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我们仔细看看为什么机械碳材料被证明是如此成功

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我们仔细看看为什么机械碳材料被证明是如此成功

发布日期:2019-07-15 作者: 点击:

机械碳材料用于制造旋转设备部件已有100多年的历史,为了满足日益苛刻的机械应用要求,新材料正在不断开发。我们仔细看看为什么这种材料类型被证明是如此成功。


100多年来,由机械碳组成的设备部件为温度和大气条件不允许使用油脂润滑剂的应用提供了另一种解决方案。机械碳材料中含有石墨,因此具有自润滑特性。


机械炭素材料可以是一种有效的解决方案,有时是唯一可行的解决方案,用于移动或移动机械部件机制炭设备,其中摩擦必须发生低磨损和低摩擦,不能使用油脂润滑。


材料成分

用一种硬的、坚固的、非晶态的碳粘合剂粘接细石墨颗粒会产生一种叫做“碳-石墨”的机械碳材料。进一步热处理,约2800℃使非晶态碳粘结剂石墨化。这种材料叫做电石墨。


电石墨材料一般比碳石墨材料更软、更弱,但与碳石墨材料相比具有更好的耐化学性、抗氧化性和导热性


碳石墨和电石墨通常都被生产出来,所以它们的孔隙率按体积计算约为15%。为了生产性能增强的机械碳级,碳石墨和电石墨材料中的孔隙率可以通过真空压力浸渍热固化树脂、金属或无机盐,如下所述。


常用的热固化树脂有酚醛树脂、聚酯树脂、环氧树脂和呋喃树脂。树脂浸渍生产的材料是不渗透的,并具有改善润滑特性。而常见的金属印痕是巴比特、铜、锑、青铜、镍铬和银。金属浸渍生产的材料更硬,更强和不渗透,与改进的润滑质量,以及更好的导热性和电导率。


无机盐浸渍剂是一种专利配方,可以改善润滑质量,提高碳石墨或电石墨基材料的抗氧化性。


如果两种金属零件在没有油脂润滑的情况下摩擦在一起,金属零件上的氧化膜会迅速磨损,两种金属会表现出很强的原子引力。原子的吸引力导致高摩擦,高磨损,和-在较高的速度或负载-擦伤和抓住。


另一方面,当碳材料与金属摩擦时,不需要使用油脂润滑剂。由于碳和金属之间不存在强的原子引力,当机械碳材料与金属摩擦时,石墨薄膜会自动在金属表面抛光。这薄层允许低摩擦和低磨损的摩擦。


对于许多干式运行的应用程序,由于机器在较高的温度下运行,油脂润滑被排除在一个选项之外。当温度超过150℃时,润滑脂润滑剂会失去粘度,挥发或碳化,这使得它们对金属部件的润滑失效。


另一个问题发生在低温下。在-22°C到-268°C的温度下,润滑脂润滑剂会变得太厚甚至凝固。在真空或部分真空中,油脂润滑剂会挥发,污染环境。在磨料粉尘环境中,润滑脂润滑剂能吸引磨料粉尘形成磨料混合物,从而提高磨损率。此外,一些气体压缩机和气泵不允许使用油脂润滑油,因为所泵出的气体必须保持无油脂。


由于机械碳可以在没有油脂润滑的情况下工作,机制木炭厂家把它用于许多干式运行的应用,如高温输送机的轴承和推力垫圈;热风阻尼器轴承;用于旋转空气泵和真空泵的轴承、叶片和终板,以及用于汽轮机、鼓风机和喷气发动机的径向和轴向密封圈。其它典型的机械碳应用包括用于旋转蒸汽接头的密封环、用于干式机械密封的端面、用于气体压缩机的活塞环和导向环,以及用于高温气体阀门的阀座。


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