本发明公开了一种碳化硅轻量型密封环，包括下述重量份的原料：碳化硅50‑70份、碳化硼30‑40份、氧化锆1‑5份、酚醛树脂8‑12份、粘结剂3‑8份、分散剂0.8‑1.2份、甘油1‑3份、炭黑3‑8份。本发明的有益效果为：本发明所述碳化硅轻量型密封环在制备过程中加入了碳化硼和氧化锆，使所述的密封环体积密度更低，一样体积的工作质量就更轻，且具有更优的导热系数、硬度、弯曲强度及可靠性；本发明所述碳化硅轻量型密封环采用无压烧结工艺，可使碳化硅轻量型密封环实现大批量的生产，降低了其生产成本。

  (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 114380537 A (43)申请公布日 2022.04.22 (21)申请号 5.3 C04B 111/20 (2006.01) (22)申请日 2022.01.25 (71)申请人 上海德宝密封件有限公司 地址 200444 上海市宝山区园泰路333号 (72)发明人 简武兵郑佑俊郑庆阳郑恩阳 徐文学郜锦东张霜胡旭雷 李方卫蔡令令 (74)专利代理机构 北京知果之信知识产权代理 有限公司 11541 代理人 高科 (51)Int.Cl. C04B 26/12 (2006.01) C04B 14/32 (2006.01) F16J 15/34 (2006.01) C04B 111/40 (2006.01) 权利要求书1页 说明书4页 (54)发明名称 一种碳化硅轻量型密封环及其制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种碳化硅轻量型密封环，包 括下述重量份的原料：碳化硅50‑70份、碳化硼 30‑40份、氧化锆1‑5份、酚醛树脂8‑12份、粘结剂 3‑8份、分散剂0.8‑1.2份、甘油1‑3份、炭黑3‑8 份。本发明的有益效果为：本发明所述碳化硅轻 量型密封环在制备过程中加入了碳化硼和氧化 锆，使所述的密封环体积密度更低，一样体积的 工作质量就更轻，且具有更优的导热系数、硬度、 弯曲强度及可靠性；本发明所述碳化硅轻量型密 封环采用无压烧结工艺，可使碳化硅轻量型密封 环实现大批量的生产，降低了其生产所带来的成本。 A 7 3 5 0 8 3 4 1 1 N C CN 114380537 A 权利要求书 1/1页 1.一种碳化硅轻量型密封环，其特征是，包括下述重量份的原料：碳化硅50‑70份、碳 化硼30‑40份、氧化锆1‑5份、酚醛树脂8‑12份、粘结剂3‑8份、分散剂0.8‑1.2份、甘油1‑3份、 炭黑3‑8份。 2.依据权利要求1所述碳化硅轻量型密封环，其特征是，包括下述重量份的原料：碳 化硅60份、碳化硼35份、氧化锆1份、酚醛树脂10份、粘结剂5份、分散剂1份、甘油2份、炭黑5 份。 3.依据权利要求1所述碳化硅轻量型密封环，其特征是，所述酚醛树脂为ksp‑8022酚 醛树脂，所述粘结剂为聚乙烯醇，所述分散剂为BYK‑190分散剂。 4.权利要求1‑3之一所述碳化硅轻量型密封环的制备方法，其特征是，包括以下步 骤： (1)将炭黑和分散剂加入水中，混合搅拌均匀，得混合料a； (2)向混合料a中加入碳化硅、碳化硼和氧化锆混合搅拌均匀，得混合料b； (3)向混合料b中依次加入粘结剂和甘油混合搅拌均匀，再加入酚醛树脂混合搅拌均 匀，经球磨、过滤、干燥造粒、干压成型得所述碳化硅轻量型密封环。 5.依据权利要求4所述碳化硅轻量型密封环的制备方法，其特征是，步骤(1)中，所述 水的用量等于所述碳化硅轻量型密封环原料的总量。 6.依据权利要求4所述碳化硅轻量型密封环的制备方法，其特征是，步骤(3)中，所述 过滤为采用300目筛网过滤。 7.依据权利要求4所述碳化硅轻量型密封环的制备方法，其特征是，步骤(3)中，所述 干燥为喷雾干燥，所述喷雾干燥为采用离心式喷雾干燥设备做干燥。 8.依据权利要求4所述碳化硅轻量型密封环的制备方法，其特征是，步骤(3)中，所述 碳 3 化硅轻量型密封环的密度为2.5‑2.7g/cm 。 2 2 CN 114380537 A 说明书 1/4页 一种碳化硅轻量型密封环及其制备方法 技术领域 [0001] 本发明属于密封材料技术领域，具体涉及一种碳化硅轻量型密封环及其制备方 法。 背景技术 [0002] 机械密封的密封环是机械密封的核心构件，有动密封环和静密封环之分，在轴向 力的作用下，动密封环同静密封环的端面接触后即形成端面密封。 [0003] 现有的密封环多是采用单一的碳化硅制成，碳化硅密封环密度高、重量大，在高速 运转过程中设备受阻力较大，从而造成设备及产品的寿命减少，使用防弹片材料的品质增重， 灵活性差等缺陷。 发明内容 [0004] 本发明的目的为提供一种质量轻、密封性好的碳化硅轻量型密封环。 [0005] 为实现本发明的上述目的，本发明采用以下技术方案： [0006] 一种碳化硅轻量型密封环，包括下述重量份的原料：碳化硅50‑70份、碳化硼30‑40 份、氧化锆1‑5份、酚醛树脂8‑12份、粘结剂3‑8份、分散剂0.8‑1.2份、甘油1‑3份、炭黑3‑8 份。 [0007] 上述一种碳化硅轻量型密封环，作为一种优选的实施方案，包括下述重量份的原 料：碳化硅60份、碳化硼35份、氧化锆1份、酚醛树脂10份、粘结剂5份、分散剂1份、甘油2份、 炭黑5份。 [0008] 碳化硅是一种无机物，是用石英砂、石油焦、木屑等原料通过电阻炉高温冶炼而 成。其化学性能稳定、导热系数高、热线胀系数小、耐磨性能好，除作磨料用外，还可以制成 高级耐火材料，耐热震、体积小，重量轻而强度高，节约能源的效果好。 [0009] 碳化硼是一种无机物，具有密度低、强度大、高温稳定性以及化学稳定性高的特 点。在耐磨材料、陶瓷增强相，尤其在轻质装甲，反应堆中子吸收剂等方面使用。可在某些地 方取代价格昂贵的金刚石，常应用在磨削、研磨、钻孔等方面。 [0010] 氧化锆一般指二氧化锆，通常状况下为白色无臭无味晶体。具有高熔点、高电阻 率、高折射率和低热线胀系数的性质，是重要的耐高温材料、陶瓷在允许电压下不导电的材料和陶瓷遮光剂， 亦是人工钻的主要的组成原材料。氧化锆纤维具有比氧化铝纤维、莫来石纤维、硅酸铝纤维等其他耐 火纤维品种更高的使用温度，其高温化学性质稳定、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、不挥发、无污 染，是目前国际上最顶尖的一种耐火纤维材料。 [0011] 酚醛树脂为无色或黄褐色透明物，拥有非常良好的耐酸性能、力学性能和耐热性能，广 泛应用于防腐蚀工程、胶粘剂、阻燃材料。其最重要的特征就是耐高温性，即使在非常高的 温度下，也能保持其结构的整体性和尺寸的稳定性。 [0012] 上述一种碳化硅轻量型密封环，作为一种优选的实施方案，所述酚醛树脂为ksp‑ 8022酚醛树脂，所述粘结剂为聚乙烯醇，所述分散剂为BYK‑190分散剂。聚乙烯醇购买于佛 3 3 CN 114380537 A 说明书 2/4页 山陶泰克化工有限公司。 [0013] 本申请的第二方面，提供一种碳化硅轻量型密封环的制备方法，包括以下步骤： [0014] (1)将炭黑和分散剂加入水中，混合搅拌均匀，得混合料a； [0015] (2)向混合料a中加入碳化硅、碳化硼和氧化锆混合搅拌均匀，得混合料b； [0016] (3)向混合料b中依次加入粘结剂和甘油混合搅拌均匀，再加入酚醛树脂混合搅拌 均匀，经球磨、过滤、干燥造粒、干压成型得所述碳化硅轻量型密封环。 [0017] 上述一种碳化硅轻量型密封环的制备方法，作为一种优选的实施方案，步骤(1) 中,所述水的用量等于所述碳化硅轻量型密封环原料的总量。 [0018] 上述一种碳化硅轻量型密封环的制备方法，作为一种优选的实施方案，步骤(3) 中，所述过滤为采用300目筛网过滤。 [0019] 上述一种碳化硅轻量型密封环的制备方法，作为一种优选的实施方案，步骤(3) 中，所述干燥为喷雾干燥，所述喷雾干燥为采用离心式喷雾干燥设备做干燥。 [0020] 上述一种碳化硅轻量型密封环的制备方法，作为一种优选的实施方案，步骤(3) 3 中，所述碳化硅轻量型密封环的密度为2.5‑2.7g/cm 。 [0021] 本发明的有益效果为： [0022] 1.本发明所述碳化硅轻量型密封环在制备过程中加入了碳化硼和氧化锆，使所述 的密封环体积密度更低，一样体积的工作质量就更轻，且具有更优的导热系数、硬度、弯曲 强度及可靠性。 [0023] 2.本发明所述碳化硅轻量型密封环采用无压烧结工艺，可使碳化硅轻量型密封环 实现大批量的生产，降低了其生产所带来的成本。 [0024] 3.本发明所述碳化硅轻量型密封环可完全取代由钨、钴、镍等稀有金属为原料制 作的硬质合金密封环，可应用于强腐蚀工况、高PV值工况，节约了大量的国家战略物资，有 很大的社会效益。 [0025] 4.本发明所述碳化硅轻量型密封环的使用领域不仅在机械密封，而且可制作成散 热基片、轴套、轴瓦、轴承、喷嘴等耐本热、耐磨的重要机械零件。 具体实施方式 [0026] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行 详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没做出创造性劳动的前提下所得到的所 有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。 [0027] 实施例1 [0028] 一种碳化硅轻量型密封环，包括下述重量份的原料：碳化硅50重量份、碳化硼30重 量份、氧化锆1重量份、酚醛树脂8重量份、粘结剂3重量份、分散剂0.8重量份、甘油1重量份、 炭黑3重量份； [0029] 所述酚醛树脂为ksp‑8022酚醛树脂，所述粘结剂为聚乙烯醇，所述分散剂为BYK‑ 190分散剂。 [0030] 实施例1所述碳化硅轻量型密封环的制备方法，包括以下步骤： [0031] (1)将炭黑和分散剂加入水中，混合搅拌均匀，得混合料a；所述水的用量等于所述 4 4 CN 114380537 A 说明书 3/4页 碳化硅轻量型密封环原料的总量； [0032] (2)向混合料a中加入碳化硅、碳化硼和氧化锆混合搅拌均匀，得混合料b； [0033] (3)向混合料b中依次加入粘结剂和甘油混合搅拌均匀，再加入酚醛树脂混合搅拌 均匀，经球磨、采用300目筛网过滤、采用离心式喷雾干燥设备做干燥造粒、干压成型得密 3 度为2.5g/cm所述碳化硅轻量型密封环。 [0034] 实施例2 [0035] 一种碳化硅轻量型密封环，包括下述重量份的原料：碳化硅60重量份、碳化硼35重 量份、氧化锆1重量份、酚醛树脂10重量份、粘结剂5重量份、分散剂1重量份、甘油2重量份、 炭黑5重量份； [0036] 所述酚醛树脂为ksp‑8022酚醛树脂，所述粘结剂为聚乙烯醇，所述分散剂为BYK‑ 190分散剂。 [0037] 实施例2所述碳化硅轻量型密封环的制备方法，包括以下步骤： [0038] (1)将炭黑和分散剂加入水中，混合搅拌均匀，得混合料a；所述水的用量等于所述 碳化硅轻量型密封环原料的总量； [0039] (2)向混合料a中加入碳化硅、碳化硼和氧化锆混合搅拌均匀，得混合料b； [0040] (3)向混合料b中依次加入粘结剂和甘油混合搅拌均匀，再加入酚醛树脂混合搅拌 均匀，经球磨、采用300目筛网过滤、采用离心式喷雾干燥设备做干燥造粒、干压成型得密 3 度为2.6g/cm所述碳化硅轻量型密封环。 [0041] 实施例3 [0042] 一种碳化硅轻量型密封环，包括下述重量份的原料：碳化硅70重量份、碳化硼40重 量份、氧化锆5重量份、酚醛树脂12重量份、粘结剂8重量份、分散剂1.2重量份、甘油3重量 份、炭黑8重量份； [0043] 所述酚醛树脂为ksp‑8022酚醛树脂，所述粘结剂为聚乙烯醇，所述分散剂为BYK‑ 190分散剂。 [0044] 实施例3所述碳化硅轻量型密封环的制备方法，包括以下步骤： [0045] (1)将炭黑和分散剂加入水中，混合搅拌均匀，得混合料a；所述水的用量等于所述 碳化硅轻量型密封环原料的总量； [0046] (2)向混合料a中加入碳化硅、碳化硼和氧化锆混合搅拌均匀，得混合料b； [0047] (3)向混合料b中依次加入粘结剂和甘油混合搅拌均匀，再加入酚醛树脂混合搅拌 均匀，经球磨、采用300目筛网过滤、采用离心式喷雾干燥设备做干燥造粒、干压成型得密 3 度为2.7g/cm所述碳化硅轻量型密封环。 [0048] 对比例1 [0049] 对比例1所述碳化硅轻量型密封环与实施例1所述碳化硅轻量型密封环的不同之 处在于：对比例1所述碳化硅轻量型密封环不含原料碳化硼。 [0050] 对比例2 [0051] 对比例2所述碳化硅轻量型密封环与实施例2所述碳化硅轻量型密封环的不同之 处在于：对比例2所述碳化硅轻量型密封环不含原料氧化锆。 [0052] 本发明所述碳化硅轻量型密封环的性能研究： [0053] 测试设备为：INSTRON‑2100B维氏硬度计，测试标准：GB/T  16534‑2009JISR1607‑ 5 5 CN 114380537 A 说明书 4/4页 2010，测试结果如表1所示： [0054] 表1 [0055]   断裂韧性(MPa.m ) 密度(克/立方厘米) 1/2 实施例1 4.0 2.65 实施例2 4.2 2.6 实施例3 4.15 2.5 对比例1 2.65 2.47 对比例2 3.3 2.6 [0056] 以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技 术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围以内。 6 6

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