氮化硅在乙丙橡胶油封中的应用

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近几年来，氮化硅作为一种新型的工程陶瓷材料，在橡胶行业也获得了广泛的应用。它除具有极好的耐磨、耐蚀、抗热振、电绝缘、化学稳定、抗熔融有色金属侵蚀等特性外，还有收缩小（收缩率仅0.1％）和自润滑的优点。其耐腐蚀性和物理机械性能分别见表1、表2所示。
表1　氮化硅的耐腐蚀性
介质 浓度，％ 耐腐蚀率，％
7 ^; ?2 Y5 Y0 x/ P硝酸 65～68 99.65
盐酸 36～38 99.72
! f2 g) M2 b8 I5 R. b王水 99.49
醋酸 99 99.97
! c. v6 N" N8 f9 w& u硫酸 10 99.96
硫酸 95～98 增重
# O0 N0 M7 y1 Q( e) ]; H磷酸 99 99.88
烧碱 10 99.66
烧碱 20 99.61
& k, h% p; u: V0 j# i: L烧碱 30 99.53
表2　氮化硅的物理机械性能
2 e3 `! h/ F# P; i! M% n& |0 c; t* y名称 反应烧结法 热压法
2 k  P: X0 }+ f- ^密度，g/cm3 2.5～2.6 3.18
气孔率，％ 1.3 ＜1
抗弯强度，MPa 196 686～784
3 I/ P. p* O8 \% b9 U% D! n抗压强度，MPa 118
( T: k( g# e1 y  h抗拉强度，MPa 118～137
# t, Q: R- q/ K, N. \  ~& J抗冲击强度，MPa 0.15～0.2 0.4
2 I9 t* V% C" V/ r硬度（RA） 80～85 91～92
( f) K! O) q3 s: o$ ?  K4 _摩擦系数，f 0.1～0.5
导热系数，Cal·cm/cm2·s·℃ 0.012
电阻率，Ω·cm（20℃） 1013
- l: @, a# g" R& x电阻率，Ω·cm（700℃） 108
热膨胀系数 2.5×106 27～28×106
0 z  @# m5 C8 L由于氮化硅具有上述一系列优良的特性，所以近几年在机械密封上的应用，特别在泵、压缩机、透平机、风机、反应釜设备中用来堵塞工作介质轴端外泄漏起到了很好作用。由此得到启发，为提高油封的耐磨性，乙丙橡胶胶料中通过添加一定比例的氮化硅进行了试验，其结果见表3。
, d/ `" l4 g+ F2 p" B# G表3　氮化硅配合乙丙橡胶的性能及其磨擦系数
项目 添加前 添加后
' [3 S! r4 ]$ i拉伸强度，MPa 116 143～169
伸长率，％ 110 92～98
永久变形，％ 6 0～1
; y1 C$ Q! Z4 q" K6 q$ @% r脆性温度，℃ ≯-50 ≯-65～-75
磨擦系数，f 1.13～1.16 0.83～0.94
5 A% a8 Y* v2 R, Y( F. ?8 M磨痕宽度，m/m 13.0～13.4 10.0～11.2
5 q0 ?. ~% o' I, o从表3可以看出，添加氮化硅后硫化胶在常温时的磨擦系数f有所降低，磨擦生热减小。同时由于氮化硅的导热系数较大，加快了磨擦部位热量的散发，磨擦部位的温度较低，而且因氮化硅本身耐高温，添加氮化硅后其硫化胶的硬度随温升的变化缓慢（见图1），所以相应地降低了高温状态下的磨擦系数，提高了橡胶的耐磨性。
  C/ i0 ~: A* ^
" ^& ]4 d& r4 e- M5 _1－添加氮化硅乙丙橡胶：2－原乙丙橡胶
) {+ I8 _- J' Z/ d' T图1　硫化硬度随温度的变化
5 x" q, g$ z; A5 V; S* a0 ~* f   
1－V形氮化硅橡胶油封；2－聚四氟乙烯档圈
图2　造气自控机密封示意图
在氮肥生产的第一道工序中是制造半水煤气。气体从自动控制机的传动轴部位经常因密封不佳而泄漏，使一部分原料气白白浪费，同时使车间空气严重污染，大量一氧化碳使工人健康受到影响。
原用密封材料是石棉盘根，在造气炉高温及煤气腐蚀下三个月就硬化而失去密封作用，导致大量泄漏煤气。从改变密封结构着手，改用耐蚀、耐磨的添加氮化硅的乙丙橡胶油封，配合使用聚四氟乙烯挡灰圈，可代替原来的石棉盘根。所用V形橡胶密封圈，内径为150mm，3个为一组，聚四氟乙烯挡灰圈加装在密封胶圈前面，见图2所示。
7 R1 j8 S3 n6 q% {2 u2 F) Y经过实际运转，取得了较好效果。其优点可归纳如下：（1）减少了有毒气体泄漏，用原乙丙橡胶油封，隔不了多久，即发生半水煤气泄漏，使一部分原料气白白浪费，也就等于氮肥的损失；（2）改善了车间劳动条件。用原普通油封，失效后车间空气中含有大量一氧化碳，使人头晕、头痛。改用氮化硅配合的乙丙橡胶油封后，克服了这一现象，使车间环境条件获得了很大改善；（3）密封效果好，使用寿命长。原乙丙橡胶油封一般只用3个月即硬化而失效，但造气车间的维修期通常为一年，中间一般不能停车调换密封件。这样一年中只有3个月基本上能够达到密封，而漏气时间却为9个月。使用氮化硅配合的橡胶油封后，密封周期延长，能满足一年维修期的需要。

朗盛代理商

加这个材料有什么不利的地方吗？

姜平辉

学习点新知识收获了一一一谢谢

xinhualiu02

老早试过，耐磨性还行，好像价格比较高

lxw113

学习了，谢谢！！我看看哪里有氮化硅卖啊？？？
, X, Y: [/ w; g橡胶技术网 http://bbs.sto.net.cn/thread-33599-1-1.html

hhf2983

确实价格有点高，需要考虑产品的成本

jeffsailing

谢谢分享

zhang20160328

看看，回复看看

胶心

添加量？ 价格？