一种机械密封件的摩擦副材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种机械密封件的摩擦副材料的制备方法，通过将碳化硅颗粒、纳米碳粉、碳化硅纤维、偶联剂等材料混合、模压后烧结成型制得成品，解决了现有技术中碳化硅韧性差、易脆断的缺陷。脆断的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种机械密封件的摩擦副材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及机械密封件
，具体为机械密封件中的耐摩擦材料领 域。

技术介绍

[0002]机械密封件属于精密、结构较为复杂的机械基础元件之一，是各种泵 类、反应合成釜、透平压缩机、潜水电机等设备的关键部件。机械密封设计 选型是否合理，很大程度上取决于摩擦副材料的选配，由于摩擦副材料选配 不当而造成密封失效的事故也是屡见不鲜，而摩擦副材料的耐磨性能和使用 寿命取决于密封介质的特性、使用时的温度、压力和密封端面线速度等因 素。对于摩擦副材料来说，总体要求是耐磨、耐热、耐腐蚀、抗冲击和抗热 裂等。
[0003]碳化硅作为一种新型硬质摩擦副材料，是典型的共价键化合物，其中的 Si
‑
C键呈现高稳定性，使其拥有了高熔点、高硬度、高强度及化学惰性等一 系列的优良性能，但也让其难以用常规的烧结工艺来制备纯度高、致密性好 的碳化硅制品，必须要用一些特殊工艺或添加第二相物质等方法来促进烧 结，从而获得高质量的致密碳化硅，同时改善碳化硅陶瓷韧性差、易脆断的 缺陷。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种机械密封件的摩擦副材料的制备方法，解决 了
技术介绍
中所提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种机械密封件的摩擦副 材料的制备方法，包括以下步骤
[0006]1)碳化硅晶须表面酸化处理：将碳化硅晶须加入浓硝酸中静置24
‑ꢀ
28h，定期不断地搅动，使其充分酸化，然后去离子水洗至pH＝6～7.5，真空 干燥，得到表面酸化碳化硅晶须；
[0007]2)浸渍溶液的制备：将多羟基炭源加入水或乙醇中超声波分散，测试 水溶液的pH值，若pH＞7.5，则加入盐酸调低pH值至6～7.5；若pH＜6， 则加入氨水调高pH值至6～7.5；
[0008]3)浸渍碳化硅晶须的制备：将表面酸化碳化硅晶须加入到上述浸渍液 中浸渍2
‑
3h，得到混合溶液，随后将溶液蒸干制得浸渍碳化硅晶须；
[0009]4)将碳化硅颗粒(70
‑
80质量份)、纳米碳粉(15
‑
25质量份)、浸渍 碳化硅晶须(5
‑
15质量份)、偶联剂(5
‑
15质量份)及无水乙醇(100质量 份)搅拌混合后在75
‑
90℃下烘干，得到粉体；
[0010]5)将上述粉体球磨均匀后，同硅颗粒共混加入模具中，压制成形制得 坯料；
[0011]6)在1700
‑
1750℃下保护气体氛围下反应烧结，保温2
‑
3h，制得半成 品。
[0012]7)半成品车加工或手工打磨至需要的形状，制得成品。
[0013]进一步地，所述多羟基炭源包括淀粉、蔗糖、糊精、季戊四醇、乙二 醇、酚醛树脂中的一种或多种。优选为酚醛树脂。
[0014]进一步地，所述碳化硅晶须为多孔式的碳化硅晶须。
[0015]进一步地，所述多通孔式的碳化硅晶须的制备方法如下：
[0016]在流化床中以二氧化硅为硅源，加入偶联剂对其表面包覆，在保护气体 氛围下，先在1100℃下加热2小时，随后加热至1300℃后通入碳源气体， 反应2
‑
4小时制得。
[0017]进一步地，所述偶联剂为(4
‑
(三乙氧基硅基)苯基)硼酸或(4
‑
(5,5
‑ꢀ
二甲基
‑
1,3,2
‑
二氧代苯酐
‑2‑
基)苯基)三乙氧基硅烷。
[0018]进一步地，所述碳源气体为一氧化碳、甲烷、乙烯、丙烯中的一种或多 种
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0020]1、采用含硼的偶联剂，促进了硅颗粒或碳化硅颗粒的分散，同时引入 硼原子提升了产品的韧性；
[0021]2、制备了多孔式的碳化硅晶须，使得硅原子或硼原子可以进入晶须通 孔内，一方面促进了硼原子在产品内的分散，从而提升产品的力学性能。另 一方面克服了传统烧结碳化硅陶瓷时，会有一层非常薄的SiO2氧化层覆盖于 碳化硅晶粒/晶须表面，阻碍烧结的缺陷，从而制得高质量的致密的碳化硅材 料。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了 解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。
[0023]本专利技术为一种机械密封件的摩擦副材料的制备方法，包括以下步骤
[0024]1)碳化硅晶须表面酸化处理：将碳化硅晶须加入浓硝酸中静置24
‑ꢀ
28h，定期不断地搅动，使其充分酸化，然后去离子水洗至pH＝6～7.5，真空 干燥，得到表面酸化碳化硅晶须；
[0025]晶须的表面酸化，一定程度上可以使得晶须的表面附着更多的羟基，从 而提升其与偶联剂或多羟基炭源之间的接枝，保护晶须表面不被大量的Si附 着形成SiO2保护层。
[0026]2)浸渍溶液的制备：将多羟基炭源加入水或乙醇中超声波分散，测试 水溶液的pH值，若pH＞7.5，则加入盐酸调低pH值至6～7.5；若pH＜6， 则加入氨水调高pH值至6～7.5；
[0027]3)浸渍碳化硅晶须的制备：将表面酸化碳化硅晶须加入到上述浸渍液 中浸渍2
‑
3h，得到混合溶液，随后将溶液蒸干制得浸渍碳化硅晶须；
[0028]浸渍碳化硅晶须的表面会附着上一层炭源层，在受热后，表面的炭源层 会分解成炭，从而在其表面沉积一层碳涂层，这样可以同后续步骤中的硅颗 粒反应生成碳化硅，避免了碳化硅晶须被高温的液硅侵蚀损伤，从而保留其 高强度、高模量的优势。同时，少量碳化硅的生成可以提升摩擦副的韧性， 我们猜测，这是晶须侨联之类的原理，形成了类似小裂纹装的分布，从而提 高了产品韧性和抗冲击性能。
[0029]同化学气相渗透法相比，上述方法具有成本低、无需单独采购设备、原 料易得、污染小、时间短等优点。
[0030]同仅加入纳米碳粉的方法相比，上述方法可以尽可能地包覆住碳化硅纤 维，提升了对碳化硅纤维的保护效果。
[0031]说明书所说的水溶液/醇溶液一般为该物质的饱和溶液，但乙二醇等同水 或醇可无限互溶的，一般与其他实施例中的质量分数相同。
[0032]上文所述多羟基炭源包括淀粉、蔗糖、糊精、季戊四醇、乙二醇、酚醛 树脂中的一种或多种。优选为酚醛树脂。
[0033]4)将碳化硅颗粒(70
‑
80质量份)、纳米碳粉(15
‑
25质量份)、浸渍 碳化硅晶须(5
‑
15质量份)、偶联剂(5
‑
15质量份)及无水乙醇(100质量 份)搅拌混合后在75
‑
90℃下烘干，得到粉体；
[0034]5)将上述粉体球磨均匀后，同硅颗粒共混加入模具中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械密封件的摩擦副材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤1)碳化硅晶须表面酸化处理：将碳化硅晶须加入浓硝酸中静置24
‑
28h，定期不断地搅动，使其充分酸化，然后去离子水洗至pH＝6～7.5，真空干燥，得到表面酸化碳化硅晶须；2)浸渍溶液的制备：将多羟基炭源加入水或乙醇中超声波分散，测试水溶液的pH值，若pH＞7.5，则加入盐酸调低pH值至6～7.5；若pH＜6，则加入氨水调高pH值至6～7.5；3)浸渍碳化硅晶须的制备：将表面酸化碳化硅晶须加入到上述浸渍液中浸渍2
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3h，得到混合溶液，随后将溶液蒸干制得浸渍碳化硅晶须；4)将碳化硅颗粒(70
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80质量份)、纳米碳粉(15
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25质量份)、浸渍碳化硅晶须(5
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15质量份)、偶联剂(5
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15质量份)及无水乙醇(100质量份)搅拌混合后在75
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90℃下烘干，得到粉体；5)将上述粉体球磨均匀后，同硅颗粒共混加入模具中，压制成形制得坯料；6)在1700
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1750℃下保护气体氛围下反应烧结，保温2
‑
3h，制得半成品。7)...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵烨坚，
申请(专利权)人：浙江天鹰机械密封件股份有限公司，
类型：发明
国别省市：