CN106337149A - 一种高耐腐蚀陶瓷密封环及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高耐腐蚀陶瓷密封环，其是由下述重量份的原料制得：碳化硅微粉80‑90，镍铬合金粉Cr20Ni80 4‑8，堇青石粉4‑6，硝酸铝3‑4，钼酸铵0.5‑1，硫脲6‑8，三乙醇胺硼酸酯0.3‑0.5，十六烷基三甲基溴化胺0.01‑0.015，聚乙烯吡咯烷酮1‑1.5，氟化钠0.5‑1，纳米碳化钨粉0.5‑1。本发明的陶瓷密封环具有优异的摩擦、耐冲击性能，同时在具有优异的耐腐蚀性能，可靠性好，使用寿命长。

Description

一种高耐腐蚀陶瓷密封环及其制备方法
技术领域
本发明涉及密封环材料技术领域，尤其涉及一种高耐腐蚀陶瓷密封环及其制备方法。
背景技术
机械密封是一种旋转机械的轴封装置，广泛应用于离心泵、离心机、反应釜和压缩机等设备。密封环是构成机械密封的最主要元件。密封环的工作状况决定了机械密封的使用性能和寿命，而密封环材料的性能直接影响密封环的工作状况。一般来说，机械密封环应具有低密度、低渗透性和良好的摩擦、耐冲击以及加工性能。
碳化硅的密度低、摩擦系数低、硬度高，具备机械密封所要求的良好性能，因此被广泛应用于机械密封领域。然而，碳化硅陶瓷具有难以烧结致密、抗弯强度和断裂韧性较低的问题，导致其在使用过程中发生开裂，提前失效，使用寿命缩短，从而限制了其在机械密封领域的应用。专利200710127712.X利用棒型氧化铝颗粒作为增韧组分增韧碳化硅陶瓷，然而氧化铝颗粒易于聚集，分散均匀性差，破坏材料组织，对产品的均一性和摩擦性能产生不良影响。因此，如何在对密封环进行强化增韧的同时，保证产品的均一稳定性以及良好的摩擦性能，提高使用可靠性，已经成为解决问题的关键。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种兼具良好的韧性以及摩擦性能的高耐腐蚀陶瓷密封环及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高耐腐蚀陶瓷密封环，其是由下述重量份的原料制得：
碳化硅微粉80-90，镍铬合金粉Cr20Ni80 4-8，堇青石粉4-6，硝酸铝3-4，钼酸铵0.5-1，硫脲6-8，三乙醇胺硼酸酯0.3-0.5，十六烷基三甲基溴化胺0.01-0.015，聚乙烯吡咯烷酮1-1.5，氟化钠0.5-1，纳米碳化钨粉0.5-1。
一种高耐腐蚀陶瓷密封环的制备方法，包括以下步骤：
（1）将硝酸铝、钼酸铵混合后加入20-25倍重量的水中搅拌溶解完全，然后与硫脲、十六烷基三甲基溴化胺充分混合，将pH调至3-4并加入内衬为聚四氟乙烯的高压釜中160-180℃水热反应10-15h，取出冷却后得混合液；
（2）将碳化硅微粉、镍铬合金粉Cr20Ni80、堇青石粉与（1）中的混合液混合搅拌均匀，然后加入聚乙烯吡咯烷酮于60-80℃条件下搅拌0.5-1h，冷却后加入其余原料于球磨机中球磨2-4h，得混合浆料；
（3）将（2）中的混合浆料用喷雾干燥塔进行喷雾干燥得改性粉料，其中进口温度为260-290℃，出口温度为100-120℃；
（4）将（3）中的改性粉料置于模具中压制成型，在惰性气氛中先于400-500℃处理0.5-1h，然后于1450-1500℃烧结1-2h，再降至800-900℃保温2-4h，最后降至室温出炉，即得高耐腐蚀陶瓷密封环。
本发明的优点是：
本发明通过水热法合成棒状氧化铝/二硫化钼复合材料并对碳化硅微粉、镍铬合金粉Cr20Ni80、堇青石粉混合粉体进行表面包覆改性，在增韧的同时，改善了材料的均一稳定性和润滑性，使材料兼具良好的韧性、摩擦性能和加工性能，并通过其余原料的复配，得到的陶瓷密封环具有优异的摩擦、耐冲击性能，同时具有优异的耐腐蚀性能，可靠性好，使用寿命长。
具体实施方式
一种高耐腐蚀陶瓷密封环，由下列重量(kg)的组分原料制备而成：
碳化硅微粉80，镍铬合金粉Cr20Ni80 4，堇青石粉4，硝酸铝3，钼酸铵0.5，硫脲6，三乙醇胺硼酸酯0.3，十六烷基三甲基溴化胺0.01，聚乙烯吡咯烷酮1，氟化钠0.5，纳米碳化钨粉0.5。
一种高耐腐蚀陶瓷密封环的制备方法，包括以下步骤：
（1）将硝酸铝、钼酸铵混合后加入20倍重量的水中搅拌溶解完全，然后与硫脲、十六烷基三甲基溴化胺充分混合，将pH调至3并加入内衬为聚四氟乙烯的高压釜中160℃水热反应10h，取出冷却后得混合液；
（2）将碳化硅微粉、镍铬合金粉Cr20Ni80、堇青石粉与（1）中的混合液混合搅拌均匀，然后加入聚乙烯吡咯烷酮于60℃条件下搅拌0.5h，冷却后加入其余原料于球磨机中球磨2h，得混合浆料；
（3）将（2）中的混合浆料用喷雾干燥塔进行喷雾干燥得改性粉料，其中进口温度为260℃，出口温度为100℃；
（4）将（3）中的改性粉料置于模具中压制成型，在惰性气氛中先于400℃处理0.5h，然后于1450℃烧结1h，再降至800℃保温2-4h，最后降至室温出炉，即得高耐腐蚀陶瓷密封环。
上述制得的陶瓷密封环性能测试结果如下：
抗折强度671MPa，断裂韧性8.5MPa·m1/2。

Claims (2)

1.一种高耐腐蚀陶瓷密封环，其特征在于，其是由下述重量份的原料制得：
碳化硅微粉80-90，镍铬合金粉Cr20Ni80 4-8，堇青石粉4-6，硝酸铝3-4，钼酸铵0.5-1，硫脲6-8，三乙醇胺硼酸酯0.3-0.5，十六烷基三甲基溴化胺0.01-0.015，聚乙烯吡咯烷酮1-1.5，氟化钠0.5-1，纳米碳化钨粉0.5-1。
2.根据权利要求1所述的一种高耐腐蚀陶瓷密封环的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将硝酸铝、钼酸铵混合后加入20-25倍重量的水中搅拌溶解完全，然后与硫脲、十六烷基三甲基溴化胺充分混合，将pH调至3-4并加入内衬为聚四氟乙烯的高压釜中160-180℃水热反应10-15h，取出冷却后得混合液；
（2）将碳化硅微粉、镍铬合金粉Cr20Ni80、堇青石粉与（1）中的混合液混合搅拌均匀，然后加入聚乙烯吡咯烷酮于60-80℃条件下搅拌0.5-1h，冷却后加入其余原料于球磨机中球磨2-4h，得混合浆料；
（3）将（2）中的混合浆料用喷雾干燥塔进行喷雾干燥得改性粉料，其中进口温度为260-290℃，出口温度为100-120℃；
（4）将（3）中的改性粉料置于模具中压制成型，在惰性气氛中先于400-500℃处理0.5-1h，然后于1450-1500℃烧结1-2h，再降至800-900℃保温2-4h，最后降至室温出炉，即得高耐腐蚀陶瓷密封环。
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