石墨材料陶瓷强度腐蚀性机械密封材料

石墨材料陶瓷强度腐蚀性机械密封材料

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机械密封摩擦副材料

根据统计，机械密封的泄漏大约有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问题。

(1)机械密封摩擦副材料应具备下列条件：

1）机械强度高，能耐压和耐压力变形；

2）具有耐干磨性，耐高载荷性，自润滑性好；

3）配对材料的磨合性好，无过大的磨损和对偶腐蚀；

4）耐磨性好，寿命长；

5）导热性和散热性好；

6）耐高温性能好；

7）抗热裂性能好；

8）耐腐蚀性强；

9）线膨胀系数小，能耐热变形和尺寸稳定性好；

10）切削加工性好，成型性能好；

11）气密性好；

12）密度小。

综合衡量摩擦副材料，一般认为：浸渍树脂或金属的石墨材料，其导热性和自润滑性都很好，应优先考虑选用；强氧化性介质，应选用陶瓷材料；介质含颗粒，应选用硬对硬摩擦副材料，如碳化钨-碳化钨；强腐蚀介质，应选用填充聚四氟乙烯-陶瓷等。

机械密封软面材料

(2)机械密封软面材料主要包括：

1）石墨。有两种不同烧结石墨：碳石墨和电化石墨。前者质硬而脆，后者质软、强度低、自润滑性好。

石墨具有良好的自润滑性和良好的导热性，具有良好的耐腐蚀性但不耐强氧化介质，具有抗热冲击性和低摩擦因数。然而石墨存在着气孔率大、机械强度低的缺点。因此石墨用作软面材料时，需要用浸渍等办法来填塞孔隙，提高机械强度。

选择合适的浸渍剂是非常重要的。浸渍剂的性质决定了浸渍石墨的化学稳定性、热稳定性、机械强度、使用温度等。常用的浸渍树脂有酚醛树脂、环氧树脂、呋喃树脂等。酚醛树脂耐酸性较好，环氧树脂耐碱性好，而呋喃树脂耐酸性和耐碱性均较好。常用的浸渍金属有巴氏合金、铜合金、铝合金、锑合金等。浸渍金属石墨主要用90MPa，使用温度可达500℃；浸铜或铜合金的碳石墨使用温度为300℃；浸巴氏合金的碳石墨使用温度为120～180℃。

②导热率为5.44～6.28W/(m.K)

硅化石墨是碳石墨材料经硅化处理而得的碳化硅-碳复合材料。硅化处理的方法有化学气相反应法（CVR）和液硅浸渗法。化学气相沉积法为美国和日本采用，而俄罗斯和德国则用液硅浸渗法。前者Si或SiO气体在1800～2200℃的高温下作硅化反应将表面转化为SiC；而后者利用液体硅代替Si蒸汽或SiC气体与CVR同样作硅化处理。表7-20及表7-21列出了国内外硅化石墨的物理性能。

好，其动、静摩擦因数均低于0.04.但它的导热性差，为了克服其缺点，加入各种填充剂，成为填充四氟乙烯。表7-22列出聚四氟乙烯及填充四氟乙烯的性能。

(6)机械密封硬面材料

1）工程陶瓷。常用的工程陶瓷有氧化铝、氮化硅和碳化硅。陶瓷具有硬度高、耐磨性好、耐腐蚀性好及耐温性好的特点，是较理想的动、静环密封面材料。缺点是脆性大、硬度高机加工困难。表7-23列出国外某些陶瓷材料的典型制造法。

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酸及浓碱外，几乎耐各种介质的腐蚀。它的膨胀系数小，导热性良好，耐高温和一定的温度剧变。又因氧化铝陶瓷制造工艺简单，因此应用较广。表7-24列出国产氧化铝陶瓷的组成和性能。

的强度及硬度高且摩擦因数低，有自润滑性，是一种很好的耐磨材料。表7-35列出两种氮化硅的物理-力学性能。

碳化硅陶瓷是近年发展的新材料。它具有很低的摩擦因数，很高的硬度，良好的耐磨性。它具有良好的化学稳定性、耐热性和抗热振性。

碳化硅有反应烧结碳化硅、常压烧结碳化硅和热压碳化硅。表7-26列出国产碳化硅的性能。

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基碳化钨WC-Co-Ni。碳化钨的特点：硬度高，耐磨性好；机械强度高，抗弯性好；导热率较高而膨胀系数较小，密封面摩擦热容易导出；无钴硬质合金耐腐蚀性较好。表7-27列出国产碳化钨的性能。

机械辅助密封材料

机械密封的辅助密封是保证密封可靠和延长使用寿命的重要零件。辅助密封包括动、静环的辅助密封圈。其作用是保证密封的轴与动环之间的静环座（压盖）与静环之间密封，补偿密封面的偏斜和振动；保证使动、静环端面紧密结合具有浮动性。

1）材料弹性好，特别是要求良好的复原性，永久变形要小；

2）不受流体介质的侵蚀，而且在介质中的膨胀和收缩都不大；

3）摩擦因数小和耐磨性好；

4）使用温度范围要广，在高、低温下不粘着、不变硬、脆和失弹；

5）要有适当的力学性能，如扯断强度及其延伸率、耐压等，在压力作用下无显著变形，有优良的抗撕裂性、耐磨性和耐压性等；

6）便于加工并可得到高的精度；

7）抗介质腐蚀、溶解、溶胀、老化等性能好，对介质不应有污染等。

作为辅助密封圈的材料有橡胶、塑料、石棉、膨胀石墨、石墨和金属胀圈等。橡胶圈是使用最广的一种辅助密封圈。常用的橡胶密封圈材料有丁晴橡胶、氟橡胶、硅橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶等。

丁晴橡胶是常用的一种耐油橡胶。它是丁二烯和丙烯晴的共聚物。根据丙烯晴含量多少分成若干种：低丙烯晴（丁晴-18）、中丙烯晴（丁晴-26）和高丙烯晴（丁晴-40）、丙烯晴含量越高，它的耐油性越好，抗张强度、硬度和耐磨性、耐水性增加，透气性减小。随之而来，它在极性溶剂中是溶解度却增大，耐腐蚀性也受到影响，弹性和耐寒性也变差。丁晴橡胶不耐挠曲，抗撕裂也较差。

氟橡胶具有耐高温、耐油、耐化学腐蚀的优点。氟橡胶中应用最广的是含氟烯烃共聚物，主要是26型和23型。26型中有氟橡胶-26系偏氟橡乙烯与六氟丙烯的乳液共聚物和氟橡胶-246系偏氟乙烯、六氟丙烯与四氟丙烯的三元共聚物。23型氟橡胶由偏氟乙烯与三氟氯乙烯在室温及3.24MPa压力下用悬浮聚合法制得的一种无定形橡胶状共聚物。它不能用于液氨、氨水中。