一种高韧性热压烧结碳化硅密封环及其制备方法与流程

本发明属于密封环加工技术领域，具体涉及一种高韧性热压烧结碳化硅密封环及其制备方法。

背景技术：

密封环是一种带有缺口的环状密封件，靠被压拢后所具有的弹性而抵紧在静止件的内孔壁上起密封作用，密封环是一种带有缺口的环状密封件，把它放置在套筒的环槽内，套筒与轴一起转动，密封环靠缺口被压拢后所具有的弹性而抵紧在静止件的内孔壁上，即可起到密封的作用。各个接触表面均需经硬化处理并磨光。密封环用含铬的耐磨铸铁制造，可用于滑动速度小于100m/s之处；若滑动速度为60～80m/s范围内，也可以用锡青铜制造密封环。

现有技术生产的碳化硅密封环价格较高且工艺复杂，且在生产加工时需要用到混料设备，然而现有的混料设备使用过程中，提前将原料称量好，待使用时倒入到搅拌桶即可，该方式不仅费时费力，由于所有的量都是从同一进料口进入，不能很好的将称量的原料倒入到搅拌桶内，且搅拌桶内搅拌设备过于繁琐，不利于后期维护。

技术实现要素：

发明的目的

本发明的提供了一种高韧性热压烧结碳化硅密封环及其制备方法，用以解决背景技术中提到的现有技术生产的碳化硅密封环价格较高且工艺复杂，且在生产加工时需要用到混料设备，然而现有的混料设备使用过程中，提前将原料称量好，待使用时倒入到搅拌桶即可，费时费力且搅拌桶内搅拌设备过于繁琐，不利于后期维护的技术问题。

技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：一种高韧性热压烧结碳化硅密封环，包括以下原料：碳化硅，聚乙烯醇，麦芽糖，竹炭粉，铬粉，氧化铝、碳酸钡、滑石粉、硅灰石和膨润土。

进一步的改进在于，所述原料的重量份占比如下：60-80份碳化硅，20-30份聚乙烯醇，10-15份麦芽糖，3-6份竹炭粉，2-5份铬粉，2-4份氧化铝、1-3份碳酸钡、1-3份滑石粉、1-2份硅灰石和0.5-1份膨润土。

进一步的改进在于，一种高韧性热压烧结碳化硅密封环制备方法，包括以下步骤：

s01：原料准备，准备60-80重量份碳化硅，20-30重量份聚乙烯醇，10-15重量份麦芽糖，3-6重量份竹炭粉，2-5重量份铬粉，2-4重量份氧化铝、1-3重量份碳酸钡、1-3重量份滑石粉、1-2重量份硅灰石和0.5-1重量份膨润土，待用；

s02：混料搅拌，先将20-30重量份聚乙烯醇加入到混料机中，再向混料机中依次加入60-80重量份碳化硅，10-15重量份麦芽糖，3-6重量份竹炭粉，2-5重量份铬粉，2-4重量份氧化铝、1-3重量份碳酸钡、1-3重量份滑石粉、1-2重量份硅灰石和0.5-1重量份膨润土，边加入边搅拌至搅拌均匀，制得待烧结胚体；

s03：压制成型，将待烧结胚体放入到成型机中进行压制成型，制得毛胚；

s04：熟化处理，将毛胚放入熟化室进行热处理，热处理1-2h后取出待用；

s05：车床加工，将经过熟化处理后的毛胚放入到加工车床进行车、铣、钻等加工，制得密封环毛胚；

s06：一次烧结，将密封环毛胚置于温度为1700-1900°c的条件下预烧结5-7h，制得密封环初制体；

s07：二次烧结，将密封环初制体降温至不高于100°c后，置于温度为1600-2500°c的条件下进行二次烧结，待冷却成型后，得到半成品密封环；

s08：研磨，将步骤s07得到的半成品密封环进行研磨，研磨完成后即得到一种高韧性热压烧结碳化硅密封环。

进一步的改进在于，所述步骤s02中混料机，包括搅拌桶，所述搅拌桶底端设有驱动电机，所述驱动电机下方设有机架，所述驱动电机输出端通过联轴器连接搅拌轴，所述搅拌轴穿过所述搅拌桶并在所述搅拌桶内设有搅拌单元，所述搅拌桶的顶端对称设有用于液体进料的第一进料单元和用于固体粉末进料的第二进料单元。

进一步的改进在于，所述搅拌单元包括套设在所述搅拌轴外部的安装套，所述安装套设有三组，从上往下的方向上，依次分为第一安装套、第二安装套和第三安装套，且分别对应设置在所述搅拌桶的内部顶端、中部和底端，所述第一安装套、所述第二安装套以及所述第三安装套外部分别设有一组第一连接杆、两组呈对称设置的第二连接杆和一组第三连接杆，所述第一连接杆和第三连接杆呈平行反向设置，且所述第一连接杆和第三连接杆均与两组所述第二连接杆呈垂直设置，所述第一连接杆和一组所述第二连接杆之间设有第一弧形搅拌叶，且另一组所述第二连接杆与第三连接杆之间设有第二弧形搅拌叶，且所述第一弧形搅拌叶和第二弧形搅拌叶上均设有若干个通孔。

进一步的改进在于，所述第一进料单元包括进料箱，所述进料箱为一种空腔结构，所述进料箱顶端中部设有主进料管，环所述主进料管一周，所述进料箱上设有多个辅进料管，所述主进料管和所述辅进料管下方均设有计量筒，所述计量筒内设有液位仪，所述计量筒的下方通过第一导料管与所述搅拌桶相连通，所述主进料管以及所述辅进料管上均设有第一电磁阀门，所述第一导料管上设有第二电磁阀门，且所述进料箱的一侧设有废料口。

进一步的改进在于，所述第二进料单元包括第一进料管，所述第一进料管下方设有称量箱，所述称量箱的底部设有重量传感器，所述称量箱的下方设有第二导料管，所述第二导料管与所述搅拌桶相连通，所述第一进料管上设有多个与其相通且呈倾斜设置的第二进料管，每个所述第二进料管上均设有第三电磁阀门，且所述第二导料管上设有第四电磁阀门。

进一步的改进在于，所述搅拌桶的底部设有出料口，所述搅拌桶的底端对称设有三组支撑腿，每组所述支撑腿的底部设有防滑垫。

有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

1.本发明通过将麦芽糖替代常规的树脂类混合物作为偶联剂，节约了成本，且在原料中添加了一定的铬粉，提高了密封环的整体韧性；

2.本发明通过设有两次烧结工艺，既提高了密封环的强度，也减少了排出的污染；

3.本发明通过自行设计的混料机，其搅拌装置结构简单，且搅拌效果好，便于后期维修，且通过设有第一进料单元和第二进料单元，可将不同类别的原料精准的送入到搅拌桶内搅拌，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明搅拌单元结构示意图；

图3为本发明第二弧形搅拌叶上设有的通孔结构示意图；

图4为本发明第一进料单元结构示意图；

图5为本发明第二进料单元结构示意图。

附图标记

1-搅拌桶；2-驱动电机；3-机架；4-搅拌轴；5-搅拌单元；501-第一安装套；502-第二安装套；503-第三安装套；504-第一连接杆；505-第二连接杆；506-第三连接杆；507-第一弧形搅拌叶；508-第二弧形搅拌叶；509-通孔；6-第一进料单元；601-进料箱；602-主进料管；603-辅进料管；604-计量筒；605-液位仪；606-第一导料管；607-第一电磁阀门；608-第二电磁阀门；609-废料口；7-第二进料单元；701-第一进料管；702-称量箱；703-重量传感器；704-第二导料管；705-第二进料管；706-第三电磁阀门；707-第四电磁阀门；8-支撑腿。

具体实施方式；

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明；本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例

实施例1，一种高韧性热压烧结碳化硅密封环制备方法，包括以下步骤：

s01：原料准备，准备60重量份碳化硅，20重量份聚乙烯醇，10重量份麦芽糖，3重量份竹炭粉，2重量份铬粉，2重量份氧化铝、1重量份碳酸钡、1重量份滑石粉、1重量份硅灰石和0.5重量份膨润土，待用；

s02：混料搅拌，先将20重量份聚乙烯醇加入到混料机中，再向混料机中依次加入60重量份碳化硅，10重量份麦芽糖，3重量份竹炭粉，2重量份铬粉，2重量份氧化铝、1重量份碳酸钡、1重量份滑石粉、1重量份硅灰石和0.5重量份膨润土，边加入边搅拌至搅拌均匀，制得待烧结胚体；

s03：压制成型，将待烧结胚体放入到成型机中进行压制成型，制得毛胚；

s04：熟化处理，将毛胚放入熟化室进行热处理，热处理1h后取出待用；

s05：车床加工，将经过熟化处理后的毛胚放入到加工车床进行车、铣、钻等加工，制得密封环毛胚；

s06：一次烧结，将密封环毛胚置于温度为1700°c的条件下预烧结5h，制得密封环初制体；

s07：二次烧结，将密封环初制体降温至不高于100°c后，置于温度为1600°c的条件下进行二次烧结，待冷却成型后，得到半成品密封环；

s08：研磨，将步骤s07得到的半成品密封环进行研磨，研磨完成后即得实施例1。

实施例2，一种高韧性热压烧结碳化硅密封环制备方法，包括以下步骤：

s01：原料准备，准备80重量份碳化硅，30重量份聚乙烯醇，15重量份麦芽糖，6重量份竹炭粉，5重量份铬粉，4重量份氧化铝、3重量份碳酸钡、3重量份滑石粉、2重量份硅灰石和1重量份膨润土，待用；

s02：混料搅拌，先将30重量份聚乙烯醇加入到混料机中，再向混料机中依次加入80重量份碳化硅，15重量份麦芽糖，6重量份竹炭粉，5重量份铬粉，4重量份氧化铝、3重量份碳酸钡、3重量份滑石粉、2重量份硅灰石和1重量份膨润土，边加入边搅拌至搅拌均匀，制得待烧结胚体；

s03：压制成型，将待烧结胚体放入到成型机中进行压制成型，制得毛胚；

s04：熟化处理，将毛胚放入熟化室进行热处理，热处理2h后取出待用；

s05：车床加工，将经过熟化处理后的毛胚放入到加工车床进行车、铣、钻等加工，制得密封环毛胚；

s06：一次烧结，将密封环毛胚置于温度为1900°c的条件下预烧结7h，制得密封环初制体；

s07：二次烧结，将密封环初制体降温至不高于100°c后，置于温度为2500°c的条件下进行二次烧结，待冷却成型后，得到半成品密封环。

s08：研磨，将步骤s07得到的半成品密封环进行研磨，研磨完成后即得实施例2；

实施例3，一种高韧性热压烧结碳化硅密封环制备方法，包括以下步骤：

s01：原料准备，准备70重量份碳化硅，25重量份聚乙烯醇，13重量份麦芽糖，4重量份竹炭粉，3重量份铬粉，3重量份氧化铝、2重量份碳酸钡、2重量份滑石粉、1重量份硅灰石和0.8重量份膨润土，待用；

s02：混料搅拌，先将25重量份聚乙烯醇加入到混料机中，再向混料机中依次加入70重量份碳化硅，13重量份麦芽糖，4重量份竹炭粉，3重量份铬粉，3重量份氧化铝、2重量份碳酸钡、2重量份滑石粉、1重量份硅灰石和0.8重量份膨润土，边加入边搅拌至搅拌均匀，制得待烧结胚体；

s03：压制成型，将待烧结胚体放入到成型机中进行压制成型，制得毛胚；

s04：熟化处理，将毛胚放入熟化室进行热处理，热处理1.5h后取出待用；

s05：车床加工，将经过熟化处理后的毛胚放入到加工车床进行车、铣、钻等加工，制得密封环毛胚；

s06：一次烧结，将密封环毛胚置于温度为1800°c的条件下预烧结6h，制得密封环初制体；

s07：二次烧结，将密封环初制体降温至不高于100°c后，置于温度为2000°c的条件下进行二次烧结，待冷却成型后，得到半成品密封环；

s08：研磨，将步骤s07得到的半成品密封环进行研磨，研磨完成后即得实施例3。

将上述制得的实施例1-3分别经万能材料试验机检测其抗折强度和断裂韧性，测的其抗折强度和断裂韧性平均值达到550mpa和4.62mpa.m1/2。

参照图1-5，实施例1-3所述采用的混料机，包括搅拌桶1，所述搅拌桶1底端设有驱动电机2，所述驱动电机2下方设有机架3，所述驱动电机2输出端通过联轴器连接搅拌轴4，所述搅拌轴4穿过所述搅拌桶1并在所述搅拌桶3内设有搅拌单元5，所述搅拌桶1的顶端对称设有用于液体进料的第一进料单元6和用于固体粉末进料的第二进料单元7。

所述搅拌单元5包括套设在所述搅拌轴4外部的安装套，所述安装套设有三组，从上往下的方向上，依次分为第一安装套501、第二安装套502和第三安装套503，且分别对应设置在所述搅拌桶4的内部顶端、中部和底端，所述第一安装套501、所述第二安装套502以及所述第三安装套503外部分别设有一组第一连接杆504、两组呈对称设置的第二连接杆505和一组第三连接杆506，所述第一连接杆504和第三连接杆506呈平行反向设置，且所述第一连接杆504和第三连接杆506均与两组所述第二连接杆505呈垂直设置，所述第一连接杆504和一组所述第二连接杆505之间设有第一弧形搅拌叶507，且另一组所述第二连接杆505与第三连接杆506之间设有第二弧形搅拌叶508，且所述第一弧形搅拌叶507和第二弧形搅拌叶508上均设有若干个通孔509，搅拌单元5材料均采用不锈钢材料。

在本实施例中，两组所述第二连接杆505滑动设置在所述搅拌桶1的内壁上，从而使得搅拌单元5可在搅拌桶1内全面搅拌，且第一弧形搅拌叶507和第二弧形搅拌叶508上设有通孔509，通孔509优选设置为两端孔径大，中间孔径小的结构，从而使得第一弧形搅拌叶507和第二弧形搅拌叶508在转动搅拌过程中，既不会将原料堵在通孔509处，还可以在通孔509内产生了搅拌流速差，进一步提高搅拌效率。

所述第一进料单元6包括进料箱601，所述进料箱601为一种空腔结构，所述进料箱601顶端中部设有主进料管602，环所述主进料管602一周，所述进料箱601上设有多个辅进料管603，所述主进料管602和所述辅进料管603下方均设有计量筒604，所述计量筒604内设有液位仪605，所述计量筒604的下方通过第一导料管606与所述搅拌桶1相连通，所述主进料管602以及所述辅进料管603上均设有第一电磁阀门607，所述第一导料管606上设有第二电磁阀门608，且所述进料箱601的一侧设有废料口609。

在本实施例中，在搅拌桶1的一侧安装有控制器，控制器与搅拌单元5、第一进料单元6和第二进料单元7电性连接为本领域普通技术人员常识，在此不做赘述。

在本实施例中，通过将主要的液体原料从主进料管602加入，其他的辅助添加剂从辅进料管603加入，当计量筒604内的液位仪605检测到原料达到某一设定值时，通过控制器连接报警器，报警器可提醒工作人员放慢加料速度，工作人员继续缓慢加料，当液位仪605检测到计量筒604内的量符合生产要求后，通过开启第一电磁阀门607，从而关闭主进料管602或辅进料管607的原料流入到搅拌桶1内，即可精确的将需要的原料量输送到搅拌桶1内，主进料管602和辅进料管603内残留的原料可方便在下次生产时使用，也可从搅拌桶1的底部倒出。

在本实施例中，部分在加料时流入到进料箱的原料通过废料口导出进料箱外部。

所述第二进料单元7包括第一进料管701，所述第一进料管701下方设有称量箱702，所述称量箱702的底部设有重量传感器703，所述称量箱702的下方设有第二导料管704，所述第二导料管704与所述搅拌桶1相连通，所述第一进料管701上设有多个与其相通且呈倾斜设置的第二进料管705，每个所述第二进料管705上均设有第三电磁阀门706，且所述第二导料管704上设有第四电磁阀门707。

在本实施例中，第二进料管705的目的是为了细调，精度更高，开始从第一进料管701进行加料，当重量传感器703检测到加入的原料到某一设定值时，此时操作人员通过对第二进料管705处进行加料，当重量传感器703检测到所需的原料符合生产要求时，关闭第三电磁阀门706，从而将所需的原料精确的加入到搅拌桶1内，且通过在每个第二进料管705上设有标志，例如在某一第二进料管705上加入该类型的原料，另一第二进料管705上加入其他类型的原料，从而便于同种产品的后期生产。

在本实施例中，所述称量箱702内设有与所述第一进料管701相配合使用的弧形导料管，且第一进料管701与该弧形导料管内壁光滑设置，从而将原料精准的导入到称量箱702以及搅拌桶1内。

所述搅拌桶1的底部设有出料口8，出料口8处设有电磁阀门，所述搅拌桶1的底端对称设有三组支撑腿8，每组所述支撑腿8的底部设有防滑垫。

以上所述实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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