機(jī)械密封在工業(yè)生產(chǎn)制造的應(yīng)用中可謂是無(wú)處不在，涉及到石油化工、化纖、化肥、原子能、宇航和機(jī)械制造等多個(gè)領(lǐng)域，而隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，設(shè)備使用工況越來(lái)越復(fù)雜，也對(duì)機(jī)械密封提出了更高的要求。

當(dāng)用于流體密封時(shí)，流體介質(zhì)中的化學(xué)物質(zhì)會(huì)對(duì)密封件進(jìn)行沖刷、侵蝕，致使其功能下降以致失效，而機(jī)械密封的泄漏中，80%~95%是由于密封端面引起的，為此，機(jī)械密封副材料的選取至關(guān)重要。

機(jī)械密封用密封環(huán)

大多數(shù)機(jī)械密封的硬環(huán)材料通常采用的是硬質(zhì)合金、不銹鋼、鈦合金、陶瓷等，為了保證機(jī)械密封裝置中的密封環(huán)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，從減磨、耐腐蝕和防止咬合等方面考慮，密封環(huán)常常配置成一對(duì)硬度不同的硬環(huán)和軟環(huán)（動(dòng)環(huán)與靜環(huán)），對(duì)硬環(huán)材料的性能有如下要求：

1) 足夠的強(qiáng)度和剛度。在工況下(如壓力、溫度和滑動(dòng)速度等)不損環(huán)，變形應(yīng)盡量小，工況條件波動(dòng)時(shí)仍能保持密封性。

2) 良好的摩擦學(xué)性能。運(yùn)行時(shí)，密封環(huán)端面間始終處于接觸并旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，因此要求密封環(huán)材料具有良好的耐磨性，并保持與流體接觸的良好的邊界潤(rùn)滑性能，以保證工況下有滿意的使用壽命。

3) 良好的導(dǎo)熱性、耐熱性和耐熱沖擊能力。工作時(shí)，密封環(huán)通常處于較高的工作溫度中，還會(huì)出現(xiàn)溫度的急劇變化，要求材料有較高的導(dǎo)熱系數(shù)和較小的線膨脹系數(shù)，承受熱沖擊時(shí)不開(kāi)裂。

4) 良好的耐腐蝕性。耐腐蝕性好的密封環(huán)可抵制流體的腐蝕和腐蝕磨損，使其工作壽命長(zhǎng)。

除了以上性能外，硬環(huán)還應(yīng)具有良好的成形和加工性能、小密度和低滲透性及良好的自潤(rùn)滑性。任何一種材料都難以完全滿足上述全部要求，通常根據(jù)使用環(huán)境，提出密封材料的主要性能要求，依此選擇合適的材料。

目前，工業(yè)生產(chǎn)所用的機(jī)械密封端面材料中有近一半采用碳化硅，根據(jù)制造方法的不同，有以下幾種：常壓燒結(jié)碳化硅、反應(yīng)燒結(jié)碳化硅、熱壓燒結(jié)碳化硅、化學(xué)氣相反應(yīng)碳化硅和化學(xué)氣相沉積碳化硅等。作為機(jī)械密封材料，前3種使用最為普遍。

為了更深入了解碳化硅密封環(huán)的生產(chǎn)制造及應(yīng)用，小編近期實(shí)地拜訪了一家在碳化硅密封環(huán)領(lǐng)域經(jīng)營(yíng)了十年的低調(diào)有實(shí)力的企業(yè)：河南雅利安新材料有限公司，成立于2010年，從汽車行業(yè)跨界融合，專注于反應(yīng)燒結(jié)碳化硅、無(wú)壓燒結(jié)碳化硅及其衍生制品的生產(chǎn)制造，主要生產(chǎn)密封環(huán)、軸套、防彈裝甲、噴嘴及耐磨件為主的四大應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品。

右一：雅利安總經(jīng)理宛鵬先生

碳化硅密封材料在制備過(guò)程中，最重要的環(huán)節(jié)就是燒結(jié)，雅利安一開(kāi)始做反應(yīng)燒結(jié)的常規(guī)件，后來(lái)逐漸優(yōu)化設(shè)備條件，不斷引入和改進(jìn)新工藝，提高產(chǎn)品性能，目前公司擁有國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的無(wú)壓燒結(jié)碳化硅、反應(yīng)燒結(jié)碳化硅水基噴霧造粒、全自動(dòng)壓制成型等先進(jìn)生產(chǎn)工藝。并且為了更好地滿足客戶要求，還投入大量資金自主研發(fā)了高溫真空燒結(jié)爐，應(yīng)用于碳化硅、氮化硅及粉末冶金等行業(yè)的生產(chǎn)。

碳化硅軸套、防彈裝甲

真空無(wú)壓燒結(jié)爐

小編了解到，無(wú)壓燒結(jié)和反應(yīng)燒結(jié)由于其燒制過(guò)程不同，會(huì)影響其產(chǎn)品性能，反應(yīng)燒結(jié)是在較低的溫度下，使游離硅滲透到碳化硅中，而無(wú)壓燒結(jié)是在2100℃下，自然收縮而成的碳化硅制品，主要影響的是產(chǎn)品的體積密度、硬度、抗壓強(qiáng)度、耐酸堿性與耐溫性等。一般無(wú)壓燒結(jié)碳化硅表面更光滑、密度與強(qiáng)度更高，在更高端要求下有一定的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，而反應(yīng)燒結(jié)碳化硅具有成本優(yōu)勢(shì)，在性能上也能滿足大部分需求。至于熱壓燒結(jié)，其產(chǎn)品致密性最高，可用于極端環(huán)境的應(yīng)用需求，但在結(jié)構(gòu)件的復(fù)雜性和加工性上有一定限制。

總而言之，無(wú)論哪種燒結(jié)工藝制程的碳化硅陶瓷都具有相當(dāng)優(yōu)越的性能，產(chǎn)品的選擇還是要依據(jù)具體的使用情況。

三種工藝燒結(jié)的碳化硅的力學(xué)性能對(duì)比

機(jī)械密封是工業(yè)發(fā)展不可或缺的一道防護(hù)，而碳化硅密封環(huán)則在其中扛起了半壁江山，雅利安在這個(gè)領(lǐng)域沉淀的十年，也見(jiàn)證了我國(guó)從傳統(tǒng)工業(yè)向新工業(yè)新領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型發(fā)展，特種陶瓷材料的潛力仍在不斷挖掘，而雅利安也正走在開(kāi)拓新領(lǐng)域市場(chǎng)的道路上，我們可以期待這家在碳化硅領(lǐng)域走得專注踏實(shí)的企業(yè)能夠繼續(xù)發(fā)展壯大，它起步于碳化硅密封環(huán)，而對(duì)于產(chǎn)品的更新升級(jí)，技術(shù)的突破迭代一直未曾停歇。

粉體圈 小吉