专利名称：一种海水泵密封用炭石墨复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及炭石墨复合禾才料，具体为一种海7K泵密封用炭石墨复合t才茅斗及其 制备方法。
背景技术：
我国船舶工程中的某些动力装置通常在发动机工作过程中，每个分系统都必
须安全可靠，才能确保^h动力装置的正常运转。海7K泵的主要功能^t高温工 作状态的燃烧室和发动机等提供足够的高压海水，及时对它们实施7转卩降温。确
保各部件工作在安全状态下。海7jC泵的静环为J^浸呋喃树脂复合材料加工而成， 与其,的磨擦副为镀铬钢，海水介质的压力为2.9MPa，平均线速度6m/s。对 静环的要求是连续使用十次以上，每次必须安全工作1250秒。
发明内容
本发明目的在于提供一种能在上述条件下工作的海水泵密封用炭石墨复合材 料及其制备方法，并满足船舶工程中海水泵使用要求的材料，该材料具有优良的 润滑、密封、耐磨、耐、海7K腐蚀和强度高等综合性能，并且成TO低。
本发明的技术方案是
本发明提供了一种海水泵密封用炭石墨复合材料，该材料由炭石M，呋 喃树脂构成，呋喃树脂的重量百分比为5-10%，其中的炭石M体选用细结构、 高密、高强、中等石墨化程度的炭石墨材料，要求体积密度1.80-1.84g/cm3、抗折 强度〉50MPa，抗压强度〉70MPa，灰^量<0.5%^，石墨化禾號50~60%，炭 石墨粒度为10-50|um。
本发明还提供了Jl^海水泵密封用浸呋喃树脂炭石墨复合材料的制备方法， 将炭石S^体方J(A浸渍罐，抽真空到130 150Pa后保持2040分钟，然后吸入呋 喃树脂，用氮气或压縮空气加压到l 1.4MPa，保压6~10小时，卸压取出后観 掉管状炭石墨基体表面的树脂，在自然通风条件下晾干2448小时。将上述管状 炭石墨基体放入固化罐，保温、保压完成后，断电随炉降温降压至50。C以下取出。 车加工扒掉树脂硬壳后，再按上述工艺进行第二次浸渍、固化，即可用于加工海 水泵密封环。将管状炭石 体方夂入固化罐后，固化工艺为
室温 120。C， 5 10。C/小时；120 150°C， 10~20°〇/小时；150~180°C， 20 30°C/ 小时，在18(TC保温2 3小时；在上述各鹏范围罐内压力均维持在1~1.5，3。
本发明海水泵密封用炭石墨复合材料中所使用的细结构石墨可以市场订购， 也可用沥青焦为原料，经多次浸渍沥青和纟奮烧，最后在2000 230(TC石墨化处理 获得。
本发明的有益效果是
1、 本发明制备的材料具有优良的润滑、密封、耐磨、jfr海水腐蚀和强度高等 综合性能，并且制造成蹄低，完全满足了海水泵的^顿要求。
2、 用本发明提供的材料制备海7jC泵密封环，可连续使用十次以上，每次安全 工作1250秒，完全满足了海水泵的〗顿要求。
具体实歸式 实施例1
用细结构MSL-IV炭石墨加工成所需开沐的炭石墨管10个，炭石墨管外径为 48mm，壁厚为6mm，用水作介质超声清洗后在110。C的烘箱中烘干1小时，再 将石SS体方iA浸渍罐，抽真空到133Pa保持30分钟，吸入呋喃树脂再用压縮空 气加压到1.2MPa，保压6小时后卸压取出后^掉管状炭石 体表面的树脂， 在通风良好的空气中自然晾干24小时。然后放入固化罐，按如下工艺固化室温 120°C，升温速度5 10。C/小时；120 150°C，升温速度10 20。C/小时；150~180°C， 升温速度20 3(TC/小时，在18(TC保温2 3小时。在以上離范围，罐内压力维 持在l L5MPa。保温、保压结束后，断电随炉降温降压至5(TC以下取出。车力口 工扒掉树脂硬壳后，再重^LM浸渍、固化工艺一次，即可用于加工海7K泵密封 环。该复合材料由炭石M條渍呋喃树脂构成，呋喃树脂的重量百分比为8%， 本实施例采用糠醇树脂，用涂4号杯测量呋喃树脂的粘度值为50秒。
制备出材料的体积密度〉1.96g/cm3、抗折强度〉60MPa，抗压强度〉130MPa， 肖氏硬度65 75，开口气孑匕率<1%。用该材料加工的密封环在海水泵实际使用中 已超过10次，每次工作1250秒。
比较例
用上海碳素厂生产的高强、高密、高纯SMF-650石墨加工的10根海7乂泵密 封用管状毛坯，采用和战实施完全相同的浸渍、固化加工工艺制备出的材料的 密度》1.96g/cm3，抗折强度40 50MPa，抗压强度100 110MPa，肖氏硬度40 50。 用该材料加工的海水泵密封环，在实际使用中经常出现石墨密封面磨损，如犁沟、掉±央等，其原因与选择的基体材料的硬度、强度偏低，石墨化程度偏高，材质软 有关。
实施例2
与实施例1不同之处在于
用水作介质超声清洗后在ll(TC的烘箱中烘干1小时，再将石難体方JCA浸 渍罐，抽真空到140Pa保持40分钟，吸入呋喃树脂再用压縮空气加压到1.4MPa， 保压8小时后卸压取出后繊掉管状炭石墨基体表面的树脂，在通风良好的空气 中自然晾干36小时。然后方夂入固化罐，按如下工艺固化室温 120"C，升温速 度5 1(TC/小时；120 150°C，升温速度10 20。C/小时；150~180°C，升温速度 20 3(TC/小时，在180"C保温2 3小时。在以上温度范围，罐内压力维持在1-1.5 MPa。保温、保压结束后，断电随炉降温降压至5(TC以下取出。车加工扒,月旨 硬壳后，再重复上述浸渍、固化工艺一次，即可用于加工海水泵密封环。该复合 材料由炭石MS体浸渍呋喃树脂构成，呋喃树脂的重量百分比为5%，本实施例 采用糠醇树脂，用涂4号杯测量呋喃树脂的粘度值为20秒。
制备出材料的体积密度〉1.96g/cm3、抗折强度〉60MPa，抗压强度〉130MPa， 肖氏硬度65~75，开口气孑匕率<1%。用该材料加工的密封环在海7jC泵实际使用中 已超过10次，每次工作1250秒。
实施例3
与实施例1不同之处在于
用7jC作介质超声清洗后在ll(TC的烘箱中烘干1小时，再将石難体方j(A浸 渍罐，抽真空到150Pa保持20分钟，吸入呋喃树脂再用氮气加压到1 MPa，保压 10小时后卸压取出后,掉管状炭石M体表面的树脂，在通风良好的空气中自 然晾干48小时。然后放入固化罐，按如下工艺固化:室温 12(TC ，升温速度5~10°C/ 小时；120~150°C，升温速度10 20。C/小时；150~180°C，升温速度20 30。C/小时， 在18(TC保温2 3小时。在以上驗范围，罐内压力维持在l l,5MPa。保温、保 压结束后，断电随炉降温降压至5(TC以下取出。车加工扒掉树脂硬壳后，再重复 —Jl^浸渍、固化工艺一次，即可用于加工海7jC泵密封环。该复合材料由炭石墨基 ,渍呋喃树脂构成，呋喃树脂的重量百分比为10%，本实施例采用糠醇树脂， 用涂4号杯测量呋喃树脂的粘度值为70秒。
制备出材料的体积密度〉1.96g/cm3、抗折强度〉60MPa，抗压强度〉130MPa， 肖氏硬度65~75，开口气孔率<1%。用该材料加工的密封环在海水泵实际使用中 已超过10次，每次工作1250秒。
权利要求
1、一种海水泵密封用炭石墨复合材料，其特征在于该复合材料由炭石墨基体浸渍呋喃树脂构成，呋喃树脂的重量百分比为5-10％。
2、 按照权利要求1所述的海7jC泵密封用炭石墨复合材料，其特征在于炭石 体选用细结构、高密、高强、中等石墨化程度的炭石墨材料，要求体积密度 1.80-1.84g/cm3、抗折强度〉50MPa，抗压强度〉70MPa，灰分含量<0.5%，石墨 化程度50~60%，炭石墨粒度为10-50(im。
3、 按照权利要求1所述的海水泵密封用炭石墨复合材料，其特征在于用涂 4号杯观糧呋喃树月旨的粘度值为20-70秒。
4、 一种权利要求1所述海7乂泵密封用炭石墨复合材料的制备方法，其特征在 于，具体步骤如下(1) 将车加工好的管状炭石 体进行超声清洗，除掉表面及孔隙中的炭石 墨粉尘后烘干；(2) 再将管状炭石S^体方JCA浸渍罐，抽真空到130 150Pa后保持2(M0分钟；(3) 然后吸入呋喃树脂，用氮气或压縮空气加压到1 1.4 MPa，保压6~10 小时，卸压取出后擦拭掉管状炭石墨基体表面的树脂，在自然通风条件下晾干 24^48小时；(4) 将±^管状炭石 体方认固化罐，保温、保压完成后，断电随炉降温 降压至5(TC以下取出；(5) 车加工扒掉树脂硬壳后，再按上^X艺进行第二次浸渍、固化，即可用 于加工海水泵密封环。
5、 按照权利要求4所述海7K泵密封用炭石墨复合材料的制备方法，其特征在 于戶腿细结构、高密、高强、中等石墨化程度的炭石墨以沥青焦为原料，经多 次浸渍沥青和焙"烧，最后在2000 2300。C石墨化处理而获得。
6、 按照权利要求4所述海7K泵密封用炭石墨复合材料的制备方法，其特征在于将管状炭石 体放入固化罐后，固化工艺为室温 120。C， 5 10。C/小时；120~150°C， 10 20。C/小时；150~180°C， 20 30°C/ 小时，在18(TC保温2 3小时，在上述各温度范围罐内压力均维持在l 1.5MPa。
全文摘要
本发明涉及炭石墨复合材料，具体为一种海水泵密封用炭石墨复合材料及其制备方法。复合材料由炭石墨基体浸渍呋喃树脂构成，呋喃树脂的重量百分比为5-10％。制备方法将炭石墨基体放入浸渍罐，抽真空后吸入呋喃树脂，用氮气或压缩空气加压后取出，擦拭掉炭石墨表面的树脂，在自然通风条件下晾干。再将上述浸渍过的炭石墨放入固化罐中升温固化，保温、保压完成后，断电随炉降温降压至50℃以下取出。车加工扒掉树脂硬壳后，再按上述工艺进行第二次浸渍、固化。本发明制备的材料具有优良的润滑、密封、耐磨、耐海水腐蚀和强度高等综合性能，并且制造成本较低，完全满足了海水泵的使用要求。
文档编号C09K3/10GK101451058SQ200710158759
公开日2009年6月10日 申请日期2007年12月7日 优先权日2007年12月7日
发明者令狐喜欢, 吴峻峰, 周序科, 周金玉, 巴力学, 张海鹰, 徐红军, 成会明, 杜海峰, 牛鸿磊, 朔 白, 川 罗, 赵金福 申请人:中国科学院金属研究所