开云官方网站 Kaiyun官方登录开云官方网站 Kaiyun官方登录在密封面材料选用时要考虑属于哪一种类型。对于各种机械密封， 在使用中摩擦副材料的最佳配对可以保证最长寿命和最低的运转费用。密封面材料的配对可以从下面列出的密封环和座圈 （配合环） 的材料性能表中选用。

　　机械密封的密封面材料选用的基本出发点是尽可能保证密封面材料具有上述必要的特性。根据大多数应用场合， 为了满足密封副材料的摩擦学相容性、 化学相容性和电化学相容性， 对于一般介质采用密封副材料软对硬组合， 在密封副中软材料密封面主要靠承磨台的磨合性和自润滑性来维持， 而其中硬材料密封面靠耐磨台的高精度来维持。只有对于特别的含硬固体颗粒介质， 才采用密封副材料硬对硬组合。下面分别介绍密封面软材料和硬材料。在我国生产实践中， 软材料在质量上还远远不能满足要求。

　　密封面软材料中应用最普遍的是碳石墨， 因为它本身具有良好的自润滑性、 化学惰性和成本比较低。碳石墨有自润滑性， 因为当这种材料和碳化物、 金属或陶瓷摩擦时， 在微观上有一薄层石墨转移膜迅速涂覆在密封面上， 如果界面变成干运转摩擦， 这一低摩擦膜在控制温升中起了重要的作用。正确的转移膜的形成， 需要有被吸收的蒸汽例如水蒸汽的存在。采用特殊浸渍剂的各种等级碳石墨可用于不存在含蒸汽很少的应用场合，如深冷和高空。

　　碳石墨在制造中， 原材料经压缩后再焙烧到约1000℃左右， 挥发物被驱除， 留下是“基础级别” 的碳石墨。为了改善它的承载能力和使之夯实有较好的不透性，12%或更多的空隙率， 浸渍热固性树脂 （如酚醛树脂） 或金属 （如锑、 铜、 铅或巴氏合金） 。为了能用于300℃， 使用焙烧到 2500℃以上的电石墨。

　　各种等级碳石墨可用于广泛的抗磨粒磨损场合， 但它同样也有硬有软， 根据其肖氏硬度的大小， 有些单位将它大致可分为软、 中硬和硬的各种等级碳石墨：

　　碳石墨本身有化学惰性、 耐温、 质轻、 回弹、 尺寸稳定和气液不透性。碳石墨材料可以模压、 加工到紧密配合尺寸、 浸渍、 涂覆并粘结或热装到座圈上。普通碳石墨可以用到260℃， 有的碳石墨用到540℃， 特殊碳石墨和浸渍碳石墨用于260~540℃。

　　碳石墨是化学惰性大的密封材料， 某些碳石墨可抵抗高腐蚀性化学品， 例如氢氟酸。有些浸树脂碳石墨完全不受溶剂、 酸类或碱类的影响。只有强氧化剂， 例如沸腾浓度大的硝酸是不相容的。

　　碳石墨的不透性可以浸渍各种不同材料来控制其渗透性。除热固性树脂外， 还有金属、 有机盐或陶瓷都可以用作浸渍剂。类似锑、 银、 铜和巴氏合金的金属可以改善材料的强度、 热导率和摩擦学性能。有机盐中通常用的磷酸盐和硼酸盐和陶瓷用于高温。浸渍溶解盐的碳石墨必须小心对待以防渗出， 特别是在湿润的条件下。浸渍剂的损失除掉对渗透率外对其它物理性能很少有影响。

　　对密封用碳石墨来说， 抗疱疤是个很重要的问题。对疱疤较普遍的解释是一定量的流体被碳石墨基层所吸收， 由于摩擦热形成基层压力顶出， 形成疤状凹坑。疱疤通常在烃类产品或温度交变的场合下使用时可以发现。采用碳化硅作为配对材料， 可以减少甚至消除这一疱疤问题。

　　特殊级别的碳石墨包括浸渍聚四氟乙烯的高耐腐蚀性、 低残余空隙率的致密碳石墨用来对付疱疤。碳石墨全部都是承载能力良好的， 在抗压缩中相当强并对非氧化物有良好的耐腐蚀性。它的磨削裕度差， 并且脆弱。

　　在碳石墨受化学侵蚀的场合， 采用加填充剂的聚四氟乙烯作为软密封面材料。聚四氟乙烯有自润滑性、 耐腐蚀性优异， 常用于干摩擦、 极低温、 强碱溶液和溶剂中。但是它的导热率低和耐热性差， 在摩擦热作用下密封面会热变形， 故通常用在轻载荷， 并与高纯度氧化铝配对使用。

　　铜合金 （青铜、 磷青铜、 铅青铜等的铸品） 材料在强度和耐变形方面比碳石墨优越。它们的缺点是本身无自润滑性并容易烧伤， 故主要用于低速、 油中使用。

　　（1） 金属材料 铸铁和模具钢、 轴承钢等特殊钢不耐腐蚀， 不能用于水类液体和药液， 通常用于低负荷、 油类液体， 一般工艺过程中很少用它。斯太利特 （钴铬钨合金） 也属于此类。

　　药液、 工艺过程和海水等密封使用较多。氧化铝的也可以用作配环材料。它的硬度高、耐磨性好， 但是耐热冲击能力很低。工业陶瓷在机械密封中使用许多年以来，Kaiyun 开云官网入口 继续被高性能的碳化硅所代替， 只有纯度高的99.5%氧化铝在石油化工中使用水平仍然较高。

　　氧化铝金属陶瓷是在氧化铝中添加少量金属元素， 其成分中88%~92%是 氧化铝，Kaiyun 开云官网入口 其余为 Fe、Cr、Ni 等。其硬度为HRA 84~88。加入金属元素可以改善氧化铝金属陶瓷的导热率和降低脆性， 但其耐腐蚀性有所下降。这种陶瓷常用于批量较大的汽车冷却水泵机械密封中。

　　（3） 硬质合金 硬质合金一直是机械密封中常用的密封面硬材料， 因为韧性和刚性特别大， 而且耐磨性很好。常用的粘结剂有钴和镍两种。6%钴基碳化钨使用范围广； 镍基碳化钨由于耐腐蚀性有所改进， 在石油化工工业中用得比钴基更普遍。同时使用碳化钨的主密封环和配环， 在石油炼制、 矿业和非腐蚀性工艺用途中使用较广。机械密封中不含粘结剂的碳化钨是耐腐蚀硬质合金的主流。

　　氮化硅的破坏韧性较大， 在轴承中使用， 但在机械密封中它的硬度和耐腐蚀性有些欠缺， 实际使用较少。

　　碳化硅的硬度接近金刚石， 具有突出的耐磨性。碳化硅广泛地用于过程泵的密封中。除高温下熔融强碱和强氧化气体外， 全浓度硫酸和沸点接近的苛性碱也能稳定地耐腐蚀。它比氧化铝的硬度高得多， 是耐热冲击性热特性特别优越的材料， 特别是在很大的温度范围内保持耐腐蚀性和耐磨性。在很高的耐磨性和高性能场合， 机械密封制造厂和用户更多地使用碳化硅 （包括硅化石墨） 代替碳石墨和其它材料。

　　碳化硅的制造方法很多， 结晶体有α相和β相， 它们的性质各不相同。根据制造方法的不同， 有下列几种：

　　1） 常压烧结Sic（无压烧结sic） 与硬质合金相同， 用粉末冶金的制造方法， 得到高纯度整体碳化硅。结晶组织不同： α相为粒状结晶；β相为针状结晶。由高密度粒状α相碳化硅组成， 经模制和高温烧结， 形成一整体碳化硅元件。无自由碳石墨或硅。这种碳化硅是所有碳化硅中最硬的而且是耐腐蚀性最好的密封材料。其温度极限为1370℃。常压烧结碳化硅在石油化工中做密封和轴承最广泛。

　　2） 反应烧结SIC细粒反应烧结 SIC， 是用多孔碳型材与熔融金属硅反应， 烧结成整体碳化硅。它是一种耐磨性优异的材料。大约有10%~12%的自由硅， 要防止用于强酸和强碱， 这是耐腐蚀性比常压烧结碳化硅差。但是这些自由硅在减少摩擦和磨损中起到作用。它用在机械密封中与碳石墨构成优异的密封副，API 682中规定优先采用这种密封副。

　　3） 化学汽相反应硅化石墨/ 将碳石墨型材暴露在一氧化硅蒸汽中， 化学蒸汽反应（CVR） 过程使表面碳转换成碳化硅， 有百分之几的石墨散布在表面上。这种材料有改善的润滑性和耐磨性。

　　4） 化学汽相沉积硅化石墨/ 将碳石墨型材暴露在一氧化硅蒸汽中， 化学汽相沉积（CVD） 过程使表面形成高纯度、 高密度碳化硅涂层。