【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械密封装置的制作方法，具体涉及一种采用陶瓷复合金属材料制作机械转动设备中的密封环的制作方法。
技术介绍
1、利用碳化硅陶瓷和/或氮化硅陶瓷做成的机械密封件具有密度低、耐腐蚀性能和热力性能好、与碳石墨配对以及自身配对时摩擦系数低、硬度极高等优良性能，最适合应用于高pv值、高温、腐蚀性介质和含固体颗粒介质等工况下的机械转动密封，如作机械泵、反应釜、船舶等的旋转密封装置上的密封环。
2、现有采用碳化硅陶瓷和/或氮化硅陶瓷制备密封环的方法包括以下三种：(1)用反应烧结碳化硅陶瓷方法制作密封环，此方法的优点是制品烧结过程中变形极小，成品率高，硬度高、抗磨损性能好、后期机加工量小，造价低，但制品微孔多，并且微孔里充满金属硅，金属硅占制品体积比未10％～20％，因此造成了制品的品质较低、耐腐蚀性较差、质脆易碎、抗冲击性能较差；(2)用无压烧结碳化硅陶瓷方法制作密封环，此方法制作的密封环的优点是制品密度高(98％以上的致密度)、耐腐蚀性很高、硬度高、抗磨损性能非常好、抗冲击性能高于反应烧结碳化硅陶瓷方法制作的密封环，但制品烧结难度大、烧结过程中变形极大，成品率低、后期机加工量大，此外由于需要粒径小于一微米的碳化硅粉体制作，因此制品造价高；(3)用热压烧结碳化硅陶瓷方法制作密封环，此方法制作的密封环的优点是制品密度很高(接近理论密度)、耐腐蚀性非常高、硬度高、抗磨损性能极优、抗冲击性能远高于前两种方法制作的密封环、成品率高，但制品制作烧结条件要求高、烧制难度大、制品造价高、并且很难制作出大尺寸的密封环。
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技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决结构陶瓷密封环的韧性和抗冲击性远低于硬质合金密封环，并且结构陶瓷密封环的制作难度及造价较高的不足之处，而提供一种陶瓷金属复合密封环的制作方法。
2、为了解决上述现有技术所存在的不足之处，本专利技术提供了如下技术解决方案：
3、一种陶瓷金属复合密封环的制作方法，其特殊之处在于，包括如下步骤：
4、步骤1、制作成型模具；
5、所述成型模具包括用于制作成型腔壳体的第一模具和用于对成型腔加压的第二模具，所述成型腔壳体包括腔壳和腔盖，腔壳和腔盖之间构成成型腔，成型腔经过步骤3压制成型的容积为待制作成品的体积；成型腔壳体上设置连通成型腔的抽气管接口，所述第二模具包括由内向外依次设置的内周模、外周模，以及设置在内周模、外周模之间的上模和下模，所述内周模、外周模、上模、下模之间形成加压腔，所述成型腔壳体设置在加压腔内；
6、步骤2、配制混合材料；
7、所述混合材料包括颗粒材料，颗粒材料包括体积比为4.5～7:0～3:1.8～3的结构陶瓷颗粒、金属颗粒、钎焊金属；
8、所述结构陶瓷颗粒为碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷、赛隆陶瓷颗粒的一种或几种组合，结构陶瓷颗粒粒径为5μm～6mm；
9、所述金属颗粒为铜与铜合金、镍与镍合金、铬与铬合金、各种钢质合金颗粒的一种或几种组合；所述金属颗粒为直径小于3mm的球体和/或直径小于0.6mm长度小于10mm的圆柱体；
10、步骤3、将混合材料装入成型腔内，在真空、预设温度下，将混合材料压制成型冷却得到成品；所述预设温度为步骤2钎焊金属最低熔点之上100～200℃，且高于至少50％钎焊金属的熔点。
11、进一步地，步骤2中，所述混合材料还包括多个陶瓷拼接块，多个陶瓷拼接块采用无压烧结碳化硅陶瓷或常压烧结氮化硅陶瓷。
12、进一步地，所述步骤3具体为：
13、步骤3.1、装填混合材料；
14、从腔盖位置将步骤2所配制的混合材料装填入腔壳，并将腔盖与腔壳焊接在一起，形成密封的成型腔；
15、步骤3.2、抽真空并加热；
16、通过抽气管接口抽出成型腔内的气体，直至成型腔的真空度高于10kpa，停止抽气，即为完成第一次真空脱气；
17、充入惰性气体，成型腔的压力达到0.5～0.9个大气压时，停止充入惰性气体，继续抽气，同时加热成型腔，温度不超过500℃，直至成型腔的真空度高于10kpa，完成真空脱气；其中：充入惰性气体用于避免混合材料在高温下与空气发生反应；
18、步骤3.3、封闭抽气管接口，继续加温，使成型腔温度达到预设温度；
19、步骤3.4、在预设温度下，通过第二模具对成型腔加压获得半成品；
20、步骤3.5、将步骤3.4所得的半成品冷却后再经修整、焊接制成成品。
21、进一步地，所述步骤3.4具体为：若采用分段加热与分段加压，则执行步骤3.4.1；若采用持续加压，则执行步骤3.4.2；
22、分段加热与分段加压可以使得混合材料分布均匀，有利于提高焊接强度；持续加压具有生产工艺简单、生产效率高的优点；
23、步骤3.4.1、将成型腔依次加热至不同阶段温度，并将成型腔壳体放入第二模具，通过第二模具对成型腔内的混合材料进行加压，最终获得半成品；
24、步骤3.4.2、对成型腔进行加热，加热完成后保温；保温完成后，将成型腔壳体放入第二模具，通过第二模具对成型腔内的混合材料进行加压，最终获得半成品。
25、进一步地，所述步骤3.4.1、步骤3.4.2均还包括：在挤压成型后保压，当成型腔降低至焊接金属熔点以下时，撤去压力，获得半成品。
26、进一步地，步骤3.5中，所述修整具体为：剔除腔盖与腔壳焊口处的多余部分和/或剔除部分或全部成型腔壳体。
27、进一步地，所述结构陶瓷颗粒由超大颗粒级结构陶瓷颗粒、大颗粒级结构陶瓷颗粒、中颗粒级结构陶瓷颗粒、小颗粒级结构陶瓷颗粒、超小颗粒级结构陶瓷颗粒和微粉级结构陶瓷颗粒中的一至四种组成，所述超大颗粒级结构陶瓷颗粒的粒径为3.5mm～6mm，所述大颗粒级结构陶瓷颗粒的粒径为小于3.5mm大于等于2mm，所述中颗粒级结构陶瓷颗粒的粒径为小于2mm大于等于1mm，所述小颗粒级结构陶瓷颗粒的粒径为小于1mm大于等于0.5mm，所述超小颗粒级结构陶瓷颗粒的粒径为小于0.5mm大于等于0.2mm，所述微粉级结构陶瓷颗粒的粒径为小于0.2mm。
28、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
29、(1)本专利技术一种陶瓷金属复合密封环的制作方法，通过将混合材料装填于成型腔内，在真空及高温下压制成型得到密封环；成型腔不仅提供了真空、高温的制作环境，还避免了结构陶瓷颗粒、金属颗粒及钎焊金属在后续的工艺中发生相对位移；
30、真空环境避免了结构陶瓷颗粒、金属颗粒与气体的反应生成物降低钎焊金属与结构陶瓷颗粒的连接强度，同时排除了在密封环产生沙泡、沙眼的可能，以及在颗粒材料表面存在气膜导致工件性能下降的可能；
31、因此通过成型腔，本专利技术大本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种陶瓷金属复合密封环的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷金属复合密封环的制作方法，其特征在于：步骤2中，所述混合材料还包括多个陶瓷拼接块，多个陶瓷拼接块采用无压烧结碳化硅陶瓷或常压烧结氮化硅陶瓷。
3.根据权利要求1或2所述的一种陶瓷金属复合密封环的制作方法，其特征在于：所述步骤3具体为：
4.根据权利要求3所述的一种陶瓷金属复合密封环的制作方法，其特征在于：所述步骤3.4具体为：若采用分段加热与分段加压，则执行步骤3.4.1；若采用持续加压，则执行步骤3.4.2；
5.根据权利要求4所述的一种陶瓷金属复合密封环的制作方法，其特征在于：所述步骤3.4.1、步骤3.4.2均还包括：在挤压成型后保压，当成型腔降低至焊接金属熔点以下时，撤去压力，获得半成品。
6.根据权利要求5所述的一种陶瓷金属复合密封环的制作方法，其特征在于：步骤3.5中，所述修整具体为：剔除腔盖与腔壳焊口处的多余部分和/或剔除部分或全部成型腔壳体。
7.根据权利要求6所述的一种陶瓷金属复合密封环的制作方
...【技术特征摘要】
1.一种陶瓷金属复合密封环的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷金属复合密封环的制作方法，其特征在于：步骤2中，所述混合材料还包括多个陶瓷拼接块，多个陶瓷拼接块采用无压烧结碳化硅陶瓷或常压烧结氮化硅陶瓷。
3.根据权利要求1或2所述的一种陶瓷金属复合密封环的制作方法，其特征在于：所述步骤3具体为：
4.根据权利要求3所述的一种陶瓷金属复合密封环的制作方法，其特征在于：所述步骤3.4具体为：若采用分段加热与分段加压，则执行步骤3.4.1；若采用持续加压，则执行步骤3.4.2；
5.根据权利要求4所述的一种陶瓷金属复合密封环的制作方法，其特征在于：所述步骤3.4.1、步骤3.4.2均还包括：在挤压成型后保压，当成型腔降低至焊接金属熔点以下时，撤去压力，获得半成品。
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱胜利，
申请(专利权)人：佛山兴技源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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