1、一、钴基硬质合金有哪些特点机械密封用的硬质合金以钴基碳化钨应用最广，它是由硬度极高的碳化钨（WC）加钻（Co)或其它铁族金属做为粘结剂，用粉末冶金方法压制烧结而成。它的最大特点是硬度高、导热率高和线膨胀系数低。硬质合金中WC等硬质相耐腐蚀性很强，在酸碱等腐蚀性介质中十分稳定。但粘接金属的耐蚀性能较差，往往密封介质首先将粘接金属腐蚀，使硬质相WC等孤立而失去依靠，在相对摩擦中迅速磨掉。所以WC-Co硬质合金不适用于具有腐蚀性的场合。但在一般温度下的硫酸和沸点以下的苛性钠等介质中有较强的耐腐蚀性。 WC-Co材料冲击韧性低而脆性高，机械加工价格昂贵。常用硬质合金的物理和机械性能见表12。二、什么是
2、耐腐蚀硬质合金为克服WC-Co中粘结相的耐腐蚀性差的缺陷，出现了以Ni为粘结相WC为硬质相的耐腐蚀硬质合金。性能和WC-Co类硬质合金相近，耐蚀性有所提高。其化学成分WC占8994%，Ni占116%，WC-Nii的物理机械性能见表13。在醋酸、硫酸、烧碱等介质中耐腐蚀性能优良，在盐酸、磷酸中耐蚀性能良好。还有的用WC-Ni-Cr代替WC-Co和WC-Ni。WC-Ni-Cr不仅有很好的耐腐蚀性，其强度和硬度与WC-Co相当，并且无磁性，是一种良好的耐腐蚀硬质合金。WC-Ni-Cr具有很高的导热系数(83 .758.6W/(mK)，较低的线膨胀系数(4X1064 .5x 106 1/)。在盐酸以及
3、在55%NaOH和2%NaC1的混合溶液中有很好的耐蚀性。三、哪种硬质合金可以焊接为解决热装式密封环松脱的缺点，国内出现了一种可以焊接的硬质合金。它是以镍为粘结相的碳化铬硬质合金（Cr3-C2-Ni），牌号为CN15。与YG6比较具有重量轻（比重为77.5）、耐腐蚀和抗氧化等优点。因为线膨胀系数（500以下为10.2x106 1/）和不锈钢相近，合金成分同属Cr-Ni基，可直接与环座焊接。焊接时，清洗好环座和硬质合金环，并在其间铺放一层Ni基粉末，然后置于真空电阻炉中，经1100高温烧结，保温随炉冷却，经回火处理，然后加工到要求尺寸。其耐腐蚀情况见表14。四、钢结硬质合金有哪些特点钢结硬质合金
4、是以钢为粘结相，碳化钛为硬质相的一种硬质合金。它有很高的耐磨性和刚性(弹性模量高)，同时具有较高的强度、硬度和一定的韧性。由于TiC比重小，所以重量较轻;同时TiC颗粒呈圆形，摩擦系数大大降低，并且有较好的自润滑性。该合金还具有良好的抗热震性，可用在温度有剧变的场合。其突出的特点还是它的加工工艺性好，并可进行热处理，热处理后尺寸变化小，变形量在尺寸误差范围内。此外，它还具有良好的可焊性和可锻性。钢结硬质合金的耐腐蚀性能随钢基的类型不同而异。它们在海水和碱液中的耐蚀性较好，在其它介质中的耐蚀情况和机械性能见表15、16。五、表面堆焊用硬质合金有哪些在密封环表面上堆焊一层硬质合金,可提高密封环的耐
5、磨性和耐腐蚀性，且价格较低，是一种常用的方法。堆焊用的硬质合金有铬基1号、钴基1号及钴基2号，其成分及性能见表17。铬基1号的堆焊层具有良好的耐汽蚀、耐腐蚀性能；钴基1号堆焊层具有较高的硬度，耐酸性好；钴基2号堆焊层具有耐高温及在高温下保持高硬度的特性。堆焊硬质合金虽然有一定的耐腐蚀性，但不耐强酸、热碱的腐蚀。它的硬度不算高，抗热裂能力较差，且堆焊工艺要求较高，不宜用于带颗粒介质的密封和高速密封。上述堆焊用硬质合金，堆焊前和堆焊后的热处理要求较严格，堆焊中易出现气孔和裂纹等缺陷。国内研制出了一种新型的堆焊用硬质合金。它是F e-Cr-C系，型号为EDZCr55-1和EDZCr-60，是一种耐磨
6、性高、韧性和抗裂性好的堆焊用电焊条。前者堆焊后硬度HRC55，冲击韧性可达10N.m/c以上；EDZCr-60的硬度为HRC60，但韧性稍差。这种堆焊硬质合金焊条堆焊工艺简单，交直流焊机均可。焊前仅将工件预热到200左右，焊接过程中不用伴热，焊后用保温材料覆盖即可。该焊条价格低，是一种很有前途的堆焊用硬质合金。六、哪些陶瓷可以做密封环？各有何特点？陶瓷具有良好的化学稳定性和很高的耐磨性，价格较低。由于对冲击、振动和温度剧变很敏感，导热系数低，所以只能用于pv值不高的腐蚀性介质中。常用的陶瓷有氧化铝(AIO)、氮化硅(Si8N4)、碳化硼(B4C)、碳化钛(TiC)及碳化硅(SiC)等。有的制成
7、整体的陶瓷环，有的在密封环表面喷涂一层陶瓷。氧化铝陶瓷具有很好的耐腐蚀性，可以经受各种酸类、碱类、盐类和各种有机溶剂及强氧化剂的腐蚀。其性能与氧化铝的含量有关，氧化铝含量高，性能好，耐磨性好。氧化铝的硬度仅次于金刚石和碳化硼，可RC8586，机械强度和普通铸铁差不多，且原材料来源广泛，制造工艺简单。由于质脆和导热性不好，所以常用来作喷涂材料。需要指出的是动静环不能都用氧化铝制造，因有产生静电的危险。氮化硅是一种新开发出来的密封环材料，除具有优良的耐腐蚀性外，由于线膨胀系数小(2.5x1062.8106 1/)，抗热震性能比氧化铝好得多。在空气中，从室温到1000的范围内，能经受几十次至几百次的
8、急冷和急热的循环而不开裂。氮化硅的耐磨性好，摩擦系数较低。氮化硅根据其制造方法的不同有反应烧结氮化硅和热压氮化硅。热压氮化硅强度较高，用于不需要进行机械加工的零件，反应烧结氮化硅由于制造工艺的特点，而被广泛采用。这些陶瓷的物理机械性能见表18。七、碳化硅有哪些特点?使用中应注意什么?碳化硅是一种新型陶瓷，是到目前为止发现的最好的摩擦副材料，具备各种优良性能。例如物理性能、热学性能和化学性能，甚至防辐射性能都不例外。在胶着性能方面，碳化硅会生成氧化硅的保护膜，它可被大多数液体湿润。碳化硅的导热系数为氧化铝的10倍。这些特性，结合其超级硬度，使它本身以及对磨材料有很长的使用寿命。它的耐腐蚀性很好，
9、在强氧化性介质中，只有在500600的高温下才起反应，几乎耐所有的酸和碱。制造方法可分为热压烧结SiC常压烧结SiC,反应烧结SiC、化学气相反应SiC(又称硅化石墨)和化学气相沉积SiC。前三种为整体碳化硅，后两种是在石墨表面上形成的SiC覆盖层。制造方法不同性能也不同，常压烧结和热压烧结SiC致密度高达97%以上:反应烧结SiC其中有一定数量的游离硅和孔隙;化学气相沉积和化学气相反应SiC则表层为SiC，基体为石墨。它们共同的特点是摩擦副端面都是致密极硬的SiC。其性能见表19和表20。使用SiC时应注意的同题:根据使用条件的不同选用不同的SiC。大批量产品，常压烧结或反应烧结SiC为宜；
10、形状复杂的产品应采用易成型的常压烧结SiC，价格较低；若介质为强氧化剂，宜选用常压烧结和热压烧结SiC，在高pv值下使用热压烧结SiC；若介质含有固体颗粒应选用SiC自身配对或SiC对硬质合金。SiC是一种脆性材料，强度和抗冲击韧性很差。设计密封环时应考虑SiC环的形状要简单，不宜在环上开槽打孔，避免和减少应力集中；磨削加工时转速要高些，进刀量不可过大，避免崩边掉角现象；装配时严禁敲打；包装应采取防震措施；此外，还要精心安装和使用。八、聚四氟乙烯有哪些特性?用其制造的密封环适用于什么场合?聚四氟乙烯具有很好的耐腐蚀性。它的化学稳定性是已知塑料中最好的，故以“塑料王”著称。它几乎能耐所有强酸、强
11、碱和强氧化剂的腐蚀。目前发现仅熔融碱金属(或它的氨溶液)、元素氟和三氟化氯在高温下能与聚四氟乙烯作用。聚四氟乙烯的分子结构决定了表面分子彼此容易滚动和滑动，所以聚四氟乙烯在与其它材料对磨时，它的分子首先向对磨材料转移，在对磨材料表面上形成了一层约0.020.03m厚的薄膜，故它是一种极好的减磨、自润滑材料。聚四氟乙烯有低的摩擦系数，其动静摩擦系数均为0.04，与金属镜面对磨其摩擦系数为0 .090.12。聚四氟乙烯有很高的耐热性和耐寒性，使用温度为一18250，耐水性、耐老化性、不燃性、韧性及加工性能都很好。聚四氟乙烯也存在一些缺点，使用范围受到一定的限制。最大的缺点就是冷流性，即在负荷下发生
12、蠕变;此外，线膨胀系数很大，在810525105 1/范围内，不同温度下的数值见图54，了解这一性质对其储存和加工制造时的温度控制是有意义的。此外，聚四氟乙烯导热性很差，为0.244W/(m.K)与金属相差300多倍。故用聚四氟乙烯做密封环时，摩擦热很难导出，使温度升高，密封性能恶化。所以这种密封环只能用在pv值不高的场合且还要采取降温散热措施。只有在腐蚀性很强的介质争用其它材料不能满足需要时才选用聚四氟乙烯做密封环。但是辅助密封圈却经常采用聚四氟乙烯来制造。为了克服聚四氟乙烯的不足，往往在其间如入各种添加剂，以改善其性能。制造密封环时，常加入二氧化硅积玻璃粉，可以增加尺寸稳定性和提高耐磨性，
13、此外还有的加入青铜粉、二硫化铝、石墨等，可改善导热性和自润滑性。填充物一般不超过1520%。如表21。九、辅助密封圈常用哪些材料制造机械密封的辅助密封圈包括动环密封圈和静环密封圈。根据其作用，要求辅助密封圈材料具有良好的弹性、低的摩擦系数，能耐介质的腐蚀、溶解和溶胀，耐老化，在压缩之后及长期工作中有较小的永久变形，在高温下使用具有不粘着性，低温下不硬脆而失去弹性，具有一定的强度和抗压性。另外，要求材料来源方便，成本低廉等。辅助密封圈材料主要使用各种橡胶、聚四氟乙烯、柔性石墨和金属垫片等。可根据不同的工作条件，选用不同的密封圈材料。十、常用哪些合成橡胶制造辅助密封圈？各有何特点？橡胶是一种弹性很
14、好的高分子材料。具有良好的弹性和一定的强度，具有较好的气密性、不透水性、耐磨、耐温、耐压、耐腐蚀性能，是一种广为采用的辅助密封圈材料。橡胶分为天然橡胶和合成橡胶。天然橡胶在弹性、强度和加工性能及综合性能方面优于合成橡胶，但在耐温、耐腐蚀、耐溶解等性能上则不如合成橡胶。通过采用不同的橡胶品种、配方、混炼和硫化工艺可得到各具特点的合成橡胶。1)丁睛橡胶(NBR)丁腈橡胶是丁二烯和丙烯腈的共聚物。常用的丙诺腈含量为40%的丁腈橡胶耐油、抗老化性能良好，并具有耐热、耐磨和耐腐蚀等性能，广泛用于接触汽油及其它油类的设备。它也能耐碱和非氧化性稀酸腐蚀，但不耐氧化性酸(如硝酸和铬酸等)、芳烃、酯、酮、醚、卤
15、代烃等的腐蚀。炼油厂凝缩油中由于含有芳烃等介质，所以在这种场合不能用丁腈橡胶。低温下也不宜采用。2)硅橡胶(MVQ)硅橡胶是由二甲基硅氧烷与其它有机硅单体，在酸性(或碱性)催化剂下，聚合成的一种线性高分子弹性体。硅橡胶具有很宽的使用温度范围(100350)和很高的热稳定性，一般可在200300下长期使用。主要用于高、低温下的动植物油、矿物油、氧、弱酸和弱碱等物质的密封。其缺点是强度低、不耐磨、价格高。3)氟橡胶(FPM)氟橡胶是含有氟原子的一种合成高分子弹性体，具有耐高温、耐油及耐多种化学药品浸蚀的特点。目前氟橡胶有三个品种:FPM2301，即氟橡胶23-11，,具有优异的耐强酸性能；FPM2
16、602，即氟橡胶26-41，耐热性能、耐溶剂性能优于FPM2301，但工艺性能较差；FPM随2461，即氟橡胶246，其耐热、耐溶剂性能比FPM2602还要好。目前制造辅助密封圈采用的氟橡胶主要是FPM2602。它可在250下长期使用，300下能短期使用，其耐腐蚀性能是弹性体中最好的一种，但低温性能较差，价格贵，限制了其使用范围。十一、高压下采用什么材料制造辅助密封圈前述几种材料仅适于一般工况下使用的辅助密封圈。高压下，尤其是高压和高温同时存在时，它们不能胜任，这时只好选用金属材料制造。根据不同的工作条件有不同的金属材料供选用。高压下，金属“0“形环常用的材料为:Cr18Ni9、Cr18Ni12Mo2Ti、1Cr18Ni9Ti和Cr18Ni11Nb等；对于断面形状为三角形的金属密封圈则常采用铬钢，如0Cr13等；对于一些平垫则多采用紫铜或铝垫。高压高温条件下(比
