本發(fā)明涉及碳化硅燒結材料技術領域，特別涉及一種應用于泵、冷凍器等軸封裝置的機械密封裝置，另外更加詳細闡述了使用有特定氣孔的碳化硅燒結材料，以改良滑動特性的機械密封裝置。
背景技術：
機械密封是指由至少一對垂直于旋轉軸線的端面在流體壓力和補償機構彈力（或磁力）的作用下以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動而構成的防止流體泄漏的裝置。作為機械密封裝置的滑動材料主要是碳制品、超硬合金、碳化硅燒結體和氧化鋁燒結體等，機械密封的摩擦副包括動環(huán)和靜環(huán)，例如動環(huán)選用碳制品（石墨碳制品或者浸漬樹脂石墨），靜環(huán)選用氧化鋁組合使用，但是碳和碳化硅材料的組合、碳化硅和碳化硅組合使用的情況也在增加。這是因為，使用碳化硅的話，滑動面壓和轉動周速度的積，也就是PV值可以到達臨界點，使得機械的高性能化、小型化成為可能。像泥漿狀液體一樣，當粒子磨耗成為問題的時候，多使用碳化硅和碳化硅組合使用。碳化硅是高硬度、高耐腐蝕的材料，像碳制品，為六方晶體，本身沒有潤滑性，其結晶組織，基本不含有玻璃質的結晶粒，因而有非常好的平滑性，滑動時摩擦系數(shù)小時他的主要特點。
但是，由于鏡面摩擦緣故，碳化硅和碳化硅組合容易在啟動時產生噪音，還容易發(fā)生套口的粘著問題，而有自身潤滑性的碳制品和碳化硅組合雖然能減少噪音和粘著問題，但是有時也會發(fā)生水泡現(xiàn)象（CARBON-BLISTER）的問題。這種現(xiàn)象就是從碳制品材料的滑動面開始出現(xiàn)斑點，開始形成微小的裂縫，并逐漸變成像被蟲侵蝕的現(xiàn)象，此問題光是在導致液體泄漏方面，就會成為密封裝置中的重大問題。
上述問題不僅發(fā)生在碳制品和碳化硅組合的情形，單單是因為啟動時發(fā)生摩擦熱，常在高度滑動面壓下使用的碳制品材料和碳化硅的組合的情況，尤其在尋求解決這個問題的辦法。也就是說，因為啟動時產生的摩擦熱，碳制品的表面發(fā)生膨脹，反復的收縮，因熱應力而發(fā)生疲勞損害等。碳制品材料中的含浸樹脂熱分解，由于碳制品材料的氣孔中殘留的油的摩擦損耗而導致水泡等很多現(xiàn)象都需要尋求解決方法。
關于這一點的對策是，提高碳制品材料的強度，改良機械密封裝置的精度，把表面均等化，采用雙密封，采用低密度刷，實施流體冷卻（STEARM QUENCH），提高滑動面溫度，低粘度化等等方法均被考慮，但是這些對策并不能完全解決其問題。另外，不使用碳制品材料，也有比如使用碳化硅和碳化硅一樣硬度的材料組合，在這種情況下，因為高硬度，接觸的磨合運轉少，和使用碳制品材料相比，機械精度、零部件精度以及安裝精度則需要更加嚴格的要求。
無論怎么樣，減少啟動時的摩擦熱是解決問題的本質，因此使用殘留金屬硅反應燒結碳化硅的方法，考慮在多孔質碳化硅的氣孔中放入各種的固體潤滑材料，使之浸透。然而，雖然金屬硅含浸反應燒結碳化硅的咬合、發(fā)生異聲的問題比常壓的燒結碳化硅少，但是腐蝕性方面有劣勢，不能廣泛應用；另外制造多孔質碳化硅燒結材料，使其后含浸氟利昂油、二硫化鉬、黑鉛、碳化硼素等固體或者液體潤滑劑的方法，必須要抽去真空，含浸要實施數(shù)次，這樣也會導致成本增加。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足提供一種機械密封用碳化硅燒結材料，具有優(yōu)異的耐腐蝕性、耐磨耗性，保持較高硬度條件下，還解決了碳化硅燒結體粘著問題、啟動咬合問題、異聲產生以及水泡現(xiàn)象。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術方案。
一種機械密封用碳化硅燒結材料，在細密質碳化硅燒結制造過程中，使碳化硅燒結體生成用于儲油的若干獨立氣孔，所述獨立氣孔的孔徑范圍為10～40UM，所述獨立氣孔的氣孔率范圍為3-13%。在細密質碳化硅燒結體制造過程中，生成用作儲油的獨立氣孔，解決滑動時候的咬合問題和異聲問題，為了不發(fā)生碳制品材料的水泡問題所需求的氣孔特征，其要點是獨立氣孔的孔徑范圍為10～40UM，氣孔率范圍為3-13%。以下還給出了具有此特征的碳化硅燒結體的制備方法，以及把該燒結碳化硅用作機械密封裝置的動環(huán)（回轉環(huán)）或靜環(huán)（固定環(huán)）等具體方式。
上述機械密封用碳化硅燒結材料的制備方法，選取平均粒度0.45uM的A型碳化硅粉末100重量份、碳化硼粉末0.8重量份、炭黑粉末2.5重量份、聚乙烯醇2.5重量份、平均粒度20uM的聚苯乙烯串珠7重量份和水11重量份，在球磨機中混合十小時，然后用噴霧干燥機使之顆?；?，再用1.5T/CM2的壓力將上述顆粒在成型壓機的模腔內加壓成形，最后在2050℃的氬環(huán)境中燒結制得成品。這里需要說明的是：碳化硅燒結體的原料不論是A模型還是 B模型都可以適用于本發(fā)明。另外前述提到的細密質碳化硅燒結體指的是，理論密度百分之九十五以上的燒結體。
一種機械密封裝置，包括相互回轉密封配合的動環(huán)和靜環(huán)，所述動環(huán)和所述靜環(huán)使用上述的機械密封用碳化硅燒結材料制成。
一種機械密封裝置，包括相互回轉密封配合的動環(huán)和靜環(huán)，所述動環(huán)使用上述的機械密封用碳化硅燒結材料制成，所述靜環(huán)使用碳制品材料、細密質碳化硅燒結材料、硬質合金材料、鑄鐵、或者氧化鋁燒結體制成。
一種機械密封裝置，包括相互回轉密封配合的動環(huán)和靜環(huán)，所述靜環(huán)使用上述的機械密封用碳化硅燒結材料制成，所述動環(huán)使用碳制品材料、細密質碳化硅燒結材料、硬質合金材料、鑄鐵、或者氧化鋁燒結體制成。
下面更進一步詳細的闡述本發(fā)明，關于獨立氣孔，用作儲油，也就是說浸透的液體在啟動時候因為摩擦熱，很容易滲出油膜，液體在短時間內不能流出，就積壓起來，繼續(xù)的發(fā)生作用，由于對方材料的摩擦，也就是說，不發(fā)生水泡現(xiàn)象的范圍的氣孔直徑是必要的，可以發(fā)現(xiàn)平均孔徑10-40UM是適合的。平均氣孔徑不到10UM的話，啟動時氣孔中浸透的油漬短時間內不會出現(xiàn)在表面，另外超過40UM的話，密封會漏，如果對方材料是碳制品的話，還會極度的促進其摩擦。
其中，氣孔孔徑的測定是根據(jù)破斷面的走查電顯觀察求出平均氣孔徑的值。
接下來，關于氣孔率，在很大程度上被認同了積油的的作用，作為沒有變成連續(xù)氣孔的獨立氣孔的存在范圍是必要的，全氣孔率是在3-13%的范圍內是適合的，不足3%的積油的看不到積油的效果，超過13%強度大大下降的同時，也成為漏油的原因，成為連續(xù)氣孔的可能性變強。全孔氣率是根據(jù)碳化硅的比重求出的全開氣孔和全閉氣孔的和。
碳化硅燒結的情況的最合適的氣孔孔徑和氣孔率的范圍和碳化硅燒結體不一樣。另外，關于氣孔的形狀，母材的碳化硅燒結體是典型的硬質材料，為了避免應力集中，需要圓圓的形狀，這里圓圓的形狀的是指，邊緣不要是把應力集中在一處的，是需要柔滑的曲線率的氣孔的形狀。
關于碳化硅燒結體中氣孔導入的方法，大致的區(qū)別是在燒結體原料配合物中加入球狀有機物，燒結過程中，根據(jù)分解，升華使氣孔生成的方法；和根據(jù)改變燒結的各個材料阻礙細密化，使氣孔殘留的方法。后者的方法，有比如顆粒的燒結原料的混入，燒結助劑的減量，升溫速度的增減，最高保持溫度的低下，最高保持溫度的減少等方法，根據(jù)這些方法造出來的氣孔的形狀，一般圓圓的形狀的比較少，所以稱不上是能成為連續(xù)氣孔的合適的方法。
前面一種方法，能比較容易的得到圓圓的形狀，在這種情況下的有機物，如果初期的形狀有圓圓的話，是比較好的。如果考慮根據(jù)水媒體的原料配合物的球磨機混合，根據(jù)噴霧干燥的顆粒化，冷加工水壓或者金型壓榨機的工序的話，添加有機物在水中不溶解，需要在噴霧干燥時不軟化流動程度的耐熱性，合成或者天然的高分子化合物要適當，比如說根據(jù)如乳化重合的聚苯乙烯串珠，球狀淀粉粒，紙漿質球體是非常合適的。
與現(xiàn)有技術相比本發(fā)明的有益效果為：根據(jù)本發(fā)明，可以在較高的PV值下使用碳化硅和碳制品材料的組合或者碳化硅和碳化硅的組合的機械密閉裝置，不會發(fā)生異聲、粘合、咬合以及水泡問題，能有效使用。此發(fā)明有優(yōu)秀的耐腐蝕性，耐磨耗性，一定程度上維持了較高的硬度。
具體實施方式
以下具體闡述說明本發(fā)明的具體實施的例子。
實施例1：選取平均粒度0.45uM的A型碳化硅粉末100重量份、碳化硼粉末0.8重量份、炭黑粉末2.5重量份、聚乙烯醇2.5重量份、平均粒度20uM的聚苯乙烯串珠7重量份和水11重量份，造出40%濃度的泥漿，在球磨機中混合十小時，然后用噴霧干燥機使之顆粒化，再用1.5T/CM2的壓力將上述顆粒在成型壓機的模腔內加壓成形，最后在2050℃的氬環(huán)境中燒結制得成品。
該機械密封用碳化硅燒結材料，在細密質碳化硅燒結制造過程中，使碳化硅燒結體生成用于儲油的若干獨立氣孔，所述獨立氣孔的孔徑范圍為10～40UM，所述獨立氣孔的氣孔率范圍為3-13%。體積的比重是通過水置換法，全氣孔率是，按照碳化硅的理論密度3.21G/CM3來計算求出的。尺寸規(guī)格外徑30MM?,內徑24MM?,厚度8MM摩研加工，一面用磨光輪潤飾，Rmax=0.05um。
比較例1：沒有添加聚苯乙烯串珠，其余與實施例1相同。
作為機械密閉裝置的滑動材料，使用呋喃樹脂含浸碳制品材料和實施例1的碳化硅燒結體的情況，以及使用呋喃樹脂含浸碳制品材料和比較例1的碳化硅燒結體的情況，兩種情況下是否會發(fā)生水泡進行了試驗。
試驗的條件是：C重油在壓力10KG/CM2的情況下，在循環(huán)的泵式的試驗機中，用軸徑40MM?，滑動回轉數(shù)N=3000R.P.M運轉15分鐘，停止5分鐘的斷續(xù)運轉來測試。
水泡是高粘度流體，運轉停止的次數(shù)多，PV值高的話，相對在短時間內發(fā)生水泡更普遍，使用實施例1中的燒結體，100小時，也就是即使是300次的斷續(xù)運作水泡也不會發(fā)生。
另一個方面，比較例1中使用的燒結體，在5小時后，也就是15次的斷續(xù)運轉后，會發(fā)現(xiàn)泄漏，去分解，解體一下試驗器的滑動材料部分，發(fā)現(xiàn)碳制品材料的滑動面有5個發(fā)生了水泡現(xiàn)象。
由此可知本發(fā)明在防止水泡現(xiàn)象方面有卓越的效果。
以上所述僅是本發(fā)明的較佳實施方式，故凡依本發(fā)明專利申請范圍所述的構造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本發(fā)明專利申請范圍內。