機(jī)械密封用材料_2013

1、H4-3 4-3 機(jī)械密封材料機(jī)械密封材料 機(jī)械密封由若干零件所組成，各零件材料根據(jù)其所起的作機(jī)械密封由若干零件所組成，各零件材料根據(jù)其所起的作用、結(jié)構(gòu)特征和使用條件來進(jìn)行選擇或研制與開發(fā)。用、結(jié)構(gòu)特征和使用條件來進(jìn)行選擇或研制與開發(fā)。 機(jī)械密封材料包括機(jī)械密封材料包括摩擦副材料摩擦副材料、輔助密封材料輔助密封材料、加載彈性加載彈性元件材料和其它結(jié)構(gòu)件材料元件材料和其它結(jié)構(gòu)件材料。正確合理地選擇各種材料，。正確合理地選擇各種材料，特別是端面摩擦副材料，對保證機(jī)械密封工作的穩(wěn)定性，特別是端面摩擦副材料，對保證機(jī)械密封工作的穩(wěn)定性，延長其使用壽命、降低成本等有著重要意義。材料的選擇延長其使用壽命、

2、降低成本等有著重要意義。材料的選擇往往成為一個十分關(guān)鍵的問題，甚至決定密封的成敗。往往成為一個十分關(guān)鍵的問題，甚至決定密封的成敗。n 機(jī)械密封端面（摩擦副）材料機(jī)械密封端面（摩擦副）材料n 機(jī)械密封的輔助密封材料機(jī)械密封的輔助密封材料n 機(jī)械密封其它結(jié)構(gòu)材料機(jī)械密封其它結(jié)構(gòu)材料H機(jī)械密封端面（摩擦副）材料機(jī)械密封端面（摩擦副）材料 摩擦副材料的主要性能：物理力學(xué)性能、耐腐蝕性能摩擦副材料的主要性能：物理力學(xué)性能、耐腐蝕性能和摩擦學(xué)性能。和摩擦學(xué)性能。 強(qiáng)度強(qiáng)度； 剛度；剛度； 導(dǎo)熱系數(shù)；導(dǎo)熱系數(shù)； 熱膨脹系數(shù)；熱膨脹系數(shù)； 耐腐蝕性能；耐腐蝕性能； 摩擦學(xué)性能。摩擦學(xué)性能。H強(qiáng)度強(qiáng)度 強(qiáng)度是保

3、證密封環(huán)整體完整、不發(fā)生破裂的重要指標(biāo)。強(qiáng)度是保證密封環(huán)整體完整、不發(fā)生破裂的重要指標(biāo)。大多數(shù)密封環(huán)是由脆性材料制造，其抗壓強(qiáng)度大于抗拉大多數(shù)密封環(huán)是由脆性材料制造，其抗壓強(qiáng)度大于抗拉強(qiáng)度。結(jié)構(gòu)設(shè)計上也考濾這一因素，使密封環(huán)在受壓狀強(qiáng)度。結(jié)構(gòu)設(shè)計上也考濾這一因素，使密封環(huán)在受壓狀態(tài)下工作。一般說來，強(qiáng)度并不是主要關(guān)心的問題。可態(tài)下工作。一般說來，強(qiáng)度并不是主要關(guān)心的問題?？墒?，有些應(yīng)用場合，是，有些應(yīng)用場合，高壓流體作用于密封環(huán)的內(nèi)圓周，高壓流體作用于密封環(huán)的內(nèi)圓周，使得密封環(huán)承受拉伸載荷使得密封環(huán)承受拉伸載荷。在這種情況下，必須考慮可。在這種情況下，必須考慮可能出現(xiàn)的拉應(yīng)力失效，可以考慮采用

4、金屬材料鑲嵌結(jié)構(gòu)。能出現(xiàn)的拉應(yīng)力失效，可以考慮采用金屬材料鑲嵌結(jié)構(gòu)。H剛度剛度 剛度決定著密封環(huán)抵抗變形的能力。除密封環(huán)的結(jié)構(gòu)因素剛度決定著密封環(huán)抵抗變形的能力。除密封環(huán)的結(jié)構(gòu)因素外，材料的彈性模量外，材料的彈性模量E E是密封環(huán)剛度的主要決定因素。密封是密封環(huán)剛度的主要決定因素。密封環(huán)的剛度影響著端面的變形錐（兩密封端面形成的錐角）環(huán)的剛度影響著端面的變形錐（兩密封端面形成的錐角）和端面的波度。高剛度密封環(huán)的變形很小，對密封性能的和端面的波度。高剛度密封環(huán)的變形很小，對密封性能的影響可以得到有效控制。浸樹脂石墨的彈性模量影響可以得到有效控制。浸樹脂石墨的彈性模量E E為為20GPa20GPa

5、左右，而碳化鎢硬質(zhì)合金的彈性模量可達(dá)左右，而碳化鎢硬質(zhì)合金的彈性模量可達(dá)650GPa650GPa。H熱性能參數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)熱性能參數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)k k和熱膨脹系數(shù)和熱膨脹系數(shù) 導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)k k的大小決定著將端面摩擦熱量傳遞給周圍介質(zhì)的的大小決定著將端面摩擦熱量傳遞給周圍介質(zhì)的能力。導(dǎo)熱系數(shù)越大，傳遞熱量越快、傳遞一定熱量所需能力。導(dǎo)熱系數(shù)越大，傳遞熱量越快、傳遞一定熱量所需的溫度梯度越小、端面溫度越低、端面液膜沸騰的危險性的溫度梯度越小、端面溫度越低、端面液膜沸騰的危險性越小、密封環(huán)熱裂的可能性也越小。浸樹脂石墨的導(dǎo)熱系越小、密封環(huán)熱裂的可能性也越小。浸樹脂石墨的導(dǎo)熱系數(shù)約為數(shù)約為6 W/(

6、m6 W/(mK), K), 而反應(yīng)燒結(jié)碳化硅的導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)而反應(yīng)燒結(jié)碳化硅的導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)42 42 W/( mW/( mK),K),無壓燒結(jié)碳化硅的導(dǎo)熱系數(shù)更高，有時可達(dá)無壓燒結(jié)碳化硅的導(dǎo)熱系數(shù)更高，有時可達(dá)92 92 W/( mW/( mK)K)。H 熱膨脹系數(shù)熱膨脹系數(shù)：以多種方式影響著密封的性能。：以多種方式影響著密封的性能。u由于存在軸向和徑向的溫度梯度，將影響端面的變形錐；由于存在軸向和徑向的溫度梯度，將影響端面的變形錐；同時，如果材料的軸向膨脹沿圓周方向是變化的，則密封同時，如果材料的軸向膨脹沿圓周方向是變化的，則密封端面將形成波形表面。端面將形成波形表面。u密封環(huán)和鑲嵌環(huán)套的相

7、對變形差，可能導(dǎo)致密封環(huán)的脫落，密封環(huán)和鑲嵌環(huán)套的相對變形差，可能導(dǎo)致密封環(huán)的脫落，或鑲嵌環(huán)套、密封環(huán)的碎裂?；蜩偳董h(huán)套、密封環(huán)的碎裂。u給定溫差下的熱應(yīng)力正比于給定溫差下的熱應(yīng)力正比于EE，而，而EE影響著發(fā)生表面裂影響著發(fā)生表面裂紋和整體熱裂的敏感性。紋和整體熱裂的敏感性。H耐腐蝕性能耐腐蝕性能 摩擦副暴露于被密封流體，要使機(jī)械密封能正常發(fā)揮作摩擦副暴露于被密封流體，要使機(jī)械密封能正常發(fā)揮作用，其耐腐蝕性能必須加以考慮。首先應(yīng)考慮最耐蝕的用，其耐腐蝕性能必須加以考慮。首先應(yīng)考慮最耐蝕的材料。機(jī)械密封端面材料中，從耐蝕性的角度考慮，優(yōu)材料。機(jī)械密封端面材料中，從耐蝕性的角度考慮，優(yōu)秀的材料有

8、秀的材料有石墨材料石墨材料、工程陶瓷材料工程陶瓷材料、填充玻璃纖維聚填充玻璃纖維聚四氟乙烯材料四氟乙烯材料等。等。 值得注意的是許多耐腐蝕性能優(yōu)良的金屬材料，如哈氏值得注意的是許多耐腐蝕性能優(yōu)良的金屬材料，如哈氏合金合金B(yǎng) B、哈氏合金、哈氏合金C C等用作摩擦副并不適宜，因為它們并等用作摩擦副并不適宜，因為它們并沒有伴隨有良好的摩擦學(xué)性能。沒有伴隨有良好的摩擦學(xué)性能。H摩擦學(xué)性能摩擦學(xué)性能 摩擦、磨損和潤滑等是評價機(jī)械密封端面摩擦副材料的摩摩擦、磨損和潤滑等是評價機(jī)械密封端面摩擦副材料的摩擦學(xué)性能的重要參數(shù)。摩擦系數(shù)擦學(xué)性能的重要參數(shù)。摩擦系數(shù)f, , 磨損速率可以反映端面磨損速率可以反映端

9、面的潤滑狀態(tài)。潤滑狀態(tài)良好，則摩擦系數(shù)小、磨損速率低。的潤滑狀態(tài)。潤滑狀態(tài)良好，則摩擦系數(shù)小、磨損速率低。摩擦系數(shù)大，則磨損速率高、密封壽命短，且端面發(fā)熱嚴(yán)摩擦系數(shù)大，則磨損速率高、密封壽命短，且端面發(fā)熱嚴(yán)重、液膜汽化，嚴(yán)重時會導(dǎo)致端面熱裂，造成密封迅速失重、液膜汽化，嚴(yán)重時會導(dǎo)致端面熱裂，造成密封迅速失效。效。 低摩擦系數(shù)的獲得，依靠材料本身的低摩擦系數(shù)的獲得，依靠材料本身的自潤滑能力自潤滑能力和外界能和外界能提供的提供的潤滑條件潤滑條件。H低磨損率的獲得低磨損率的獲得:u一種是依靠端面的高硬度而耐磨損，即一種是依靠端面的高硬度而耐磨損，即抗磨抗磨；u另一種則是依靠材料的自潤滑、低摩擦而獲得

10、，即另一種則是依靠材料的自潤滑、低摩擦而獲得，即減摩減摩。 自潤滑特性是機(jī)械密封端面材料要求的一項特性，這是自潤滑特性是機(jī)械密封端面材料要求的一項特性，這是因為考慮到機(jī)器在啟動時，密封界面尚未形成潤滑液膜，因為考慮到機(jī)器在啟動時，密封界面尚未形成潤滑液膜，或者密封件在接近介質(zhì)沸點狀態(tài)下操作時，潤滑液膜會發(fā)或者密封件在接近介質(zhì)沸點狀態(tài)下操作時，潤滑液膜會發(fā)生閃蒸而破壞，這時會產(chǎn)生瞬時的干摩擦。生閃蒸而破壞，這時會產(chǎn)生瞬時的干摩擦。H 設(shè)法改善端面的潤滑狀態(tài)，降低其摩擦和磨損一直是設(shè)法改善端面的潤滑狀態(tài)，降低其摩擦和磨損一直是機(jī)械密封的主要發(fā)展方向。從機(jī)械密封的主要發(fā)展方向。從材料材料角度考慮，不

11、斷出角度考慮，不斷出現(xiàn)了許多性能優(yōu)異的摩擦副材料，如石墨材料、碳化現(xiàn)了許多性能優(yōu)異的摩擦副材料，如石墨材料、碳化硅陶瓷等；從硅陶瓷等；從結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)上考慮，出現(xiàn)了許多結(jié)構(gòu)設(shè)計方案上考慮，出現(xiàn)了許多結(jié)構(gòu)設(shè)計方案及其沖洗、潤滑方案；同時出現(xiàn)了氣膜潤滑或液膜潤及其沖洗、潤滑方案；同時出現(xiàn)了氣膜潤滑或液膜潤滑的非接觸機(jī)械密封滑的非接觸機(jī)械密封。H 常用的端面摩擦副材料常用的端面摩擦副材料 石墨石墨 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 工程陶瓷工程陶瓷 填充聚四氟乙烯填充聚四氟乙烯 端面摩擦副材料組對規(guī)律端面摩擦副材料組對規(guī)律H石墨材料石墨材料自然界中碳元素構(gòu)成的三種物質(zhì)形態(tài)：自然界中碳元素構(gòu)成的三種物質(zhì)形態(tài)：金剛石（結(jié)晶形

12、炭）、石墨（結(jié)晶形炭）、煤炭（不具有金剛石（結(jié)晶形炭）、石墨（結(jié)晶形炭）、煤炭（不具有晶體特征的無定形炭）晶體特征的無定形炭）H 石墨是機(jī)械密封中用量最大、應(yīng)用范圍最廣的摩擦副組石墨是機(jī)械密封中用量最大、應(yīng)用范圍最廣的摩擦副組對材料。它具有許多優(yōu)良的性能對材料。它具有許多優(yōu)良的性能, , 如良好的自潤滑性和如良好的自潤滑性和低的摩擦系數(shù)、優(yōu)良的耐腐蝕性能，導(dǎo)熱性好、線膨脹低的摩擦系數(shù)、優(yōu)良的耐腐蝕性能，導(dǎo)熱性好、線膨脹系數(shù)低、組對性能好，且易于加工、成本低。系數(shù)低、組對性能好，且易于加工、成本低。 機(jī)械密封用石墨一般是用焦炭粉和石墨粉（或炭黑）作機(jī)械密封用石墨一般是用焦炭粉和石墨粉（或炭黑）作

13、基料，用瀝青作粘結(jié)劑，經(jīng)模壓成型在高溫下燒結(jié)而成?；希脼r青作粘結(jié)劑，經(jīng)模壓成型在高溫下燒結(jié)而成。根據(jù)所用原料及燒結(jié)時間、燒結(jié)溫度的不同，可以制成根據(jù)所用原料及燒結(jié)時間、燒結(jié)溫度的不同，可以制成具有各種不同機(jī)械物理性能的燒結(jié)石墨，常見的有具有各種不同機(jī)械物理性能的燒結(jié)石墨，常見的有炭素炭素石墨石墨和和石墨化石墨石墨化石墨兩種，兩者除材料的組分不一樣外，兩種，兩者除材料的組分不一樣外，主要區(qū)別是石墨化石墨是燒結(jié)需經(jīng)主要區(qū)別是石墨化石墨是燒結(jié)需經(jīng)2400280024002800的高溫石的高溫石墨化處理。墨化處理。H 炭素石墨炭素石墨: :簡稱炭（碳）石墨，又稱為高強(qiáng)石墨、硬質(zhì)石簡稱炭（碳）石墨，

14、又稱為高強(qiáng)石墨、硬質(zhì)石墨等，其特點是強(qiáng)度高、硬度大、耐磨損，但脆性大、墨等，其特點是強(qiáng)度高、硬度大、耐磨損，但脆性大、導(dǎo)熱系數(shù)低。它是機(jī)械密封常選的軟環(huán)材料。導(dǎo)熱系數(shù)低。它是機(jī)械密封常選的軟環(huán)材料。 石墨化石墨石墨化石墨: :又稱電化石墨、軟質(zhì)石墨，其特點是質(zhì)軟、又稱電化石墨、軟質(zhì)石墨，其特點是質(zhì)軟、強(qiáng)度低，自潤滑性能好、加工容易。它適宜于介質(zhì)清潔，強(qiáng)度低，自潤滑性能好、加工容易。它適宜于介質(zhì)清潔，但潤滑性能差，或易產(chǎn)生干摩擦的工況，如輕烴介質(zhì)。但潤滑性能差，或易產(chǎn)生干摩擦的工況，如輕烴介質(zhì)。H 燒結(jié)石墨在焙燒過程中，由于粘結(jié)劑中揮發(fā)物質(zhì)產(chǎn)生揮燒結(jié)石墨在焙燒過程中，由于粘結(jié)劑中揮發(fā)物質(zhì)產(chǎn)生揮發(fā)

15、，粘結(jié)劑發(fā)生聚合、分解和炭化，從而出現(xiàn)發(fā)，粘結(jié)劑發(fā)生聚合、分解和炭化，從而出現(xiàn)10-30%10-30%的的氣孔。燒結(jié)石墨直接用作密封環(huán)會出現(xiàn)滲透性泄漏，且氣孔。燒結(jié)石墨直接用作密封環(huán)會出現(xiàn)滲透性泄漏，且強(qiáng)度較低。因此，有必要進(jìn)行浸漬處理以獲得不透性石強(qiáng)度較低。因此，有必要進(jìn)行浸漬處理以獲得不透性石墨制品，并提高其強(qiáng)度。墨制品，并提高其強(qiáng)度。浸漬劑浸漬劑的性質(zhì)決定了浸漬石墨的性質(zhì)決定了浸漬石墨的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度和可應(yīng)用溫度范圍。的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度和可應(yīng)用溫度范圍。H 目前常用的浸漬劑有目前常用的浸漬劑有合成樹脂合成樹脂和和金屬金屬兩大類。當(dāng)使用溫兩大類。當(dāng)使用溫度小于

16、或等于度小于或等于170170時，可選用浸合成樹脂的石墨。常時，可選用浸合成樹脂的石墨。常用的浸漬樹脂有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂和呋喃樹脂。酚醛用的浸漬樹脂有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂和呋喃樹脂。酚醛樹脂耐酸性好，環(huán)氧樹脂耐堿性好，呋喃樹脂耐酸性和樹脂耐酸性好，環(huán)氧樹脂耐堿性好，呋喃樹脂耐酸性和耐堿性都較好，因此浸呋喃樹脂石墨環(huán)應(yīng)用最為普遍。耐堿性都較好，因此浸呋喃樹脂石墨環(huán)應(yīng)用最為普遍。當(dāng)使用溫度大于當(dāng)使用溫度大于170170時，應(yīng)選用浸金屬的石墨環(huán)，但時，應(yīng)選用浸金屬的石墨環(huán)，但應(yīng)考慮所浸金屬的熔點，耐介質(zhì)腐蝕特性等。應(yīng)考慮所浸金屬的熔點，耐介質(zhì)腐蝕特性等。浸銻石墨浸銻石墨是高溫介質(zhì)環(huán)境常選用的一種浸金

17、屬石墨。是高溫介質(zhì)環(huán)境常選用的一種浸金屬石墨。H碳石墨材料牌號及性能舉例碳石墨材料牌號及性能舉例H硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金是一類依靠粉末冶金方法制造獲得的金屬碳化物。它依靠硬質(zhì)合金是一類依靠粉末冶金方法制造獲得的金屬碳化物。它依靠某些合金元素，如鈷、鎳、鋼等，作為粘結(jié)相，將碳化鎢、碳化鈦某些合金元素，如鈷、鎳、鋼等，作為粘結(jié)相，將碳化鎢、碳化鈦等 硬 質(zhì) 相 在 高 溫 下 燒 結(jié) 粘 合 而 成 。 硬 質(zhì) 合 金 具 有 硬 度 高等 硬 質(zhì) 相 在 高 溫 下 燒 結(jié) 粘 合 而 成 。 硬 質(zhì) 合 金 具 有 硬 度 高（HRA8794HRA8794）、強(qiáng)度大（其抗彎強(qiáng)度一般都在）、強(qiáng)

18、度大（其抗彎強(qiáng)度一般都在1400MPa1400MPa以上）、導(dǎo)以上）、導(dǎo)熱系數(shù)高而線膨脹系數(shù)小，且具有一定的耐蝕能力。熱系數(shù)高而線膨脹系數(shù)小，且具有一定的耐蝕能力。Hn 硬質(zhì)合金是一類依靠粉末冶金方法制造獲得的金屬碳化硬質(zhì)合金是一類依靠粉末冶金方法制造獲得的金屬碳化物。它依靠某些合金元素，如鈷、鎳、鋼等，作為粘結(jié)物。它依靠某些合金元素，如鈷、鎳、鋼等，作為粘結(jié)相，將碳化鎢、碳化鈦等硬質(zhì)相在高溫下燒結(jié)粘合而成。相，將碳化鎢、碳化鈦等硬質(zhì)相在高溫下燒結(jié)粘合而成。硬質(zhì)合金具有硬度高（硬質(zhì)合金具有硬度高（HRA87-94HRA87-94）、強(qiáng)度大（其抗彎強(qiáng)）、強(qiáng)度大（其抗彎強(qiáng)度一般都在度一般都在140

19、0MPa1400MPa以上）、導(dǎo)熱系數(shù)高而線膨脹系數(shù)以上）、導(dǎo)熱系數(shù)高而線膨脹系數(shù)小，且具有一定的耐蝕能力。小，且具有一定的耐蝕能力。 機(jī)械密封摩擦副常用的硬質(zhì)合金有：機(jī)械密封摩擦副常用的硬質(zhì)合金有： 鈷基碳化鎢（鈷基碳化鎢（WC-CoWC-Co）硬質(zhì)合金、）硬質(zhì)合金、 鎳基碳化鎢硬質(zhì)合金（鎳基碳化鎢硬質(zhì)合金（WC-NiWC-Ni）、）、 鎳鉻基（鎳鉻基（WC-Ni-CrWC-Ni-Cr）碳化鎢硬質(zhì)合金、）碳化鎢硬質(zhì)合金、 鋼結(jié)碳化鈦硬質(zhì)合金。鋼結(jié)碳化鈦硬質(zhì)合金。H鈷基碳化鎢（鈷基碳化鎢（WC-CoWC-Co）硬質(zhì)合金是機(jī)械密封摩擦副中應(yīng)用最廣）硬質(zhì)合金是機(jī)械密封摩擦副中應(yīng)用最廣的硬質(zhì)合金。它

20、以碳化鎢為主體，鈷為粘結(jié)相，用粉末冶金的硬質(zhì)合金。它以碳化鎢為主體，鈷為粘結(jié)相，用粉末冶金方法壓制燒結(jié)而成。但金屬鈷易氧化，耐蝕性較差。方法壓制燒結(jié)而成。但金屬鈷易氧化，耐蝕性較差。HH 鎳基碳化鎢硬質(zhì)合金（鎳基碳化鎢硬質(zhì)合金（WC-NiWC-Ni）、）、 鎳鉻基（鎳鉻基（WC-Ni-CrWC-Ni-Cr）碳化鎢硬質(zhì)合金）碳化鎢硬質(zhì)合金 為了克服鈷基碳化鎢硬質(zhì)合金耐蝕性差的缺陷，出現(xiàn)了鎳為了克服鈷基碳化鎢硬質(zhì)合金耐蝕性差的缺陷，出現(xiàn)了鎳基碳化鎢硬質(zhì)合金（基碳化鎢硬質(zhì)合金（WC-NiWC-Ni），含鎳），含鎳6-11%6-11%，其耐蝕性能有，其耐蝕性能有很大提高，但硬度有所降低，在某些場合中使

21、用受到了一很大提高，但硬度有所降低，在某些場合中使用受到了一定限制。因此又出現(xiàn)了鎳鉻基（定限制。因此又出現(xiàn)了鎳鉻基（WC-Ni-CrWC-Ni-Cr）碳化鎢硬質(zhì)合）碳化鎢硬質(zhì)合金，它不僅有很好的耐腐蝕性，其強(qiáng)度和硬度與鈷基碳化金，它不僅有很好的耐腐蝕性，其強(qiáng)度和硬度與鈷基碳化鎢硬質(zhì)合金相當(dāng)，是一種性能十分良好的耐腐蝕硬質(zhì)合鎢硬質(zhì)合金相當(dāng)，是一種性能十分良好的耐腐蝕硬質(zhì)合金金 。H鎳基硬質(zhì)合金、鎳鉻基硬質(zhì)合金的性能鎳基硬質(zhì)合金、鎳鉻基硬質(zhì)合金的性能H鋼結(jié)碳化鈦硬質(zhì)合金鋼結(jié)碳化鈦硬質(zhì)合金 鋼結(jié)硬質(zhì)合金是人們找到的一種新型摩擦副材料。它是以鋼結(jié)硬質(zhì)合金是人們找到的一種新型摩擦副材料。它是以鋼為粘結(jié)相

22、，以碳化鈦（鋼為粘結(jié)相，以碳化鈦（TiCTiC）為硬質(zhì)相的硬質(zhì)合金材料。）為硬質(zhì)相的硬質(zhì)合金材料。經(jīng)過適當(dāng)熱處理后，具有高硬度經(jīng)過適當(dāng)熱處理后，具有高硬度HRC6272HRC6272）、高耐磨性和）、高耐磨性和高剛性等特點，并具有良好的韌性和抗熱沖擊能力，適宜高剛性等特點，并具有良好的韌性和抗熱沖擊能力，適宜于溫度有劇烈變化的場合。當(dāng)然，與硬質(zhì)合金相比，硬度于溫度有劇烈變化的場合。當(dāng)然，與硬質(zhì)合金相比，硬度要差一些。要差一些。H鋼結(jié)硬質(zhì)合金的主要特點是燒結(jié)成形后可以進(jìn)行機(jī)械加工，鋼結(jié)硬質(zhì)合金的主要特點是燒結(jié)成形后可以進(jìn)行機(jī)械加工，然后在進(jìn)行熱處理。在硝酸、硫酸、氨水等介質(zhì)中使用，有然后在進(jìn)行熱

23、處理。在硝酸、硫酸、氨水等介質(zhì)中使用，有良好的耐腐蝕性能。但不耐強(qiáng)堿、鹽酸和三氯化鐵熱溶液的良好的耐腐蝕性能。但不耐強(qiáng)堿、鹽酸和三氯化鐵熱溶液的腐蝕。腐蝕。H工程陶瓷工程陶瓷 工程陶瓷是工程上應(yīng)用的一大類陶瓷材料，其原料都是工程陶瓷是工程上應(yīng)用的一大類陶瓷材料，其原料都是經(jīng)過人工制備的，不像日用陶瓷和化工陶瓷直接取自天經(jīng)過人工制備的，不像日用陶瓷和化工陶瓷直接取自天然原料，因此其成分和配方比較容易控制，制品質(zhì)量穩(wěn)然原料，因此其成分和配方比較容易控制，制品質(zhì)量穩(wěn)定。工程陶瓷的共同特點是均具有極好的化學(xué)穩(wěn)定性，定。工程陶瓷的共同特點是均具有極好的化學(xué)穩(wěn)定性，硬度高，耐磨損，但抗沖擊韌性低，脆性大。

24、目前用于硬度高，耐磨損，但抗沖擊韌性低，脆性大。目前用于機(jī)械密封摩擦副的主要是氧化鋁陶瓷（機(jī)械密封摩擦副的主要是氧化鋁陶瓷（AlAl2 2O O3 3）、碳化硅）、碳化硅陶瓷（陶瓷（SiCSiC）和氮化硅陶瓷（）和氮化硅陶瓷（SiSi3 3NiNi4 4）。）。H氧化鋁（氧化鋁（AlAl2 2O O3 3) )陶瓷陶瓷H氧化鋁陶瓷的主要成分是氧化鋁陶瓷的主要成分是AlAl2 2O O3 3和和SiOSiO2 2。 AlAl2 2O O3 3超過超過60%60%的叫剛的叫剛玉瓷。目前用作機(jī)械密封環(huán)較多的是玉瓷。目前用作機(jī)械密封環(huán)較多的是9599.8% Al9599.8% Al2 2O O3 3的

25、剛玉的剛玉陶瓷，分別被簡稱為陶瓷，分別被簡稱為9595瓷和瓷和9999瓷。純度高的氧化鋁陶瓷則硬瓷。純度高的氧化鋁陶瓷則硬度高、耐蝕能力強(qiáng)。度高、耐蝕能力強(qiáng)。AlAl2 2O O3 3含量很高的剛玉陶瓷除氫氟酸和熱含量很高的剛玉陶瓷除氫氟酸和熱濃堿外，對其它各種腐蝕性介質(zhì)都十分耐蝕。剛玉瓷晶體結(jié)濃堿外，對其它各種腐蝕性介質(zhì)都十分耐蝕。剛玉瓷晶體結(jié)構(gòu)致密，主要以離子鍵結(jié)合，鍵合力很強(qiáng)，從而具有很構(gòu)致密，主要以離子鍵結(jié)合，鍵合力很強(qiáng)，從而具有很高的高的硬度硬度，顯示了優(yōu)異的耐磨性，但，顯示了優(yōu)異的耐磨性，但抗熱沖擊能力稍差抗熱沖擊能力稍差，應(yīng)避免，應(yīng)避免造成干摩擦或與軸有局部摩擦等情況出現(xiàn)，同時應(yīng)

26、避免溫度造成干摩擦或與軸有局部摩擦等情況出現(xiàn)，同時應(yīng)避免溫度驟變。驟變。H在在95% Al95% Al2 2O O3 3剛玉瓷坯料中加入剛玉瓷坯料中加入0.52%0.52%的的CrCr2 2O O3 3, , 經(jīng)經(jīng)1700175017001750高溫焙燒可制得呈粉紅色的鉻剛玉陶瓷，它的高溫焙燒可制得呈粉紅色的鉻剛玉陶瓷，它的耐溫度急變性能耐溫度急變性能好，脆性減低好，脆性減低，抗沖擊性能得到提高。鉻剛玉陶瓷與填充玻璃，抗沖擊性能得到提高。鉻剛玉陶瓷與填充玻璃纖維聚四氟乙烯組對，用于纖維聚四氟乙烯組對，用于耐腐蝕機(jī)械密封耐腐蝕機(jī)械密封時性能很好。時性能很好。H碳化硅陶瓷碳化硅陶瓷 碳化硅陶瓷是新

27、型的、性能非常良好的摩擦副材料。它重碳化硅陶瓷是新型的、性能非常良好的摩擦副材料。它重量輕、比強(qiáng)度高、抗輻射能力強(qiáng)；具有一定的自潤滑性，量輕、比強(qiáng)度高、抗輻射能力強(qiáng)；具有一定的自潤滑性，摩擦系數(shù)??；硬度高、耐磨損、組對性能好；化學(xué)穩(wěn)定性摩擦系數(shù)??；硬度高、耐磨損、組對性能好；化學(xué)穩(wěn)定性高、耐腐蝕；導(dǎo)熱性能良好、耐熱沖擊。自高、耐腐蝕；導(dǎo)熱性能良好、耐熱沖擊。自2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代年代以來，國內(nèi)外各大機(jī)械密封公司紛紛把碳化硅作為高以來，國內(nèi)外各大機(jī)械密封公司紛紛把碳化硅作為高pvpv值值的新一代摩擦副組對材料。的新一代摩擦副組對材料。 根據(jù)制造工藝不同，碳化硅制品的性能也存在差異。按制根

28、據(jù)制造工藝不同，碳化硅制品的性能也存在差異。按制造方法主要有造方法主要有反應(yīng)燒結(jié)反應(yīng)燒結(jié)SiCSiC、常壓燒結(jié)常壓燒結(jié)SiCSiC、熱壓燒結(jié)熱壓燒結(jié)SiCSiC等。等。H反應(yīng)燒結(jié)反應(yīng)燒結(jié)SiCSiC 反應(yīng)燒結(jié)反應(yīng)燒結(jié)SiCSiC是由是由-SiC-SiC粉、石墨粉、助熔劑、粘結(jié)劑經(jīng)粉、石墨粉、助熔劑、粘結(jié)劑經(jīng)混合、壓制成型后，置于盛有硅粉的坩堝內(nèi)，在真空爐中加混合、壓制成型后，置于盛有硅粉的坩堝內(nèi)，在真空爐中加熱至熱至1600-18001600-1800，使焙融硅與坯體中的碳起反應(yīng)生成，使焙融硅與坯體中的碳起反應(yīng)生成-SiCSiC，形成了由，形成了由-SiC-SiC、-SiC-SiC和游離硅（和

29、游離硅（1020%1020%）組成的）組成的致密燒結(jié)體。由于游離硅的存在，反應(yīng)燒結(jié)致密燒結(jié)體。由于游離硅的存在，反應(yīng)燒結(jié)SiCSiC的耐蝕性有的耐蝕性有所降低，在所降低，在強(qiáng)堿和強(qiáng)氧化性介質(zhì)中會遭受腐蝕強(qiáng)堿和強(qiáng)氧化性介質(zhì)中會遭受腐蝕。反應(yīng)燒結(jié)。反應(yīng)燒結(jié)SiCSiC的優(yōu)點是制品的的優(yōu)點是制品的收縮率小，耐熱沖擊性好收縮率小，耐熱沖擊性好，且適宜于大，且適宜于大批量生產(chǎn)、成本低。用于沙漿泵、料漿泵上效果較好。批量生產(chǎn)、成本低。用于沙漿泵、料漿泵上效果較好。H無壓燒結(jié)無壓燒結(jié)SiCSiC 無壓（常壓）燒結(jié)無壓（常壓）燒結(jié)SiCSiC是采用超細(xì)是采用超細(xì)SiCSiC粉（粒度約在粉（粒度約在0.1-0.

30、1-0.2m0.2m）, ,加適當(dāng)添加劑、粘結(jié)劑壓制成型，然后在加適當(dāng)添加劑、粘結(jié)劑壓制成型，然后在2000-2000-22002200的溫度下燒結(jié)而成。在燒結(jié)過程中，超細(xì)的碳化硅的溫度下燒結(jié)而成。在燒結(jié)過程中，超細(xì)的碳化硅粒子燒結(jié)形成粒子燒結(jié)形成5-8m5-8m的碳化硅晶體，其致密度可達(dá)的碳化硅晶體，其致密度可達(dá)97%97%以上，以上，耐腐蝕能力比反應(yīng)燒結(jié)耐腐蝕能力比反應(yīng)燒結(jié)SiCSiC好好。常壓燒結(jié)。常壓燒結(jié)SiCSiC的坯料容易制的坯料容易制成各種形狀，并可進(jìn)行機(jī)械加工，適宜于制造形狀較為復(fù)成各種形狀，并可進(jìn)行機(jī)械加工，適宜于制造形狀較為復(fù)雜的產(chǎn)品。雜的產(chǎn)品。H熱壓燒結(jié)熱壓燒結(jié)SiCSi

31、C 熱壓燒結(jié)熱壓燒結(jié)SiCSiC是由粒度小于是由粒度小于1m1m的的SiCSiC粉加上適當(dāng)?shù)奶砑觿?，粉加上適當(dāng)?shù)奶砑觿?，裝入石墨模具內(nèi)，在裝入石墨模具內(nèi)，在2000-21002000-2100的熱壓爐內(nèi)加壓（的熱壓爐內(nèi)加壓（30-30-50MPa50MPa）燒結(jié)而成。它是）燒結(jié)而成。它是SiCSiC中最致密、化學(xué)穩(wěn)定性最好的中最致密、化學(xué)穩(wěn)定性最好的一種，也是成本最高的一種，適用于高參數(shù)的密封工況。一種，也是成本最高的一種，適用于高參數(shù)的密封工況。H加炭加炭SiCSiC氣相滲透氣相滲透SiC(SiC(硅化石墨）：以炭石墨為基體，先按最終產(chǎn)品硅化石墨）：以炭石墨為基體，先按最終產(chǎn)品的形狀加工好，

32、然后導(dǎo)入硅源，采用化學(xué)氣相沉積法在的形狀加工好，然后導(dǎo)入硅源，采用化學(xué)氣相沉積法在1800-22001800-2200的高溫下反應(yīng)生成。滲透層厚度可達(dá)的高溫下反應(yīng)生成。滲透層厚度可達(dá)1.5mm1.5mm。其。其表層還有表層還有10%10%的石墨，具有氣體不滲透性。它既具有炭石墨的石墨，具有氣體不滲透性。它既具有炭石墨的優(yōu)點，有兼有碳化硅的特性。它與無壓燒結(jié)碳化硅組對，的優(yōu)點，有兼有碳化硅的特性。它與無壓燒結(jié)碳化硅組對，可以用于高速場合?？梢杂糜诟咚賵龊?。HH氮化硅陶瓷（氮化硅陶瓷（SiSi3 3N N4 4） 氮化硅（氮化硅（SiSi3 3N N4 4）陶瓷也是一種新開發(fā)出來的摩擦副材料，）陶

33、瓷也是一種新開發(fā)出來的摩擦副材料，其耐磨性好、摩擦系數(shù)較低，并具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，其耐磨性好、摩擦系數(shù)較低，并具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，且且線膨脹系數(shù)?。ň€膨脹系數(shù)?。?.52.51010-6-6-2.8-2.81010-6-6 / /）, ,抗熱沖擊抗熱沖擊能力比氧化鋁陶瓷好。能力比氧化鋁陶瓷好。 氮化硅陶瓷根據(jù)制造工藝的不同，主要可分為反應(yīng)燒結(jié)氮化硅陶瓷根據(jù)制造工藝的不同，主要可分為反應(yīng)燒結(jié)SiSi3 3N N4 4、無壓燒結(jié)、無壓燒結(jié)SiSi3 3N N4 4和熱壓燒結(jié)和熱壓燒結(jié)SiSi3 3N N4 4三種。三種。H 反應(yīng)燒結(jié)反應(yīng)燒結(jié)SiSi3 3N N4 4 ：特點是素坯可以進(jìn)行機(jī)械加

34、工，能制造：特點是素坯可以進(jìn)行機(jī)械加工，能制造形狀較為復(fù)雜的密封件產(chǎn)品，但形狀較為復(fù)雜的密封件產(chǎn)品，但強(qiáng)度和硬度是強(qiáng)度和硬度是SiSi3 3N N4 4制品制品中最低的中最低的，不過由于其，不過由于其成本低成本低而獲得廣泛應(yīng)用。而獲得廣泛應(yīng)用。 無壓燒結(jié)無壓燒結(jié)SiSi3 3N N4 4：是在常壓下經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成，性能接近是在常壓下經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成，性能接近熱壓熱壓SiSi3 3N N4 4，但成本較高。，但成本較高。 熱壓燒結(jié)熱壓燒結(jié)SiSi3 3N N4 4： 是是SiSi3 3N N4 4制品中制品中性能最佳性能最佳的材料，硬度高的材料，硬度高（HRA91-92HRA91-92）, ,致密

35、性好，強(qiáng)度大，耐磨性和耐蝕性優(yōu)良，致密性好，強(qiáng)度大，耐磨性和耐蝕性優(yōu)良，但但成本高成本高，難以制成形狀復(fù)雜的密封環(huán)。，難以制成形狀復(fù)雜的密封環(huán)。 在耐腐蝕機(jī)械密封中，在耐腐蝕機(jī)械密封中，SiSi3 3N N4 4與碳石墨組對性能良好。與碳石墨組對性能良好。SiSi3 3N N4 4與與SiSi3 3N N4 4組對的性能不太好，會導(dǎo)致較大的磨損率。組對的性能不太好，會導(dǎo)致較大的磨損率。HH填充聚四氟乙烯填充聚四氟乙烯H 聚四氟乙烯（聚四氟乙烯（PTFEPTFE）是化學(xué)穩(wěn)定性最好的有機(jī)聚合物，幾）是化學(xué)穩(wěn)定性最好的有機(jī)聚合物，幾乎能耐所有強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和強(qiáng)氧化劑的腐蝕。目前僅發(fā)現(xiàn)熔乎能耐所有強(qiáng)酸、強(qiáng)

36、堿和強(qiáng)氧化劑的腐蝕。目前僅發(fā)現(xiàn)熔融堿金屬（或它的氨溶液）、元素氟和三氟化氯在高溫下融堿金屬（或它的氨溶液）、元素氟和三氟化氯在高溫下能與聚四氟乙烯作用。能與聚四氟乙烯作用。 在聚四氟乙烯的分子長鏈中，氟原子有效地遮蔽了碳原子，在聚四氟乙烯的分子長鏈中，氟原子有效地遮蔽了碳原子，使分子間的內(nèi)聚力降低，因而使表面分子彼此容易滾動或使分子間的內(nèi)聚力降低，因而使表面分子彼此容易滾動或滑動，具有很低的摩擦系數(shù)，是一種極好的減摩、滑動，具有很低的摩擦系數(shù)，是一種極好的減摩、自潤滑自潤滑材料材料。H 聚四氟乙烯存在的最大問題就是具有聚四氟乙烯存在的最大問題就是具有冷流性冷流性，即在載荷的，即在載荷的作用下，

37、隨時間增長而產(chǎn)生永久變形，產(chǎn)生蠕變。此外，作用下，隨時間增長而產(chǎn)生永久變形，產(chǎn)生蠕變。此外，聚四氟乙烯的熱膨脹系數(shù)大（聚四氟乙烯的熱膨脹系數(shù)大（8-258-25）1010-5-5/，約為鋼，約為鋼的的1010倍；導(dǎo)熱性能很差（倍；導(dǎo)熱性能很差（0.244W/m.K0.244W/m.K），僅為鋼的），僅為鋼的1/2001/200。為克服這些缺點，通常是在聚四氟乙烯中加入適量的各種為克服這些缺點，通常是在聚四氟乙烯中加入適量的各種填充劑，構(gòu)成填充聚四氟乙烯。最常用的填充劑有玻璃纖填充劑，構(gòu)成填充聚四氟乙烯。最常用的填充劑有玻璃纖維、石墨等。填充聚四氟乙烯密封環(huán)常用于腐蝕性介質(zhì)環(huán)維、石墨等。填充聚四

38、氟乙烯密封環(huán)常用于腐蝕性介質(zhì)環(huán)境中。境中。H 填充玻璃纖維填充玻璃纖維20%20%的的聚四氟乙烯聚四氟乙烯環(huán)可以與多種陶瓷材料組環(huán)可以與多種陶瓷材料組對，如與對，如與鉻剛玉陶瓷鉻剛玉陶瓷組對，在稀硫酸泵中應(yīng)用效果很好。組對，在稀硫酸泵中應(yīng)用效果很好。填充填充15%15%玻璃纖維、玻璃纖維、5%5%石墨的密封環(huán)常與氧化鋁陶瓷組對，石墨的密封環(huán)常與氧化鋁陶瓷組對，用于用于強(qiáng)腐蝕介質(zhì)強(qiáng)腐蝕介質(zhì)。填充。填充15%15%鈦白粉、鈦白粉、5%5%玻璃纖維的密封環(huán)玻璃纖維的密封環(huán)與碳化硅組對適用于硫酸、硝酸介質(zhì)等。與碳化硅組對適用于硫酸、硝酸介質(zhì)等。HH其它端面摩擦副材料其它端面摩擦副材料用作機(jī)械密封摩擦副

39、的材料還有鑄鐵、碳鋼、鉻鋼、鉻鎳用作機(jī)械密封摩擦副的材料還有鑄鐵、碳鋼、鉻鋼、鉻鎳鋼、鉻鎳鉬鋼、工具鋼、軸承鋼、青銅等。鋼、鉻鎳鉬鋼、工具鋼、軸承鋼、青銅等。我國煉油行業(yè)最早的機(jī)械密封就是鑄鐵對石墨。鑄鐵具有我國煉油行業(yè)最早的機(jī)械密封就是鑄鐵對石墨。鑄鐵具有良好的減摩、耐磨特性，且價格低、加工制造容易。普通良好的減摩、耐磨特性，且價格低、加工制造容易。普通鑄鐵耐蝕性差，只適用于油類和中性介質(zhì)。加入合金元素鑄鐵耐蝕性差，只適用于油類和中性介質(zhì)。加入合金元素形成的合金鑄鐵，提高了耐蝕性，可用于許多工況。某著形成的合金鑄鐵，提高了耐蝕性，可用于許多工況。某著名國際公司的某些機(jī)械密封就采用合金鑄鐵做非

40、旋轉(zhuǎn)環(huán)，名國際公司的某些機(jī)械密封就采用合金鑄鐵做非旋轉(zhuǎn)環(huán)，使用效果很好。使用效果很好。H摩擦副材料配對規(guī)律摩擦副材料配對規(guī)律 對于輕載工況（對于輕載工況（v10m/s, 10m/s, p p1MPa1MPa），優(yōu)先選擇一密），優(yōu)先選擇一密封環(huán)材料為浸樹脂石墨，而另一配對密封環(huán)材料，則可封環(huán)材料為浸樹脂石墨，而另一配對密封環(huán)材料，則可根據(jù)不同的介質(zhì)環(huán)境進(jìn)行選擇。例如，油類介質(zhì)可選用根據(jù)不同的介質(zhì)環(huán)境進(jìn)行選擇。例如，油類介質(zhì)可選用球墨鑄鐵，水、海水可選用青銅，中等酸類介質(zhì)可選用球墨鑄鐵，水、海水可選用青銅，中等酸類介質(zhì)可選用高硅鑄鐵、含鉬高硅鑄鐵等。輕載工況也可選擇等級更高硅鑄鐵、含鉬高硅鑄鐵等。

41、輕載工況也可選擇等級更高的材料，如碳化鎢、碳化硅等。高的材料，如碳化鎢、碳化硅等。H 對于高速、高壓、高溫等重載工況，石墨環(huán)一般選擇對于高速、高壓、高溫等重載工況，石墨環(huán)一般選擇浸浸銻石墨銻石墨，與之配對材料通常選擇導(dǎo)熱性能很好的反應(yīng)燒，與之配對材料通常選擇導(dǎo)熱性能很好的反應(yīng)燒結(jié)或無壓燒結(jié)碳化硅，當(dāng)可能遭受腐蝕時，選擇化學(xué)穩(wěn)結(jié)或無壓燒結(jié)碳化硅，當(dāng)可能遭受腐蝕時，選擇化學(xué)穩(wěn)定性更好的熱壓燒結(jié)碳化硅。定性更好的熱壓燒結(jié)碳化硅。v對于同時存在磨粒磨損和腐蝕性的工況，端面材料必須對于同時存在磨粒磨損和腐蝕性的工況，端面材料必須均選擇均選擇硬材料以抵抗磨損硬材料以抵抗磨損。常用的材料組合為。常用的材料組

42、合為碳化硅對碳化硅對碳化鎢，或碳化硅對碳化硅。碳化鎢，或碳化硅對碳化硅。碳化鎢材料一般選擇鈷基碳化鎢材料一般選擇鈷基碳化鎢，但有腐蝕危險時，選擇更耐腐蝕的鎳基碳化鎢。碳化鎢，但有腐蝕危險時，選擇更耐腐蝕的鎳基碳化鎢。對于強(qiáng)腐蝕而無固體顆粒的工況，可選擇填充玻璃纖維對于強(qiáng)腐蝕而無固體顆粒的工況，可選擇填充玻璃纖維聚四氟乙烯對超純氧化鋁陶瓷（聚四氟乙烯對超純氧化鋁陶瓷（99%Al99%Al2 2O O3 3）。）。H 常用摩擦副材料的許用常用摩擦副材料的許用ppc cvv值值H端面材料的摩擦功率和摩擦系數(shù)端面材料的摩擦功率和摩擦系數(shù) 端面摩擦功率端面摩擦功率的計算一般都采用摩擦系數(shù)的計算方法，即的

43、計算一般都采用摩擦系數(shù)的計算方法，即端面摩擦系數(shù)乘以端面工作的端面摩擦系數(shù)乘以端面工作的p pc cv v 值，再乘以端面密封環(huán)帶值，再乘以端面密封環(huán)帶面積。面積。 Nf= f pc vHH 2.2 2.2 機(jī)械密封的輔助密封材料機(jī)械密封的輔助密封材料 機(jī)械密封的輔助密封包括旋轉(zhuǎn)環(huán)輔助密封、非旋轉(zhuǎn)環(huán)輔機(jī)械密封的輔助密封包括旋轉(zhuǎn)環(huán)輔助密封、非旋轉(zhuǎn)環(huán)輔助密封，也包括端蓋與密封腔體間的密封、軸套與軸的助密封，也包括端蓋與密封腔體間的密封、軸套與軸的密封。從端面形狀看，有密封。從端面形狀看，有O O形圈、方形圈（墊）、平墊、形圈、方形圈（墊）、平墊、V V形墊、楔形墊、包覆墊、包覆形墊、楔形墊、包覆墊

44、、包覆O O形圈等。形圈等。H 根據(jù)輔助密封的作用，要求材料具有良好的彈性、低的摩根據(jù)輔助密封的作用，要求材料具有良好的彈性、低的摩擦系數(shù)，能耐介質(zhì)的腐蝕、耐溶解和溶脹，耐老化，在壓擦系數(shù)，能耐介質(zhì)的腐蝕、耐溶解和溶脹，耐老化，在壓縮后及長期的工作中有較小的永久變形，在高溫下使用具縮后及長期的工作中有較小的永久變形，在高溫下使用具有不粘著性，在低溫下不硬脆而失去彈性，具有一定的強(qiáng)有不粘著性，在低溫下不硬脆而失去彈性，具有一定的強(qiáng)度和抗壓性。輔助密封常用的材料有合成橡膠、聚四氟乙度和抗壓性。輔助密封常用的材料有合成橡膠、聚四氟乙烯、柔性石墨、金屬材料等。烯、柔性石墨、金屬材料等。H合成橡膠合成橡

45、膠 橡膠是一種彈性很好的高分子材料，具有良好的彈性和一定橡膠是一種彈性很好的高分子材料，具有良好的彈性和一定的強(qiáng)度，具有較好的氣密性、不透水性、耐磨、耐溫、耐壓、的強(qiáng)度，具有較好的氣密性、不透水性、耐磨、耐溫、耐壓、耐腐蝕，是一種被廣泛采用的輔助密封材料。不同種類的橡耐腐蝕，是一種被廣泛采用的輔助密封材料。不同種類的橡膠有不同的耐腐蝕性能、耐溶劑性能和耐溫性能，在選用時膠有不同的耐腐蝕性能、耐溶劑性能和耐溫性能，在選用時要加以注意。機(jī)械密封輔助密封常用的合成橡膠有丁腈橡膠要加以注意。機(jī)械密封輔助密封常用的合成橡膠有丁腈橡膠（NBRNBR）、氟橡膠（）、氟橡膠（FPMFPM）、乙丙橡膠（）、乙丙

46、橡膠（EPMEPM）、硅橡膠。）、硅橡膠。H丁腈橡膠（丁腈橡膠（NBRNBR） 最常用的輔助密封圈材料，它以優(yōu)異的耐油、耐老化著稱，最常用的輔助密封圈材料，它以優(yōu)異的耐油、耐老化著稱，也具有良好的耐磨性能。丁腈橡膠的性能與丙烯腈的含量有也具有良好的耐磨性能。丁腈橡膠的性能與丙烯腈的含量有關(guān)，丙烯腈含量高，耐油性能好，強(qiáng)度、硬度、耐磨性、耐關(guān)，丙烯腈含量高，耐油性能好，強(qiáng)度、硬度、耐磨性、耐水性增加，但耐蝕性、彈性和低溫性變差。輔助密封圈一般水性增加，但耐蝕性、彈性和低溫性變差。輔助密封圈一般采用中、高丙烯腈含量（丙烯腈含量為采用中、高丙烯腈含量（丙烯腈含量為2640%2640%，即丁腈，即丁腈

47、2626、丁腈丁腈4040）的丁腈橡膠，尤其以丁腈）的丁腈橡膠，尤其以丁腈4040橡膠應(yīng)用最為廣泛，橡膠應(yīng)用最為廣泛，但低溫工況輔助密封圈材料應(yīng)選用丁腈但低溫工況輔助密封圈材料應(yīng)選用丁腈2626橡膠。丁腈橡膠橡膠。丁腈橡膠對礦物油、動植物油、脂肪烴有優(yōu)良的耐蝕性，但值得注意對礦物油、動植物油、脂肪烴有優(yōu)良的耐蝕性，但值得注意的是，它不耐磷酸酯系液壓油，不耐強(qiáng)酸、芳烴、酯、酮、的是，它不耐磷酸酯系液壓油，不耐強(qiáng)酸、芳烴、酯、酮、醚、鹵代烴等介質(zhì)的腐蝕。醚、鹵代烴等介質(zhì)的腐蝕。H氟橡膠（氟橡膠（FPMFPM） 通常所說的氟橡膠是指含氟烯烴共聚物，是產(chǎn)量最大的通常所說的氟橡膠是指含氟烯烴共聚物，是產(chǎn)

48、量最大的一種氟橡膠，有兩種類型，即一種氟橡膠，有兩種類型，即2323型氟橡膠和型氟橡膠和2626型氟橡膠。型氟橡膠。2323型氟橡膠是偏氟乙烯與三氟氯乙烯的共聚物，有優(yōu)異型氟橡膠是偏氟乙烯與三氟氯乙烯的共聚物，有優(yōu)異的耐強(qiáng)酸性能，特別耐發(fā)煙硝酸，但加工困難。的耐強(qiáng)酸性能，特別耐發(fā)煙硝酸，但加工困難。2626型氟型氟橡膠是目前最通用的氟橡膠品種，為適應(yīng)各種用途，其橡膠是目前最通用的氟橡膠品種，為適應(yīng)各種用途，其生產(chǎn)牌號繁多，但基本品種有氟橡膠生產(chǎn)牌號繁多，但基本品種有氟橡膠2626和氟橡膠和氟橡膠246246。H 氟橡膠氟橡膠2626是偏氟乙烯和六（全）氟丙烯的共聚物，其耐是偏氟乙烯和六（全）氟

49、丙烯的共聚物，其耐熱性、耐溶劑性優(yōu)于熱性、耐溶劑性優(yōu)于2323型氟橡膠，除個別情況外，已基本型氟橡膠，除個別情況外，已基本上取代了上取代了2323型氟橡膠。氟橡膠型氟橡膠。氟橡膠246246是偏氟乙烯、六（全）是偏氟乙烯、六（全）氟丙烯、四氟乙烯三元共聚物，其耐熱、耐溶劑性比氟橡氟丙烯、四氟乙烯三元共聚物，其耐熱、耐溶劑性比氟橡膠膠2626還好。目前，機(jī)械密封輔助密封圈采用的氟橡膠主還好。目前，機(jī)械密封輔助密封圈采用的氟橡膠主要是氟橡膠要是氟橡膠2626。 氟橡膠具有特別好的耐熱性、耐腐蝕性，良好的耐過熱水、氟橡膠具有特別好的耐熱性、耐腐蝕性，良好的耐過熱水、過熱蒸汽性，在過熱蒸汽性，在250

50、250下可長期使用，廣泛用于耐腐蝕、耐下可長期使用，廣泛用于耐腐蝕、耐高溫的場合。但是氟橡膠不耐氨水、強(qiáng)堿、有機(jī)酸、濃醋高溫的場合。但是氟橡膠不耐氨水、強(qiáng)堿、有機(jī)酸、濃醋酸、丙酮、醚、醋酸乙酯等。酸、丙酮、醚、醋酸乙酯等。H乙丙橡膠（乙丙橡膠（EPMEPM或或EPDMEPDM） 乙丙橡膠具有優(yōu)異的耐老化性能、耐熱性能，能在乙丙橡膠具有優(yōu)異的耐老化性能、耐熱性能，能在150150下長期使用而物理機(jī)械性能變化緩慢。它耐磨損性、耐腐下長期使用而物理機(jī)械性能變化緩慢。它耐磨損性、耐腐蝕能較好，蝕能較好，但對碳?xì)浠衔镉皖惙€(wěn)定性差，因而不可用于但對碳?xì)浠衔镉皖惙€(wěn)定性差，因而不可用于礦物油中礦物油中。如

51、果借助于潤滑脂、潤滑油來安裝機(jī)械密封，。如果借助于潤滑脂、潤滑油來安裝機(jī)械密封，也得考慮這一因素的影響。也得考慮這一因素的影響。但它特別耐硅油、磷酸酯液壓但它特別耐硅油、磷酸酯液壓油等合成潤滑劑，耐酮、醇溶液、中等強(qiáng)度的酸堿，同時油等合成潤滑劑，耐酮、醇溶液、中等強(qiáng)度的酸堿，同時也耐同時也耐高壓水蒸汽。也耐同時也耐高壓水蒸汽。H硅橡膠硅橡膠 硅橡膠具有很寬的溫度使用范圍（硅橡膠具有很寬的溫度使用范圍（-100350-100350）和很高的）和很高的熱穩(wěn)定性，一般可在熱穩(wěn)定性，一般可在200300200300下長期使用。硅橡膠無毒、下長期使用。硅橡膠無毒、無味，對人體無不良影響，但耐溶劑性差，且

52、易在酸堿作無味，對人體無不良影響，但耐溶劑性差，且易在酸堿作用下發(fā)生離子性裂解，在高壓水蒸汽中會產(chǎn)生分解，機(jī)械用下發(fā)生離子性裂解，在高壓水蒸汽中會產(chǎn)生分解，機(jī)械強(qiáng)度低、不耐磨。主要用于各種高、低溫、高速旋轉(zhuǎn)等場強(qiáng)度低、不耐磨。主要用于各種高、低溫、高速旋轉(zhuǎn)等場合下的動植物油、礦物油、氧、弱酸、弱堿等介質(zhì)，不適合下的動植物油、礦物油、氧、弱酸、弱堿等介質(zhì)，不適用于苯、甲苯、丙酮等溶劑性介質(zhì)，也不適用于高壓水蒸用于苯、甲苯、丙酮等溶劑性介質(zhì)，也不適用于高壓水蒸汽。汽。H聚四氟乙烯聚四氟乙烯 聚四氟乙烯（聚四氟乙烯（PTFEPTFE）幾乎能耐所有強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和強(qiáng)氧化劑）幾乎能耐所有強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和強(qiáng)氧化劑

53、的腐蝕；因具有很低的摩擦系數(shù)，是一種極好的減摩、自的腐蝕；因具有很低的摩擦系數(shù)，是一種極好的減摩、自潤滑材料，但其導(dǎo)熱性能很差，僅潤滑材料，但其導(dǎo)熱性能很差，僅0.244W/(m.K)0.244W/(m.K)。添加青。添加青銅粉、二硫化鉬、石墨等，可改善其導(dǎo)熱性和自潤滑性。銅粉、二硫化鉬、石墨等，可改善其導(dǎo)熱性和自潤滑性。 聚四氟乙烯有很高的耐熱性和耐寒性，使用溫度范圍為聚四氟乙烯有很高的耐熱性和耐寒性，使用溫度范圍為180250180250。耐水性、耐老化性、不燃性、韌性及加工性能。耐水性、耐老化性、不燃性、韌性及加工性能都很好。常制成都很好。常制成V V形圈，作旋轉(zhuǎn)環(huán)和非旋轉(zhuǎn)環(huán)的輔助密封。

54、形圈，作旋轉(zhuǎn)環(huán)和非旋轉(zhuǎn)環(huán)的輔助密封。另外，可用聚四氟乙烯包覆其它材料，如聚四氟乙烯包覆另外，可用聚四氟乙烯包覆其它材料，如聚四氟乙烯包覆不銹鋼、聚四氟乙烯包覆橡膠，形成復(fù)合材料輔助密封，不銹鋼、聚四氟乙烯包覆橡膠，形成復(fù)合材料輔助密封，由于它們結(jié)合了兩種或兩種以上材料的優(yōu)點，具有更加良由于它們結(jié)合了兩種或兩種以上材料的優(yōu)點，具有更加良好的密封效果。好的密封效果。H柔性石墨柔性石墨 柔性石墨既有普通石墨的優(yōu)良熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和高柔性石墨既有普通石墨的優(yōu)良熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和高導(dǎo)熱性，同時又具有獨特的可壓縮性和回彈性。它能耐高導(dǎo)熱性，同時又具有獨特的可壓縮性和回彈性。它能耐高低溫，在輸送介質(zhì)

55、溫度不低于低溫，在輸送介質(zhì)溫度不低于200200時，輔助密封材料應(yīng)優(yōu)時，輔助密封材料應(yīng)優(yōu)先采用柔性石墨。但柔性石墨的強(qiáng)度較低，應(yīng)注意加強(qiáng)和先采用柔性石墨。但柔性石墨的強(qiáng)度較低，應(yīng)注意加強(qiáng)和保護(hù)。保護(hù)。 模壓成矩形圈、楔形圈、墊片的柔性石墨常用于機(jī)械密封模壓成矩形圈、楔形圈、墊片的柔性石墨常用于機(jī)械密封非旋轉(zhuǎn)環(huán)輔助密封圈、旋轉(zhuǎn)環(huán)輔助密封圈、金屬波紋管密非旋轉(zhuǎn)環(huán)輔助密封圈、旋轉(zhuǎn)環(huán)輔助密封圈、金屬波紋管密封的波紋管組件與軸套連接的靜密封墊。封的波紋管組件與軸套連接的靜密封墊。H金屬材料金屬材料 在高壓下，尤其是高壓和高溫同時存在時，前述幾種材料并在高壓下，尤其是高壓和高溫同時存在時，前述幾種材料并不

56、能勝任，這時只有選用金屬材料來制作輔助密封。根據(jù)不不能勝任，這時只有選用金屬材料來制作輔助密封。根據(jù)不同的工作條件有不同的金屬材料供選用，金屬空心同的工作條件有不同的金屬材料供選用，金屬空心O O形圈的形圈的材料有材料有0Cr18Ni9, 0Cr18Ni12Mo2Ti0Cr18Ni9, 0Cr18Ni12Mo2Ti、1Cr18Ni9Ti 1Cr18Ni9Ti 等，對于等，對于端面為三角形的楔形墊，則常采用鉻鋼，如端面為三角形的楔形墊，則常采用鉻鋼，如0Cr130Cr13。對于平。對于平墊則多采用紫銅或鋁墊。墊則多采用紫銅或鋁墊。 對于高壓高溫條件下，上述材料的強(qiáng)度和彈性模量會明顯下對于高壓高溫

57、條件下，上述材料的強(qiáng)度和彈性模量會明顯下降，此時應(yīng)采用耐熱合金，如因科鎳合金降，此時應(yīng)采用耐熱合金，如因科鎳合金(Inconel)(Inconel)。H2.3 2.3 機(jī)械密封其它結(jié)構(gòu)材料機(jī)械密封其它結(jié)構(gòu)材料 彈性元件材料彈性元件材料 其它結(jié)構(gòu)件材料其它結(jié)構(gòu)件材料H彈性元件材料彈性元件材料 機(jī)械密封的彈性加載元件有壓縮螺旋彈簧、波形彈簧、金機(jī)械密封的彈性加載元件有壓縮螺旋彈簧、波形彈簧、金屬波紋管等。要求材料耐腐蝕、耐疲勞、耐高低溫，強(qiáng)度屬波紋管等。要求材料耐腐蝕、耐疲勞、耐高低溫，強(qiáng)度極限高、彈性極限高，長期工作仍有足夠彈力維持密封端極限高、彈性極限高，長期工作仍有足夠彈力維持密封端面的緊密

58、貼合。面的緊密貼合。 壓縮螺旋彈簧大多由不銹鋼壓縮螺旋彈簧大多由不銹鋼, , 如如4Cr134Cr13、1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti、0Cr17Ni12Mo20Cr17Ni12Mo2、0Cr18Ni12Mo2Ti0Cr18Ni12Mo2Ti等等 或特殊合金，如或特殊合金，如Ni66Cu31Fe (Monel 400)Ni66Cu31Fe (Monel 400)、Ni76Cr16Fe8(Inconel 600)Ni76Cr16Fe8(Inconel 600)等制。等制。H 機(jī)械密封用波形彈簧，常用薄鋼帶制造，其常用材料有機(jī)械密封用波形彈簧，常用薄鋼帶制造，其常用材料有1Cr18Ni9

59、 (302), 0Cr18Ni12Mo2Ti (316), 1Cr18Ni9 (302), 0Cr18Ni12Mo2Ti (316), 0Cr17Ni7Al(17-7PH), 0Cr17Ni7Al(17-7PH), 因科鎳爾因科鎳爾x-750 (Inconel x-750 (Inconel x-750), x-750), 蒙乃爾蒙乃爾K-500 (Monel K-500)K-500 (Monel K-500)等。等。 金屬波紋管分焊接波紋管和壓力成型波紋管兩種，一般耐金屬波紋管分焊接波紋管和壓力成型波紋管兩種，一般耐腐蝕材料為沉淀硬化不銹鋼腐蝕材料為沉淀硬化不銹鋼AM350 ( 16.5%Cr

60、, 4.3%Ni, AM350 ( 16.5%Cr, 4.3%Ni, 2.75%Mo, 0.1%C),2.75%Mo, 0.1%C),中級耐腐蝕程度用中級耐腐蝕程度用Inconel-x-750, Inconel-x-750, 高級高級耐腐蝕用耐腐蝕用Hasterlloy C-276(57%Ni, 15%Cr, 16%Mo, 1%FeHasterlloy C-276(57%Ni, 15%Cr, 16%Mo, 1%Fe，0.02%C)0.02%C)。H其它結(jié)構(gòu)件材料其它結(jié)構(gòu)件材料 機(jī)械密封的其它結(jié)構(gòu)件，如彈簧座、推環(huán)、旋轉(zhuǎn)環(huán)座、非機(jī)械密封的其它結(jié)構(gòu)件，如彈簧座、推環(huán)、旋轉(zhuǎn)環(huán)座、非旋轉(zhuǎn)環(huán)座、緊定螺釘