石墨-金属基复合密封材料及制作工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种以石墨、金属为基体制造的密封材料及该密封材料的制造方法。它由金属、石墨和粘接剂组成。所说的金属为碎片状有色金属，如铅、铜、铝等；石墨为碎片状柔性石墨；粘接剂可以是有机粘接胶如ＦＦＤ－２０２酚醛树脂等，也可以是其他胶类。其制造工艺是将金属、石墨和粘接剂三者按规定的比例混合均匀，然后放在模具中压制成型。为了增强其强度，还可以将压制成型的密封材料放入高温中加热固化。本材料可以用于阀杆、泵轴等密封。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种以石墨-金属为基体制造的密封材料及该密封材料的制造方法。目前，阀门、泵所选用的填料式密封材料主要是石棉盘根，即在阀门的阀杆上或泵体的转轴上缠绕上石棉盘根，然后用压盖将其压紧，以保证本体与转轴之间的密封。对于石棉盘根来说，由于它本身的自润滑能力、压力补偿性能都比较差，而且它的密封性能受操作人员技术水平的影响较大，难以达到长时间的良好密封。另外，人们利用柔性石墨纸张制成的密封填料，这种密封填料具有应用温度范围广、耐磨、自我润滑性能好、加工安装简单可靠、不老化等优点，但是这种材料的压力补偿能力还是比较差，特别是对硬质点的敏感度极高，容易被撕裂，被撕裂的部分由于不能靠压力产生补偿，常常引起泄漏。另外人们以金属、石墨等非弹性体制成了硬填料密封，即分瓣式平面密封环。由于纯金属的自润滑能力比较差，石墨的强度比较低，人们一般用石墨浸渍金属制造分瓣式平面密封环，由于石墨浸渍金属这种材料中的石墨与金属的分布不均匀，故此使用也不理想。本专利技术的目的是为了克服上述不足，而专利技术的一种密封性能好、耐磨损、制造工艺简单、具有自润滑能力、而且具有一定压力补偿能力的石墨-金属基复合密封材料及其该密封材料的制造方法。本专利技术是这样实现的，它由石墨、金属和粘接剂组成，即金属与石墨经粘接剂粘接在一起，然后再用模具将它压制成所需要的各种形状。本专利技术所说的金属为有色金属，如铅、铜、铝、巴氏合金、镍等，其金属的形状为碎片状，即将所用的有色金属通过熔化浇注或其他方法加工成薄纸(板)，然后加工成金属碎片。本专利技术所述的石墨为碎片状柔性石墨，即由柔性石墨纸(板)或其他形式的柔性石墨制品加工成柔性石墨碎片。所说的粘接剂可以是有机粘接剂如FFD-202酚醛树酯、尼龙202密封胶、F-4聚四氟乙烯等，也可以是对有色金属碎片和柔性石墨碎片有一定粘接能力的其他粘接胶类。粘接胶作为偶联剂，其目的是将有色金属碎片与柔性石墨碎片有机地粘接在一起，最好是将有色金属碎片的外表面粘满柔性石墨碎片，然后将有色金属碎片和柔性石墨碎片的混合物模压成形，作为密封材料用。也可进一步将模压成形的密封材料放入高温中，使有色金属碎片焊联形成金属骨架，以提高产品的强度和硬度，做为硬质密封填料制造分瓣式平面密封环用。本专利技术所述的这种密封材料，其柔性石墨碎片主要做为润滑剂和回弹性较好的填充剂。有色金属碎片主要起骨架作用，它提高了石墨间的结合性、保持石墨的连续性、强化整体的强度和提高表面的抗撕裂性能降低石墨的撕裂损坏。因此柔性石墨碎片、有色金属碎片和粘接剂三者的混合比根据实际应用的工况而定。作为软密封填料柔性石墨的所占比例可大一些，而制作硬质密封填料，其有色金属碎片的含量大一些。柔性石墨碎片、有色金属碎片和粘接剂三者之间的最佳比例(体积比)为(5～65)∶(30～90)∶(5～20)。本专利技术所说的柔性石墨碎片的大小和有色金属碎片的大小，也是根据该密封材料所使用的工况而定。制造较小的密封件时，其有色金属碎片和柔性石墨碎片可以加工的碎一些，而制造较大的密封件时，有色金属碎片和柔性石墨碎片可以相对大一点。其有色金属碎片和柔性石墨碎片的大小最好控制在厚度0.1～1mm，表面积0.25～10mm2的范围内。本专利技术所述的石墨-金属基复合密封材料的制作工艺为先将所用的有色金属和柔性石墨加工成碎片状。其有色金属碎片的加工方法为可以将所用的有色金属溶化浇注成薄纸(板)或通过压制的方法加工成薄纸(板)状，然后加工成碎片，也可以用其他方法将有色金属加工成碎片;柔性石墨碎片可以用柔性石墨纸来加工，也可以用其他柔性石墨制品进行加工。将加工好的有色金属碎片、柔性石墨碎片和粘接剂三者按规定的比例配制，待混合均匀后放入模具中压制成型。为了保证柔性石墨碎片能够均匀地粘接到有色金属碎片上，在配制该密封材料时，先将有色金属碎片和粘接剂进行混合，待混合均匀后再加入柔性石墨碎片进一步混合，这样做的目的是为了将有色金属碎片的表面均匀地粘满柔性石墨碎片。在模压成型时，也可以保证柔性石墨和有色金属在该密封材料中的均匀性，也可以有效地防止石墨碎片之间或金属碎片之间的粘接。为了防止有色金属碎片、柔性石墨碎片和粘接剂三者的混合物在模压成型时粘模具，待有色金属碎片、柔性石墨碎片和粘接剂三者混合均匀后放入烘箱中进行烘烤或放在常温下凉晒，最后再放入模具中压制成型。若将该混合物放在烘箱中进行烘烤，一般将其放入50～70℃的烘箱中烘烤5～30分钟即可。若将三者的混合物放在常温下晾干，晾晒24小时左右即可。本石墨-金属基复合密封材料还可以进一步加热，用来制做硬质密封填料，其制作工艺是将由有色金属碎片、柔性石墨碎片和粘接剂的混合物模压成型后，可以先进行烘干，其烘干温度最好控制在250～280℃，烘烤时间为20～30分钟，然后再放入到高于基体金属熔点的温度环境中加热2分钟以上，也可以直接放入到高于基体金属熔点的温度环境中加热2分钟以上。放入到高于基体金属熔点的温度环境中加热的目的是使有色金属碎片部分熔化。通过熔化部分的金属将金属碎片与金属碎片之间焊联起来，构成整体的金属骨架，以增加该密封材料的强度和硬度。为了保证其有色金属碎片之间的熔联，加热熔焊的温度最好控制在高于基体金属的熔点20～30℃，加热时间控制在2～10分钟。加热温度高，加热时间可以缩短，加热的温度低，则可以延长加热时间，以保证金属碎片之间焊联为一体为准。为了防止密封材料加热后变形，在该密封材料加热后放入模具中进一步整形，以保证其使用精度。由于本石墨-金属基复合密封材料是由有色金属碎片、柔性石墨碎片和粘接剂混合后经模压成型的层状结构，它不但保留了石墨本身具有的良好地自润滑性能和回弹性，而且具有在压力作用下层与层之间产生的滑移性能，使本密封材料作为软填料密封时具有良好地压力补偿性，能起到良好地密封效果，特别是用在加工精度较低的阀门上，同样能达到良好地密封效果，有效地防止阀门的泄漏。本密封材料主要采用的是粘接和模压成型的方法制造的，制造工艺简单、易行。对于制造硬质密封填料来讲，通过有色金属碎片之间的焊联，既可以保证其强度，又具有良好地自润滑性能，这样在保证其密封的前提下，又可以减少磨损，延长其硬质填料的使用寿命。实施例一制取厚0.2mm，表面积0.25～10mm2的铅碎片30cm3制取厚0.4mm，表面积0.25～10mm的柔性石墨碎片60cm3;再取10cm3的尼龙202密封胶。先将尼龙202密封胶与铅碎片放在一个容器中混合均匀后，再加入柔性石墨继续进行混合，将它们三者的混合物全部混合均匀后，放在60℃的烘箱中烘烤10分钟，取出一部分放在环形模具中，在100MPa的压力下压制成环形密封圈。使用时将其放入阀或泵的密封槽中用压盖压紧。由于该密封环内部呈层状分布，在压力的作用下层与层之间有良好地滑移性能，则可以保证密封圈与阀杆或泵轴之间紧密地接触，这样就可以保证其阀或泵的密封，防止其泄漏。密封填料与阀杆或泵轴接触部分磨损较大时，只要进一步旋紧压盖，则可以保证其该密封圈与阀杆或泵轴的紧密接触，保证其密封性能。实施例二制取厚0.8mm，表面积0.25～10mm2的巴氏合金80cm3;制取厚0.2mm，表面积0.25～10mm2的柔性石墨15cm3;取尼龙-202密封胶5cm3。先将巴氏本文档来自技高网...

【技术保护点】
石墨－－金属基复合密封材料，由石墨、金属和粘接剂组成，其特征在于：所说的石墨为片状柔性石墨，金属为片状有色金属。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：隋作训，陈建峰，于淳海，
申请(专利权)人：隋作训，陈建峰，于淳海，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]