻的噴霧造粒粉置於模具內施以70 200MPa/cn^壓製成型；g、 將已壓製成型的製品放入真空高溫爐中燒結，在溫度升至1200'C以上用氬 氣保護，燒結溫度2000 2280'C燒結5小時，保溫0.5 4小時後，降至室溫出 爐。
全文摘要
常壓燒結微孔碳化矽石墨自潤滑密封環，其原料組成為碳化矽粉90～96％重量，石墨粉2～8％重量，聚乙烯醇2～5％重量。其製造方法包括以下步驟將各原料按組成稱重，把碳矽微粉和石墨微粉混合均勻；將聚乙烯醇加入去離子水中加溫溶化，將混合均勻的粉料加聚乙烯醇水溶液攪拌成漿料，常溫球磨；將漿料置於噴霧乾燥塔中噴霧造粒，再置於模具內壓製成型；將成型的製品放入真空高溫爐中燒結，降至室溫出爐。本發明碳化矽密封環中既含有游離石墨，又含有碳化矽與聚乙烯醇粘結形成的交聯孔隙，增加彈性，改善了碳化矽密封環的自潤滑性，改善其耐熱衝擊性，在硬對硬摩擦組合中，能起緩衝作用，降低動磨擦係數，阻止密封環的失效，產品使用壽命延長2倍。
文檔編號F16J9/26GK101255330SQ20081006047
公開日2008年9月3日 申請日期2008年4月11日 優先權日2008年4月11日
發明者勵永平, 李友寶 申請人:寧波東聯密封件有限公司