技术领域本发明涉及机械材料技术领域，具体是一种机械用自润滑氧化铝陶瓷密封材料及其制备方法。
背景技术：
氧化铝陶瓷是一种以氧化铝(Al2O3)为主体的陶瓷材料，用于厚膜集成电路。氧化铝陶瓷有较好的传导性、机械强度和耐高温性。需要注意的是需用超声波进行洗涤。氧化铝陶瓷是一种用途广泛的陶瓷，因为其优越的性能，在现代社会的应用已经越来越广泛，满足于日用和特殊性能的需要。氧化铝陶瓷密封件是采用浇注、热压、干压等成型工艺制作而成，可镜面抛光加工，精度可达±0.01，机械强度高、高温耐磨性能好、耐化学腐蚀性能强、气密性好，温度突变时不透水，用于各种家用水泵、农用泵及其它化工泵的机械密封及运动密封，很好地满足滑动性能和密封性能两方面在实际使用环境下的要求，可广泛用于冶金、机械、化工、医药、食品、耐腐蚀泵、汽车、气动元件等行业机械密封部件。由于氧化铝陶瓷密封件在使用过程中，动环和静环两密封端面平面度非常高，极易产生吸合现象，在静止状态下启动设备时，由于动环和静环两密封端面的吸合力很大，容易使密封件产生磨损甚至断裂，从而影响产品的使用寿命。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种机械用自润滑氧化铝陶瓷密封材料及其制备方法，解决了由于动环和静环两密封端面的吸合力过大导致的密封件磨损甚至断裂问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种机械用自润滑氧化铝陶瓷密封材料，按照重量份数计，由以下原料制成：氧化铝65-88份、六方氮化硼8-14份、硬脂酸钙5-9份、硫酸钡5-9份、氧化锆4-7份、氧化钇0.8-1.4份、氧化铋1.5-2.2份、氧化钛3-6份、聚乙烯醇3-5份。作为本发明进一步的方案：按照重量份数计，由以下原料制成：氧化铝69-74份、六方氮化硼10-13份、硬脂酸钙6-8份、硫酸钡5-7份、氧化锆4-6份、氧化钇0.9-1.3份、氧化铋1.6-2.0份、氧化钛3.5-4.8份、聚乙烯醇3.5-4.5份。作为本发明进一步的方案：按照重量份数计，由以下原料制成：氧化铝72份、六方氮化硼12份、硬脂酸钙7份、硫酸钡6份、氧化锆5份、氧化钇1.2份、氧化铋1.8份、氧化钛4.2份、聚乙烯醇4份。作为本发明进一步的方案：所述的六方氮化硼的粒径为5-10μm，纯度大于95％。所述的机械用自润滑氧化铝陶瓷密封材料的制备方法，包括以下步骤：(1)原料的混合：按上述重量份数称取各原料，放入混料机中加入纯水进行湿法混合12-20h，过80-100目筛，得到料浆；(2)喷雾造粒：将料浆通过喷雾造粒塔进行造粒，喷雾造粒塔进口温度180-260℃，出口温度60-120℃，造粒后的预混粉用60-180目筛进行筛分，所生产出的预混粉松装密度达到0.92-0.95g/cm3，流动性达到8-11s/30g；(3)模压成型：根据所需制品形状选取模具，将上述预混粉装入模具型腔内，先以120-160MPa压力进行模压预成型，再以250-280MPa压力进行等静压，得毛坯；(4)真空烧结：将上述步骤制备出的毛坯，放入真空烧结炉中进行真空烧结，烧结步骤为：将毛坯装入真空烧结炉后，对烧结炉进行抽真空，当真空度达到0.032-0.040Pa后，向烧结炉内通氮气至常压后进行加热；其中，加热曲线为：首先以1-2℃/min的速率升温至950℃，并保温0.5-1h；接着以2-2.5℃/min的速率升温至1650-1720℃，并保温4-5h，之后随炉冷却，降至室温出炉；(5)加工：将上述真空烧结后的毛坯进行加工，得所述的机械用自润滑氧化铝陶瓷密封件成品。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明以氧化铝为基体，以六方氮化硼、硬脂酸钙、硫酸钡为润滑剂，以氧化铋为烧结助剂，以聚乙烯醇为粘结剂，经湿法混合、造粒、压制、真空烧结制得一种机械用自润滑氧化铝陶瓷密封材料，该材料的密度为3.3-3.6g/cm3、HRA硬度80-85、三点抗弯强度为260-315MPa，摩擦系数为0.22-0.28，说明该材料具有自润滑性，可以避免由于动环和静环两密封端面的吸合力过大导致的密封件磨损甚至断裂，大大延长了产品的使用寿命。具体实施方式下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1本发明实施例中，一种机械用自润滑氧化铝陶瓷密封材料，按照重量份数计，由以下原料制成：氧化铝65份、六方氮化硼14份、硬脂酸钙5份、硫酸钡9份、氧化锆4份、氧化钇1.4份、氧化铋1.5份、氧化钛6份、聚乙烯醇3份；六方氮化硼的粒径为5-10μm，纯度大于95％。所述的机械用自润滑氧化铝陶瓷密封材料的制备方法，包括以下步骤：(1)原料的混合：按上述重量份数称取各原料，放入混料机中加入纯水进行湿法混合20h，过80-100目筛，得到料浆；(2)喷雾造粒：将料浆通过喷雾造粒塔进行造粒，喷雾造粒塔进口温度260℃，出口温度120℃，造粒后的预混粉用60-180目筛进行筛分，所生产出的预混粉松装密度达到0.92-0.95g/cm3，流动性达到8-11s/30g；(3)模压成型：根据所需制品形状选取模具，将上述预混粉装入模具型腔内，先以160MPa压力进行模压预成型，再以280MPa压力进行等静压，得毛坯；(4)真空烧结：将上述步骤制备出的毛坯，放入真空烧结炉中进行真空烧结，烧结步骤为：将毛坯装入真空烧结炉后，对烧结炉进行抽真空，当真空度达到0.040Pa后，向烧结炉内通氮气至常压后进行加热；其中，加热曲线为：首先以2℃/min的速率升温至950℃，并保温1h；接着以2.5℃/min的速率升温至1720℃，并保温5h，之后随炉冷却，降至室温出炉；(5)加工：将上述真空烧结后的毛坯进行加工，得所述的机械用自润滑氧化铝陶瓷密封件成品。实施例2本发明实施例中，一种机械用自润滑氧化铝陶瓷密封材料，按照重量份数计，由以下原料制成：氧化铝88份、六方氮化硼8份、硬脂酸钙9份、硫酸钡5份、氧化锆7份、氧化钇0.8份、氧化铋2.2份、氧化钛3份、聚乙烯醇5份；六方氮化硼的粒径为5-10μm，纯度大于95％。所述的机械用自润滑氧化铝陶瓷密封材料的制备方法与实施例3相同。实施例3本发明实施例中，一种机械用自润滑氧化铝陶瓷密封材料，按照重量份数计，由以下原料制成：氧化铝69份、六方氮化硼13份、硬脂酸钙6份、硫酸钡7份、氧化锆4份、氧化钇1.3份、氧化铋1.6份、氧化钛4.8份、聚乙烯醇3.5份；六方氮化硼的粒径为5-10μm，纯度大于95％。所述的机械用自润滑氧化铝陶瓷密封材料的制备方法，包括以下步骤：(1)原料的混合：按上述重量份数称取各原料，放入混料机中加入纯水进行湿法混合12h，过80-100目筛，得到料浆；(2)喷雾造粒：将料浆通过喷雾造粒塔进行造粒，喷雾造粒塔进口温度180℃，出口温度60℃，造粒后的预混粉用60-180目筛进行筛分，所生产出的预混粉松装密度达到0.92-0.95g/cm3，流动性达到8-11s/30g；(3)模压成型：根据所需制品形状选取模具，将上述预混粉装入模具型腔内，先以120MPa压力进行模压预成型，再以250MPa压力进行等静压，得毛坯；(4)真空烧结：将上述步骤制备出的毛坯，放入真空烧结炉中进行真空烧结，烧结步骤为：将毛坯装入真空烧结炉后，对烧结炉进行抽真空，当真空度达到0.032Pa后，向烧结炉内通氮气至常压后进行加热；其中，加热曲线为：首先以1℃/min的速率升温至950℃，并保温0.5h；接着以2℃/min的速率升温至1650℃，并保温4h，之后随炉冷却，降至室温出炉；(5)加工：将上述真空烧结后的毛坯进行加工，得所述的机械用自润滑氧化铝陶瓷密封件成品。实施例4本发明实施例中，一种机械用自润滑氧化铝陶瓷密封材料，按照重量份数计，由以下原料制成：氧化铝74份、六方氮化硼10份、硬脂酸钙8份、硫酸钡5份、氧化锆6份、氧化钇0.9份、氧化铋2.0份、氧化钛3.5份、聚乙烯醇4.5份；六方氮化硼的粒径为5-10μm，纯度大于95％。实施例5本发明实施例中，一种机械用自润滑氧化铝陶瓷密封材料，按照重量份数计，由以下原料制成：氧化铝72份、六方氮化硼12份、硬脂酸钙7份、硫酸钡6份、氧化锆5份、氧化钇1.2份、氧化铋1.8份、氧化钛4.2份、聚乙烯醇4份；六方氮化硼的粒径为5-10μm，纯度大于95％。所述的机械用自润滑氧化铝陶瓷密封材料的制备方法，包括以下步骤：(1)原料的混合：按上述重量份数称取各原料，放入混料机中加入纯水进行湿法混合16h，过80-100目筛，得到料浆；(2)喷雾造粒：将料浆通过喷雾造粒塔进行造粒，喷雾造粒塔进口温度220℃，出口温度80℃，造粒后的预混粉用60-180目筛进行筛分，所生产出的预混粉松装密度达到0.92-0.95g/cm3，流动性达到8-11s/30g；(3)模压成型：根据所需制品形状选取模具，将上述预混粉装入模具型腔内，先以140MPa压力进行模压预成型，再以260MPa压力进行等静压，得毛坯；(4)真空烧结：将上述步骤制备出的毛坯，放入真空烧结炉中进行真空烧结，烧结步骤为：将毛坯装入真空烧结炉后，对烧结炉进行抽真空，当真空度达到0.037Pa后，向烧结炉内通氮气至常压后进行加热；其中，加热曲线为：首先以1.5℃/min的速率升温至950℃，并保温1h；接着以2℃/min的速率升温至1680℃，并保温5h，之后随炉冷却，降至室温出炉；(5)加工：将上述真空烧结后的毛坯进行加工，得所述的机械用自润滑氧化铝陶瓷密封件成品。表1各实施例材料的性能对上述实施例制得的密封件成品进行性能测试，测试结果如表1所示。由表中数据可以看出，本发明制得的机械用自润滑氧化铝陶瓷密封材料的密度为3.3-3.6g/cm3、HRA硬度80-85、三点抗弯强度为260-315MPa，摩擦系数为0.22-0.28，说明该材料具有自润滑性，可以避免由于动环和静环两密封端面的吸合力过大导致的密封件磨损甚至断裂，大大延长了产品的使用寿命。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。