[發(fā)明專利]常壓燒結(jié)微孔碳化硅石墨自潤(rùn)滑密封環(huán)及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810060477.3
• 申請(qǐng)日: 2008-04-11
• 公開（公告）號(hào): CN101255330A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李友寶;勵(lì)永平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波東聯(lián)密封件有限公司
• 主分類號(hào): C09K3/10
• 分類號(hào): C09K3/10;F16J9/28
• 代理公司: 寧波天一專利代理有限公司
• 代理人: 楊高

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種密封環(huán)，特別是微孔碳化硅石墨自潤(rùn)滑密封環(huán)及其常壓燒結(jié)的制造方法。

背景技術(shù)

陶瓷密封環(huán)如碳化硅燒結(jié)陶瓷密封環(huán)，由于其硬度高，耐磨性能好，耐高溫、耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)良性能，被廣泛使用于惡劣工作條件的密封。目前國(guó)內(nèi)反應(yīng)燒結(jié)生產(chǎn)的碳化硅密封環(huán)耐高溫性能差，特別是溫度超過1400℃時(shí)碳化硅陶瓷的抗彎強(qiáng)度急劇下降。純碳化硅密封環(huán)存在的這些缺陷難以適應(yīng)許多惡劣工況條件中使用，特別是在硬對(duì)硬密封摩擦?xí)r，容易產(chǎn)生兩端工作面粘合，而造成兩端面在工作狀態(tài)下，摩擦系數(shù)增大，導(dǎo)致密封提前失效。CN1830900A提出一種碳化硅密封環(huán)制造方法，它采用納米級(jí)材料，超高溫?zé)Y(jié)工藝，使密封環(huán)產(chǎn)品的碳化硅含量提高，硬度大、耐腐蝕性好、彎曲強(qiáng)度高。但硬度提高，在硬對(duì)硬密封磨擦?xí)r，同樣會(huì)產(chǎn)生兩工作面貼合，仍會(huì)發(fā)生工作磨擦系數(shù)增大，導(dǎo)致密封提前失效。因此在提高碳化硅密封環(huán)耐高溫、耐磨損、耐腐蝕的同時(shí)，如何降低磨擦系數(shù)，防止硬對(duì)硬的密封磨擦?xí)r產(chǎn)生工作面粘合，成為提高陶瓷密封環(huán)使用壽命的技術(shù)難題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是通過改進(jìn)材料成分和燒結(jié)工藝，達(dá)到提高碳化硅密封環(huán)耐高溫、耐磨損、耐腐蝕和彎曲強(qiáng)度高的同時(shí)，具有良好的自潤(rùn)滑性和干磨性等功效。

本發(fā)明采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的。

常壓燒結(jié)微孔碳化硅石墨自潤(rùn)滑密封環(huán)，其特征是原料組成為：碳化硅粉90～96％重量，石墨粉2～8％重量，聚乙烯醇2～5％重量。

常壓燒結(jié)微孔碳化硅石墨自潤(rùn)滑密封環(huán)制造方法，其特征在于包括以下步驟：

a、將碳化硅微粉、石墨微粉和聚乙烯醇按組成稱重，并將碳硅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1∶05的體積比稀釋，攪拌成漿料，在球磨機(jī)內(nèi)常溫球磨1～6小時(shí)；

d、將上述球磨過的漿料置于噴霧干燥塔中噴霧造粒，泵出壓力為1～4MPa，進(jìn)口溫度180～220℃，出口溫度60～150℃；

e、將噴霧造粒粉在混合機(jī)中再充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍b入桶中密封保存；

f、將已拌和均勻的噴霧造粒粉置于模具內(nèi)施以70～200MPa/cm²壓制成型；

g、將已壓制成型的制品放入真空高溫爐中燒結(jié)，在溫度升至1200℃以上用氬氣保護(hù)，燒結(jié)溫度2000～2280℃燒結(jié)5小時(shí)，保溫0.5～4小時(shí)后，降至室溫出爐。

本發(fā)明的有益效果在于，碳化硅密封環(huán)原料組成中添加石墨微粉和聚乙烯醇，使碳化硅密封環(huán)中既含有游離石墨，又含有碳化硅與聚乙烯醇粘結(jié)形成的交聯(lián)孔隙。采用常壓燒結(jié)工藝，即高溫真空燒結(jié)，使聚乙烯醇粘結(jié)的碳化硅由于聚乙烯醇在高溫中分解產(chǎn)生微小孔隙，游離石墨和交聯(lián)孔隙的存在降低了碳化硅密封環(huán)的硬度，增加彈性，改善了碳化硅密封環(huán)的自潤(rùn)滑性，既提高了干磨擦性也改善了其耐熱沖擊性，提高了硬對(duì)硬情況下壓力、轉(zhuǎn)速的承載能力。碳化硅密封環(huán)含有的交聯(lián)孔隙將作為流體介質(zhì)的儲(chǔ)槽使介質(zhì)起到分流潤(rùn)滑效果，使碳化硅密封環(huán)產(chǎn)品含有自潤(rùn)滑性能的石墨和具有均勻微孔分布的自吸液膜功能。使碳化硅密封環(huán)的耐干磨性和耐熱沖擊性同時(shí)提高，因而在硬對(duì)硬摩擦組合中，能起緩沖作用，降低動(dòng)磨擦系數(shù)，阻止密封環(huán)的失效，利用本方法制造的產(chǎn)品使用壽命比傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的碳化硅延長(zhǎng)2倍。

具體實(shí)施方式

主要原材料來源：碳化硅SiC、亞微米級(jí)a-SiC，粒度(d50)0.5～0.8μm，純度≥98.5％，F(xiàn)e₂O₃≤0.05％，市售商品，山東維坊或河南鄭州產(chǎn)。

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(lián)劑，聚乙烯醇PVA，產(chǎn)品規(guī)格型號(hào)1788。

實(shí)施例1：

常壓燒結(jié)微孔碳化硅石墨自潤(rùn)滑密封環(huán)的組成成份：α-碳化硅粉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α-碳化硅微粉、石墨微粉和聚乙烯醇按上述組成成份稱重，并將所述碳化硅與石墨混合均勻；

將聚乙烯醇加入去離子水中，邊投料邊攪拌邊加熱升溫80～90℃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(nèi)球磨機(jī)速度200～500轉(zhuǎn)/分，球磨1～6小時(shí)；