碳化硅的種類、特點(diǎn)和性能

現(xiàn)在，工業(yè)生產(chǎn)所使用的機(jī)械密封端面材料中有近一半選用碳化硅。碳化硅的制造方法有許多，他們性質(zhì)也各不一樣。按照制造方法的不同，具有以下幾種：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種應(yīng)用是最普遍的。

1) 常壓燒結(jié)碳化硅

選用粉末冶金的制造方法，原料能夠使用亞微米級的碳化硅顆粒，在不施加壓力的情況下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)密度能夠到達(dá)理論密度的95%。燒結(jié)在惰性氣體保護(hù)下或在真空當(dāng)中的1900～2200℃之間進(jìn)行，通常要加入硼和碳當(dāng)做燒結(jié)助劑。通過模制和燒結(jié)之后，碳化硅顆粒形成整體碳化硅元件。常壓燒結(jié)碳化硅是所有碳化硅中最硬且耐腐蝕性最好的密封材料，所以在機(jī)械密封中使用是最廣泛的。

2) 反應(yīng)燒結(jié)碳化硅

使用多孔碳型材和熔融硅反應(yīng)，燒結(jié)成整體碳化硅。這種碳化硅中含有大約10%～12%的自由硅，這些自由硅對減小摩擦和磨損具有很好的作用。這種碳化硅材料的耐腐蝕性比起常壓燒結(jié)碳化硅差，但因?yàn)樗軌蚝吞际M成優(yōu)異的密封副，所以API682中規(guī)定優(yōu)先采用這種密封副。

3) 熱壓燒結(jié)碳化硅

由粒度≤1μm的碳化硅粉加上適當(dāng)?shù)奶砑觿?，裝進(jìn)石墨模具當(dāng)做，在2000～2100℃的熱壓爐內(nèi)，加壓30～50MPa制作成的。熱壓燒結(jié)碳化硅是碳化硅中化學(xué)穩(wěn)定性最好的一種，當(dāng)做耐腐蝕密封副的密封面材料。