[发明专利]一种机械密封件的摩擦副材料的制备方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及机械密封件技术领域，具体为机械密封件中的耐摩擦材料领域。

背景技术

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。

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。

发明内容

本发明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，解决了背景技术中所提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种机械密封件的摩擦副材料的制备方法，包括以下步骤：

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步骤2）中的浸渍溶液中浸渍2-3h，得到混合溶液，随后将溶液蒸干制得浸渍碳化硅晶须；

4）按质量份计，将碳化硅颗粒70-80份、纳米碳粉15-25份、浸渍碳化硅晶须5-15份、偶联剂5-15份及无水乙醇100份搅拌混合后在75-90℃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1700-1750℃下保护气体氛围下反应烧结，保温2-3h，制得半成品；

7）半成品车加工或手工打磨至需要的形状，制得成品；

所述碳化硅晶须为多孔式的碳化硅晶须，其制备方法如下：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。

具体地，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。

具体地，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。

具体地，所述碳源气体为一氧化碳、甲烷、乙烯、丙烯中的一种或多种。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

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；