[发明专利]一种碳化硅陶瓷密封环及其制备方法

说明书

本发明涉及一种碳化硅陶瓷密封环的制备方法，其特征是，所述制备方法至少包括以下步骤中的一个或几个：以碳化硅为主要原料，按照预设质量比例引入第一烧结助剂、第二烧结助剂、减水剂和其他助剂中的一个或几个进行粉末化混合，混合后得到的预混浆料经造粒烧结制得碳化硅陶瓷密封环，其中，所述预混浆料包括通过将碳化硅和第二烧结助剂分别与至少分两次加入的第一烧结助剂和/或所述减水剂进行粉末化混合的方式所得到的第一预混浆料和第二预混浆料。

技术领域

本发明涉及密封环技术领域，尤其涉及碳化硅陶瓷密封环及其制备方法。

背景技术

密封环是一种广泛应用于机械密封装置中的动密封关键基础零件，它直接关系到机泵密封使用的可靠性、范围和寿命。其配置的机械密封大量用于航天、石油、化工、机械、食品、制药、汽车等各领域。例如在用于汽车的AT(Automatic Transmission，自动变速器)和CVT(Continuously Variable Transmission，无级变速器)的离合器中，使用了O形环或D形环等密封环，此类密封环通过保持所承受的压力来实现离合器的离合。早期的机械密封中所用的动密封材料由钢材、氧化铝、金属陶瓷、硬质合金等组成，此类材料使用寿命短、可靠性差，而且存在不能在某些腐蚀介质及高参数条件下使用的使用局限。此后又发展出碳化硅陶瓷密封环，其中反应烧结碳化硅陶瓷密封环游离硅含量高，不耐腐蚀，如果融合在食品、药品里面会影响食品安全，并且反应烧结碳化硅陶瓷密封环的综合机械物理指标较低，不能应用于高温、高压、强腐蚀的工况和某些介质的动密封，更不适用于食品药品行业。之后又发展出另一种无压烧结碳化硅陶瓷密封磨环，它的特点是纯度高，性能大大优于反应烧结碳化硅密封磨环，广泛地应用于各种要求更高的工况机泵中，已在机械密封领域获得大量应用。然而经无压烧结制备得到的碳化硅陶瓷密封环的致密度低，导致陶瓷制品性能较差，限制了其制品的应用。

目前，大多数专利文献采用烧结助剂来促进烧结致密化，如现有技术中公开号为CN101514750A的专利文献所提出的一种可应用于高温、高压、强腐蚀性介质的具有良好韧性的纳米碳纤维复合碳化硅陶瓷密封环，密封环为主要应用于高温、高压、高转速、强腐蚀等各种转速、压力、介质的密封装置。其制备方法是以重量百分比为75％－80％的碳化硅、5％－10％的碳纤维、5％的纳米碳化钛和10％的纳米碳化硅为组成主原料，与辅料经湿法球磨混合、干燥、喷雾造粒、成型及固化后形成纳米碳纤维复合碳化硅陶瓷环。

上述专利通过添加大量烧结助剂来提供支持烧结过程的驱动力，并且其大量烧结助剂是以简单的机械混合的方式直接与碳化硅原料混合。然而，在该操作下，一方面，大量不同种类的烧结助剂与碳化硅原料之间体积密度差别较大，彼此间易于分层，难以混合充分，将导致成型前的纳米碳纤维复合碳化硅陶瓷坯体的内部分布不均匀；另一方面，由于大量不同种类的烧结助剂间成分的差异，在分布不均匀的情况下，纳米碳纤维复合碳化硅陶瓷坯体不同区域处的烧结收缩率不可控，将严重影响成型后的陶瓷环致密程度差且制品性能不稳定；此外，为保证陶瓷环内部分布均匀，上述专利添加了占比超过20％的烧结助剂，将导致成型得到的陶瓷环制品性能严重降低。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容