[發明專利]具有球形微孔的碳化硅密封環及其制備方法

在審

• 申請號: 201410109555.X
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN103922743A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 保玉芝;段春雷;付利華
• 申請（專利權）人: 寧夏機械研究院（有限責任公司）
• 主分類號: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565;C04B38/06;C04B35/622;F16J15/00
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所屬技術領域

本發明涉及一種碳化硅陶瓷的制備方法，特別是一種具有球形微孔的碳化硅密封環及其制備方法。

背景技術

碳化硅陶瓷密封環，由于其硬度高、耐磨性好、耐高溫、耐化學腐蝕等優良性能，常被廣泛用于惡劣工作條件的密封件，尤其是作為硬對硬的摩擦密封時，密封端面的微孔作為潤滑液存儲腔，可阻止兩密封工作面的粘合，大大降低兩密封工作面的摩擦系數，延長密封件的使用壽命。

中國專利曾公開了一種名為“其滑動面或密封面具有最佳摩擦性能的碳化硅燒結體”，公開號為CN170104049A，該專利申請公開的是一種孔隙率為2-12%的碳化硅燒結體，其中的多孔結構由均勻分布的燒結體材料中的非連接的封閉微孔構成，所述微孔是球形的且具有10μm至48μm的公稱直徑。

中國專利曾公開了名為“水基噴霧造粒工藝生產含微孔的無壓燒結碳化硅制品”，公開號為CN101734919，該無壓燒結碳化硅制品的微孔是球形，且具有50μm-80μm的公稱直徑，可作為滑環和密封環。

但目前碳化硅陶瓷密封裝置存在的主要問題是密封環表面的球形微孔分布不均勻，使碳化硅陶瓷密封裝置的動、靜環的接觸面之間潤滑介質分布不均勻，極易產生吸合現象，啟動機器的時候由于吸合力很大，容易使密封件產生磨損甚至斷裂從而影響產品的使用壽命。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的缺陷，提供一種球形微孔分布均勻，且可根據碳化硅陶瓷密封密封環所使用的潤滑介質控制球形微孔分的大小的具有球形微孔的碳化硅密封環及其制備方法。

為實現上述發明目的，本發明的技術方案是：一種具有球形微孔的碳化硅密封環，其重量百分比組成為：

亞微米級α型碳化硅70-80%、碳化硼0.1-5%、納米碳黑10-20%、有機物粘結劑5-18%、具有規則球形的有機物造孔劑1-5%。

上述碳化硅密封環的內部孔結構為密閉非連續的規則球形，孔徑15μm-105μm，孔隙率3.5-10%，密度2.80-3.05g/cm³，抗彎強度260-350MPa。

上述亞微米級α型碳化硅的粒徑為0.50-0.70微米，純度大于99%；上述碳化硼的粒徑為0.5-2.0微米，純度大于90%；上述納米碳黑的粒徑60-100納米，純度大于95%。

上述有機粘結劑可以是聚乙烯醇、糊精、羧甲基纖維素中的一種或任一比例的混合。

上述有機物造孔劑為粒徑在10-120μm?的PE或PVP或淀粉。

一種具有球形微孔的碳化硅密封環的制備方法，該方法包括以下步驟：

1）原料的混合：按重量百分比將70-80%的亞微米級α型碳化硅、0.1-5%的碳化硼、10-20%的納米碳黑、5-18%的有機物粘結劑、1-20%的具有規則球形的造孔劑，放入混料機中加入純水進行濕法混合6-48小時后，將混合好的料漿過60-240目篩；

2）噴霧干燥：將過篩后的料漿通過噴霧干燥塔進行噴霧干燥，噴霧干燥塔的進口溫度180-260℃，出口溫度60-120℃，造粒后的物料過60-120目篩；造粒后的物料松裝密度為0.80-0.95g/cm³，流動性為8-12s/30g；

3）模壓成型：根據所需制品形狀選取模具，將上述造粒后的物料裝入模具型腔內，在50-200MPa壓力進行模壓預成型后，再以60-300MPa壓力進行等靜壓，將壓制好的生坯，放入烘箱在150℃左右干燥固化2-6小時；?

4）真空燒結：將上述步驟干燥固化的生坯，放入加熱爐內，升溫至400℃，保溫20—60分鐘進行預燒結，預燒結后的生坯冷卻至室溫后放入真空燒結爐內，在氬氣氣氛下升溫至2000-2300℃進行真空燒結后，得到具有球形密閉微孔結構的燒結體；

5）加工：將上述真空燒結后的毛坯按圖紙要求，經加工后得具有球形微孔的碳化硅密封環。

上述亞微米級α型碳化硅的粒徑為0.50-0.70微米，純度大于99%；上述碳化硼的粒徑為0.5-2.0微米，純度大于90%；上述納米碳黑的粒徑60-100納米，純度大于95%。

上述有機粘結劑可以是聚乙烯醇、糊精、羧甲基纖維素中的一種或任一比例的混合；上述有機物造孔劑為粒徑在10-120μm?的PE或PVP或淀粉。

上述具有球形孔的碳化硅陶瓷密封環成品的內部孔結構為密閉非連續規則球形，孔徑15μm-105μm，孔隙率3%-10%，密度2.90-3.05g/cm³，抗彎強度260-350MPa。