[發明專利]碳氮化鈦基金屬陶瓷機械密封材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200710048643.3
• 申請日: 2007-03-16
• 公開（公告）號: CN101265543A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: 劉穎;趙志偉;望軍;夏珊;高升吉;涂銘旌
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C22C29/04
• 分類號: C22C29/04;C22C1/04;C04B35/56
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域

本發明涉及一種工程材料，具體地說是適用于泵類、閥類等機械密封用的碳氮化鈦基金屬陶瓷材料。

背景技術

目前，用作泵體、閥門類的機械密封材料主要有以下幾種：(1)橡膠材料；(2)石棉材料；(3)金屬材料。橡膠制密封材料容易老化，耐受溫度壓力較低，耐腐蝕性差，另外由于橡膠本身的彈性增大了密封材料與基體之間的摩擦力，既加劇了兩者之間的磨損，又使得開關閥門較為費力；石棉類密封材料存在壽命短、易腐爛的缺點，為此不得不經常更換密封材料從而造成損失；金屬密封材料價格昂貴、密封性較差。因而雖然現有多種密封材料，但由于缺乏實用性及合適的性能價格比而不能滿足泵體、閥門類機械密封材料在現代工業中的應用。

Ti(C，N)基金屬陶瓷是20世紀70年代出現的一種新型陶瓷材料，它具有高熔點、高硬度、耐磨損、耐腐蝕、抗氧化等性能特點。另外，Ti(C，N)基金屬陶瓷來源豐富，價格較一般金屬材料低廉。因此Ti(C，N)基金屬陶瓷既滿足了泵體、閥門類密封材料耐高溫、耐腐蝕、耐磨損的實用要求，又滿足了性價比的要求，是密封材料的理想候選材料，具有廣闊的市場應用前景。

發明內容

本發明的目的在于提供一種使用壽命長、密封性好、性價比高的泵體及閥門類機械密封材料，以提高密封質量，降低密封成本，保障設備的正常運行。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

是利用來源廣泛、價格低廉的Ti(C，N)粉體為基本材料，輔以粘結劑、晶粒抑制劑及其它添加劑。將這些原料于乙醇或丙酮介質中充分混合，然后進行干燥、壓制成型等工藝，將壓坯置于反應爐中于真空或氣體保護條件下進行液相燒結，通過優化工藝來獲得高硬度、高抗彎強度及斷裂韌性的致密材料，從而滿足泵體、閥門類機械密封材料的性能需求。

進一步的是，所述粘結劑為Fe、Co、Ni的一種或者它們的混合物。

進一步的是，所述晶粒抑制劑為Mo、Mo₂C、VC、Cr₃C₂的一種或者它們的混合物。

進一步的是，所述其它添加劑為WC、TaC、NbC、HfC、C、Y、Er、SiC晶須的一種或它們的混合物。

進一步的是，所述保護氣體為高純氬氣、氮氣的一種或者它們的混合氣體。

更進一步的是，所述反應爐為熱壓燒結爐、管式爐、感應爐、微波燒結爐、放電等離子燒結爐、回轉爐、碳管爐、豎爐、搖爐、推板窯或隧道窯。

利用本發明的技術方案制備的碳氮化鈦基金屬陶瓷材料的抗彎強度＞2000Mpa，硬度HRA＞92.0，具有優良的力學性能。

與現有機械密封材料相比，本發明使用的碳氮化鈦基金屬陶瓷材料兼顧了密封件耐高溫、耐腐蝕、耐磨損的性能要求和生產成本低的市場需求。從而既可滿足密封件的密封性能，延長使用壽命，又可降低密封成本，提高性能價格比。

具體實施方式

實施例1：

將54％Ti(C_0.7，N_0.3)-10％(WC-TaC)-15％WC-8％Mo₂C-8％Ni-5％Co(重量比)于適量乙醇或丙酮中混合，經球磨、干燥、過篩、摻膠、干燥、壓制后，將壓坯置于燒結-熱等靜壓燒結爐中，在氬氣氣氛、1Mpa壓力下進行燒結，燒結溫度為1380℃，保溫時間為0.5h，保溫結束后隨爐冷卻至室溫出爐，所制備的碳氮化鈦基金屬陶瓷機械密封材料的抗彎強度為2043Mpa，硬度HRA為92.2，具有較高的力學性能。

實施例2：

將54％Ti(C_0.7，N_0.3)-10％(WC-TaC)-15％WC-8％Mo₂C-8％Ni-5％Co(重量比)于適量乙醇或丙酮中混合，經球磨、干燥、過篩、摻膠、干燥后，將原料置于放電等離子燒結爐中，在氬氣氣氛、15～40Mpa壓力下進行燒結，燒結溫度為1380℃，保溫時間為8min，保溫結束后隨爐冷卻至室溫出爐，所制備的碳氮化鈦基金屬陶瓷機械密封材料的抗彎強度為＞2100Mpa，硬度HRA＞92.0，具有較高的力學性能。

實施例3：