離心泵機械密封摩擦副硬質材料介紹

一、金屬材料
    在某些機械密封中，由于金屬的加工性能好，常常使用金屬材料作為密封面材料。一般情況下都使用合金來制造密封，如，鎳合金(鎳合金鑄鐵)、硬質合金(含鉆、鉻和欽的合金)等;對于一些不耐腐蝕的如，鑄鐵、模具鋼和軸承鋼等特殊鋼常用于低負荷、油類液體。在大亞灣核電站中，有一些使用金屬做機械密封密封面的例子。CRF循環水泵機械密封的動環，它使用耐海水鑄鐵制造:SRI冷卻水泵機械密封的靜環，使用不銹鋼制造。現在主要的機械密封硬環材料主要有硬質合金(YG6), SiC、三氧化二鋁等，在船用機械密封中還有更硬的材料碳化棚，由于其硬度更高，加工難度較大，故使用量較少。

二、工程陶瓷(氧化鋁)

    氧化鋁硬度高、耐磨性好，但是耐熱沖擊能力低。在氧化鋁中添加少量金屬元素制成氧化鋁金屬陶瓷。其成分中88～92%是AL203，其余為Fe, Cr, Ni等金屬元素。加入金屬元素可以改善氧化鋁金屬陶瓷的導熱率和降低脆性，但其耐腐蝕性有所下降。這種陶瓷常用于批量較大的汽車冷卻水泵機械密封中。

工業陶瓷在機械密封中使用以來，繼續被高性能的碳化硅所替代，只有耐腐蝕性能最佳的、純度為99.5%的氧化鋁在石油化工中有一定量的應用。

三、新型陶瓷(碳化硅、氮化硅)
    相對于碳化硅，氮化硅的硬度和耐腐蝕性有些欠缺，更主要的是材料脆性大，在加工和安裝過程中較易損壞，所以在機械密封中應用較少。
    碳化硅的硬度接近金剛石并具有突出的耐磨性。碳化硅是在機械密封中應用最廣泛的材料之一。

     碳化硅除在高溫下溶融強堿和強氧化氣體外，在全濃度硫酸和沸點接近的苛性堿中也能穩定地使用，特別是在很大的溫度范圍內保持耐腐蝕性和耐磨性。

  碳化硅的制造方法很多，下面介紹幾種:
    1.常壓燒結碳化硅(無壓燒結sic )
    采用粉末冶金的制造方法，得到高純度的整體碳化硅坯件。碳化硅燒結后可能產生不同的結晶組織，其中a相為粒狀結晶;0相為針狀結晶。燒結a型就是將高密度a相碳化硅經模制和高溫燒結而形成一個整體的碳化硅原坯件。這種材料不含游離硅，是所有碳化硅材料中最硬并且耐腐蝕性也很好。其極限溫度為13700℃

    2.反應燒結碳化硅(細粒反應燒結sic)
    反應燒結碳化硅是用多孔碳型材與溶融金屬反應燒結成整體碳化硅坯件。這類材料含有10～12%的游離硅。某些酸和堿類介質可以引起游離硅浸析，所以不建議用于強酸堿類介質。在所有高硬度密封材料中，它的減摩性最好，同碳石墨配對成最優異的密封副，AP1682標準中規定優先采用這種密封副。

    3.化學汽相反應硅化石墨
    將碳石墨型材暴露在一氧化硅蒸汽中，化學蒸汽反應過程中使表面碳轉化成碳化硅，有百分之幾的石墨散布在表面上。這種材料在潤滑性和耐磨性上有所改善。

   4.化學汽相沉積硅化石墨
    將碳石墨型材暴露在一氧化硅蒸汽中，化學沉積過程中使表面高純度、高密度碳化硅表層。

   5.熱壓燒結碳化硅
    它由粒度:1 um的sic粉加入適當的添加劑，裝入石墨模具內，在 2000～2100℃的熱壓爐內加壓(30～50Mpa)制成。由于在氧化環境下，表層產生保護性的Si02膜的緣故，它是sic中化學穩定性最好的一種。這種材料常常用于耐腐蝕密封副。

    6.轉換型碳化硅
    將多孔的碳石墨基體材料的表層部分與硅氣體反應生成碳化硅。由于這種材料的基體是碳，所以它的力學性能低于固體碳化硅，主要用于輕載。各種碳化硅材料的主要性能見表1-5(高質密封公司數據)。    現在國外一些sic生產廠家也推出一種加碳加硅的一種，其中含有大約10～20%的游離碳和硅，這種材料較上面所說的sic其硬度和強度有所降低，但其自潤滑性能有大幅提高，這對延長機械密封的運行壽命有很大幫助。