[發(fā)明專利]一種碳化硅陶瓷密封材料的制備方法

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• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110041077A
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳天姿
• 申請（專利權(quán)）人: 陳天姿
• 主分類號: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565;C04B41/83
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于密封材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳化硅陶瓷密封材料的制備方法。本發(fā)明以稻殼灰為原料，添加棕櫚蠟、果皮得到發(fā)酵濾渣，將發(fā)酵濾渣與金剛石顆?；旌系玫絼傂苑哿?，放入馬弗爐中焙燒得到自潤滑碳化硅微粉，將自潤滑碳化硅微粉與鎂光石粉、白剛玉、核桃殼粉等添加劑混合得到待燒結(jié)料，最后將待燒結(jié)料放入石墨模具中得到碳化硅陶瓷密封材料，將含氮的復(fù)合粉料與含硼陶瓷結(jié)合劑混合后熱壓燒結(jié)會形成六方氮化硼晶體，提高密封材料的耐磨性能和自潤滑性能，含稻殼灰的發(fā)酵濾渣在金剛石表面還原碳化，促進密封材料致密化，再淋上聚四氟乙烯膜，在密封材料表面形成防滲的潤滑保護層，具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于密封材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳化硅陶瓷密封材料的制備方法。

背景技術(shù)

在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，密封具有重要的意義。先進的密封手段不但能提高設(shè)備的運轉(zhuǎn)周期、降低消耗、節(jié)約能源、減少污染，而且是安全生產(chǎn)的重要保證。密封材料的性能是決定密封可靠性的首要因素。密封材料就是指能承受接縫位移以達到氣密、水密目的，而嵌入裝置、建筑等接縫中的材料。密封材料幾乎涉及到所有的工業(yè)和民用領(lǐng)域，在國防、化工、煤炭、石油、冶金、交通運輸、機械制造工業(yè)以及航空航天等方面的有著重要的作用。

碳化硅陶瓷是一種典型的共價鍵結(jié)合的陶瓷材料，具有高硬度、高耐磨性、摩擦系數(shù)低、抗氧化性強、熱穩(wěn)定性好、熱膨脹系數(shù)低、熱導(dǎo)率大以及抗熱震和耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)良特性，可用于各種要求耐磨、耐蝕和耐高溫的機械設(shè)備。在機械、化工、能源、軍工等高技術(shù)領(lǐng)域得到了大量的應(yīng)用。

目前碳化硅陶瓷作為新一代密封材料已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但是碳化硅陶瓷不具有自動潤滑的功能，在干摩擦狀態(tài)下，會由于摩擦系數(shù)很大而容易失效，導(dǎo)致事故的發(fā)生。在一定程度上降低了其可靠性，限制了其在特殊工況領(lǐng)域的應(yīng)用。雖然已有在碳化硅陶瓷中加入鎳、鈦或石墨等元素來提高碳化硅陶瓷的干摩擦性能，但仍然存在以下問題：

（1）由于金屬、石墨與碳化硅的比重差異較大，分散機制也不盡相同，采用常規(guī)的機械球磨混合的方式很難獲得成分均勻的復(fù)合粉體，導(dǎo)致陶瓷燒結(jié)不致密，并影響最終的力學(xué)性能、摩擦性能和高磨損率；

（2）石墨及金屬元素相對于碳化硅來說是弱相后，含金屬或石墨碳化硅陶瓷的強度、斷裂韌性都會有所降低。

因此，有必要開發(fā)一種低摩擦系數(shù)和磨損率的碳化硅陶瓷密封材料，以提高碳化硅機械密封材料的自潤滑性能，同時確保碳化硅陶瓷的抗彎強度、斷裂韌性不能明顯降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題，針對碳化硅陶瓷作為機械密封材料在自潤滑性能較差，在干摩擦狀態(tài)下，會由于摩擦系數(shù)很大而容易失效，磨損率也隨之提高的缺陷，提供了一種碳化硅陶瓷密封材料的制備方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

碳化硅陶瓷密封材料的具體制備步驟為：

（1）將自潤滑碳化硅微粉、陶瓷結(jié)合劑粉末、200～300目的鎂礦粉、白剛玉、無水乙醇、核桃殼粉、β-環(huán)糊精放入球磨機中球磨30～40min，得到磨漿，噴霧干燥后得到待燒結(jié)粉料；

（2）將待燒結(jié)粉料放入石墨模具中，將石墨模具放入熱壓燒結(jié)機中，熱壓燒結(jié)2～3h，脫模得到密封材料毛坯，將密封材料毛坯用預(yù)熱的聚四氟乙烯淋膜處理，自然冷卻至室溫后形成厚度為400～450μm的潤滑保護層，得到碳化硅陶瓷密封材料；

陶瓷結(jié)合劑粉末具體制備步驟為：

（1）將二氧化硅、氧化鋁、碳酸鈣、氧化鋯、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸鋁、硼酸倒入剛玉球磨壇中，并加入直徑為30～50mm的剛玉球，設(shè)定球磨壇自轉(zhuǎn)速度為80～100r/min，球磨時間為30～35min，得到球磨漿料；