[发明专利]石墨密封材料及其制备方法

摘要

本发明涉及密封材料技术领域，尤其是涉及涡轮泵用密封材料，具体公开了一种石墨密封材料。其制备工艺采用两阶段生产方式，原料按质量份数，首先将高耐磨炭黑2.5～3.5份、煤焦油6.5～7.5份的进行混捏、压制、焙烧、磨粉处理制得一阶段料粉；然后采用一阶段料粉4.8～6.6份、人造石墨粉0.4～2.0份、煤沥青2.7～3.2份，依次经热混、轧片、磨粉、压制、焙烧、反复浸渍煤沥青、石墨化、加工、反复浸渍酚醛树脂、固化等工艺步骤制得石墨密封材料成品。本发明密封材料高压、高速工作环境下磨耗小、无渗漏，适用于四氧化二氮、肼类等液体燃料工作环境下的涡轮泵密封，且性能稳定。

主权项

石墨密封材料，其特征在于：该密封材料的原料按质量份数包括以下组分：一阶段料粉4.8～6.6份、人造石墨粉0.4～2.0份，煤沥青2.7～3.2份；所述一阶段料粉为2.5～3.5份高耐磨炭黑与6.5～7.5份蒸馏煤焦油热混后经制得的一定粒度的料粉，其在320目通过率为88%～92%；所述的石墨密封材料由以下方法步骤制备：一、将一阶段料粉、人造石墨粉和煤沥青按原料配比热混，经轧片、磨粉后在模具中压制；二、将所得压制产品焙烧，再浸渍煤沥青，然后再次焙烧、浸渍煤沥青，重复该步骤多次，最后一次不再浸渍煤沥青；三、将最后一次焙烧后的产品进行石墨化；四、对石墨化后的产品进行机加工，再将其浸渍酚醛树脂，并加热固化；五、将固化后的产品依次重复步骤三、四，直至产品机加工完成，制得石墨密封材料成品；其中，步骤一中的热混方法为：将原料一阶段料粉、人造石墨粉加入混捏机进行热混，热混50～60分钟，温度达到120℃，再加入原料熔化的煤沥青，闭盖混合2小时，温度170～180℃卸料；步骤一中，控制轧片厚度≤2mm；控制磨粉粒度在240目的通过率为65%～75%，且磨粉粒度大于70目≤1%；控制压制产品的体积密度为1.38～1.41 g/cm3；步骤二中，压制产品焙烧过程控制条件如下：控制明火温度在650～700℃，使压制产品自由升温，由室温升温至350℃；之后使压制产品由350℃升温至500℃，期间控制压制产品温升速度为2.5～3℃/h，且控制升温过程中明火温度与压制产品的温差不大于350℃；然后使压制产品由500℃升温至600℃，期间控制压制产品温升速度为3～5℃/h，且控制升温过程中明火温度与压制产品的温差不大于400℃；最后使压制产品由600℃升温至850℃，期间控制压制产品温升速度为10～15℃/h，压制产品升温至850℃后，使压制产品恒温焙烧8小时；步骤二中，浸渍煤沥青方法为：先将焙烧后的压制产品在240～300℃预热3～4h，预热后的压制产品置于浸渍罐中，经抽真空后注入煤沥青，控制浸渍压力为0.7～0.8Mpa，浸渍温度为220～240℃，浸渍时间2～3h；步骤三中，采用艾奇逊石墨化炉对产品进行石墨化，石墨化温度逐渐升高至2800℃；步骤四中，酚醛树脂按质量百分数满足其所含固体含量不小于75%，水份不大于8.5%，游离酚不大于20%，且所述酚醛树脂的动力粘度为120～250，比重为1.781 g/cm3；浸渍酚醛树脂的方法为：将机加工后的产品置于浸渍罐中，抽真空，注入酚醛树脂，控制浸渍压力为0.7～0.8Mpa，浸渍时间3～4h；固化方法为：将浸渍酚醛树脂后的产品置于固化罐中加热固化，将固化温度由室温升至80℃，固化1h，再控制固化温度为80～120℃，固化4h，最后控制固化温度为120～180℃，固化4h；所述一阶段料粉由如下方法制备：将高耐磨炭黑加入混捏机，热混，待温度达到80～100℃，加入蒸馏煤焦油，开盖混合，温度130～200℃卸料，所得热混料置于模具中用油压机热压，压制产品经焙烧后破碎、磨粉，控制磨粉的粒度在320目通过率为88%～92%。