[发明专利]一种C/SiC新型机械密封环的制造方法

摘要

本发明涉及一种C/SiC新型机械密封环的制造方法，通过制备碳纤维预制体、多孔C/SiC复合材料、预加工得到多孔密封环坯体、渗硅处理、预加工得到致密的密封环坯体、SiC涂层、精加工等制得C/SiC机械密封环。该材料具有致密、高强度、高韧性、高硬度、耐高温、耐腐蚀和耐磨性等性能，可以使密封环的寿命延长，减少拆换次数，降低使用成本，提高效率。本发明工艺简单、重复性好，适于批量生产。

主权项

一种C/SiC新型机械密封环的制造方法，该方法包括以下主要步骤：步骤1，碳纤维预制体的制备将若干层的单层0°无纬布、胎网、90°无纬布、胎网依次循环叠加到设计的厚度，并通过接力针刺制备出设计的碳纤维预制体；针刺密度为25～30针/cm2，体积密度为0.5～0.55g/cm3，其中胎网层与无纬布层的体积比为1∶2～1∶5；步骤2，多孔C/SiC复合材料的制备以丙烯或天然气作为反应气体，在步骤1制备的碳纤维预制体内沉积PyC(热解碳)，沉积温度为930～1100℃，在碳纤维预制体的单丝碳纤维表面制备100～150nm厚的热解碳界面，然后在氩气或真空条件下1700～1900℃高温热处理，制得含热解碳界面的碳纤维预制体；将含热解碳界面的碳纤维预制体置于化学气相沉积炉，以三氯甲基硅烷作为反应气体，在碳纤维预制体内沉积SiC陶瓷基体，沉积温度为1000～1200℃，制备出密度为1.5～1.7g/cm3的多孔C/SiC复合材料；步骤3，预加工1对步骤2制备的多孔C/SiC复合材料进行机加工，获得密封环坯体。加工时除厚度方向单面预留的余量外，其余尺寸完全按照密封环图纸要求；步骤4，渗硅处理将步骤3预加工好的密封环坯体在真空炉中进行渗硅处理，浸渗温度：1550～1600℃，保温，获得密度为2.1～2.4g/cm3，开孔隙率小于1％的C/SiC密封环坯体；步骤5，预加工2对步骤4制备的C/SiC密封环坯体的厚度方向(也就是密封环的摩擦面)均匀磨削加工，加工后，厚度尺寸比图纸要求尺寸小；步骤6，沉积SiC涂层将步骤5加工后的密封环的非摩擦面通过石墨纸进行保护，并置于化学气相沉积炉，以三氯甲基硅烷作为反应气体，在密封环的摩擦面沉积SiC陶瓷涂层，沉积温度为1000～1200℃，制得厚度约为0.1～0.15mm的SiC涂层；步骤7，精加工将步骤6制备的带有SiC涂层的密封环坯体的摩擦面进行精磨加工，并进行抛光处理，达到图纸要求的尺寸精度和表面光洁度(不大于0.1μm)，制得C/SiC机械密封环。