石墨材料陶瓷強(qiáng)度腐蝕性機(jī)械密封材料

1、石墨材料陶瓷強(qiáng)度腐蝕性機(jī)械密封材料滾子軸承內(nèi)圈外圈推力滾動軸承的常用術(shù)語及定義水泵離心泵揚(yáng)程湘江代表常見水泵 型號代表的意思隔膜范圍材料彈性重量JMX 系列隔膜墊片換熱器墊圈操作溫度石化裝置低溫閥門材料技術(shù)韌性低溫閥門技鑄鐵青銅黃銅木材鋁合金常用摩擦介質(zhì)彈簧閥體緊急材料 緊急切斷閥磁力部件液體特點(diǎn)材料ZCQ 型自吸式介質(zhì)壓力結(jié)構(gòu)密封圈力矩新型高壽陶瓷閥門材料硬度性能耐磨陶瓷球隔膜電信號光纖工作室信號隔膜泵墊片填料石墨硬質(zhì)合金機(jī)械 密封材石墨,材料,陶瓷,強(qiáng)度,腐蝕性,性能,介質(zhì)機(jī)械密封摩擦副材料 根據(jù)統(tǒng)計(jì)，機(jī)械密封的泄漏大約有 80%95%是由于密封端面摩擦副造成的。除了要保持密封面平行之外，

2、主要是摩擦副的材料問題。(1)機(jī)械密封摩擦副材料應(yīng)具備下列條件：機(jī)械密封摩擦副材料根據(jù)統(tǒng)計(jì)，機(jī)械密封的泄漏大約有 80%95%是由于密封端面摩擦副造成的。除了要保持密封面平行之外，主要是摩擦副的材料問題。機(jī)械密封摩擦副材料應(yīng)具備下列條件：1） 機(jī)械強(qiáng)度高，能耐壓和耐壓力變形；具有耐干磨性，耐高載荷性，自潤滑性好；配對材料的磨合性好，無過大的磨損和對偶腐蝕；耐磨性好，壽命長；導(dǎo)熱性和散熱性好；耐高溫性能好；抗熱裂性能好；耐腐蝕性強(qiáng)；線膨脹系數(shù)小，能耐熱變形和尺寸穩(wěn)定性好；切削加工性好，成型性能好；氣密性好；密度小。 如碳化鎢-碳化鎢；強(qiáng)腐蝕介質(zhì)，應(yīng)選用填充聚四氟乙烯-陶瓷等。機(jī)械密封軟面材料機(jī)械

3、密封軟面材料主要包括： 1）石墨。有兩種不同燒結(jié)石墨：碳石墨和電化石墨。前者質(zhì)硬而脆，后者質(zhì)軟、強(qiáng)度低、自潤滑性好。材料時(shí)，需要用浸漬等辦法來填塞孔隙，提高機(jī)械強(qiáng)度。選擇合適的浸漬劑是非常重要的。浸漬劑的性質(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、使用溫度等。常用的浸漬樹脂有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、呋喃樹脂等。酚醛樹脂耐 合金、銅合金、鋁合金、銻合金等。浸漬金屬石墨主要用90MPa，使用溫度可達(dá) 500；浸銅300；浸巴氏合金的碳石墨使用溫度為120180。7-19牌號材料體積密度/g.cm-3硬度/HS抗彎強(qiáng)度/MPa抗壓強(qiáng)度/MPa膨脹系數(shù)/C-1氣孔率/%使用溫度/M121碳石墨1.

4、566525.573.654.010-617350M106H浸環(huán)氧1.606029.42107.8711.010-65200M120H樹1.686041.1988.2611.010-65200M204H脂碳石1.904029.4268.658.010-65200M220H墨1.904539.2383.3611.010-65200M106K浸呋喃1.698050117.6811.010-65220樹墨M232L金碳石墨2.154098.065196.138.010-64400M106Y浸巴氏2.366058.84196.136.010-65180M232Y合墨2.065039.23147.16.

5、010-65180M158K樹墨1.68758568.6558.8468.654.010-66.010-61-103250M158H樹墨1.706576294.2147.1196.134.010-66.010-61-1032304.187W/(m.K);5.446.28W/(m.K)硅化石墨是碳石墨材料經(jīng)硅化處理而得的碳化硅-碳復(fù)合材料。硅化處理的方法有化學(xué)氣相反應(yīng)法（CVR）和液硅浸滲法?；瘜W(xué)氣相沉積法為美國和日本采用，而俄羅斯和德國則用液硅浸滲法。前者SiSiO18002200的高溫下作硅化反應(yīng)將表面轉(zhuǎn)化為SiC；而后者利用液體硅代替Si 蒸汽或SiC 氣體與CVR7-207-21國內(nèi)外硅

6、化石墨的物理性能。7-20CVR生產(chǎn)廠家牌號體積密硬度抗拉抗彎彈性模量膨脹系數(shù)/C-1抗壓熱導(dǎo)率最高工度/g.cm-3強(qiáng)度/MPa強(qiáng)度/MPa/MPa強(qiáng)度/MPaW/(m.K)-1作溫度/空 惰性氣 氣氛中 中日本ES-12.89522.668.61141034.510-612950200鷹公司ES-31.8105(HS)85100(HS)42.283.4241034.210-614770.95400公司P11.843500(HV)34.358.811.8103410-6117.7110.54001600日本日立 HSC1.853000(HV)59351034.410-6116.32化成公司

7、HSC2.003000(HV)68.6411034.410-6116.32美國純碳 PE-69232.15100(HV)3455281034.410-613868.63260公司英國加布司SiC-V1.918.62(HV)10.3415.851034.110-682.7351.92371電碳廠M4561.84100(HV)2500(HV)58.8351033.7(200)10-6118PADLTTE2.542000(HV) 491961761034.110-6浸漬樹脂。7-21性能廠家俄羅斯新齊略賓斯克德國順克埃貝公司牌號C-TC-TTCTII-0.5U8019/g.cm-32.52.72.4

8、2.62.52.65/MPa294314412441235190/MPa88.31089811876.5140103/MPa3949495939130/MPa8810-3125103581031500 .cm270039002300100/J.m-2100120150175100150K /N.mm-3/24.610-64.210-63.810-670IC/MPa0.050.044.010-64510-6導(dǎo)熱系數(shù)/W.(m.)-10.04（201000）線膨脹系數(shù)/-1摩擦因數(shù)2）聚四氟乙烯特點(diǎn)。聚四氟乙烯具有較好的耐腐蝕性，很高的耐熱性和耐寒性，自潤滑性 好，其動、靜摩擦因數(shù)均低于 0.04

9、.但它的導(dǎo)熱性差，為了克服其缺點(diǎn)，加入各種填充劑，7-22機(jī)械密封硬面材料 1）工程陶瓷。常用的工程陶瓷有氧化鋁、氮化硅和碳化硅。陶瓷具有硬度高、耐磨性好、7-237-22性能配方聚四氟乙烯20%40%25%青銅+20%玻璃40%青銅，20%40%4%玻璃纖石墨石墨纖維，10%石墨，5%炭黑石墨玻璃纖維5%石墨/g.cm-32.12.22.162.152.452.72.282.28/MPa13.7316.413.813.815.916.011.2/MPa24.5224.922.722.738.519.920.1/%火1517777171231149導(dǎo)熱率/W(mK)-1硬度(HS)（1%變形）

10、/MPa15.6910.79 13.73 250350 0.24 5065 4.120.480.410.410.430.240.43MN-IM0.040.130.140.170.170.180.15磨損 磨損量試驗(yàn) /mg.10min-1機(jī)123.42.33.63.52.5合姆 摩擦因數(shù)0.200.200.200.200.21磨損量/mg.40min-122.310-38.2410-30.6610-30.7410-31.2210-3線膨縱 050(25200)1.910-4 1.6710-41.6010-41.6010-41.6310-41.5010-4脹系向 01.010-1.4610-41

11、.2910-41.3510-41.3310-41.1910-41.2010-4數(shù)/-11000150020002501.010-41.3810-41.2510-41.3210-41.3810-41.2810-41.4110-41.4010-41.2310-41.5410-41.3310-41.4310-41.3410-41.1610-41.1710-41.2010-41.2310-41.2610-41.3210-4橫 060向 010001.0110-40.7510-40.7910-40.8710-40.6010-40.6910-40.7410-40.5910-40.6910-40.7810-

12、40.6210-40.7410-40.7710-40.6310-40.6210-40.6610-40.8310-40.6910-40.6710-40.6010-40.6310-40.5310-40.6710-40.5710-415002000250吸水率/%0.0050.7910-40.6710-40.7910-40.7110-40.7310-40.6110-4+0.03+0.04+0.58+1.00+0.04-0.777-23制造方法單體成型 燒結(jié)法法熱壓法制造方法單體成型 燒結(jié)法法熱壓法主要優(yōu)點(diǎn)各種形狀都能制造單價(jià)低廉制品密度高主要缺點(diǎn)尺寸精度高示例ALOSiC2 3（需要二次加工）反應(yīng)燒

13、結(jié)法任意形狀都可以制造方法簡單可能大批生產(chǎn)復(fù)雜形狀不行 ALO2 3生產(chǎn)性差SiNSiC3制品密度小SiCSiN3 4涂層法化學(xué)方 化學(xué)氣相沉積法（CVD）1.可得到高密度法2.形狀可任意選定難以制造涂層薄各方向異性有空隙率SiCTiCBN物理方法物理氣相沉積法（PVD）噴鍍法 11.花費(fèi)時(shí)間長SiCSiCTiCTiN等離子噴涂法附著力大可大批生產(chǎn)可得到純的涂層容易做到全面噴涂母材可任選涂層溫度上升涂層薄涂層薄SiCTiCTiN熔射法涂層密度小ALOCrOWC氧化鋁陶瓷ALO2 3不僅具有很高的硬度及耐磨性，而且耐腐蝕性能也很好。除氫氟酸、氟硅劇變。又因氧化鋁陶瓷制造工藝簡單，因此應(yīng)用較廣。表

14、7-24 列出國產(chǎn)氧化鋁陶瓷的組成和性能。材料99瓷材料99瓷95瓷化學(xué)組成/%密度/g.cm-3 硬度(HRA)抗彎強(qiáng)度/MPa 熱導(dǎo)率/W.(m.K)-1熱膨脹系數(shù)/-1ALO99MgO12 33.9859034054016.755.310-6ALO94.5SiO2CaCO3.53.75788221636016.755.810-62 323氮化硅陶瓷的熱膨脹系數(shù)低（2.52.8）10-6/,其抗溫度驟變性要比氧化鋁陶瓷好。它的強(qiáng)度及硬度高且摩擦因數(shù)低，有自潤滑性，是一種很好的耐磨材料。表7-35 列出兩種氮化硅的物理-力學(xué)性能。7-25性能反應(yīng)燒結(jié)氮化硅熱壓氮化硅/g.cm-32.52.6

15、3.13/%13161/MPa196.13688.47784.52/MPa1176.81569.1/MPa117.68137.29-/MPa0.150.20.39/MPa(1.6702.16)15-摩擦因數(shù)0.1-硬度(HRA)80859192熱膨脹系數(shù)/-12.510-6(2.72.8)10-6熱導(dǎo)率/W(mK)-15.02-電阻率(200)/cm1018-(700)/cm108-碳化硅陶瓷是近年發(fā)展的新材料。它具有很低的摩擦因數(shù)，很高的硬度，良好的耐磨性。它具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱性和抗熱振性。材料密度/g.cm-3 抗彎強(qiáng)度/MPa材料密度/g.cm-3 抗彎強(qiáng)度/MPa彈性模量/MP

16、a熱膨脹系數(shù)/-1 硬度(HRA)/W(mK)-1SiC3.13.2441.3539.373.921054.510-6939483.74SiC3.03.10372.65451.114.071054.310-6919292.11SiC3.05343.23362.853.331054.310-69192125.62）硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金只要是碳化鎢WC。有鈷基碳化鎢WCCo、鎳基碳化鎢WCNi-基碳化鎢WC Co Ni。碳化鎢的特點(diǎn)：硬度高，耐磨性好；機(jī)械強(qiáng)度高，抗彎性好；導(dǎo)熱率較-高而膨脹系數(shù)較小，密封面摩擦熱容易導(dǎo)出；無鈷硬質(zhì)合金耐腐蝕性較好。表7-27 列出國產(chǎn)碳化鎢的性能。機(jī)械輔助密封材料

17、（壓蓋）與靜環(huán)之間密封，補(bǔ)償密封面的偏斜和振動；保證使動、靜環(huán)端面緊密結(jié)合具有浮動性。7-27/%備注WCCo密度硬度(HRC)抗彎強(qiáng)度/MPa膨脹系數(shù) 300)YG397314.915.39110.29耐腐蝕性好，可在高速下使用YG694614.61589.510.204.510-6作動、靜環(huán)材料YG892814.414.88914.714.510-6耐摩性較 YG6 差，有時(shí)也用作動、靜環(huán)材料YG15851513.914.18718.635.310-6材料機(jī)械密封對輔助密封圈材料的要求： 1）材料彈性好，特別是要求良好的復(fù)原性，永久變形要??；不受流體介質(zhì)的侵蝕，而且在介質(zhì)中的膨脹和收縮都不

18、大；摩擦因數(shù)小和耐磨性好；使用溫度范圍要廣，在高、低溫下不粘著、不變硬、脆和失彈；要有適當(dāng)?shù)牧W(xué)性能，如扯斷強(qiáng)度及其延伸率、耐壓等，在壓力作用下無顯著變形，有優(yōu)良的抗撕裂性、耐磨性和耐壓性等；便于加工并可得到高的精度；抗介質(zhì)腐蝕、溶解、溶脹、老化等性能好，對介質(zhì)不應(yīng)有污染等。作為輔助密封圈的材料有橡膠、塑料、石棉、膨脹石墨、石墨和金屬脹圈等。橡膠圈是使用最廣的一種輔助密封圈。常用的橡膠密封圈材料有丁晴橡膠、氟橡膠、硅橡膠、氯丁橡膠、丁苯橡膠等。 若干種：低丙烯晴（丁晴-18）、中丙烯晴（丁晴-26）和高丙烯晴（丁晴-40）、丙烯晴含 耐撓曲，抗撕裂也較差。262326-26-246 系偏氟乙烯

19、、六氟丙烯與四氟丙烯的三元共聚物。23 型氟橡膠由偏氟乙烯與三氟氯乙3.24MPa氨、氨水中。硅橡膠是由二甲基硅氧烷與其他有機(jī)硅單體在酸或堿性催化劑存在下聚合成的一種極性高 分子聚合物。硅橡膠有很高的熱穩(wěn)定性，但它有極性，容易在酸堿作用下發(fā)生離子型裂解， 因此耐腐蝕性差，不適宜用于石油系溶劑（如苯、甲苯等）、丙酮、酮醚等有機(jī)溶劑。 因數(shù)和一定的強(qiáng)度、彈性、柔性和不粘著性，因此廣泛用作各種溫度、壓力、腐蝕性介質(zhì)條件下的密封圈。綜上所述，輔助密封材料，在一般介質(zhì)中可使用橡膠材料制成的O 形圈、墊圈和波紋管等； 在腐蝕性介質(zhì)中可使用聚四氟乙烯制成的V 形圈、楔形環(huán)、墊圈和波紋管等；在高、低溫條件下可使用金屬波紋管。選用時(shí)應(yīng)考慮材料的使用溫度和耐腐蝕性。幾種材料的使用溫度、7-287-28材料名稱氟橡膠 硅橡膠聚四氟乙烯高鎳合金 Inconel-750HastelloyC使用溫度/-30100-40100-50100-20100-60