机械密封用材料的选择
机械密封材料介绍
机械密封材料介绍机械密封由若干零件组成，各零件材料根据其所起的作用、结构特征和使用条件来进行选择或研制与开发。
机械密封材料包括摩擦副材料、辅助密封材料、加载弹性元件材料和其它结构件材料。
正确合理地选择各种材料，特别是端面摩擦副材料，对保证机械密封工作的稳定性，延长其使用寿命、降低成本等有着重要意义。
材料的选择往往成为一个十分关键的问题，甚至决定密封的成败。
（1）机械密封端面（摩擦副）材料（2）机械密封的辅助密封材料（3）机械密封其它结构材料（1）机械密封端面（摩擦副）材料①摩擦副材料的主要性能：物理力学性能、耐腐蚀性能和摩擦学性能。
1.1物理力学性能：强度、刚度、导热系数、热膨胀系数、耐腐蚀性能、摩擦学性能。
1.2耐腐蚀性能：摩擦副暴露于被密封流体，要使机械密封能正常发挥作用，其腐蚀性能必须加以考虑。
首先应考虑最耐蚀的材料。
机械密封端面材料中，从耐蚀性的角度考虑，优秀的材料有石墨材料、工程陶瓷材料、填充玻璃纤维聚四氟乙烯材料等。
值得注意的是许多耐腐蚀性能优良的金属材料，如哈氏合金B、哈氏合金C等用作摩擦副并不适宜，因为它们并没有伴随有良好的摩擦学性能。
1.3摩擦学性能：摩擦、磨损和润滑等是评价机械密封端面摩擦副材料的摩擦学性能的重要参数。
摩擦系数f，磨损速率可以反映端面的润滑状态。
润滑状态良好，则摩擦系数小、磨损速率低；摩擦系数大、磨损速率高。
密封寿命短，且端面发热严重、液膜汽化，严重时会导致端面热裂，造成密封迅速失效。
低摩擦系数的获得，依靠材料本身的自润滑能力和外界能提供的润滑条件。
②常用的端面摩擦副材料石墨、硬质合金、工程陶瓷、填充聚四氟乙烯、端面摩擦副材料1、石墨材料自然界中碳元素构成的三种物质形态：金刚石（结晶形炭）、石墨（结晶形炭）、煤炭（不具有晶体特征的无定形炭）石墨是机械密封中用量最大、应用范围最广的摩擦副组对材料。
它具有许多优良的性能，如良好的自润滑性和低的摩擦系数、优良的耐腐蚀性能，导热性好、线膨胀系数低、组对性能好，且易于加工、成本低。
常用的机械密封材料和密封材料的性能要求
常用的机械密封材料和密封材料的性能要求机械密封材料是用于工业设备的密封部件，用于防止液体或气体泄漏。
它们通常由柔性材料制成，具有良好的弹性和耐化学性能。
以下是几种常用的机械密封材料以及它们的性能要求：1.橡胶密封材料：橡胶密封材料是由橡胶混合物制成，具有良好的弹性和耐化学性能。
其主要性能要求包括耐磨损、耐腐蚀、耐温性能、抗压缩变形、抗老化和低温柔韧性。
2.聚丙烯密封材料：聚丙烯密封材料是由聚丙烯制成，具有良好的耐腐蚀性能和耐酸碱性能。
其主要性能要求包括耐磨损、耐温性能、抗压缩变形和低温柔韧性。
3.聚四氟乙烯密封材料：聚四氟乙烯密封材料是由聚四氟乙烯制成，具有极佳的耐腐蚀性能和耐高温性能。
其主要性能要求包括耐磨损、耐温性能、抗压缩变形和低温柔韧性。
4.金属密封材料：金属密封材料通常由不锈钢、铜合金等金属制成，具有良好的耐腐蚀性能和高温性能。
其主要性能要求包括耐磨损、耐高温性能、耐压缩变形、耐腐蚀性能、高气密性和高强度。
5.石墨密封材料：石墨密封材料是由纯石墨制成，具有极好的耐高温性能和耐腐蚀性能。
其主要性能要求包括耐磨损、耐高温性能、耐压缩变形、耐腐蚀性能、高气密性和高强度。
在选择密封材料时，还需考虑物料的性质、工作条件和密封要求。
例如，对于化工设备，需要选择耐腐蚀性能好的密封材料；对于高温设备，需要选择耐高温性能好的密封材料；对于高压设备，需要选择耐压缩变形的密封材料。
总之，不同的机械密封材料具有不同的性能要求，根据具体的使用条件和要求进行选择和应用，以保证密封效果和设备的正常运行。
机械密封的结构和材料选择
机械密封的结构和材料选择机械密封是一种常用的密封方式，广泛应用于各种工业设备中。
它通过机械装置将两个密封面紧密地贴合在一起，以防止介质的泄漏和外界杂质的侵入。
机械密封的结构和材料选择对其密封性能和使用寿命有着重要影响。
机械密封的结构通常由密封环、弹簧、填料等部分组成。
其中，密封环是机械密封的核心部件，起到密封作用。
常见的密封环有O型圈、Y型圈、U型圈等。
弹簧的作用是保持密封环的压力，确保密封面之间的紧密贴合。
填料则用于填充密封面之间的间隙，增加密封效果。
在机械密封的材料选择中，需要考虑介质的性质、工作条件和使用要求等因素。
常见的材料有橡胶、聚四氟乙烯、金属等。
橡胶具有良好的弹性和耐磨性，适用于一般介质的密封。
聚四氟乙烯具有优异的耐腐蚀性和耐高温性能，适用于酸碱介质和高温介质的密封。
金属材料通常用于高压、高温和腐蚀性介质的密封。
在选择机械密封结构时，需要根据具体的工作条件和使用要求进行综合考虑。
常见的机械密封结构有单端面机械密封、双端面机械密封和多端面机械密封等。
单端面机械密封适用于低压、低速度和无腐蚀性介质的密封。
双端面机械密封适用于高压、高速度和腐蚀性介质的密封。
多端面机械密封适用于多介质、多压力和多温度的复杂工况。
此外，机械密封还需要考虑安装和维护的便捷性。
合理设计的机械密封结构可以方便安装和更换，减少维护成本和停机时间。
总之，机械密封的结构和材料选择是保证其密封性能和使用寿命的关键因素。
在实际应用中，需要根据具体情况进行综合考虑，并选择合适的结构和材料，以满足工作条件和使用要求。
机械密封的材料
机械密封的材料机械密封的材料机械密封的摩擦副（密封副）主要由动、静环组成，它要求具有耐磨、耐腐蚀、机械强度高、良好的耐热性、气密性好、易加工等优点，其材质常用的如下。
1、硬质合金硬质合金简称WC。
硬质合金是含有钴、铬和钛的一类合金，其中钴是一种粘合剂，钻的含量越高材料的强度就越低。
牌号有：YG-6，硬度为89、5HRA；YG-8，硬度为89HRA；YG-15,?更度为87HRA。
硬质合金有很高的硬度，它的硬度是高速钢的20倍，耐髙温、线胀系数小、摩擦因数低和组对性能好，是机械密封不可缺少的材料。
2、合金钢、高硅铁合金钢经过热处理后，硬度和耐磨性大大增高，加工制造比较容易，成本比较低，常用的材料有3013、4Crl3、9Crl8、W18&4V。
高硅铁是含碳10%〜17%的硅铁合金，它是一种优良的耐酸材料，对硫酸、硝酸、有机酸等介质有良好的耐腐蚀性，但不耐强碱、盐酸，硬度45〜50HRC。
3、碳化硅（SiC)材料碳化硅（SiC)是国际上目前最先进的材料，它的减摩性能特别好，摩擦因数小，硬度高，一般与硬质合金组对。
4、石墨材料①碳石墨，代号M121、耐温3501。
②浸环氧树脂，代号有M106H、M120N、M220N，使用温度200C。
③浸呋喃树脂，代号有M106K、M120K，使用温度200X：。
④碳石墨浸铝，代号有M232L,使用温度400X：；还有浸锑、浸银、浸铜等。
石墨是在石油炭黑、油烟炭黑中加入焦油、沥青等混合经粉碎压制成坯、经高温焙烧2400〜2800X：而成。
在高温焙烧时出现10%〜30%气孔，所以要浸渍一些材料。
碳石墨材料是用处最大的摩擦副组对材料，其特点是：有良好的自润滑性、耐腐蚀性、耐高温、组对性能好、易加工、摩擦因数小。
碳石墨、烧石墨、热解石墨这三种材料都有较好的减摩性、自润滑性，是机械密封主要用到的石墨材料。
它一般与硬材料组对，如硬质合金、碳化硅-耐腐蚀性能好，耐温好、线胀系数低、组对性能好、易加工。
机械密封生产工艺技术大全
机械密封生产工艺技术大全机械密封是一种用于防止液体或气体泄漏的设备。
它主要由密封面、密封环、弹簧和密封结构组成。
机械密封的生产工艺技术是保证机械密封质量的重要环节。
下面将介绍机械密封的生产工艺技术的全过程。
1. 材料选择：机械密封的主要密封面材料有碳化硅、碳化钨、陶瓷等。
材料的选择应根据密封介质的性质、温度和压力等条件来确定，以保证机械密封的耐磨、耐腐蚀和耐高温性能。
2. 密封面的加工：密封面一般需要经过粗磨、细磨和抛光等工艺，以确保密封面的光洁度和平整度。
在加工过程中，还需要控制加工参数，如切削速度、进给量和刀具选择等，以保证加工精度。
3. 密封环的制造：密封环通常采用金属或非金属材料制成。
金属密封环需要通过冷冲压或热冲压工艺进行成型，在此过程中，需要控制温度和时间等参数，以保证密封环的尺寸精度和成形质量。
非金属密封环可以通过注塑或挤压等工艺制造，同样需要控制工艺参数，以确保密封环的密封性能。
4. 弹簧的加工：弹簧是机械密封的一个重要组成部分，它通常采用弹簧钢制成。
在加工过程中，需要通过热处理和弯曲等工艺对弹簧进行加工，以保证弹簧的力学性能和工作性能。
5. 密封结构的装配：密封结构的装配是机械密封生产的最后一道工序。
在装配过程中，需要采用专用的夹具和工具对密封面、密封环和弹簧等部件进行装配，并根据需要进行调节和调试。
在装配过程中，需要保证装配尺寸的精度和装配质量的稳定。
以上是机械密封生产工艺技术的全过程。
在实际生产中，还需要严格控制生产过程中的各项参数和质量标准，以确保机械密封的质量。
同时，还需要注重工艺改进和技术创新，以提高机械密封的性能和可靠性，满足不同领域的密封需求。
机械密封的材料
• 端面材料： 浸呋喃树脂石墨、浸锑石墨、碳化硅、镍 基硬质合金、钴基硬质合金
• 辅助密封材料： 聚四氟乙烯、柔性石墨、铝、铜
• 结构件及波纹管材料： 1Cr18Ni9Ti、2Cr13、 0Cr17Ni12Mo2(316) 、 4J42、4J43、 00Cr17Ni14Mo2(316L)、 Hastalloy C、 Inconel718(GH4169)
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机械密封的材料——端面
• S浸呋喃树脂石墨 ：耐酸碱温 、适用温度小于 160℃
• C浸铜石墨 :耐高温、适用温度小于400℃
• T浸锑石墨 ：耐高温、适用温度小于450℃
• G反应烧结碳化硅：耐高温、腐蚀、适用温度小 于1000℃
• O常压烧结碳化硅 ：耐高温、腐蚀、适用温度 小于1000℃
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克隆机封常用材质代号
• 环片、环座材质组合 • 160 ℃ ：W8、U8、O8、S8 、W3、U3、O3、
S3 、S2 • 200 ℃ ：W2、U2、O2、 T2 • 400 ℃ ：W4、U4、O4、T4 • 波纹管组件材质 • 260 ℃：6、1 • 370 ℃：5、9
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• U镍基硬质合金 ：耐高温、耐酸、适用温度小 于400℃
• W钴基硬质合金 ：耐高温、耐碱、适用温度小
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机械密封的材料——弹性元件
• 8-1Cr18Ni9Ti——中等腐蚀、适用温度小 于260℃
• 6- 00Cr17Ni14Mo2(316L)——中等腐蚀、 适用温度小于260℃
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5
常用国产橡胶圈材质
机械密封的结构和材料选择
机械密封的结构和材料选择Title: 机械密封的结构和材料选择Introduction:机械密封是工业领域中常用的封闭装置，用于防止液体或气体在机械装置的运动过程中泄漏。
作为一种关键部件，机械密封的结构和材料选择对于提高设备的性能和寿命至关重要。
本文将对机械密封的结构和材料选择进行深入探讨，旨在帮助读者更全面、深刻地理解这一关键技术。
I. 机械密封的基本结构1. 静密封环：静密封环主要由金属或非金属材料制成，常见的有橡胶、石墨等。
它位于机械密封的固定端，起到密封作用，防止液体和气体泄漏。
2. 动密封环：动密封环与静密封环相接触，在运动过程中承受较大的工作压力和摩擦力。
材料的选择需要考虑耐磨、耐腐蚀和耐高温等性能。
3. 弹性填料：弹性填料是机械密封的关键部件，起到填充密封空隙的作用。
常见的填料材料有聚四氟乙烯（PTFE）和柔性石墨等。
4. 密封盖和密封座：密封盖和密封座是机械密封的重要组成部分，起到固定密封环和填料的作用。
II. 材料选择的考虑因素1. 工作环境：机械密封一般用于各种工业设备中，不同的工作环境对材料的要求也不同。
在高温环境下，需要选择耐高温材料，如陶瓷，以保证密封性能的稳定。
2. 工作介质：机械密封接触到的工作介质可能是液体、气体或固体颗粒等，不同的介质对材料的腐蚀性和耐磨性有不同要求。
根据介质的性质选择合适的材料可以延长机械密封的使用寿命。
3. 工作压力：机械密封在工作过程中需要承受不同的工作压力，材料的选择应该考虑其耐压性能，以保证密封效果和安全性。
4. 经济性：材料的成本和可获得性也是选择的考虑因素之一，既要保证密封性能，又要尽可能降低成本，提高设备的经济性。
III. 常用的机械密封材料1. 橡胶类：橡胶类材料具有良好的密封性和柔韧性，常用于一般工业设备的机械密封中，如氯丁橡胶和聚氨酯等。
2. 聚四氟乙烯（PTFE）：PTFE是一种优良的非金属密封材料，具有极强的耐腐蚀性和低摩擦系数，在化工、冶金等工业领域得到广泛应用。
机械密封选型与常用型号比较
备注
丁睛橡胶（NBR）-30~100
超过安全使用温度请使用金属波 纹管机械密封
硅橡胶（MVQ） -40~200
乙丙橡胶（EPR）-10~160
氟橡胶（FPM） -30~180
聚四氟乙烯（PTF -100~220
E）
五、介质的特殊性。
1、粘度：低粘度介质易干磨擦宜选用平衡型。高粘度介质，宜
采用强制传动结构。
2、腐蚀和化学溶剂： a、强腐蚀宜用外装式的四氟波纹管密封。
b、辅助密封在不同化学介质中的适用表如下：
材料
用途
矿物油、汽油、挥发油、碳酸钾、氢氧化钾、水、 丁腈橡胶（NBR）
磷酸等
硅橡胶（MVQ） 丁醇、低溶胀性矿物油、弱酸、弱碱、氨水等
丙酮、碱、二氧化硫、重铬酸钾、过氧化氢、氨 乙丙橡胶（EPR）
机械密封常用型号： HU1 型 HU1 型机械密封符合 ISO3096DIN24960 和 GB6556 标
准。辅助密封卷根据工况要求可选用同规格橡胶“O”圈 PTFE“V”圈。单弹簧、非平衡型拨叉传动、补偿能力强， 安装时与轴旋向无关。
磨擦副材质与辅助密封材质可根据实际工况选用。 适用范围 被密封介质：油水、结晶性强碱、盐、高溶度流体、 浆料、有机溶剂及其他弱腐蚀溶液。 密封腔压力：≤1Mpa 密封腔温度：-20℃~220℃ 线速度：≤15m/s
典型工况下机械密封材料的选择
典型工况下机械密封材料的选择在典型的工况下选择适当的机械密封材料是确保机械设备正常运行的关键。
机械密封材料的选择应该基于以下几个因素：工作温度、介质、压力、速度、运行时间以及特殊环境要求等。
下面将详细介绍在典型工况下机械密封材料的选择。
首先，工作温度是选择机械密封材料的重要考虑因素。
不同的材料具有不同的温度范围。
例如，聚四氟乙烯（PTFE）适用于低温工况下，而聚酯（PET）和氟化橡胶（FKM）适用于高温工况下。
因此，在选择机械密封材料时应根据实际工作温度来选择合适的材料。
其次，介质的性质也是选择机械密封材料的重要因素。
不同的介质可能具有不同的化学性质，比如酸碱性、腐蚀性等。
在选择机械密封材料时应考虑介质对材料的腐蚀性。
例如，当处理强酸时，采用陶瓷材料或双金属组合密封件是更好的选择。
第三，压力是选择机械密封材料时需要考虑的因素。
不同的材料具有不同的压力承受能力。
一般而言，金属密封件可以承受较高的压力，而橡胶密封件则适用于较低的压力。
其次，速度也是选择机械密封材料的考虑因素之一、高速旋转设备通常需要使用耐磨材料，以防止材料磨损。
同时，高速设备还需要具有良好的热导性，以避免材料的局部过热。
另外，机械密封材料的选择还应考虑设备的运行时间。
长时间运行的设备通常需要使用耐磨、耐腐蚀的材料，以保证密封的可靠性和持久性。
最后，特殊的环境要求也需要考虑在选择机械密封材料时。
例如，在高温环境下，需要使用耐高温的材料。
在潮湿环境中，需要使用抗潮湿的密封材料。
综上所述，选择适当的机械密封材料需要综合考虑工作温度、介质、压力、速度、运行时间以及特殊环境要求等多个因素。
在选择材料时，应根据不同的工况要求选择合适的材料，以确保机械设备的正常运行和密封性能的可靠性。
机械密封材料选用表
1Cr18Ni9TI Cr18N112M02TI
C41 C4
-1-
名称
硫酸
盐酸 碳酸 磷酸 丙烯酸
介质 浓度% 发烟
浓
1-75 稀
42 ＜36 任意
温度℃
常温 100 常温 沸点以下
动环
静环
碳化钨+碳化钛—碳化钨+碳化钛， 填充玻璃纤维聚四氟乙烯-陶瓷
碳化钨+碳化钛—碳化钨+碳化钛， 填充玻璃纤维聚四氟乙烯-陶瓷，填 充玻璃纤维聚四氟乙烯-高硅铸铁
陶瓷
酚醛树脂浸渍石墨， 浸青铜，浸铅石墨
聚四氟乙烯， 氟橡胶
碳化钨
碳化钨
丁腈橡胶
铸铁，陶瓷，45 号钢淬火，碳化钨
浸铅石墨，铜
丁腈橡胶
3Cr13 4Cr13 1Cr18Ni9Ti 铍青铜 磷青铜
3Cr13 4Cr13 65Mn 60Si2Mn 50CrV
钨铬钴含金，陶瓷 呋喃树脂浸渍石墨 聚四氟乙烯
机械密封材料选用表
名称 清水
介质 浓度%
河水 海水 过热水
含泥砂
汽油、机油、 液态烃等
含颗粒
重油
石油 液化石油气，
染色液 液氧，液氟6
有
苯 机
＜100
酮、醇、
物
醛、酯
3
硝酸
10 ＜66 浓 发烟
动
环
静
温度℃
环
辅助密封圈
弹簧
常温
＞100 常温 ＞100
9Cr18。1Cr13 堆焊 酚醛或呋喃树脂浸 斯太立特合金，铸 渍石墨，青铜，酚醛
说明：（1）哈氏 B，即 Hastlloy B 镍钼合金， （2）斯太立特合金即钨铬钻合金； （3）941 钢即 Ocr12Ni25Mo3Cu3Si2Nb; （4）C4即 00Cr14Ni14Si4; （5）C5即 00Cr20Ni24Si4Ti
机械密封用材料_2024
机械密封用材料_2024
机械密封用材料_2024
机械密封是一种重要的机械设备，用于阻止介质进入机械设备内部。
机械密封用材料是机械密封的关键部件，直接关系到机械密封的可靠性和使用寿命。
因此，选择机械密封用材料是机械密封的关键环节。
1、金属材料
金属材料是机械密封用材料中最常用的材料，其优点在于具有良好的机械性能、可靠性、耐腐蚀性、可焊接性、易于加工性等优点，如钢、不锈钢、合金钢等。
2、碳化物材料
碳化物材料是碳元素在热压状态下被压缩而形成的新材料，其主要特点是抗压强度高、耐磨性好，常用的碳化物有石墨和碳化硅。
3、橡胶材料
橡胶作为机械密封用材料的一种，其特点在于具有优良的机械性能、耐磨性、耐腐蚀性等优点，可以进行拧紧和紧固，但其强度较低，而且容易受温度和油品影响。
4、塑料材料
塑料材料由聚酯或聚烯烃、聚甲烷等合成材料组成，具有耐磨性好、机械强度高、密封性能优、耐腐蚀性、寿命长等特点，是现代机械密封中较为常用的材料。
机械密封基础知识-四机械密封用材料
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（四）硬质合金WC
1、 金属碳化物WC熔点非常高，要制成产品，用普通的冶炼方法行不通。通 常把它制成粉末，混以熔点较低的金属（Co、Ni等），压制成型，高温烧结， 较低熔点金属熔化，将WC粘结成一个整体，制成硬质合金。
2、 硬质合金具有以下优良性能：
（1）硬度高HRA87～94（洛氏硬度），耐磨粒磨损，是悬浮颗粒介质的理想 摩擦副。
优点：收缩率小，耐热冲击性好，成本低，适于批量生产。
2、常压烧结SiC 采用超细SiC粉（粒度在0.1~0.2μm），加适当的添加剂、粘结剂压制成型， 然后在2000~2200℃的温度下烧结而成。适用于数量少，规格品种多的密封环。 致密度高达97%以上。
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3、石墨浸渍剂种类 一般浸渍后，成为不透气制品，对导热性无明显影响， 但强度、硬度有很大提高。常用浸渍剂有：环氧树脂（H）、 呋喃树脂（K）、酚醛树脂（F）、巴氏合金（B）、铝合金 （L）、铜合金（P）、锑合金（D）、银合金（G）。 F：耐酸性好 H：耐碱性好 K：酸碱都耐＜200℃ 耐高温 浸金属：
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（二）制造摩擦副的常用材料
硬质合金 工程陶瓷（Al2O3陶瓷、Al2O3金属陶瓷、Si3N4陶瓷、铬钢玉
陶瓷、碳化硼陶瓷、喷涂陶瓷、SiC、可切削微晶玻璃）
碳石墨 填充聚四氟乙烯
金属材料：铸铁类及铜合金也有铬钢淬火材料
下面分别予以讨论。
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（三）碳石墨
1、特点 （1）具有较高导热性，(碳导热系数为20~40W/m· k，石墨为 40~128 W/m· k，)是非金属中导热最好的材料，仅次于
四、机械密封用材料
机械密封常用的材料
机械密封常用的材料机械密封的密封性能和使用寿命，与各零件的材料有关，尤其是端面密封（摩擦副）的材料，辅助密封的材料和弹簧的材料。
一、端面密封摩擦副的材料摩擦副材料有石墨、陶瓷、堆焊硬质合金、碳化钨合金、SiC、填充聚四氟乙烯、锡青铜、钢结硬质合金、不锈钢、酚醛塑料、尼龙等。
常用材料的性质如下：1、石墨石墨的优点是耐腐蚀性和自润滑性好，摩擦系数小，耐热冲击性好并容易加工，缺点是机械强度低，有孔隙。
石墨的这两个缺点可以用浸渍和渗碳的方法改善。
浸渍石墨可分为浸树脂和浸渍金属两种。
浸树脂石墨耐腐蚀性好，但不耐高温（耐温约170~200℃）；浸渍金属石墨高温性好（浸青铜、铝、铅等耐高温可达400~500℃），但耐腐蚀性差。
石墨是使用最广泛的非金属材料，用作中低转速机械密封的动环和高速机械密封的静环。
好的石墨，肉眼看来致密，手指摸上去不大脱粉，不大染黑手指。
2、陶瓷陶瓷的优点是耐腐蚀性好，硬度很高，耐磨性好，缺点是脆性大以及硬度过高而难以加工。
应用较多是氧化铝陶瓷，还有金属陶瓷。
陶瓷多用于腐蚀性介质、中低速的场合。
3、堆焊硬质合金在碳钢、铬钢和铬镍钢的密封面上堆焊硬质合金，优点是硬度高，耐磨性好，耐温性好（500℃以下），耐腐蚀或汽蚀性好，缺点是易产生气孔、夹渣和表面硬度不均匀。
4、碳化钨合金由碳化钨、碳化钛等硬度高、熔点高的金属碳化物，是用加粘结剂粉末冶金的办法，压制烧结成型。
优点是硬度、强度都很高，耐磨、耐高温、耐腐蚀，线膨胀系数低，缺点是性脆，加工困难。
碳化钨是应用最广泛的端面密封副材料，多用作中低转速机械密封的静环，高速机械密封的动环。
二、辅助密封圈的材料对辅助密封材料的要求是弹性好，摩擦系数小，耐磨、耐热和低温性好，抗介质腐蚀、溶解和老化等，此外还要求在压缩后和长期使用中残余变形好。
常用的辅助密封圈材料是橡胶和聚四氟乙烯，此外还有软聚氯乙烯。
1、橡胶橡胶有较好的弹性、缓冲性、吸振性、耐热性、耐腐蚀性。
机械密封的摩擦副的材料选择
机械密封的摩擦副的材料选择一、机械密封的摩擦副材料的选用要求机械密封的材料是其赖以存在和发展的基础。
摩擦副在高速旋转中要抵抗介质的腐蚀，承受一定的压力，进行热交换。
1)在防腐蚀方面要有良好的化学稳定性，能抵抗介质的腐蚀、磨蚀、溶解和溶胀;2)在物理机械性能方面要有较高的弹性模量、强度及许用PV值，低的摩擦系数和线膨胀系数，优良的耐磨性和自润滑性以及良好的不渗透性等;3)在热力性能方面要有很好的导热性，耐热，耐寒性和耐温度的急变性;4)材料来源方便，加工制造容易，成本低廉。
二、机械密封摩擦副的材料选择常用的非金属材料有碳一石墨、陶瓷、聚四氟乙烯和塑料等;常用的金属材料有硬质合金、镍铬钢、铬钢、青铜、碳钢和铸铁等;此外还用堆焊、烧结、喷涂等表面处理及复合工艺改变或改善摩擦副的表面性能。
各种材料都具有一定的特性，在选择摩擦副材料时，应扬长避短，根据具体条件合理选用。
1、碳—石墨来做摩擦副碳—石墨(以下简称石墨)是摩擦副中经常选用的材料，具有以下优良性能。
1)较高的导热性。
碳的导热系数20~40W/(m.K)，石墨的导热系数40~128w/(m.K)，仅次于银、铜和铝，是非金属材料中唯一具有高导热率的材料，比某些金属(例如司太利硬质合金和哈氏合金等)的导热率高得多。
因此能及时将产生的摩擦热散失，从而降低密封端面的温度，这对提高其可靠性和使用寿命都是非常必要的。
2)较低的线膨胀系数。
石墨的线澎胀系数为2×10¯6～6×10¯8/℃，大约是金属的1/2～1/4。
在温度升高时，其热变形较小，对保持密封端面的平行是有利的。
低的膨服系数加上高的导热率，使其具有良好的热稳定性，耐热、耐寒和耐热冲击性能好·在承受温度剧变的时候不产生裂纹。
3)良好的耐腐蚀性。
石墨的化学稳定性很好，在空气中400℃以下稳定，除强氧化性介质如王水、铬酸、浓硫酸及卤族无素外，可耐其它酸、碱、盐及一切有机化合物的腐蚀。
机械密封常用摩擦副材料的选用
用。钨钴硬质合金一般也不能在酸性介质中使用。碳石墨浸渍树脂后，它的耐蚀性就受到此类树脂的影响。
环氧树脂耐碱、酚醛树脂耐酸，而呋喃树脂的耐酸、耐碱性能均可。
四、 机械密封常用摩擦副材料
(一) 碳石墨
国内目前常用的机械密封摩擦副材料与国外基本一致，性能和质量虽有一定差距，但基本能满足国内的
需求。其中，硬质材料与国外的差距较小，而碳石墨材料与国外相比，无论是品种、性能、质量、工艺和装
碳石墨密封环的耐渗漏性能明显降低。浸渍金属的工艺更为落后，工艺不稳定。
表 1 国内外碳石墨性能比较
碳石墨牌号
国别 制造厂商
密度 g/cm3
硬度 HS
抗弯强度 MPa
线膨胀系数 ×10-6/℃
热导率 cal/cm•s•℃
气孔率 %
M106 (碳基)
中国 东新碳素 1.6 60～70
45
5
-
18
M108(碳基)
备的技术水平与先进国家相比还存在较大差距。国外在国内开设的碳石墨公司或企业，均不将机械用碳石墨
的生产放在国内，而是将其在国外生产的机械用碳石墨的半成品坯料运至国内，仅在国内作机械加工和后期
处理。由于国内生产机械用碳石墨的企业规模不大、研发水平较低，新材料开发能力较弱，工艺装备更新改
造较慢、资金投入力度不够，从而近 20 多年来国内机械用碳石墨的发展步履艰难，技术落后国外。
3
2012 年上海机械工程学会流体工程分会密封专业委员会 “密封技术讲习会”
4. 机械强度和刚度
摩擦副在运行过程中受到各种力和力矩的作用，为避免摩擦副端面产生强度破坏或过量变形，必须选择
具有足够强度和刚度的材料。在高压力下，选用碳石墨环时，就必须在结构上予以考虑。当介质压力更高时，
机械密封常用摩擦副材料的选用
发来选用的材料，同时也应重视社会效益，给予全面的综合评价。此外，某些新材料随着批量化生产、工艺 技术的改进和应用范围的扩大，其价格逐步降低。如：目前无压烧结碳化硅因生产成本已经达到或接近反应 烧结碳化硅而被广泛采用。
对摩擦副材料的总的要求是耐磨、耐热、耐腐蚀，抗冲击和抗热裂等。 1. 耐磨性
由于设计时考虑到摩擦副端面处于边界摩擦或混合摩擦状态，使端面之间有一定的液膜存在，但在实际 使用时，有可能出现短时或瞬间的干摩擦状态，使得摩擦系数增大造成发热和磨损特别严重。因此，摩擦副 材料能否承受瞬时的干摩擦是衡量摩擦副材料的综合性能指标，也是保证摩擦副使用寿命的重要因素，这是 材料选择的第一个重要条件。当密封介质中含有固体颗粒时，则密封端面还将承受磨粒磨损。为此，应选择 硬度较高、摩擦系数较小而热导率较高的材料来提高其耐磨性。
3. 腐蚀磨损 腐蚀磨损是在密封端面摩擦过程中，摩擦副同时与介质发生化学或电化学反应而产生物质损失的一种磨 损。 由于不同介质对摩擦副的腐蚀机理以及摩擦副材料性能的不同，腐蚀磨损出现的形态也不尽相同。
4. 表面磨损 它是由密封端面的疲劳裂纹和热应力裂纹所引起，尤其是密封端面因不均匀摩擦、发热温升而产生的热
日本 东洋碳素 1.75
100
75
4.0
Байду номын сангаас0.02
-
B2(石墨化)
日本
碳研
1.77
85
67
3.6
-
-
C2(碳基)
日本
碳研
1.77
105
53
机械密封的材料
知识点五机械密封的材料机械密封的摩擦副（密封副）主要由动、静环组成，它要求具有耐磨、耐腐蚀、机械强度高、良好的耐热性、气密性好、易加工等优点，其材质常用的如下。
1. 硬质合金硬质合金简称WC。
硬质合金是含有钴、铬和钛的一类合金，其中钴是一种粘合剂，钻的含量越高材料的强度就越低。
牌号有：YG-6，硬度为89.5HRA；YG-8，硬度为89HRA；YG-15,?更度为87HRA。
硬质合金有很高的硬度，它的硬度是高速钢的20倍，耐髙温、线胀系数小、摩擦因数低和组对性能好，是机械密封不可缺少的材料。
2. 合金钢、高硅铁合金钢经过热处理后，硬度和耐磨性大大增高，加工制造比较容易，成本比较低，常用的材料有3013、4Crl3、9Crl8、W18&4V。
高硅铁是含碳10%〜17%的硅铁合金，它是一种优良的耐酸材料，对硫酸、硝酸、有机酸等介质有良好的耐腐蚀性，但不耐强碱、盐酸，硬度45〜50HRC。
3. 碳化硅（SiC)材料碳化硅（SiC)是国际上目前最先进的材料，它的减摩性能特别好，摩擦因数小，硬度高，一般与硬质合金组对。
4. 石墨材料①碳石墨，代号M121、耐温3501。
②浸环氧树脂，代号有M106H、M120N、M220N，使用温度200°C。
③浸呋喃树脂，代号有M106K、M120K，使用温度200X：。
④碳石墨浸铝，代号有M232L,使用温度400X：；还有浸锑、浸银、浸铜等。
石墨是在石油炭黑、油烟炭黑中加入焦油、沥青等混合经粉碎压制成坯、经高温焙烧2400〜2800X：而成。
在高温焙烧时出现10%〜30%气孔，所以要浸渍一些材料。
碳石墨材料是用处最大的摩擦副组对材料，其特点是：有良好的自润滑性、耐腐蚀性、耐高温、组对性能好、易加工、摩擦因数小。
碳石墨、烧石墨、热解石墨这三种材料都有较好的减摩性、自润滑性，是机械密封主要用到的石墨材料。
它一般与硬材料组对，如硬质合金、碳化硅-耐腐蚀性能好，耐温好、线胀系数低、组对性能好、易加工。
机械密封材料选择的一般规律
5、碳化物和氮化物
碳化物和氮化物也是制造旋转轴机械密封 摩擦环的可用材料。 金属碳化物以其高硬度和高耐磨性能而闻 名, 能够承受高负荷。如碳化硅、碳化钨、 碳化钛等。
碳化钛是一种热导性系数较低的金属碳化 物，但可使用于温度非常高的条件下，并 且具有优异的抗氧化性能。加入适量的铁 或铬镍成份，可以改善碳化钛的性能。 氮化硅工程陶瓷是以硅粉为原料经加热氮 化而制成的新型陶瓷材料。按照其工艺可 分为反应烧结氮化硅和热压氮化硅两种。 氮化硅有极好的抗震性,较高的抗弯强度,优 异的耐磨性和良好的化学稳定性。
6、塑料密封材料
在机械密封中塑料制作摩擦环，塑料( 主要 指工程塑料) 在一般情况下都具有较好的抗 磨性、较高的硬度和强度，但其热导率很 低，使用受到限制。目前，塑料只能用于 轻负荷和低密封压力的情况下。
在塑料类材料中, 填充有某些类如玻璃纤 维、石墨、二硫化钼、青铜粉或石油焦粉 等物质的聚四氟乙烯是较为广泛地被用来 制作机械密封摩擦环的材料. 这种材料更 经常用作机械密封的辅助密封填料。它具 有很好的耐腐蚀性能, 较高的抗压强度和 良好的耐磨性。
机械密封材料的选择
1、机械密封材料性能要求
机械密封原理：机械密封是靠一对或数对垂直于 轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹 力（或磁力）作用下保持贴合并配以辅助密封而 达到阻漏的轴封装置。
机械密封材料性能要求
1） 材料致密性好，ห้องสมุดไป่ตู้易泄露介质； 2） 有适当的机械强度和硬度； 3） 压缩性和回弹性好，永久变形小； 4） 高温下不软化，不分解，低温下不硬化，不 脆裂;
5） 抗腐蚀性能好，在酸，碱，油等介质中 能长期工作，其体积和硬度变化小，且不 粘附在金属表面上； 6） 摩擦系数小，耐磨性好； 7） 具有与密封面结合的柔软性； 8） 耐老化性好，经久耐用； 9） 加工制造方便，价格便宜，取材容易 。
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表 14-21 机械密封材料选用参考
名称
介质 浓度% 温度℃
动环
静环
辅助密封 圈
弹簧
9Cr18，1Cr13
浸树脂石墨，青
清水
—
堆焊钴铬钨，铸
98
60
填充聚四氟
氮化硅、氧化铝陶
4Cr13 喷涂聚三
乙烯
瓷
氟氯乙烯
Cr13Ni25MoCu3Si
石墨浸渍呋喃树脂 40~80 60
氮化硅
聚四氟乙烯、
3Ti， 海氏合金 B
钢结硬质合金（R8）
氟橡胶
1Cr18Ni12Mo2Ti
98
70
填充聚四氟
氮化硅、氧化铝陶
4Cr13 喷涂聚三
乙烯
瓷
氟氯乙烯
20~沸 50~60
◎
◎
△
○
╳
╳
◎
工业用 2 种(极压).合成基 ◎
◎
△
△
○
△
△
◎
液力变矩器油.自动变速器油
DOT3(醇型)
制动器油 DOT5(醇型)
DOT5(硅醇型)
汽轮机油 2 种
机械油(2 号锭子油)
液压油(矿物油型)
难 燃 性 液 磷酸酯型
压油
水+乙二醇型
切削油
◎
◎
◎
╳
○
╳
╳
◎
△
╳
╳
○
╳
○
○
◎
△
╳
╳
○
╳
○
○
◎
◎
机械密封用材料的选择
机械密封材料选择是一个复杂问题。在生产实际中，密封结构型式确定以后， 材料选择就成为至关重要的问题，往往由于材料选用不当，既便设计了先进结构， 却不能收到理想的效果。
对于接触式机械密封，摩擦副材料的选择和组配最重要。首先应根据工艺用 途、被密封介质化学性、工作压力、周速和温度来考虑材料是否适用，同时还应 考虑耐腐蚀和耐磨损问题。因为摩擦副是成对地相对滑动，不仅要考虑单个环的 耐磨性，更重要的是两个环相互摩擦的耐磨性，也即摩擦副材料组对，才能保证 摩擦副本身的自润滑性。材料组对必须相配，通常可以从两个方面考虑组配是否 合适：组合时不产生过大磨损，组合时不产生电池腐蚀。
╳
╳
◎
备注：◎ 有耐性 ○ 除特定场合外有耐性 △ 除特定场合外无耐性 ╳ 无耐性
乙烯 酚醛塑料
聚四氟乙烯 聚硫橡胶
聚四氟乙烯
3Cr13，4Cr13
油封所使用的主要橡胶的种类与特长
以下资料参考《机械手册》第五册、上海尚伟液压配件有限公司网上资料
项目
耐 油
耐 碱
耐 酸
耐 水
耐 候
耐 磨
温度范围（℃）
种类 性
性
性
性
性
性
最低温度 最高温度
特长
丁腈橡胶
◎○○○△◎
-40
(NBR)
耐矿物油，耐磨性好，在油 125 封中使用得最多但不能使用
硅橡胶 (VMQ)
○ ╳ △ △ ◎ ○ -60
氟橡胶 (FKM)
◎ △ ○ ○ ◎ ◎ -20
兼有优良耐热性、耐寒性叫 225 但耐候性但耐碱性与耐水性
比其他橡胶差一些。
具有超过硅橡胶耐热性,优 良耐油性和耐化学药品性相 250 配合。在各种橡胶中是油封 用橡胶性能平衡最优良的品 种。
乙烯-丙烯橡胶 ╳ ○ ○ ◎ ◎ ○
烯
1Cr18Ni12Mo2Ti 镍钼合金（Hastellov-B） 高镍合金（Inconel） 高镍铬钢（Carpenter-20）
填充聚四氟乙烯，
1Cr18Ni9Ti
3
常温
陶瓷，高硅铸铁 浸环氧树脂石墨 聚四氟乙
10 30~85
烯
硝酸
常温— <66
沸腾 陶瓷
浓 30-100
氟橡胶 1Cr18Ni12Mo2Ti 填充聚四氟乙烯
聚四氟乙
发烟
—
烯
高镍合金（Inconel）
典型工况下机械密封材料选择
表 10-3-20
名称 硫酸
硝酸 盐酸
介质 浓度% 温度℃
静环
动环
辅助密封圈
弹簧
Cr13Ni25MoCu3Si
石墨浸渍呋喃树脂 5~40 20
氮化硅
聚四氟乙烯、
3Ti， 海氏合金 B
钢结硬质合金（R8）
氟橡胶
Cr18Ni12Mo2Ti
╳
◎
○
◎
△
╳
◎
╳
╳
◎
防冻液(乙二醇型) 水.温水 海水
○
○
╳
△
╳
◎
◎
◎
○
◎
╳
○
○
◎
◎
◎
○
◎
╳
╳
○
◎
◎
◎
水蒸气
╳
○
╳
╳
╳
○
△
◎
10%盐酸液 30%硫酸液 10%硝酸液 40%氢氧化钠液 苯
○
○
○
○
○
◎
○
◎
△
△
△
╳
△
○
△
◎
╳
△
╳
╳
△
○
╳
◎
○
◎
╳
╳
╳
◎
◎
◎
╳
╳
╳
╳
╳
╳
╳
◎
乙醇
○
○
╳
○
○
◎
◎
◎
丁酮
╳
╳
╳
△
╳
点
20~沸 60~99
点
填充聚四氟乙烯 氮化硅
氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷
氮化硅 填充聚四氟
乙烯
、氟橡胶
聚四氟乙烯
1Cr18Ni12Mo2Ti
氮化硅
填充聚四氟
海氏合金 B
2~37 20~70
氧化铝陶瓷
石墨浸渍呋喃树脂
乙烯 氮化硅
氟橡胶
太钼合金 （Ti32Mo）
醋酸
5~100
沸点以 下
石墨浸渍呋喃树脂 氮化硅
金石墨、酚醛塑料
铁
65Mn，60Mn,
—
聚四氟乙 50CrV
碳化钨，1Cr13, 浸青铜或树脂石
机油
>100
烯
堆焊钴铬钨
墨
氟橡胶
液态烃 含颗粒 — 碳化钨
碳化钨
丁腈橡胶
硫酸
1~75 42 发烟
常温 100 <60
陶瓷，高硅铸铁 陶瓷
填充聚四氟乙烯、 氟橡胶
浸酚醛或呋喃树 聚四氟乙
脂石墨
烯
聚四氟乙 填充聚四氟乙烯
氧化铝陶瓷
氮化硅 填充聚四氟
乙烯
硅橡胶
1Cr18Ni12Mc2Ti
磷酸 氨水 氢氧化钾
碱
10~99
沸点以 下
石墨浸渍呋喃树脂 氮化硅
氧化铝陶瓷
氮化硅 填充聚四氟
乙烯
氟橡胶 聚四氟乙烯
10~25
20~沸 点
石墨浸渍呋喃树脂
氮化硅 钢结硬质合 金（R5）
硅橡胶
氮化硅
10~40 90~120 石墨浸渍呋喃树脂
-40
(EPDM)
耐水性、耐极性溶剂性、耐 125 无机药品性及耐候性优良封
用橡胶。但耐油性差。
丁苯橡胶
╳○△○△◎
-45
(SBR)
聚四氟乙烯 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
-65
(PTFE)
纤维
◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ -50
耐极性溶剂性、耐水性优良 100 的封用橡胶。
耐热性、耐寒性、耐化学药 260 品性及耐候性最优良，低摩
于酮类及酯类极性溶剂中。
氢化丁腈橡胶 ◎ ○ ○ ○ ○ ◎
-25
(HNBR)
保持丁腈橡胶密封的特性， 140 耐热性、耐油性及耐候性比
丁腈橡胶优良。
丙烯酸酯橡胶 ◎ ╳ △ △ ◎ ◎
-25
(ACM)
保持与丁腈橡胶同样好的耐 油性、耐热性比硅橡胶稍差， 150 但耐候性优良,耐碱性与耐 水性比丁睛橡胶及其他橡胶 要差些。
钢结硬质合 金（R8）
氟橡胶 聚四氟乙烯
碳化钨（WC）
含有 悬浮 颗粒
氮化硅
氮化硅
钢结硬质合 20~120 钢结硬质合金（R8）
金（R8）充聚四氟
任意
常温
钢堆焊
乙烯、浸呋喃 聚四氟乙烯
钴铬钨、镍铸铁、 树脂或环氧 丁腈橡胶
镍铜合金（Monel） 树脂石墨
氯丁橡胶
<120
含颗 粒
>120
碳化钨
碳化钨
聚四氟乙烯 硅橡胶
1Cr18Ni12Mo2Ti 1Cr18Ni12Mo2Ti 1Cr18Ni12Mo2Ti
1Cr18Ni9Ti 1Cr18Ni12Mo2Ti
尿素 有
苯 机
酮、醇 物
醛醚
39.6 <100
— —
140
沸点以 下
碳化钨、铬钢堆焊 钴铬钨、铸铁
浸树脂石墨 填充聚四氟
◎
◎
╳
◎
╳
○
◎
○
○
◎
△
◎
╳
╳
◎
○
○
○
╳
◎
╳
╳