本發(fā)明涉及碳化硅密封件，具體地，涉及高強(qiáng)度抗腐蝕耐磨碳化硅密封件及其加工方法。
背景技術(shù)：
：泵密封件是泵中的重要組成部分，主要起到密封的作用。由于泵的特殊性，密封件不僅要有優(yōu)異的密封性能，同時還要求優(yōu)異的力學(xué)性能。除了一般的泵，還涉及化工泵，化工泵(不銹鋼材質(zhì))廣泛用于石油、化工、冶金、合成纖維、制藥、食品、合成纖維等部門用于輸送腐蝕介質(zhì)，在這種泵中，密封件還需要具有優(yōu)異的耐腐蝕性能；但是現(xiàn)有的泵密封件難以同時具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐磨損性和耐腐蝕性。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)度抗腐蝕耐磨碳化硅密封件及其加工方法，通過該方法制得的碳化硅密封件具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐磨損性和耐腐蝕性，同時加工方法具有工序簡單，易于操作的優(yōu)點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)度抗腐蝕耐磨碳化硅密封件的加工方法，包括：1)將碳化硅、硼砂、碳納米管和偶聯(lián)劑進(jìn)行初步混合以制得混合物I；2)將混合物I、膨潤土、氧化釤、白鎢礦粉、氧化鋁粉、鋅粉、鎢粉、碳酸鍶、丁苯橡膠和水進(jìn)行二次混合，接著進(jìn)行研磨、噴霧造粒以制得霧化料；3)將霧化料置于密封件模具中進(jìn)行壓制以制得密封件坯，接著進(jìn)行第一次焙燒、冷卻以制得半成品密封件，然后將半成品密封件進(jìn)行第二次焙燒、冷卻以制得高強(qiáng)度抗腐蝕耐磨碳化硅密封件；其中，相對于100重量份的碳化硅，硼砂的用量為3-7重量份，碳納米管的用量為0.5-2.5重量份，偶聯(lián)劑的用量為5-12重量份，膨潤土的用量為150-200重量份，氧化釤的用量為15-22重量份，白鎢礦粉的用量為30-47重量份，氧化鋁粉的用量為9-18重量份，鋅粉的用量為4-10重量份，鎢粉的用量為1.5-3重量份，碳酸鍶的用量為10-16重量份，丁苯橡膠的用量為25-29重量份。本發(fā)明還提供了一種高強(qiáng)度抗腐蝕耐磨碳化硅密封件，該高強(qiáng)度抗腐蝕耐磨碳化硅密封件通過上述的加工方法制備而得。在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明提供的加工方法通過各原料以及各步驟的協(xié)同作用使制得的碳化硅密封件具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐磨損性和耐腐蝕性，同時加工方法具有工序簡單，易于操作的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。具體實(shí)施方式以下對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)度抗腐蝕耐磨碳化硅密封件的加工方法，包括：1)將碳化硅、硼砂、碳納米管和偶聯(lián)劑進(jìn)行初步混合以制得混合物I；2)將混合物I、膨潤土、氧化釤、白鎢礦粉、氧化鋁粉、鋅粉、鎢粉、碳酸鍶、丁苯橡膠和水進(jìn)行二次混合，接著進(jìn)行研磨、噴霧造粒以制得霧化料；3)將霧化料置于密封件模具中進(jìn)行壓制以制得密封件坯，接著進(jìn)行第一次焙燒、冷卻以制得半成品密封件，然后將半成品密封件進(jìn)行第二次焙燒、冷卻以制得高強(qiáng)度抗腐蝕耐磨碳化硅密封件；其中，相對于100重量份的碳化硅，硼砂的用量為3-7重量份，碳納米管的用量為0.5-2.5重量份，偶聯(lián)劑的用量為5-12重量份，膨潤土的用量為150-200重量份，氧化釤的用量為15-22重量份，白鎢礦粉的用量為30-47重量份，氧化鋁粉的用量為9-18重量份，鋅粉的用量為4-10重量份，鎢粉的用量為1.5-3重量份，碳酸鍶的用量為10-16重量份，丁苯橡膠的用量為25-29重量份。在上述加工方法中，水的用量可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了使制得的碳化硅密封件具有更優(yōu)異的力學(xué)性能、耐磨損性和耐腐蝕性，優(yōu)選地，相對于100重量份的碳化硅，水的用量為300-500重量份。在上述加工方法的步驟1)中，初步混合的具體條件可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了使制得的碳化硅密封件具有更優(yōu)異的力學(xué)性能、耐磨損性和耐腐蝕性，優(yōu)選地，在步驟1)中，初步混合至少滿足以下條件：混合溫度為15-35℃，混合時間為2-4h。在上述加工方法的步驟1)中，偶聯(lián)劑的具體種類可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了使制得的碳化硅密封件具有更優(yōu)異的力學(xué)性能、耐磨損性和耐腐蝕性，優(yōu)選地，在步驟1)中，偶聯(lián)劑選自偶聯(lián)劑KH550、偶聯(lián)劑KH560、偶聯(lián)劑KH570和偶聯(lián)劑KH792中的至少一者。在上述加工方法的步驟2)中，二次混合的具體條件可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了使制得的碳化硅密封件具有更優(yōu)異的力學(xué)性能、耐磨損性和耐腐蝕性，優(yōu)選地，在步驟2)中，二次混合至少滿足以下條件：混合溫度為45-65℃，混合時間為2-4h。在上述加工方法的步驟2)中，研磨后的混合物中的固體顆粒的粒徑可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了使制得的碳化硅密封件具有更優(yōu)異的力學(xué)性能、耐磨損性和耐腐蝕性，優(yōu)選地，在步驟2)中，研磨后的混合物中的固體顆粒的粒徑為1-5μm；霧化料的含水量為1.3-1.4重量％。在上述加工方法的步驟2)中，噴霧造粒的具體條件可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了使制得的碳化硅密封件具有更優(yōu)異的力學(xué)性能、耐磨損性和耐腐蝕性，優(yōu)選地，在步驟2)中，噴霧造粒至少滿足以下條件：進(jìn)口溫度為210-230℃，出口溫度為110-120℃；并且，出口后的產(chǎn)物通過兩層篩網(wǎng)進(jìn)行篩取，上層篩的目數(shù)為80-100目，下層篩的目數(shù)為210-230目，取兩層篩中間的顆粒為霧化料。在上述加工方法的步驟3)中，焙燒的具體條件可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了使制得的碳化硅密封件具有更優(yōu)異的力學(xué)性能、耐磨損性和耐腐蝕性，優(yōu)選地，在步驟3)中，第一次焙燒至少滿足以下條件：焙燒溫度為220-240℃，焙燒時間為2-4h；第二次焙燒至少滿足以下條件：焙燒溫度為2270-2320℃，焙燒時間為9-15h。在上述加工方法的步驟3)中，壓制的具體條件可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了使制得的碳化硅密封件具有更優(yōu)異的力學(xué)性能、耐磨損性和耐腐蝕性，優(yōu)選地，在步驟3)中，壓制至少滿足以下條件：壓制壓力為255-265MPa，壓制時間為60-80min。在上述加工方法的步驟3)中，冷卻的具體條件可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了使制得的碳化硅密封件具有更優(yōu)異的力學(xué)性能、耐磨損性和耐腐蝕性，優(yōu)選地，半成品密封件成型前的冷卻為自然冷卻且半成品密封件的溫度為15-35℃，冷卻的時間為20-24h。本發(fā)明還提供了一種高強(qiáng)度抗腐蝕耐磨碳化硅密封件，該高強(qiáng)度抗腐蝕耐磨碳化硅密封件通過上述的加工方法制備而得。以下將通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。實(shí)施例11)將碳化硅、硼砂、碳納米管和偶聯(lián)劑(偶聯(lián)劑KH550)進(jìn)行于25℃下初步混合3h以制得混合物I；2)將混合物I、膨潤土、氧化釤、白鎢礦粉、氧化鋁粉、鋅粉、鎢粉、碳酸鍶、丁苯橡膠和水于55℃下二次混合3h，接著進(jìn)行研磨(研磨后的混合物中的固體顆粒的粒徑為3μm)、噴霧造粒(進(jìn)口溫度為220℃，出口溫度為115℃；并且，出口后的產(chǎn)物通過兩層篩網(wǎng)進(jìn)行篩取，上層篩的目數(shù)為90目，下層篩的目數(shù)為220目，取兩層篩中間的顆粒)以制得霧化料(含水量為1.35重量％)；3)將霧化料置于密封件模具中于260MPa下壓制70min以制得密封件坯，接著于230℃下第一次焙燒3h、25℃下冷卻22h以制得半成品密封件，然后將半成品密封件于2300℃下第二次焙燒12h、25℃下冷卻22h以制得高強(qiáng)度抗腐蝕耐磨碳化硅密封件A1；其中，碳化硅、硼砂、碳納米管、偶聯(lián)劑、膨潤土、氧化釤、白鎢礦粉、氧化鋁粉、鋅粉、鎢粉、碳酸鍶、丁苯橡膠和水的重量比為100：5：1.5：8：180：18：37：12：8：2：13：27：400。實(shí)施例21)將碳化硅、硼砂、碳納米管和偶聯(lián)劑(偶聯(lián)劑KH560)進(jìn)行于15℃下初步混合2h以制得混合物I；2)將混合物I、膨潤土、氧化釤、白鎢礦粉、氧化鋁粉、鋅粉、鎢粉、碳酸鍶、丁苯橡膠和水于45℃下二次混合2h，接著進(jìn)行研磨(研磨后的混合物中的固體顆粒的粒徑為1μm)、噴霧造粒(進(jìn)口溫度為210℃，出口溫度為110℃；并且，出口后的產(chǎn)物通過兩層篩網(wǎng)進(jìn)行篩取，上層篩的目數(shù)為80目，下層篩的目數(shù)為210目，取兩層篩中間的顆粒)以制得霧化料(含水量為1.3重量％)；3)將霧化料置于密封件模具中于255MPa下壓制60min以制得密封件坯，接著于220℃下第一次焙燒2h、15℃下冷卻20h以制得半成品密封件，然后將半成品密封件于2270℃下第二次焙燒9h、15℃下冷卻20h以制得高強(qiáng)度抗腐蝕耐磨碳化硅密封件A2；其中，碳化硅、硼砂、碳納米管、偶聯(lián)劑、膨潤土、氧化釤、白鎢礦粉、氧化鋁粉、鋅粉、鎢粉、碳酸鍶、丁苯橡膠和水的重量比為100：3：0.5：5：150：15：30：9：4：1.5：10：25：300。實(shí)施例31)將碳化硅、硼砂、碳納米管和偶聯(lián)劑(偶聯(lián)劑KH792)進(jìn)行于35℃下初步混合4h以制得混合物I；2)將混合物I、膨潤土、氧化釤、白鎢礦粉、氧化鋁粉、鋅粉、鎢粉、碳酸鍶、丁苯橡膠和水于65℃下二次混合4h，接著進(jìn)行研磨(研磨后的混合物中的固體顆粒的粒徑為5μm)、噴霧造粒(進(jìn)口溫度為230℃，出口溫度為120℃；并且，出口后的產(chǎn)物通過兩層篩網(wǎng)進(jìn)行篩取，上層篩的目數(shù)為100目，下層篩的目數(shù)為230目，取兩層篩中間的顆粒)以制得霧化料(含水量為1.4重量％)；3)將霧化料置于密封件模具中于265MPa下壓制80min以制得密封件坯，接著于240℃下第一次焙燒4h、35℃下冷卻24h以制得半成品密封件，然后將半成品密封件于2320℃下第二次焙燒15h、35℃下冷卻24h以制得高強(qiáng)度抗腐蝕耐磨碳化硅密封件A3；其中，碳化硅、硼砂、碳納米管、偶聯(lián)劑、膨潤土、氧化釤、白鎢礦粉、氧化鋁粉、鋅粉、鎢粉、碳酸鍶、丁苯橡膠和水的重量比為100：7：2.5：12：200：22：47：18：10：3：16：29：500。對比例1按照實(shí)施例1的方法制得碳化硅密封件B1，不同的是，步驟1)中未使用硼砂。對比例2按照實(shí)施例1的方法制得碳化硅密封件B2，不同的是，步驟1)中未使用碳納米管。對比例3按照實(shí)施例1的方法制得碳化硅密封件B3，不同的是，步驟2)中未使用氧化釤。對比例4按照實(shí)施例1的方法制得碳化硅密封件B4，不同的是，步驟2)中未使用白鎢礦粉。對比例5按照實(shí)施例1的方法制得碳化硅密封件B5，不同的是，步驟2)中未使用氧化鋁粉。對比例6按照實(shí)施例1的方法制得碳化硅密封件B6，不同的是，步驟2)中未使用鋅粉。對比例7按照實(shí)施例1的方法制得碳化硅密封件B7，不同的是，步驟2)中未使用鎢粉。對比例8按照實(shí)施例1的方法制得碳化硅密封件B8，不同的是，步驟2)中未使用碳酸鍶。對比例9按照實(shí)施例1的方法制得碳化硅密封件B9，不同的是，步驟2)中未使用丁苯橡膠。對比例10按照實(shí)施例1的方法制得碳化硅密封件B10，不同的是，碳化硅、硼砂、碳納米管、偶聯(lián)劑、膨潤土、氧化釤、白鎢礦粉、氧化鋁粉、鋅粉、鎢粉、碳酸鍶、丁苯橡膠和水的重量比為100：8：3：：8：180：18：37：12：8：2：13：27：400。對比例11按照實(shí)施例1的方法制得碳化硅密封件B11，不同的是，碳化硅、硼砂、碳納米管、偶聯(lián)劑、膨潤土、氧化釤、白鎢礦粉、氧化鋁粉、鋅粉、鎢粉、碳酸鍶、丁苯橡膠和水的重量比為100：5：1.5：8：180：18：37：20：11：4：17：30：400。檢測例1檢測上述密封件的莫式硬度、抗壓強(qiáng)度(GPa)、抗彎強(qiáng)度(MPa)、以及斷裂韌性(MPa·m1/2)，具體結(jié)果見表1。另外，將上述密封件分別置于pH為2.0的酸液中浸泡30天，接著置于pH為14的堿液中浸泡30天，然后檢測密封件的重量的變化率Δm(重量％)，其中，表1莫式硬度抗壓強(qiáng)度(GPa)抗彎強(qiáng)度(MPa)Δm(重量％)A110.26.1619-0.03A210.36.0622-0.02A310.45.9627-0.02B19.84.1525-0.95B29.94.2533-0.82B39.74.4512-0.79B410.04.0517-0.80B59.54.2520-0.77B69.44.0523-0.65B79.64.2508-0.67B89.74.3505-0.72B99.93.8486-0.59B1010.14.4545-0.80B119.94.5551-0.79通過上表中的抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、以及斷裂韌性可以看出，本發(fā)明提供的密封件具有優(yōu)異的力學(xué)強(qiáng)度，同時通過莫式硬度可以看出本發(fā)明提供的密封件具有優(yōu)異的耐磨性；另外通過Δm也得知該密封件具有優(yōu)異的耐腐蝕性。以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。當(dāng)前第1頁1 2 3