一种微孔含碳的碳化硅密封件的制备方法技术

本发明专利技术涉及密封材料的制备技术领域，具体的说是一种微孔含碳的碳化硅密封件的制备方法，包括S1、配料；S2、球磨，S3、搅拌，对水基碳化硅复合料浆放入搅拌装置中进行充分搅拌；S4、造粒制粉，S5、引入多孔剂，S6、3DP成型，将上述形成的碳化硅粒粉通过3DP进行成型，获得高密度的密封件坯体；S7、低温烧结，S8、高温烧结，S9、机加工，本发明专利技术微孔含碳的碳化硅材料是指在碳化硅基体中引入微孔与碳石墨，使其具有微孔储存润滑剂性能并含有碳石墨自润滑性能，大大提高所制备密封件使用寿命。采用3DP制备成型一体化，近净成型，机加工余量小，而且不需要模具，特别适合小批量或复杂密封件制备。特别适合小批量或复杂密封件制备。特别适合小批量或复杂密封件制备。

【技术实现步骤摘要】
一种微孔含碳的碳化硅密封件的制备方法


[0001]本专利技术涉及密封材料的制备
，具体的说是一种微孔含碳的碳化硅密封件的制备方法。

技术介绍

[0002]我国机械密封件普遍采用的是氧化铝陶瓷－碳石墨摩擦副，又因国内机械碳石墨材料的技术还停留在发达国家20世纪70年代的水平，故碳石墨产品的可靠性差。
[0003]目前欧洲和北美的汽车工业己广泛使用碳化硅代替其它材料作为密封材料。与Al2O3、硅化石墨等相比，碳化硅具有更高的硬度与磨损抗力，高热传导率和高热震抗力，高温强度高、抗氧化、耐磨、耐腐蚀、密度小等特征，这些特征在摩擦副之间干滑动时具有特别重要的作用。实践表明，内燃机中使用烧结碳化硅作为摩擦副可以综合高热传导与低浸润能的最大优势。试验证明，用碳化硅取代氧化铝、硬质合金配对石墨环，其效果优于传统的氧化铝陶瓷－碳石墨摩擦副。
[0004]但单纯采用纯碳化硅材料作为摩擦副对磨，容易出现发热、吸附甚至出现咬死问题。在碳化硅基体中引入微孔与碳石墨，使其具有微孔储存润滑剂性能并含有碳石墨自润滑性能，将具有更好的使用效果。
[0005]与传统的制造技术相比，3D打印技术在加工速度、一体制造成型、复杂性和设计自由度、定制化等方面具有许多优势。因此将3D打印技术与碳化硅密封材料相结合，制备低成本微孔含碳的碳化硅密封件成为追求的目标。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种微孔含碳的碳化硅密封件的制备方法，解决了现有的微孔含碳的碳化硅密封件制备及定制化问题。r/>[0007]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0008]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种微孔含碳的碳化硅密封件的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
[0009]S1、配料，按照质量比称取配料，母相：α
‑
型碳化硅粉95
‑
97％、烧结助剂：炭黑1.5
‑
2.5％；B4C 0.5
‑
0.8％；B 0.1
‑
0.2％、润滑剂与防氧化剂：天然石墨0.9
‑
1.5％；
[0010]S2、球磨，将上述称取的配料加入到去离子水中，通过球磨混合15
‑
20h之后，配制成固相含量65％
‑
70％的水基碳化硅复合料浆；
[0011]S3、搅拌，对水基碳化硅复合料浆放入搅拌装置中进行充分搅拌；
[0012]S4、造粒制粉，采用喷雾造粒工艺对搅拌好的料浆进行喷雾干燥，得到碳化硅造粒粉；
[0013]S5、引入多孔剂，在上述干燥过程中通过在干燥设备中连通喷射多孔剂，实现均匀喷射多孔剂；
[0014]S6、3DP成型，将上述形成的碳化硅粒粉通过3DP进行成型，获得高密度的密封件坯
体；
[0015]S7、低温烧结，将上述坯体放置在真空无压烧结炉中，升温至500℃
‑
600℃保温1
‑
1.5h；
[0016]S8、高温烧结，将上述烧结完成的坯体放置在真空无压烧结炉中，升温至2000℃
‑
2200℃保温2
‑
2.5h得到微孔含碳的碳化硅密封件；
[0017]S9、机加工，通过机加工对上述微孔含碳的碳化硅密封件进行加工得到成品。
[0018]优选的，所述S4中的喷雾干燥设备上设有多个喷雾喷头，且所述喷雾喷头上安装有电机，通过电机的转动带动喷雾喷头实现螺旋式喷洒，所述喷头外侧设有半圆形的防护罩，防护罩上设有加热元件，通过防护罩实现加温干燥，缩短加温时间，干燥温度设定为260
‑
280℃。
[0019]优选的，所述S3中通过搅拌的方式进行，并且搅拌的转速为40
‑
60r/min，搅拌的时间为15
‑
30h；
[0020]S5中的多孔剂为粉状，且多孔剂喷射温度为50
‑
80℃。
[0021]优选的，所述喷雾造粒的进口温度为220℃，出口温度为110℃；并且，出口后的产物通过两层筛网进行筛取，上层筛的目数为80
‑
100目，下层筛的目数为210
‑
230目，取两层筛中间的颗粒为雾化料。
[0022]优选的，所述上层筛与下层筛通过轴与干燥设备的电机轴连接，通过电机的转动带动上层筛与下层筛实现差速旋转，之间通过差速齿轮连接，上层筛与下层筛的差速比为1.5：1。
[0023]优选的，所述S8中的高温烧结之后的密封件成型前的冷却为自然冷却且所述半成品密封件的温度为38℃。
[0024]本专利技术的有益效果：
[0025](1)本专利技术微孔含碳的碳化硅材料是指在碳化硅基体中引入微孔与碳石墨，使其具有微孔储存润滑剂性能并含有碳石墨自润滑性能，大大提高所制备密封件使用寿命。
[0026](2)本专利技术采用3DP制备成型一体化，近净成型，机加工余量小，而且不需要模具，特别适合小批量或复杂密封件制备。
附图说明
[0027]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0028]图1为本专利技术的实施例密封件内部放大示意图。
具体实施方式
[0029]为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
[0030]实施例一：
[0031]一种微孔含碳的碳化硅密封件的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
[0032]S1、配料，按照质量比称取配料，母相：α
‑
型碳化硅粉95％、烧结助剂：炭黑1.5％；B4C 0.5％；B 0.1％、润滑剂与防氧化剂：天然石墨0.9％；
[0033]S2、球磨，将上述称取的配料加入到去离子水中，通过球磨混合15
‑
20h之后，配制
成固相含量65％
‑
70％的水基碳化硅复合料浆；
[0034]S3、搅拌，对水基碳化硅复合料浆放入搅拌装置中进行充分搅拌；
[0035]S4、造粒制粉，采用喷雾造粒工艺对搅拌好的料浆进行喷雾干燥，得到碳化硅造粒粉；
[0036]S5、引入多孔剂，在上述干燥过程中通过在干燥设备中连通喷射多孔剂，实现均匀喷射多孔剂；
[0037]S6、3DP成型，将上述形成的碳化硅粒粉通过3DP进行成型，获得高密度的密封件坯体；
[0038]S7、低温烧结，将上述坯体放置在真空无压烧结炉中，升温至500℃
‑
600℃保温1
‑
1.5h；
[0039]S8、高温烧结，将上述烧结完成的坯体放置在真空无压烧结炉中，升温至2000℃
‑
2200℃保温2
‑
2.5h得到微孔含碳的碳化硅密封件；
[0040]S9、机加工，通过机加工对上述微孔含碳的碳化硅密封件进行加工得到成品。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微孔含碳的碳化硅密封件的制备方法，其特征在于：该制备方法包括以下步骤：S1、配料，按照质量比称取配料，母相：α
‑
型碳化硅粉95
‑
97％、烧结助剂：炭黑1.5
‑
2.5％；B4C 0.5
‑
0.8％；B 0.1
‑
0.2％、润滑剂与防氧化剂：天然石墨0.9
‑
1.5％；S2、球磨，将上述称取的配料加入到去离子水中，通过球磨混合15
‑
20h之后，配制成固相含量65％
‑
70％的水基碳化硅复合料浆；S3、搅拌，对水基碳化硅复合料浆放入搅拌装置中进行充分搅拌；S4、造粒制粉，采用喷雾造粒工艺对搅拌好的料浆进行喷雾干燥，得到碳化硅造粒粉；S5、引入多孔剂，在上述干燥过程中通过在干燥设备中连通喷射多孔剂，实现均匀喷射多孔剂；S6、3DP成型，将上述形成的碳化硅粒粉通过3DP进行成型，获得高密度的密封件坯体；S7、低温烧结，将上述坯体放置在真空无压烧结炉中，升温至500℃
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600℃保温1
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1.5h；S8、高温烧结，将上述烧结完成的坯体放置在真空无压烧结炉中，升温至2000℃
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2200℃保温2
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2.5h得到微孔含碳的碳化硅密封件；S9、机加工，通过机加工对上述微孔含碳的碳化硅密封件进行加工得到成品。2.根据权利要求1所述的一种微孔含碳的碳化硅密封件的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：高敏，王东生，周妍，
申请(专利权)人：铜陵优必胜新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：