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
) `0 V+ q5 \6 g$ P  Z& ]! \$ Y' A介质 浓度，％ 耐腐蚀率，％
硝酸 65～68 99.65
2 B0 }8 C# i6 F* o- e" a4 x盐酸 36～38 99.72
8 }  K& j4 \& U9 t6 z; j5 e王水 99.49
醋酸 99 99.97
硫酸 10 99.96
硫酸 95～98 增重
' i( N0 o& j# H7 F, O9 ^6 C磷酸 99 99.88
9 ~3 z. l5 `1 {$ P. w* r烧碱 10 99.66
4 l$ u. e( g0 d5 A2 I; E* f+ g! ?烧碱 20 99.61
烧碱 30 99.53
表2　氮化硅的物理机械性能
名称 反应烧结法 热压法
密度，g/cm3 2.5～2.6 3.18
" N/ G! \) c4 N( r+ C: b" R) |" R' Y气孔率，％ 1.3 ＜1
抗弯强度，MPa 196 686～784
抗压强度，MPa 118
- k' r, J( Z) I, V& a4 n0 Z抗拉强度，MPa 118～137
抗冲击强度，MPa 0.15～0.2 0.4
硬度（RA） 80～85 91～92
) y6 g  R0 _9 G% e5 v! u+ a6 }摩擦系数，f 0.1～0.5
3 S+ V1 ]) \! ~. C0 X$ F0 I( B; C6 X导热系数，Cal·cm/cm2·s·℃ 0.012
电阻率，Ω·cm（20℃） 1013
电阻率，Ω·cm（700℃） 108
热膨胀系数 2.5×106 27～28×106
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。
) N0 F' e" F1 |+ U/ V  p7 f表3　氮化硅配合乙丙橡胶的性能及其磨擦系数
" y9 ]: B' j, i6 s3 y  ^; Y1 p' ]项目 添加前 添加后
# O  S) ]/ [& W; m4 M( k拉伸强度，MPa 116 143～169
8 r; w5 G# C2 n& c$ l伸长率，％ 110 92～98
永久变形，％ 6 0～1
脆性温度，℃ ≯-50 ≯-65～-75
; J* U5 i, m* G, C( t" r磨擦系数，f 1.13～1.16 0.83～0.94
- b6 t/ ?: X7 w6 M磨痕宽度，m/m 13.0～13.4 10.0～11.2
7 o1 Y5 ^" Z2 B& E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。

1－添加氮化硅乙丙橡胶：2－原乙丙橡胶
图1　硫化硬度随温度的变化
" }. g+ c; j! I, g6 u# D   
) A3 v5 y2 S. Z, K! M1－V形氮化硅橡胶油封；2－聚四氟乙烯档圈
9 `0 s! `% f# x* f" m5 E6 {2 N. m图2　造气自控机密封示意图
& d6 A' e) d% D: {1 |% q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。
' N6 s5 ?7 A; B! 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？？？
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？