[发明专利]一种高结合度型碳化硅/石墨密封材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种高结合度型碳化硅/石墨密封材料的制备方法，属于密封材料技术领域。本发明技术方案采用碳化硅微粉中加入改性石墨烯制成素坯，高温液相渗硅，硅与坯体中的碳反应生成碳化硅，将添加的碳化硅颗粒连接起来，多余的硅则填充在空隙中，从而形成致密体，通过造孔，在坯体中形成空腔或孔隙，有利于硅熔融并有效的渗入，并与碳持续进行反应，从而形成更多的碳化硅，再通过气体对坯料中孔隙的渗透率大于液相渗透率的方案，进一步提高材料的致密性能，包覆填充孔隙后的氧化硅，经高温炭颗粒还原，形成单质硅并再次与石墨发生反应形成碳化硅材料，进一步提高材料的渗透效率和制备性能，提高材料的结合强度。

技术领域

本发明涉及一种高结合度型碳化硅/石墨密封材料的制备方法，属于密封材料技术领域。

背景技术

碳化硅俗称金刚砂或碳硅石，是一种典型的共价键结合的化合物自然界几乎不存在。在碳中加硅作为催化剂，企图合成金刚石时，偶然发现碳化硅的存在，它至今还在不断地得到研究与发展。由于其超硬性能，它最初被制备成各种磨削用的砂轮、砂布、砂纸以及各类磨料，广泛应用于机械加工行业。二次世界大战中发现它还可作为炼钢时的还原剂以及加热元件，碳化硅得到快速发展。随着研究的深入，又发现它还具备诸多优异性能，如它的高温热稳定性、高热传导性、耐酸碱腐蚀性、低的膨胀系数、抗热震性好等等。年，美国科学家，首先成功地采用亚微米级的和少量、添加剂作为原料，通过无压烧结工艺成功地制得了致密的碳化硅陶瓷。从此，碳化硅烧结成陶瓷，制作成陶瓷部件，应用于部分工业领域以及国防工业。之后世界各国迅速地发展碳化硅陶瓷的生产，形成陶瓷领域的一个新兴产业，源源不断地将各种类型的碳化硅陶瓷制品应用于各个领域。在现代工业生产中，许多工艺为适应不同的环境工作条件需要进行密封，如石油、医药、化工等行业需要用到各种反应釜、反应罐等。有些是在强酸碱条件下工作，有些需在高温条件下使用，这些苛刻的工况条件要求密封件本身必须具备耐高温、耐化学腐蚀、耐磨损以及具有较高的机械强度等特性，对一般材料而言，是难以同时满足上述要求的。液压系统中重要的密封，常采用端面密封结构。端面密封装置中起动密封作用的密封环的工作质量很大程度上取决于选用材料的性能'。对于机械密封中的关键部件一一摩擦副组对来说，为保证摩擦副有长久的使用寿命和良好的密封性能，要求摩擦副材料及组对具备以下要求耐磨性强，使用寿命长耐腐蚀性好，不应产生有碍于端面滑动特性的反应生成物，腐蚀磨损的结果会降低寿命，同时腐蚀为增大端面间的间隙，使介质泄漏量增加机械强度高，为避免产生强度破坏和端面变形必须选择具有一定机械强度的。材料良好的耐热性和热传导性能，摩擦热会给摩擦副的磨损带来不利影响，为防止摩擦副的热应力大于材料的许用应力，利于端面问的液膜维持，端面材料必须具有良好的耐热性和导热性摩擦系较小且有一定的自润滑性，摩擦系数直接影响到摩擦热的大小，在许多情况下，摩擦端不是处于充分润滑状态，因此必须考虑到这二个因素来选择适当的摩擦副组对气密性好，密封材料组织要紧密，无孔隙，不渗漏是密封的先决条件易成型加工有利于减少成本，保证加工精度。然而，迄今无一种材料能同时满足上述各项要求。

随着现代科学技术的迅速发展，在石油化工、化纤、化肥、原子能、宇航和机械制造等工业领域中，各类工业设备及装置对机械密封提出了更高的要求。机械密封是通过两个密封端面材料的旋转滑动进行的，所以要求作为密封端面的材料必须硬度高、耐磨损。为避免端面的密封材料在旋转滑动中产生热应变和热裂纹，还要求端面密封材料具有高的热导率和抗热震性能。